新能源汽车技术_最新电子教材(全套)
今年春节几号-
新能源汽车技术
前言
环境和能源问题，特别是环境问题是新能源汽车发展的主要推
动力，
2009
年
3
月
20
日
我国发布了《汽车产业调整和振兴规划》，我国政府非常重视
新能源及节能汽车的发展，启动
了国家技能和新能源汽车示范工程，由中央财政安排资金
给予补贴，支持大中城市示范推广混
合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等节能和新
能源汽车。本书的内容将对新能源汽车的
推广应用起到一定的帮助作用。
本书讨论了新能源汽车技术的有关内容。全书分为
3
章。第
1
章讨论了新能源汽车的定
义和分类，阐述了环境和能源问题对于发展新能源汽车的必要性和发展现状及趋势；第
2
章重点介绍了纯电动汽车，包含了纯电动
汽车的定义、分类及结构，还简单介绍了荣威
E50
纯电动汽车的相关知识；第
3
章介绍了混合动力汽车，包含了混合动力汽车的定义、分类及特
点，
同时还介绍了混合动力汽车动力系统等。
由于新能源汽车技术
还在发展中，很多相关的技术和理论还在研究过程中，再加上作者水
平有限，书中的疏漏
和不当之处敬请指正。
目录
第一章
新能源汽车概论
.
< br>............................................... ...............................
1
1.
<
/p>
新能源汽车的定义和分类
..................
..................................................
...............1
2.
新能源汽车的组成设备
.
............................................ ..........................................7
3.
发展新能源汽车的必要性
................
..................................................
.............
12
4.
新能源汽车发展现状及趋势
...............
..................................................
..........
12
第二章
纯电动汽车
.......................
..................................................
.......... 23
第一节
纯电动汽车的认识
.
..............................................
..................................
24
第二节
荣威
E50
纯电动汽车认识
................
..................................................
.
35
第三节
纯电动汽车的使用
.
..............................................
..................................
42
第四节
纯电动汽车安全作业
.
.............................................
...............................
47
第三章
混合动力汽车
..........
..................................................
................... 51
第一节
混合动力汽车的认识
.
.............................................
...............................
52
第二节
丰田锐斯（
< br>PRIUS
）混合动力汽车
.
..................................................
.
66
第三节
< br>混合动力汽车动力系统
..........................
...............................................
71
第四节
混合动力汽车动力系统技术控制
.<
/p>
........................................
...............
82
第一章
新能源汽车概论
新能源又称非常规能源，是指传统
能源之外的各种能源形式。同时也指刚开始开发利用或
正在积极研究、有待推广的能源，
如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
1.
新能源汽车的定义和分类
1.1
新能源汽车的定义
新能源汽车英文为“
New
energy
vehicles
”，我国
2009
年
7
月
1
日正式实施了《新能
源汽车生产企业及产品准入管理规则》，明确指出：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作
为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置）
，综
合车辆的动力控制和驱
动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的
汽车。
1.2
新能源汽车分类
< br>新能源汽车包括混合动力汽车（
HEV
）
、纯电动汽车（
BEV
，包括太阳能汽车）
、燃料电
池电动汽车（
FCEV
< br>）
、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别
产品。
1
新能源汽车技术
1.2.1
混合动力汽车
混合动力是指那些采用
传统燃料的，同时配以电动机或发动机来改善低速动力输出和
燃油消耗的车型。如图
1-1
所示。
图
1-1
混合动力汽车
按照燃料种类的不同，混合动力汽车主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两
种。目前国内市场上，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力，而国际市场上柴油混合动力车
型发展也很快。
混合动力汽车的优点是：
（
）
1
采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、
污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的
功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通<
/p>
汽车一样。
（
）
2
（
）
3
（
）
4
因为有了电池，
可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。
在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。
<
/p>
有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到
的
难题。
（
）
5
（
）
6
可以利用现有的加油站加油，不必再投资。
< br>可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成
本。
混合动力汽车的缺点是长距离高速行驶基本不能省油。
2
第一章
新能源汽车概论
在众多汽车品牌中，
豪华车品牌雷克萨斯是油电混合动力汽车的先驱开拓者。
1993
年，
LEXUS
< br>雷克萨斯即前瞻性看到了高性能汽车伴随而来的高燃油消耗及对环境造成的污染和负担，
< br>率先投入大量资源深入研发有别于传统动力系统的新能源利用方式。自
1993
年以来，
LEXUS
雷
克萨斯在油电混合动力道路上始终引领前行，先后推出五款极富创造性的油电混合动力豪华车
型：全新豪华
SUV RX
450h
、顶级旗舰型豪华轿车
LS 600hL
、全球首创前置后驱运动型豪华
轿车
GS
450h
、新生代轿车
CT200h
、豪华品牌同级别车型中唯一的完全油电混合动力轿车
ES300h
。
1.2.2
纯电动汽车
纯电动汽车顾名思义就是
主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，
有
一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难
点在于电力储存技术。如图
1-2
所示。
图
1-2
纯电动汽车
纯电动汽车本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，
除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类
伤害较
少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了
相关技术。由
于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解
除人们对石油资源日
见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力
充电，使发电设备日夜都能
充分利用，大大提高其经济效益。有关研究表明，同样的原油
经过粗炼，
送至电厂发电，经充
入电
池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因
此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工
业的一个“热点”。有专家认为，对于电动车而言，目前最大
3
新能源汽车技术
的障碍就是基础设施
建设以及价格影响了产业化的进程，与混合动力相比，电动车更需要基础
设施的配套，而
这不是一家企业能解决的，需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设，
才会有
大规模推广的机会。
纯电动汽车的优点是技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。
纯电动汽车的缺点是目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵
，
又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些
试用结果比汽车贵，有些结果仅为
汽车的
1/3
，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
1.2.3
燃料电池汽车
燃料电池汽车是指以氢
气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的
汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能获得。
如图
1-3
所示。
图
2-3
燃料电池汽车
燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料
电池的能量转换效率比内燃机要高
2
～
3
倍，因此从能源的利用和环境
保护方面，燃料电池
汽车是一种理想的车辆。
单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。近
几年来，燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂，如戴姆勒－
克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布，计划在
2004
年以前将燃料电池汽车投向
市场。目前，燃料电池轿
车的样车正在进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个
城市中正在进行示
范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战，如燃料电池
4
第一章
新能源汽车概论
组的一体化，提高商
业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部
件成本的方向努
力，并已取得了显著的进步。
与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：
（
1
）
零排放或近似零排放。
（
2
）
减少了机油泄露带来的水污染。
（
3
）
降低了温室气体的排放。
（
4
）
提高了燃油经济性。
（
5
）
提高了发动机燃烧效率。
（
6
）
运行平稳、无噪声。
1.2.4
氢动力汽车
氢动力汽车是一种真正实
现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，
零
排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。
图
1-4
氢动力汽车
与传统动力汽车相比，氢动力汽车成本至少高出
20%
。中国长安汽车在
2007
年完成了
中国第一台高效零排放氢内燃机点火，并在
2008
年北京车展上展出了自主研发的中国首款氢
动力概念跑车“氢程
”。
随着“汽车社会”的逐渐形成，汽车保有量在不断地呈现
上升趋势，而石油等资源却
捉襟见肘，另一方面，吞下大量汽油的车辆不断排放着有害气
体和污染物质。最终的解决之道
当然不是限制汽车工业发展，而是开放替代石油的新能源
，燃料电池车的四轮快速又安静地滚
过路面，辙印出新能源的名字——氢。
5
新能源汽车技术
< br>几乎所有的世界汽车巨头都在研制新能源汽车。电曾经被认为是汽车的未来动力，但
蓄电池漫长的充电时间和重量使得人们渐渐对它兴味索然。而目前（指
2009
年）的电与汽油
合用的混合动力车只能
暂时性地缓解能源危机，只能减少但无法摆脱对石油的依赖。这个时候，
氢动力燃料电池
的出现，犹如再造了一艘诺亚方舟，让人们从危机中看到无限希望。
< br>以氢气为汽车燃料这种说法刚出来时吓人一跳，但事实上是有根据的。氢具有很高的
能量密度，释放的能量足以使汽车发动机运转，而且氢与氧气在燃料电池中发生化学反应只生
< br>成水，没有污染。因此，许多科学家预言，以氢为能源的燃料电池是
21
世纪汽车的核心技术，
它对汽车工业的革命性意义，相当于微处理器
对计算机业那样重要
氢动力汽车的优点是排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。
氢动力汽车的缺点是氢燃料电池成本过高，而且氢燃料的存储和运输按照目前的技术
条件来说非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸。另外最致命的问题，
氢气
的提取需要通过电解水或者利用
天然气，如此一来同样需要消耗大量能源，除非使用核电来提取，
否则无法从根本上降低
二氧化碳排放。
1.2.5
燃气汽车
燃气汽车的燃气成分单一、
纯度较高、能与空气均匀混合并燃烧完全，
CO
和微粒的排
放量较低，发动机在低温时的启动和运转性能较好。其缺点是其运输性能比液体燃料差、
发
动机的容积效率低、着火延迟较长及动力性有所降低。这类汽车多采用双燃料系统，即
一个压缩
天然气或液化石油气系统和一个汽油或柴油燃烧系统，能容易地从一个系统过渡
到另一个系统，
此种汽车主要用于城市公交汽车。
1.2.6
甲醇汽车
用甲醇代替石油燃料的汽车。
1.2.7
空气动力汽车
利用空气作为能量载体，使用空气压缩机将空气压缩到
30MP
以上，然后储存在储气罐
中。需要开动汽车时将压缩
空气释放出来驱动启动马达行驶。优点是无排放、维护少，缺点是
需要电源、空气压力（
能量输出）随着行驶里程加长而衰减、高压气体的安全性。如图
1-5
所示。
6
第一章
新能源汽车概论
图
1-5
空气动力汽车
1.2.8
飞轮储能汽车
利用飞轮的惯性储能，
储存非满负载时发动机的余能以及车辆长大下坡、减速行驶时
的能量，反馈到一个发电机
上发电，再而驱动或加速飞轮旋转。飞轮使用磁悬浮方式，在
70000r/min <
/p>
的高速下旋转。在混合动力汽车上作为辅助，优点是可提高能源使用效率、重
量轻储能高、能量进出反应快、维护少寿命长，缺点是成本高、机动车转向会受飞轮陀螺效应
的影响。
1.2.9
超级电容汽车
超级电容器是利用双电
层原理的电容器。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作
用下，在电解液与电极间的
界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负
电荷在两个不同相之间
的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷
分布层叫做双电层
，因此电容量非常大。
（
2010
上海世博会园区世博专线已使用此车）
2.
新能源汽车的组成设备
从全球新能源汽车的发展来看，其动力电源主要包括锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、铅
酸电池、超级电容器，其中铅酸电池、超级电容器大多以辅助动力源的形式出现。主要原因是这<
/p>
些电池技术还不完全成熟或缺点明显，与传统汽车相比不管是从成本上、动力还是续航里程
上
都有不少差距，这也是制约新能源汽车的发展的重要原因。
7
新能源汽车技术
2.1
电池
2.1.1
铅酸蓄电池
铅酸蓄电池已有
100
多年的历史
，广泛用作内燃机汽车的起动动力源。它也是成熟的电
动汽车蓄电池，它可靠性好、原材
料易得、价格便宜；比功率也基本上能满足电动汽车的动力性
要求。但它有两大缺点；一
是比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；
另一个是使用寿命短，
使用成本过高。如图
1-6
所示。
图
1-6
铅酸蓄电池
2.1.2
镍氢蓄电池
镍氢蓄电池属于碱性电池
，镍氢蓄电池循环使用寿命较长，无记忆效应，但价格较高。国
外生产电动汽车镍氢蓄电
池的公司主要是
Ovonie
、丰田和松下的一个合资公司。
Ovonie
现
有
80A·h
和
130A·h
两种单元电池，其比能量达
75
－80W·h/kg，循环使用寿命超过
600
次。这种蓄电池装在几种电动汽车上试用，其中一类车一次充电可行驶
345km
，有一辆车一
年中行驶了
8
万多公里。由于价格较高，目前尚未大批量生产。国内已开发出
55A·h
和
10
0
A
·h
单元电池，比能量达
65
W·h/kg，功率密度大于
800W/kg
的镍氢蓄电池。如图
1-7
所示。
8
第一章
新能源汽车概论
图
1-7
镍氢蓄电池
2.1.3
锂离子电池
锂离子二次电池作为新型
高电压、高能量密度的可充电电池，其独特的物理和电化学
性能，具有广泛的民用和国防
应用的前景。其突出的特点是：重量轻、储能大、无污染、无记
忆效应、使用寿命长。在
同体积重量情况下，锂电池的蓄电能力是镍氢电池的
1.6
倍，是镍镉
电池的
4
倍，并且人类只开发利用了其理论电量的
20%
～
30%
，开发前景非常光明。同时它是
一种真正的绿色环保电池，不会对环境造成污染，是目前最佳的能应用到电动车上的电池。我
国从二十世纪九十年代开始开发和利用锂离子电池，至今已取得突破性进展，研制出了完全拥<
/p>
有自主知识产权的锂离子电池。
图
1-8
锂电子电池
9
新能源汽车技术
2.1.4
镍镉电池
镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池，其比能量可达
<
/p>
55W·h/kg，比功率超过
190W/kg
< br>。可快速充电，循环使用寿命较长，是铅酸蓄电池的两倍多，可达到
2000
多次，但价
格为铅酸蓄电池的
4
～
5
倍。它的初期购置成本虽高，
但由于其在能量和使用寿命方面的优势，
因此其长期的实际使用成本并不高。缺点是有“
记忆效应”，容易因为充放电不良而导致电池
可用容量减小。须在使用十次左右后，作一
次完全充放电，如果已经有了“记忆效应”，应连
续作
3
～
5
次完全充放电，以释放记忆。
另外镉有毒，使用中要注意做好回收工作，以免镉造
成环境污染。如图
< br> 1-8
所示。
图
1-8
镍镉电池
2.1.5
钠硫蓄电池
钠硫电池的优点：一个是比能量高。其理论比能量为
760W·h/kg，实际已大于
100W·h/kg，是铅酸电池的<
/p>
3
～
4
倍；
另一个是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般
可达
2
00
～
300mA/mm2
，并瞬时间
可放出其
3
倍的固有能量；再一个是充放电效率高。由于采
用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电
流效率
几乎
100%
。钠硫电池缺点，主要其工作温度在
300
～
350
℃，所以，电池工作时需要一定的
加热保温。而高温腐蚀严重，电池寿命较短。已有采用高性能的真空绝热保温技术，
可有效地解决
这一问题。也有性能稳定性及使
用安全性不太理想等问题。
10
第一章
新能源汽车概论
2.2
充电站
汽
车充电站和汽车加油站相类似，是一种“加电”的设备。是一种高效率的充电器，
可以快速的给手机、电动车、电动汽车等充电。
作为南方电网节能和新能源汽车应用的示范试点，广州市首个公共电动汽车充电站
2010
年
11
月
8
号在
亚运城投入运行，该充电站位于南沙港快速和京珠高速公路之间，集充
电服务设施和营业厅于一身，充电桩
24
小时提供服务，建起现场购电现场充的快捷通道，
也是亚运城的“专属”营业网点。
充
电站执行南方电网开发的充电技术标准，为电动汽车提供三相充电电源，相比另外
一种技
术标准采用的单相电源，三相电源单位时间内输出电量是其三倍，充电效率高，花费的
时
间更短。以额定功率为
21
千瓦的单台交流充电桩为例，充满一辆电动轿车只需要
3 <
/p>
个
小时，
减少了使用电动车的时间成本。
该充电站不仅充电便捷，还将在二期建设中引入便利店等便民
设施。如图
1-9
所示。
图
1-9
汽车充电站
11
新能源汽车技术
3.
发展新能源汽车的必要性
3.1
石油短缺
在上海首发的
2010
年《
BP
世界能源统计》显示，截至
2009
年底，全球已探明石油储
量为
13331
亿桶，以
2009
年的开采速度，可开采
45.7
年。以同样的方式计算，现有天然气
储量能满足
62.8
年的开采，而煤炭储量可开采
119
年。
3.2
环境污染
燃油汽车在行驶过程中会产生大量的有害气体，不但污染环境，还大大地影响人类健康。汽
车尾气排放的主要污染物为一氧化碳（
CO
）
、碳氢化合物（
HC
）
、
氮
氧
化
物
（
NOX
）
、
铅
（
Pb
）
、
细微
颗粒物及硫化物
等。这些一次污染物还会通过大气化学反应生成光化学烟雾、酸沉降等二次污染
物。全球
大气污染
42%
源于交通车辆产生的污染。随着城市机动车数
量的快速增长，
机动车排
气污染已成
为城市大气污染的主要贡献者。一些城市机动车排放的污染物对多项大气污染指标
的贡献
率已达到
70%
。机动车排放污染已对城市大气污染构成了严
重威胁。因此，
必须研究改
善城市机
动车排放污染的对策和措施。
3.3
气候变暖
能源的大量消耗带来温室气体排放问题。二氧化碳是全球最重要的温室气体，是造成气候
变化的主要原因，而它主要来自化石燃料的燃烧。
据世界上许多科学家预测，未来
50~100
年人类将完全进入一个变暖的世界。由于人类
活动的影响，温室气体和硫化物
气溶胶的浓度增加过快，未来
100
年全球平均地表温度将上升
1.4℃~5.8℃，到
2050
年我国平均气温将上升
2.2℃。
气候变化风险加剧。交通领域二氧化碳排放成为关注重点。据
IEA
估计，汽车二氧化碳
总排放量将从
1990
年的
29
亿吨增加到
2020
年的
60
亿吨。汽车对地球环境造成了巨大影响。
4.
新能源汽车发展现状及趋势
在汽车一百多年的发展历史中，为能源危机所迫，人类另寻出路开始研发新能源汽车，
新能源汽车量产的历史只有十余年。面对全球范围日益严峻的能源形势
和环保压力，近年来，
世
界主要汽车
生产国都把发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重大
战略
举措，新能源汽车成为市场新的增长点。
目前，新一轮的新能
源汽车研发、示范和产业化已经开始，而且得到各国政府和企业的高
度重视。
12
第一章
新能源汽车概论
4.1
国外新能源汽车的发展现状
4.1.1
美国
发展电动汽车等各种新能源车，对于汽车大国美国来说，早在
150
年前就不是新话题。
美国人托马斯·达文波特
1834
年就制造出第一辆直流电机驱动的电动汽车并获专利。在早
期的美国汽车消费市场上，电
动汽车还曾与蒸汽车和内燃机车三分天下。但随着美国得克萨斯
州石油的开发和内燃机技
术大大提高，电动汽车渐失优势，从此停滞大半个世纪。如今石油资
源紧缺、大气污染严
重，以电动汽车为中心的新能源汽车才重受关注。
通用、福特
和克莱斯勒三大品牌曾是美国汽车市场的领导者，近年来，尤其是国际金融危
机发生以来
，此格局发生了很大变化，日系、欧系、甚至是韩系车在美国市场步步为营，
再
加上石油资源压力和日益盛行环保要求，美国开始在新能源汽车领域发
力。
当前国际上车用替代燃料发展主要是乙醇和生物柴油等非
化石类燃料，美国一直致力于
提高乙醇以及生物柴油等可再生资源的使用量。
2007
年
1
月
24
日，时任美国总统布什发表
国情咨文，宣布了替代能源和节能政策，提出
美国努力在未来
10
年之内将汽油使用量降低
20
％。为此，政府也对生产燃料乙醇制定了优
惠政策。同时，美国政府也鼓励以混合动力电
动汽车为代表的其它新能源汽车的使用。美国的
混合动力电动汽车在
2004
年前后进入商业化推广阶段，
2007
年
5
月初，美国国内收入局
(IRS)
调整针对环保车辆的税收优惠措施，规定消费者购买通用汽
车、福特、丰田、日产等公
司生产的符合条件的混合动力车，可以享受到
250
～
2600
美元不等的税款抵免优惠。
推动新能
源汽车发展是奥巴马政府能源政策的组成部分。希望通过发展和利用新能源，
使美国摆脱对海外石油的过度依赖。通过进一步制定严格的汽车燃油排放标准和新能源汽车政
策，以及通过政府采购节能汽车，消费者购买节能汽车减税，设立新能源汽车的政府资助项目
，
投资促进新能源汽车基础设施建设等策略，美国政府进一步推动汽车产品朝着“小型化
”和“低
能耗”的方向发展。
在奥巴
马签署生效的经济刺激计划中，把充电式混合动力电动汽车，作为刺激经济和拯救
汽车业
的一张王牌。在他的倡导下，联邦政府为推进充电式混合动力电动汽车计划，在短短几
个
月内紧锣密鼓地出台了一系列强力措施，斥资
140
亿美元
支持动力电池、关键零部件的研发
和生产，支持充电基础设施建设，消费者购车补贴和政
府采购。美国还设立了一个总量为
250
亿美元的基金，以
低息贷款方式支持厂商对节能和新能源汽车的研发和生产，目标
是每年汽车燃油经济性提高一倍。日产和福特公司分别获得
59
亿和
16
亿美元的贷款，成
为
该基金的第一批受益者。
13
新能源汽车技术
驱动混合动力电动汽
车行驶的电池组技术是需要突破的关键。美国能源部将设立
20
亿
美元的政府资助项目，用以扶持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。为
此，道氏化学、
韩国
LG
等四家电池制造商宣布了在密歇根州的投资计划，总额达
17
亿美元，它们也相应得到
了总额
5.4
亿美元的税收优惠。这一揽子计划形成了美国新能源汽车产业化和市场化的第一
推
动力。
所有新能源政策，更加明确
了研发汽车新产品的方向和目标。预计到
2012
年，美国联
邦政府购车中一半是充电式混合动力电动汽车或纯电动汽车，到
2015
年，美国本土将有
100
万辆混合动力电动汽车投入使用。
2010
年
4
月
1
日在纽约举行的国际汽车展上
，新一代的新能源汽车如电动汽车、油电
混合动力电动汽车和体积小的节能车毫无悬念地
占据了中心舞台。
在同一天，美国奥巴马政府公布新规定，首
次为新轿车和轻型卡车订立温室效应气体排放
标准，从目前的每加仑汽油平均跑
25
英里，提高到
2016
年前跑
35.5
英里，鼓励发展新
一
代省油的油电混合动力电动汽车、效率更高的引擎和电动汽车，从而终结了美国联邦管
理官员
与汽车制造商长达
30
年的激烈争执，这个目标比现行美国法律所作规定提早了四年。
美国总统奥巴马提出在
2015
年以前推广
100
万辆这种环保汽车。为鼓励美国消费者购
买，他还宣布将给予购买插电式电动汽车的人每辆车
7500
美元抵税额。
美国政府提高气体排放
新标准就是一个有划时代意义的措施。美国政府估计这一标准将
耗费汽车制造业
520
亿美元，但政府提供的补助新能源汽车买主每人
7500
美元抵税的办法，
可为汽车制造业带来
2400
亿美元生意。
据统计，美国有超过
24
家制造商开始制造或计划推出电动汽车。
在国外，成立联盟已成为国外发展新能源产业的重要途径之一，
2009
年，美国电动汽
车汽车产业链上的各方发起成立了美国电动汽车联盟
(The Electrification Coalition
，即
EC)
，成员涵盖雷诺汽车、江森自控、太平洋燃气和电力
公司、
A123
电池系统公司、联邦快
递公司等企业国。美国电动汽车联盟主要致力于从政策和行动上推动大规模实施电动汽车计划，
最终改变美国经济、环境和对化石能源严重依赖的现状，实现美国电动汽车运输的革命性变化。
美国电动汽车联盟提出的电动汽车发展目标和行动计划，主要内容有：
1
）到
2040
年美
国将拥有
2.5
亿辆电动车，其中
3/4
的轻型车
需求由电动汽车提供，美国基本上摆脱进口石油
依赖；
2
）争取到
2020
年，全美拥有电动汽车
1400
万辆，近
1/4
的轻型汽车需求由
纯电动
汽车或插入式电动汽车提供；
3
）呼吁联邦政府拨款
1300
亿美元，资助电动车电池开发
生产
和传统汽车厂商的转型；呼吁出台有吸引力的鼓励民众使用电动车和建设电动汽车基
础设
14
第一章
新能源汽车概论
施的税收激励或财务补助政策措施，先行在美国
33
个重点城市展开，以期到
2013
年，全美
有
75
万辆电动汽车上路，到
2018
年全美初步形成良好的电动汽车生态系统。美国新能源汽
车发展走势如图
1-10
所示。
图
1-10
美国新能源汽车发展走势
4.1.2
日本
日本新能源汽车的产业化成果在
全球范围内是最好的。在新能源汽车方面，日本主要走混
合动力电动汽车的技术路线。日
本在混合动力电动汽车技术领域，领先世界。以丰田普锐斯为
代表的日本混合动力电动汽
车，在世界低污染汽车开发销售领域已经占据了领头地位。
欧
美市场上已上市的混合动力电动轿车，一半以上是由日本汽车公司生产销售，丰田普锐
斯
混合动力车截至
2010
年
7
月底销量已经超过了
268 <
/p>
万
辆
，
预
计
到
2015
年累计销量将达
到
500
万辆，成为目前最成功的
混合动力车型。与此同时，日本还快速发展燃料电池汽车技术，
丰田和本田汽车公司已成
为当今世界燃料电池汽车市场上的重要企业。
丰田的第四代充电式油电混合动力电动汽车普锐斯将于
2014
年左右面市。丰田还将未
来的汽车动力划分为三大类
：第一类是用于近距离移动的小型家庭车辆，为纯电动汽车；第二
类是一般家庭用乘用车
，为混合动力和插入式混合动力电动汽车，包括用汽油、轻型燃油、生物燃
料、天然气以
及合成燃料等；第三类是用于长途运输的商用车，为燃料电池汽车。在这些动力中，
丰田
汽车所认为的终极燃料将是利用电力和水取得的。
除丰田外，
其它几家日本汽车企业也在开发新一代的新能源动力汽车，如本田的
Insight
IMG
混合动力汽车、日产
Leaf
和三菱
i-MiEV
纯电动汽车等。
日本政府在
2009
年
6
月启
动了“新一代汽车”计划，所谓“新一代汽车”，实际指的就
是环保汽车，包括混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等。该计划力争在
2050
15
新能源汽车技术
< br>年使环保汽车占据汽车市场总量的一半左右，为了实现这一计划，日本政府通过援建电动汽车
基础设施、减税和发放补贴等促进环保汽车发展。
2010
年
4
月
12
日，日本经济产业省提出了截至
2020
< br>年使混合动力电动汽车和纯电动
汽车等“新一代汽车”占新车销量达到
20%~50%
的报告《新一代汽车战略
2010
》，报告中还
提出了截至
2020
年将建设普通充电站
200
万座、快速充电站
5000
座的目标。
为推进新能源汽车以及环保汽车，日本从
2009
年
4
月
1
日起实施“绿色税制”，它的适
用对象包括纯电动汽车、混
合动力电动汽车、清洁柴油汽车、天然气汽车以及获得认定的低排放
且燃油消耗量低的车
辆。同时，另外一项“补助金”政策可支付混合动力汽车与汽油原型车差价
的一半。更重
要的是近年来，由于实现了规模化生产，混合动力电动汽车的价格有了很大的下降
空间，
实际购买时基本上消除了两者之间的差价。反过来又进一步促进了混合动力电动汽车的销
售规模，从而进入了良性循环。同时，节油更使消费者尝到了使用混合动力车的甜头。总之，政
< br>府的政策启动起到了关键作用，但企业拿得出质量可靠的产品起到了保证作用。
此外，日本实施低排放车认定制度。高、中档轿车和经济型轿车都可以向国土交通省申请
接受低排放车认定。消费者可根据所购车辆的排放水平享受不同的减税待遇，购置以天然
气为燃
料或混合动力电动汽车等低公害车辆的地方公共团体，还可得到政府的补助金。<
/p>
在日本政府的积极扶持下，日本主要汽车生产厂家也无一例外地
提出了自己的新能源汽车
战略。丰田公司宣布在未来几年里，将混合动力电动汽车车型增
加到
10
种；日产公司也
将于
2012
年批量生产纯电动汽
车，投放日本和欧洲市场；三菱汽车、富士重工也在积极推
进纯电动汽车商业化。日本新能源汽车发展走势如图
1-11
所示。
图
1-11
日本新能源汽车发展走势
16
第一章
新能源汽车概论
4.1.3
德国
德国在新能源汽车方面也做出了
重要贡献。宝马也是氢动力发动机车型研究的先行者，
早在
2004
年宝马所研发的
H2R
赛车就在法国南方小镇
Miramas
高速赛道创造了
9
项世界记录。
2007
年，其向外界推出了
7
系氢动力车型，这台发动机是基于宝马
760i
的
6.0LV12
发
动机改
进而来，按照双模式驱动的要求，在汽油模式
下燃油通过直接喷射供应，同时在发动机进气系统
中集成了氢供应管路。
德国政府表示，到
2020
年，可再生能源要占全部能源消耗的
47%
，因此，
2020
年德国
境内的新能源汽车要超过
100
万辆。在
2009
年年初德国政府通过的
500
亿欧
元的经济刺激
计划中，很大一部分用于电动汽车研发、“汽车充电站”网络建设和可再生
能源开发。
4.1.4
法国
1973
年雷诺汽车集团已研制出电动汽车。标致
-
雪铁龙与雷诺两
大汽车公司一直在积极研
制电动汽车，
1990
年标致
-
雪铁龙公司的
J-
5
和
C-25
电动货车投入生产，该公司
1995
年正
式将标致
106
和雪铁龙
AX
电动轿车投入生产。从
1995
年
7
月
1
日开始，政府给购买电动
汽车的用户提供
5000
法郎补贴
，法国电力公司从自身利益考虑，向电动汽车制造厂生产的
电动汽车每辆提供一万法郎的
补助。这些措施给电动汽车在法国发展创造了良好的环境。
上世纪
90
年代中期，法国开始推广电动汽车和天然气汽车。
1999 <
/p>
年，政府要求所有市
政部门的电动汽车及天然气汽车比例必须占市
政部门拥有车辆总数的
20%
以上，以此带动整
个社会选择环保车型。
法国政府规定，自
2008
年
1
月
1
日起，政府按所购买新车的尾气二氧化碳排放量多少，
<
/p>
对车主给予相应的现金“奖罚”，以鼓励购买低排量环保车型。按规定，凡购买尾气二氧化
碳排
放量介于
130
克
至
100
克的新车，车主可获得现金
200
至
1000
欧元不等的环保奖励。
若购买超低能
耗、低排放的新能源汽车如电动汽车，奖励金额则高达
5000
欧元。反之，如
果尾气二氧化碳排放量在
160
克以上，将按递增方式向车主征收环保税，税额从
200
至
2600
欧元不等。此外，法国
政府还鼓励报废能耗大的旧车，并给予一定数额的现金奖励。
在这些补贴、征税等政策的指导下，众多汽车商和消费者都将目光投向了更为环保的小排
量汽车和新能源汽车。
在政府优惠政策的带动下，汽车生产商
们也都闻风而动，雷诺－日产联盟预计在
2010
年到
2011
年间将第一批电动汽车投入市场，并从
2012
年开始批量生产；标致－雪铁龙则与
日本三菱汽车公司合作，准备在
2011
年初推出环保电动汽车；法国电池生产商博洛雷集团
及其合作伙伴意大利的皮宁法里纳公司也计划从
2010
年起联手试水电动汽车市场。
进入
21
世纪，国外各大汽车公司
纷纷制订新的新能源汽车开发计划。在这个“环保竞
17
新能源汽车技术
技场”上，包括通用
、奔驰、大众、宝马、丰田、本田、福特、克莱斯勒、日产等先行者，
更是当仁不让地扮演了新能源车的主角。
4.2
国内新能源汽车的发展现状
2001
年，新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的
“
863
”重大科技课题，并规划
了以
汽油车为起点，向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来，中国提出“节能和新能
源
汽车”战略，政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。
2006
年
6
< br>月，“十一五”的“8
63
”计划节能与新能源汽车重大
项目通过论证。其重点
任务是推进燃料电池汽车研发和示范运行，实现混合动力汽车规模
产业化，拓展纯电动汽车的
应用范围，进一步扩大代用燃料汽车的推广应用；促进节能与
新能源汽车产业政策、法规和相
关标准的研究与制订，完善相关检测评价能力，形成知识
产权保护和投融资服务体系，
构建
节
能与新能源汽车公共服务平台，建立中国节能与新能源汽车产业联盟；把握交通能源动力系
统转型的重大机遇，建立以企业为主体的产学研结合的自主研发创新体系。
2006~2007
年，中国新能源汽车产业取得了重大的发
展，中国自主研制的纯电动、混合动
力和燃料电池三类新能源汽车整车产品相继问世；混
合动力和纯电动客车实现了规模示范；
纯
电动汽车实现批量出口；燃料电池轿车研发进入世界先进行列。
2008
年，新能源汽车在国内已呈全面出击之势。比亚迪、
奇瑞、吉利、长安、哈飞等车
企，纷纷在各大国际车展上频频亮相，展出了自行研发的燃
料电池汽车及混合动力汽车，
从
而在
这场新能源的竞技中，取得了不可估量的首发权。
2008
年
7
月
11
日
，科技部和北京市举行了奥运新能源汽车示范运行交车仪式。各类车
型共计
595
辆交付使用。新能源
汽车包括：上海动力、同济大学与上海大众等单位联合研制的
20
辆燃料电池轿车；奇瑞汽车有限公司研制生产的
40
辆
BSG
、
10
辆
ISG
混合动力轿车；
长安汽
车有限公司研制生产的
25
辆杰勋牌混合动力轿车；京华客车有限公司、北京理工大
学等单位联合研制生产的
50
辆纯电动公交车；中通客车控股公司研制生产的
5
辆纯电动客
车；一汽集团研制的
10
辆解放牌混合动力客车和
5
辆奔腾牌混合动力轿车；东风汽车公司
研制生产的
15
辆东风混合动力客车和
410
辆纯电动场地车，北汽福田汽车股份有限公司联
合清华大学研制了
3
辆低地板燃料电池客车等。
据统计，北京奥运会、残奥会期间，这
595
辆汽车累计运行
371.4
万公里，载客
441.7
万人次，执行公务用车
970
次。
我国自主研发的新能源车辆通过了这次规模化、集中化、高强
度的运行考核，用科技成果
和实际行动实现了奥林匹克中心区域交通“零排放”，在中心区域
的周边地区和奥林匹克
交通优先路线上的“低排放”。
2010
年上海世博会期间，也有超过
1000
辆新能源汽车在世博场馆和周边运行。其中世
18
第一章
新能源汽车概论
博会园区以新能源汽车实现公共交通的零排放，包括
120
辆纯电动客车、
36
辆超级电容客
车和
6
辆燃料电池汽车通过公交车形式示范运行，
140
辆纯电动场馆车和
100
辆燃料电池观
光车通过特定形式满足公共需求，可减少二氧化碳排放
1.3
万吨；园区周边则以符合国Ⅳ标
准的混合动力汽车实现低排放。
为推动节能与新能源汽车规模化、产业化，促进我国汽车产业
加快结构调整、实现跨越式
发展，奥运会后，财政部、科技部发出了《关于开展节能与新
能源汽车示范推广工作试点工作的
通知》，决定在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州
、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、
南昌等
25
个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作。鼓励试点城市率先在公交、出租、
公务、环卫和邮政等公共服务领域推广使用节能与新能源汽车。《通知》明确中央财政重点对
试点城市购置混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池等节能与新能源汽车给予一次性定额补助
。
补助标准主要依据节能与新能源汽车与同类传统汽车的基础差价，
并适当考虑规模效应、技
术进步等因素确定。
具体补贴标准为：乘用车和轻型商用车中，混合动力汽车按照节油率分为
五档补贴标准，
最
高每辆车补贴
5
万元；纯电动汽车每辆可补贴
6
万元；燃料电池汽车每辆补贴
25
万元。十米
以上城市公交客车另有标准，其中混合动力汽车分为使用铅酸电池和使用镍氢
电池、锂离子电池
两类，最高补贴额分别为
8
万元
/
辆和
42
万元
/
辆；纯电动汽车补贴标准
为
50
万元
/
辆；燃料电池汽车的补贴标准最高为
60
万元
/
辆。
2009
年
1
月
14
日国务院常务会议原则通过汽车产业调整振兴规划，决定实施新能源汽车
发展战略，重点强调将以新能源汽车为突破口，加强自主创新，形成新的竞争优势。这一决定将
推动中国新能源汽车尽快实现产业化，也将为中国在新能源汽车领域走在世界前列、形成竞争
优势奠定基础。
2010
年
8
月
18
日
，国务院国资委在北京召开中央企业电动汽车产业联盟成立大会。产业联
盟的成立是国务
院国资委和中央企业深入贯彻落实科学发展观，加快转变经济发展方式，
发挥整
体优势，大力培育战略性新兴产业的重大举措。
由工业和信息化部牵头制订的《节能与新能源汽车发展规划（
2011
－
2020
年）
》，
它
将
成为引领
我国
新能源
汽车产
业
发展的重
要政
策。《
规划》
草
案显示，
中央
财政将
在未来
10
年中，投
入巨资支持节能与新能源汽车核心技术的研发和推广，资金数额达到上千亿元
。
中国汽车业“十二五”规划初稿已定，新能源汽车被列为中
国汽车行业今后五年发展的重
中之重。中国汽车业“十二五”规划中，将提出到
2015
年，中国国内新能源汽车的年销量达
到百万辆的目标。新能源汽车的发展重点将以汽车电动化和动力混合化两大技术结合为标志，进
行产品换代与产业升级。
19
新能源汽车技术
2010
年
9
月
8
日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，审议并原则通过《国
务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。新能源汽车被确定为我国的战略性新兴产
业并将在今后加快推进。
第
25
届世界电动汽车大会暨展览会于
2010
年
11
月
5
日在深圳开幕，本届大会为期
5
天，主题是“可持续动力革命”。大会吸引了来自
20
多个国家的
300
多家汽车、零部件厂商，
其中送展整车的企业超过
60
家，送展车辆超过
220
辆。参展
的国际企业有大众、丰田、通
用、宝马、奔驰、日产、西门子、富士电机、博世、德尔福
、博格华纳在内的顶级国际汽车整车
和关键零部件集团；国内企业有一汽、上汽、东风、
长安、广汽集团、中聚雷天、比亚迪、五洲
龙、珠海银通、奇瑞、吉利等企业行业主流和
排头兵企业参展。
4.3
新能源汽车发展战略和发展趋势
4.3.1
新能源汽车发展战略
我国以电动汽车为代表的新能源汽车，发展的总体战略是：
（
1
）
战略定位
发展电动汽车，是在中国以
煤为主的能源结构下，煤基能源交通应用的最佳方式，是我国
汽车工业应对能源、环境和
气候变化挑战、保持可持续发展的最佳途径；是我国应对金融危机、
培育新兴产业和新的
经济增长点的战略选择；是在国际汽车业“转移”与“转型”的大背景下，
实现我国汽车
产业从大国向强国转型、实现自主发展的最佳选择。
（
2
）
战略目标
把握电动汽车的历史机遇，
实施电动汽车国家战略，全面掌握电动汽车核心技术，带动汽
车共性技术的全面提升，形
成具有国际竞争力的电动汽车及关键零部件工业体系，加快汽车动
力系统电气化转型，构
建可持续发展的交通能源体系，实现我国由汽车大国向汽车强国的转变。
（
3
）
自主创新目标
建立完善的自主创新开
发体系，全面掌握电动汽车核心技术，形成具有国际先进水平的产
品开发能力，自主开发
的各类产品具有国际竞争力；整车、动力系统和电子控制等共性技术达到
国际先进水平；
先进动力电池、驱动电机、燃料电池及发动机、多能源动力总成控制系统等关
键技术达到
国际领先水平。
（
4
）
产业发展目标
建立起电动汽车整车及
关键零部件的产品开发、生产、供应和售后服务保障体系，电动汽
车规模化生产能力和网
络化服务能力满足市场需要。小型纯电动汽车、大型纯电动商用车、
20
第一章
新能源汽车概论
轻度混合动力汽车和
PLUG-IN
混合动力汽车形成比较优势；先进动力电池、驱动电机等关键零
部件及其核心材料产业
化规模和竞争力保持领先。
（
5
）
市场环境目标
完善电动汽车消费和使
用环境，各类电动汽车大规模进入市场，缓解能源和环境形势紧张
的局面；混合动力汽车
成为市场主导产品，纯电动汽车得到大规模应用，燃料电池汽车小批量
进入市场，充电站
、加氢站等基础设施基本满足电动汽车应用需求。
（
6
）
政策法规目标
发挥标准引领作用，建
立健全完善的电动汽车标准体系，积极参与国际标准化研究和制定工
作，争取在优势产品
和技术领域发挥主导作用；充分利用政策法规的激励和约束机制，
系统
规划、超前部署，建立有利于电动汽车发展的政策法规环境。
< br>
（
7
）
战略途径
大力实施汽车产业转型战略
；坚持自主创新，积极开发新一代能源动力系统，加快电动汽
车的发展，瞄准未来汽车竞
争制高点，加速车用能源动力系统向电气化“转型”；利用国际汽
车业“转移”的机遇，
全面提升汽车共性关键技术水平，满足当前汽车节能和排放法规不断升级
的需要，同时服
务于我国汽车产业转型战略。
4.3.2
新能源汽车发展趋势
（
1
）
突破电池技术是关键。作为动力源，现在还没有任何一种电池能与石油相提并论，动
力电池已成为限制电动汽车发展的瓶颈。
（
2
）
驱动电机呈多样化发展。美国倾向于采用交流感应电机，其主要优点是结构简单、可
靠，质量较小，但控制技术较复杂。日本多采用永磁无刷直流电机，优点是效率高，起动转矩大，
质量较小，但成本高，且有高温退磁、抗振性较差等缺点。德国、英国等大力开发开关磁
阻电机，
优点是结构简单、可靠，成本低，缺点是质量较大，易于产生噪声。
（
3
）
由于受续驶里程的影响，纯电动汽车向超微型发展。这种汽车降低了对动力性和
续驶里程的要求，充电过程比较简单，车速不高，较适合于市内或社区小范围内使用。
（
4
）
混合动力汽车是内燃机汽车和纯电动汽车之间的过渡产品，既充分发挥了现有内
燃机技术优势，又尽可能发挥电机驱动无污染的优势。发展混合动力汽车有两条技术路线值得
重视：一是轿车混合动力的模块化。通过功能模块的发展与组合逐步推进汽车动力的电气化。二<
/p>
是城市客车混合动力系统的平台化。发电机组
+
< br>驱动电机
+
储能装置构成了混合动力系统的基本
技术平台。混合动力汽车可以大幅度降低油耗，减少污染物排放，且技术成熟。
< br>
（
5
）
燃料电池汽车成为竞争的焦点。燃料电池汽车在成本和整体性能上，特别是续驶里
程和补充燃料时间上明显优于其它电池的电动汽车，并且燃料电池所用的燃料来源广泛，< p>
21
新能源汽车技术
< br>又可再生，并可实现无污染、零排放等环保标准。因此，燃料电池汽车已成为世界各大汽车公
司
21
世纪激烈竞争的焦点。燃料电池及氢动力
发动机车型被看作是新能源汽车最终的解决方
案。
（
6
）
开发新一代车用能源动力系统，发展新能源汽车。重点发展各种液体代用燃料发
动
机及其混合动力汽车，逐步过渡到采用生物燃料
的混合动力汽车和可充电的混合动力汽车；
进一
步发展以天然气为主体的气体燃料基础设施，分步建设长期可持续利用的气体燃料供应
网络；以
天然气发动机为基础，发展各种燃气动力，
尤其是天然气
/
氢气内燃机及其混合动
力；发展新
一代燃料电池发动机及其混合动力；大力推进动力电
池的技术进步，发展适合中
国国情的纯电动
< br>汽车尤其是微型纯电动汽车。以城市公交车辆为重点，以点带面，稳步推进
新能源汽车示范与
商业化。
22
第二章
纯电动汽车
进入
21
世纪，汽车污染日益成为
全球性问题。随着汽车数量越来越多、使用范围越来
越广，它对世界环境的负面效应也越
来越大，尤其是危害城市环境，引发呼吸系统疾病，造成
地表空气臭氧含量过高，加重城
市热岛效应，使城市环境转向恶化。有关专家统计，到
21
世
纪
初，汽车排放的尾气占了大气污染的
30
< br>～
60%
。随着机动车的增加，尾气污染有愈演愈烈之势
，
由局部性转变成连续性和累积性，而各国城市市民则成为汽车尾气污染的直接受害者。
我国用于汽车能源的石油资源是有限的，在几十年后必然会出
现枯竭，要大量依赖从国外
进口石油。届时世界石油资源也会出现匮乏，各国对石油资源
的竞争必将更加激烈，石油在国家
安全方面的重要性日益上升。所以节制使用石油资源，
发展新能源汽车将会促进我国能源结构
的调整，有利于国民经济的可持续发展。电动汽车
是将来公认的最具有产业化和市场前景的新
能源汽车，是一种绿色环保汽车
23
新能源汽车技术
第一节
纯电动汽车的认识
早在
19
世纪后半叶的
1873
年，英国人罗伯特•戴维森（
Robert Davidsso
n
）制作了世
界上最初的可供使用的电动汽车。这比德国人戴姆
勒（
Gottlieb
Daimler
）
和
本
茨
（
Karl
Benz
）
发明汽油发动机汽车早了
10
年以上。
1900
年美国制造的汽车中，电动汽车为
15755
辆，蒸
汽机汽车
1684
辆，而汽油机汽车只有
936
辆。进入
20
世纪以后，由于内燃
机技术的不断进
步，
1908
年美国福特汽车公司
T
型车问世，
以流水线生产方式大规模批量制造汽车使汽油机
汽车开始普及，致使在市场竞争中蒸汽机
汽车与电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足，
使前者被无情的岁月淘汰，后者则
呈萎缩状态。
但是，电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气
，不产生排气污染，对环境保护和空气的
洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。为此电
动汽车将取代燃油发动机汽车，开发电动汽车
是一种必然趋势。
1.
电动车辆分类
电动车辆是指用电能驱动，电动机作为牵动或驱动行驶车辆。以电动机代替燃油机。车辆
使用的电力可以用多种形式供给，如公用电网、专用电网和储电装置。储电装置有各种蓄电池、
燃料电池、太阳能电池等。
人们根据用途和条件已
能生产使用的各种电动车按常规可分为如图
2-1
所示的几
种类型。
其中无轨与有轨之分，原是以城市公共交通专用的有轨道的电车和无轨道的电车
而言，
这里
有轨的含义是车辆车轮在
专用铁轨上行驶的轨道电车，如铁路上的电力火车，城市的地铁、高
架轻轨电力客车等。
轨道电动车辆的特点是单相馈电制，电力网供给电力，功率、电压等级和车
辆速度配置灵
活，运行管理电子化、信息化、部分智能化。转向系统由路轨导引。而无轨电车即指原
城
市公共交通路线上运行的电动车辆，这种车辆名义上叫无轨，指的是道路上无轨道，实际上也
是受限制的，这是因为车辆所需的动力必须由专用直流电力网供给。而馈电方式是将正负双线
架在路边的线路上，馈电线杆高通常为
3m
左右，
所以车辆受电杆的限制，车辆也只能在一定
的宽度范围内活动。和轨道电车一样，无轨电
车一般在行车途中超越其他车辆也比较困难。目前
已有新颖电车，将馈电线路改为沿站点
充电式，电车采用到站充电，去掉馈电线杆。这样车辆就
有了比较大的自由度，可以不受
电网或轨道的限制。所谓的特定车，是指在特定的有限活动空间
或有某种专用用途的小型
电动车辆，性能参数要求不高，但非常适用于某种场所。例如：高尔夫
球厂用的电动汽车
，各城市公园、游览区的观
24
第二章
纯电动汽车
光车，电动自行车，电动摩托车，电动三轮车和残疾人电动车。
25
新能源汽车技术
图
2-1
电动车辆的类型
2.
电动汽车定义
电动汽车是电动车辆的一种，也是汽车的一种，即指全部或部分用车载电源为动力，用电
动车驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规等各项要求的汽车。电动汽车应具有汽车的性能
和属性，但动力线路与原内燃机动力线路不同，又具有电力车辆的基本特征。其车载电源一般
采用高效充电电池或燃烧电池，其驱动电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池或燃料电池相
当于原来的油箱。电动车通常被分为蓄电池电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车三
大类。其中蓄电池电动汽车也叫二次电池电动汽车或纯电动汽车。对电动汽车的具体分类
如图
2-2
所示。纯电动汽车是蓄
电池电动汽车也叫二次电池电动汽车。车辆直接采用电动机驱动，有
一小部分车辆把电动
机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子。其难
点在于电力储存
技术，即蓄电池是最大难点。
26
第二章
纯电动汽车
图
2-2
电动汽车的具体分类
3.
电动汽车特点
由于电动汽车的动力驱动装置较传统意义上的汽车发生了根本的变化，因此其动力驱动特
性、结构布局及其组成等方面也将会有相应变化。在此先对由此引起的性能特点的变化，
与
内燃机汽车相比有不同点。
3.1
提高能源的综合利用和效率
（
1
）
可用能源范围广。这主要是指纯电动汽车。它由于通过“蓄电池”这一媒介将电
能变为可移动电源，因此除了利用常规的水利、燃煤、核能发电，也可利用前述的各种替代新
能源。并且蓄电池又可充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，即可通过削峰填谷的手段来解<
/p>
决电力盈缺现象，使电能得到充分利用。其技术的发展也将为太阳能、风能电动汽车等建立
必要
的技术储备。而燃料电池以氢、甲醇等非化石燃料为能源，既解决了汽车的替代能源
问题，也
改善了能源结构，解除了人们对石油资源日渐枯竭的担心。
（
2
）
能源利用率高。传统内燃机汽车使用汽油、柴油做燃料，将其原油炼成汽油、柴
油，并经过运输分配等环节，大概要消耗掉
30%
原油具有的能量。内燃机有效率一般为
30%,
机械效率为
75%
，因此其动力输出轴最终只能获得
22.5%
的可利用能量。而内燃机在低负荷
及部分
负荷<
/p>
（如城市汽车经常趋于走走停停的运行状态）
时，其效率由于混合
气雾化质量差，
27
新能源汽车技术
燃烧不完全，可利用的能量就低，所以实际平均能量利用率只有
15%
左右。对于电动汽车，
经过火
力场发电、输配电、充电、电机等设备使用能量损失，最终约可获得
20%
原始燃料的有
用能量。即使利用原油发电，也有研究表明同样的原油经过粗
炼后就送电厂发电，经充入电池，
再由电池驱动汽车，其能量利用率比经过精炼变为汽油
，再经汽油机驱动汽车的效率最高。如果
利用太阳能、水能、风能、原子能等发电，则能
源的利用率更高了。而对于采用将化学能转变为
电能的燃料电池，其电池能量利用率可高
达
50%
。所以三类电动汽车中燃料电池的电动汽车的
能源利用率将会最高。
（
3
）
可实现能量回收。可以在汽车降速或下坡时，利用电机发电回馈把电能储入蓄电池，
实现能量回收，从而增加电动汽车的续驶里程，提高经济性。较好的能量回收系统可使电动汽车<
/p>
的续驶里程增加
10%-20%
。这对
于传统内燃机是无法做到的，特别是在市区行驶时汽车常趋于
走走停停的运行状态，汽车
在降速制动或下坡时不但不能回收能量，而且同样要继续消耗能源。
即使在下长坡时，为
确保安全和避免制动器产生热衰退现象，还需要正确利用发动机牵制转动的
制动功能，即
利用发动机牵制力来阻止车轮在重力加速度下飞速行驶。
3.2
良好的环境保护效果
（
1
）
排污量小。纯电动汽车无废气排出，达到零排放要求。对于燃料电池电动汽车，
汽车在运行中只生成水，不排放任何有害气体。实现有害气体零排放。
上述说法仅就汽车使用时而言。严格来说，其电能的产生或燃料的
来源过程，按其方法不
同也有可能产生不同的污染。但可把该类生产基地设在远郊或人烟
稀少的地区，对人类的直接伤
害减少。而且该类生产基地固定不动，易做到集中排放，通
过相关技术的控制，处理有害排放物
更有效。当然如采用对环境无害的太阳能，风能，水
能等发电就不存在该问题。对蓄电池如采
用铅酸或镍镉电池，那么有害的铅镉会污染环境
，同样也需要组织回收并妥善处理。
（
2
）
噪声低。电动汽车产生的噪声远比发动机小。另外，传统内燃机汽车的冷却风扇
等辅助设备也会产生一定的噪声。燃料电池按电化学原理工作，运动部件很少，所产生的噪声
也比较低。而对于采用压力供气的燃料电池，由于所用的空气压缩机将产生相当的噪声需采取
相应的隔音措施来减小。所以三类电动汽车中纯电动汽车的噪音最低。
（
3
）
排放的废热少。传统汽车运行时内燃机排出的气体温度明显高于环境大气排气携
带的热量将导致环境大气温度升高，进而对城市的“热岛效应”产生一定影响。燃料电池汽车
由于有较高的热效率，单位里程排出的热量少，而纯电动汽车不存在废热气体排放，故普及电
动汽车可以明显减轻城市的“热岛效应”。
28
新能源汽车技术
3.3
提高汽车性能与结构布局
（
1
）
可利用电动机的快速响应性提高汽车性能。由于电动汽车是采用电动机来驱动车
轮行驶的，而电动机实现转矩的快速响应性指标一般要比发动机高出两个数量级，因此通过微
电子等控制方式可极大的提高对车轮控制的动态响应性，从而便可较容易的实现在传统轿车上
较难实施的一些高性能控制功能，以此来改善电动汽车的操控性和行驶安全性。
（
2
）
机构与总体布局的不同。对于传统汽车的内燃机，由于能高效产生转矩时的转速
被限制在一个较窄的范围内，为此需要利用庞大而复杂的变速机构来适应这一特性。而电动机
可以在相当宽广的速度范围内高效的产生转矩，可大大简化甚至省去变速机构，从而极大地简
化电动汽车的机械传动机构，减轻整车自重，缩小其传动和附加损耗，既能降低成本又能节能
、
减噪。特别是纯电动汽车省去了发动机等诸多机械装置和油箱，其空间可供蓄电池占用
，其结
构与总体布局发生脱胎换骨的变化。
（
3
）
能量不富裕特点。由于蓄电池其能量受限的因素，所以如何有效利用车载可用能
量显得极为重要。汽车重量是影响能量消耗的重要参数。它包括汽车自重及其负载。对于减轻
汽车自重可通过简化机械传动机构、采用轻型高强度材料和提高蓄电池能量密度等途径来实现。<
/p>
对于车载重量，为了安全起见，生产厂家应在出厂时规定其最大允许值。另外还有通过改进
车身
外形、缩小迎风面积和提高轮胎性能，来降低空气阻力和滚动阻力，以减少能量消耗
。也正是
由于能量少的特点，使得纯电动汽车特别适合于制作成微型车。
3.4
制造成本与售后服务的变化
（
1
）
制造成本与其使用寿命。目前蓄电池单位重量储存的能量太少，电动车的电池成本
高、价格贵，需解决电池、电动机、电控三个技术问题；另外，没有形成经济规模，故电动汽车
的制造成本目前普遍比传统汽车高。其中，纯电动汽车由于省去了发动机和部分传动件，其成
本
主要决定于蓄电池和电动机驱动部分。而蓄电池如采用成熟的铅酸电池就很便宜。但由
于其能量密
度低、体积大、寿命低，所以使用成本也随之上升。目前，被看好的蓄电池主
要有磷酸铁锂电池、
锂离子、锂聚合物电池和镍氢电池等，但其价格都还较高。随着制造
工艺的成熟和生产批量的增
加，此问题定会有较大的改观。所以随着蓄电池和电动机驱动
部分的较大改进，其电动汽车的价
格有望接近并且低于传统汽车。
（
2
）
能量的添加特点。与传统汽车的加油站一样，电动汽车能源补充的配套设施建设
是电动汽车普及应用的关键。对于纯电动汽车，根据蓄电池充电特点，需配备刷卡或投币方式
的自动快速充电站；蓄电池快速充电固定服务点；住宅社区、家庭或单位可采用电网谷时充电
方式，需配备自动控制谷时充电方式。
28
第二章
纯电动汽车
（
3
）
维护与维修特点。由于电动汽车工作原理与结构的不同，其维修特点也与传统汽
车不同。如蓄电池需定期维护，以延长使用寿命。相应的配件供应和专业维修等服务也应随电
动汽车的普及需要及时跟上。
3.55
电动汽车性能指标
（
1
）
最高车速。即汽车行驶时所能达到的最高速度。单位是
km/
h
。一般电动轿车要求
最高时速≥
12
0km/h
。电动汽车的最高车速主要取决于驱动电动机所能输出的最大功率和所
配蓄电池的能量，由于电动机功率及所配蓄电池的能量均与其重量、体积有关，即直接决定了<
/p>
车身车载质量以及其制造成本。根据现有电动汽车及其配套部件的技术水平，可粗略估算如
将
纯电动汽车的最高车速分别定为
60km/h
、
80km/h
、
100k
m/h
、
120km/h
等不同级别
，其制造
成本将按指数级上升。可以说如定在
60km/h<
/p>
，其售价即可低于传统汽车价格，如定
80km/h
，其售价即可高于传统汽车，如定在
100km/h
、
120km/h,
其价格是传统汽车是数倍甚
至十几倍。而就传统汽车对环境污染来讲，主要是指在市区行驶的车辆，而电动汽车的节能效
果在城区行驶也最为明显。并且目前轿车销量大、面广的也是在城市。所以在现阶段对电动轿
车最高车速要求过高，实际上正好是对电动汽车技术发展瓶颈的一种封固，按技术以经济互促
的良性循环发展规律，只能在电动汽车相关技术（包括蓄电池及驱动电动机技术）
的进一步发
展的前提下再相应提高其最高车速指标。
< br>
（
2
）
加速性能。汽车加速性能通常用从静止加速到
50km/h
或
96km/h
，以及从
40km/h
加速到
100km/h
所需的时间来表示，其单位为
s
。其
加速性能除了由汽车惯性矩及传递到驱
动轴上的转矩决定外，还受其传动链形式，变速形
式（手动、自动、无级变速）
、换挡程序
及时间，车轮滑行量等
因素的影响。对于电动汽车，如采用轮毂电机直接驱动车轮方式，由于
省去换挡时间等因
素，有望较大的缩短加速时间。另外还可利用驱动电动机一般具有的短时过载
能量来提高
电动汽车的加速性能。
（
3
）
爬坡能力。爬坡能力是指汽车在良好的路面上，以最大驱动力行驶所能爬行的最
大坡度。电动汽车一般要求最大爬坡度大于
20%
。通常坡长不大时也可利用电动机的短时过
载能力爬坡。
（
4
）
能力利用率。电动汽车的能量利用率是指汽车以某一特定速度行驶一定距离所消
耗的总能量，通常用每千瓦时所能行驶的公里数（
km/kw h)
来表示。电动汽车的能量利用效
率一般要比传统内燃机汽车高
30%-40%
。
（
5
）
续驶里程。续驶里程表示电动汽车一次充满电（或储能）
能够行驶的
最大里程数，
通常用≥XXX km/h
来表示。这是考核电动汽车性能的一个重要指标，它主要决定于所配蓄
29
新能源汽车技术
电池的容量及其性能，并与驱动轮的发电回馈效率有关。
30
第二章
纯电动汽车
车载电源系统里程寿命。
这主要指纯电动汽车。它反映了所配蓄电池的使用寿命。即指所
配蓄电池最多能行驶的里
程数，通常用≥
XXX XX km
来表示。
4.
纯电动汽车（
Blade Electric Vehicle
s
，简称
BEV
）
4.1
纯电动汽车的基本构造
以电动机代替燃油的内燃机，电力驱动的优点是不使用燃料、零排放且噪声低；同时因使< p>
用单一的电能源，电控系统相比混合电动车大为简化，既降低了成本，又可补偿电池的部分价
格。纯电动汽车与现有燃油汽车在结构上无很大区别，一般由电力驱动系统、汽车底盘、车身、
和
辅助设施六装置等部分组成。如图
2-3
所示。
图
2-3
纯电动汽车结构图
关于车身，由于纯电动汽车使用蓄电池作为其动力源，蓄电池本身的重量形成了纯电动汽
车在重量上的缺陷，所以轻量化设计是纯电动汽车车身设计时需要重点考虑的因素。在造型上，
近年来，由于电动汽车法规和使用要求等原因，不同地区、不同公司有着不同的发展模式。
纯电动汽车的动力源是蓄电池和电动机。替代传统内燃机的电动机有
直流电动机和交流电
动机之分。直流电动机有绕线式和永磁式两种，其中绕线式又可分为
串励式、并励式及复励式；
交流电动机则可分为感应式以及同步式两种。替代汽油、柴油
等石化燃料的蓄电池，
除了需
要向纯
电动汽车安全行驶装备和舒适行驶装备提供所需电力外，还需要向替代发动机的电动机
提
供电力。所以其容量要大，在瞬间也要能产生大电流，以便使电动机产生大扭矩而驱动电动汽
车。
31
新能源汽车技术
底盘方面，纯电动汽
车因为使用电动机替代了发动机，所以原来发动机的位置可以装置蓄
电池和电动机，这样
就可以利用原来传统车辆的驱动方式。对于纯电动汽车的动力源（蓄电池
和电动机）
，它们在底盘上的布置有多种配置方式，所以其驱动方式的选择上比较灵活。对于制动
系统，纯电动汽车不像汽油、柴油汽车利用进气歧管的真空产生负压进行制动，而是利用真空泵
电动机产生负压或者使用电动油压泵产生油压提供制动力；另外，纯电动汽车的制动系统
还可
装置“制动能量回收装置”，当车辆制动或减速时，电动机转换为发电机进行发电，
电流逆向
流向蓄电池加以充电。此外，纯电动汽车可以利用电动机旋转力来直接转动转向
机构，能量效率
比较高，比较适合使用电动式动力转向器，如图
2-4
所示为荣威
E50
纯电动汽车结构图。
图
2-4
纯电动汽车外形布局与结构图
4.2
纯电动汽车基本工作原理
纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，通过电池向电动机提供电能，
驱动电动机运转，从而推动汽车前进。电动汽车与普通汽车的区别主要
在于动力源及其驱动
系统，
即纯电动
汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。
如图
2-5
所示是纯电动汽车工作
原理图，纯电动汽车系统可分为电力驱动子系统、能源子
系统和辅助控制子系统。
32
第二章
纯电动汽车
图
2-5
纯电动汽车工作原理
电力驱动子系统又由电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和驱动车轮组成；
能
源子系统由主电源、能量管理系统和充电系统构
成；辅助控制子系统具有助力转向、温度控制和
辅助动力供给等功能。根据制动踏板和加
速踏板输入的信号，电子控制器发出相应的控制。
指令来控制
功率转换器的功率装置的通断，功率转换器的功能是调节电动机和电源之间的
功率流。当
电动汽车制动时，再生制动的动能被电源吸收，此时功率流的方向要反向。能量管
理系统
和电控系统一起控制再生制动及其能量的回收，能量管理系统和充电系统一同控制充电
并
监测电源的使用情况。辅助动力源供给电动汽车辅助系统不同等级电压并提供必要的动力，它
主要给动力转向、空调、制动及其他辅助装置提供动力。除了从制动踏板和加速踏板给电动汽车
输入信号外，转向盘也是一个很重要的输入信号，动力转向系统根据转向盘的角位置来决定汽
车灵活地转向。
5.
纯电动汽车的分类
纯电动汽车有多种分类方法，可按所选用的储能装置或驱动电动机的不同来分类，其间又
有许多不同组合；也可按驱动结构的布局或用途的不同来分类。
33
第二章
纯电动汽车
5.1
按储能装置分类
< br>纯电动汽车目前所采用的储能装置主要有铅酸蓄电池、锂电池、镍氢蓄电池、钠硫蓄电池
< br>等。其中铅酸蓄电池技术较成熟，价格也比较便宜，但其性能和寿命都要差一些。其余几类均
属于正在研究改进的蓄电池，其性能都比铅酸电池要好很多，但目前价格也比较贵。随着工艺
技术的成熟及批量的扩大，其性价比也会有较大的提高。由于电动汽车以蓄电池作为唯一能源，<
/p>
所以蓄电池的各项性能指标有很大程度地决定了汽车的行驶性能，如纯电动汽车的行驶里程
和
加速的动力性能分别与蓄电池的比能量和比功率有关。
5.2
按驱动电动机分类
纯电动汽车按其驱动电动机类型来分，主要有直流电动机、交流电动机、永磁无刷电动机、
开关磁阻电动机四类。考虑到蓄电池是以直流电源供电，直流电动机具有控制简单、成本低、技
术成熟等优点，但直流电动机由于具有电刷，存在换向火花、电刷易磨损、需定期维护等缺点。
交流感应电动机本身具有坚固耐用、效率高、体积小、免维护等优点，并且整个驱动系统
具有调
节范围宽、能较有效的实现再生制动，但其驱动控制器由于需通过逆变器，
并采用矢量控制变频
调速，其线路比较复杂
，价格也较高。永磁无刷电动机包括无刷直流电动机和三相永磁同步电动
机，由于采用永
久磁铁励磁具有能量转换效率高、过载能力强、免维护等优点，但目前存在着成
本较高、
功率受限等缺点，可靠性也尚需改进。开关磁阻电动机驱动系统是一种新型的典型机电
一
体化装置，具有结构简单、坚固可靠、制造成本低、调速性能好、效率高、能有效地实现发
电回馈制动等优点，并具有高起动转矩、低起动电流，
即特
别适于汽车起步和蓄电池驱动的
特性要求，其缺点主要是振动及噪声较大，需通过相应技
术措施来改进，由于目前普及率还不
高，有待进一步推广与改进、提高。
5.3
按驱动结构布局分类
这实际上是按驱动传递方式来分类，由于电动机驱动的灵活性可以有多种组合方式，归纳
其典型的基本结构主要有四种：传统的驱动模式、电动机
-
< br>驱动桥组合式驱动方式、电动机
-
驱动桥整体式驱动方式
、轮毂电机分散驱动方式。由于汽车转弯时，外侧车轮的转弯半径比
内侧车轮大，所以需
要通过差速器来配合两侧车轮转速不同的要求。前两种需采用具有行星齿
轮结构的机械式
差速器；第三种的差速器可用机械式或电控式；而第四种即可实现电子差速控
制。
33
新能源汽车技术
5.4
按用途分类
纯电动汽车按其用途来分，目前主要有电动公交车和电动轿车两类。由于纯电动汽车的能
量不富裕特点，它也较适合于某些性能要求不高的特定车辆，如游览观光车、高尔夫球场车、
< br>电动自行车、电动三轮车和残疾人自驾车等，当然按定义来说该类特定车辆不应属于汽车。
6.
技术难题
电动汽车的困难是目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没
形
成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些使用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的
1/3
，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
现阶段电池的容量还达不到需要，续航能力
还达不到全天的应用。
34
第二章
纯电动汽车
第二节
荣威
E50
纯电动汽车认识
1.
荣
威
E50
纯电动汽车结构特点
2012
年
11
月
5
日，上汽集团宣布旗下荣威品牌
E50
纯电动车正式上市，厂方指导价
23.49
万元，可享国家财政补贴
5.4
万元以及各地方政府补贴。
从
E1
概念车到如今上市的荣威
E50
，这
款车型在外观上保留了大部分的概念元素，厂
家将新车的外观设计称为“海豚式短吻两厢
车身”，利用这样的设计能够有效的降低风阻系数，
也能够使车内空间的利用率更大。车
身尺寸为
356
9mm×
1551mm
×
1540mm
（
长×宽×高）
，轴距为
2305mm
。从规格上来讲，毫无疑问这是一款微型车。如图
2-6
所示。
图
2-6
荣威
E50
纯电动汽车车身
新车采用了双门设计，而车内则采用
2+2
的乘坐布局，可以说是完全针对年轻消费者开发
的一款产品。由于没有内燃机系
统，所以荣威品牌的家族式进气格栅的位置上是快速充电口它巨
大的镶有
LOGO
的盖子。如图
2-7
所示。
图
2-7
荣威
E50
纯电动汽车充电口
如图
2-8
所示。漂亮的
13
英寸铝合金刀锋式轮毂和规格为
175/60 R13
的佳通轮胎，节
能又舒适，其中前轮采用带制动能量回收系统的盘式
刹车，当车在减速时，通过车辆的运动惯
性带动电机反转，进而对动力电池进行充电，减
少了制动时能量的损耗，这样对增大续航里程
也有帮助。后轮则是普通鼓式刹车。
35
新能源汽车技术
图
2-8
荣威
E50
纯电动汽车制动回收系统
如图
2-9
所示。
3D
效果显示的多功能数字化
仪表盘，专为电动汽车设计的布局信息大
而不乱，整体效果出众。智能一体式人机交互系
统采用高分辨率的
6.5
寸触控大屏，（如图
2-10
所示）并提供
AUX
IN
、
USB
以及
SD
卡等多种接入方式，包括
娱乐、空调等一系列的车
辆功能也可通过该系统实现全触摸控制。
图
2-9
荣威
E50
纯电动汽车仪表盘
图
2-10
荣威
E50
纯电动汽车人机交互系统
2.
荣
威
E50
纯电动汽车技术特点
图
2-11
荣威
E50
纯电动汽车电子手刹
36
第二章
纯电动汽车
荣威
E50
搭载了一键启动系统和
SMART HOLD
电子手刹。如图
1-11
所示。一
键启动按键
是集成于钥匙上的，只需插入钥匙，即可启动。
SM
ART HOLD
电子手刹在国内微型车领域尚属
首次出现，
具备自动释放、熄火拔出钥匙后自动驻车以及上坡辅助等功能，手刹系统可以在脚
刹系统
失灵时作为紧急制动使用，紧急制动时可以通过接收
CAN
信号调节拉线力大小，
避免
抱死滑移。空调系统也经过了重新设计，采用漩涡式电动压缩变频技术，特点是效率高、体积小，
适
用于完全靠电力驱动的纯电动汽车，将开启空调对电池的续航里程影响降至最低。
车内空间方面，荣威
E50
使用了高成本的铝镁合金材质打造出超薄座椅，并能够保证座
椅骨架的各
向支撑性。座椅的材料方面选用抗菌环保材质，以保障车内人员的身体健康。如图
2-12
所示。
图
2-12
荣威
E50
纯电动汽车座椅
荣威
E50
采用完全自主研发的高
性能永磁同步驱动电机，达到了世界一流水平；额定功率
28
千瓦
/3000rpm
，最大功率
52
千瓦
/8000rpm
，峰值扭矩
155
牛米。整体防水防尘设计，
保
障产品可靠性及高压安全；相比同类产品，重量更轻，能效更高，稳定性更优良；厂方给出的<
/p>
0-50
公里
/
时的加速时间为
5.3
秒，这也是这款电动车最为经济的适航速度；另外这款
车型的
0-100
公里
/
时加速时间为
14.6
秒，对于最高车速仅
130
公里<
/p>
/
时的电动车而言意义
并不是太大。如图
2-13
所示。
图
2-13
永磁同步驱动电机及扭矩
作为纯电动车最关键组件的电池组方面，荣威
E50
自主开发了稳定性更高的磷酸铁锂电
37
新能源汽车技术
池
，
（如图
2-14
所示）
总计容量为
18
千瓦时，
60
公里
/
时匀速工况下续航里程为
180
公里。
整套电池组循环寿命在
2000
次以上（如图
2-15
所示为电池组的快速、慢速充电口）
，而这
仅仅是保守的数据，而在零下
20
℃的测试条件下，电池组的能源损耗也能够被控制在
10%
以下。厂方为电池组提供五年或
10
万公里免费质保，并承诺凡保质期内电池组损耗超过
20%
，
均可无条件更换全新的电池组。
电池组还采用了轻量化设计，总重量还不到
230
公斤，仅占整车重量的
1/5
，单位
重量
的能源转化率比竞争对手普遍
700
公斤以上的电池组更高，成本控制方面也可以做的更加出色。
图
2-14
荣威
E50
纯电动汽车电池组示意图
图
2-15
荣威
E50
纯电动汽车充电口示意图
E50
的电力电子箱（
PEB
）集成全球资源，与国际一流品牌共享平台；集成式的电力电
子箱将原
来体积较大的逆变器与高低压直流转换器集成在一起，使整个电力电子箱体积明显
缩小，
重量大幅减轻。并有微电脑管理系统与三层防护系统，确保电动车行车安全。如图
2-<
/p>
16
所示。
38
第二章
纯电动汽车
图
2-16
荣威
E50
纯电动汽车电力电子箱
除了电机与电池组以外，荣威
E50
的集成式电力电子箱由上汽集团与联合汽车电子公司共
同研发，全球领先的
VCU
智能整车控制器，配以拥有
20
多个
ECU
电控单元的全高速四路多
频
CAN-
BUS
整车智能管理系统，大幅提高微控制器之间的数据传输速度，充分保护系统的安
全
性与稳定性。
VCU
智能整车控制
器，无论是技术、安全性还是使用寿命上均达到了世界级水准。
如图
2-17
所示。
图
2-17
荣威
E50
纯电动汽车
VCU
智能整车控制器示意图
3.
荣
威
E50
安全性特点
3.1
车身结构
与绝大部分在现有内燃机车型基础上改制的新能源车不同，荣威
E50
是一款全新打造的
产品，所以其平台不与任何车型重叠
，车身结构布局也是全新的设计。考虑到车身较小，所
39
新能源汽车技术
以荣威
E50
的车身结构中有
22%
的区域采用了
高强度热成型钢材，既提升了车身刚性，又能
够有效减轻车重（白车身仅
219
公斤）
，达到节能的效果。如图
2-18
所示。
图
2-18
荣威
E50
纯电动汽车车身结构示意图
3.2
电池组的安全性保障
众所周知，电动汽车的电池组是整车中最关键也是最脆弱的部分，如何充分的保护电池组
是全球汽车企业研发纯电动产品的重要课题。荣威
E50
在电池组的保护上同样做了许多工作，
首先电池组位于车身底部，所有受力点都
使用了超高强度钢防撞支架，在按照美国标准做的
32
公里
/
时侧向柱撞测试中，电池组毫发无损，表现出了不错的安全性
。
其次是电池组本身在制造工艺上以达到了
IP67
防水防尘等级，即将整个电池组浸泡入
水中达一个小时，也不会有一滴水
渗入电池组。再结合各种周全的高压及漏电安全保护系统相互
照顾，应付日常涉水甚至是
类似北京不久前的暴雨浸泡，厂方表示也不会发生任何的安全隐患。
如图
2-19
所示。
图
2-19
荣威
E50
纯电动汽车电池组安全保护示意图
如图
2-20
所示为荣威
E50
纯电动汽车整车防护系统示意图。
40
第二章
纯电动汽车
图
2-20
荣威
E50
纯电动汽车整车防护系统示意图
3.3
远程实时安全监控系统
荣威
E50
的每一台车上同样搭载
有一套远程实时监控系统，只是这套系统仅监控车辆的安
全状况，而不记录车辆的位置及
车主的任何隐私。当系统开启时，后台会实时监控车辆的技术
状态，一旦出现电池电量过
低、车辆数据异常、系统报警等情况，后台会第一时间反馈至车辆，
并点亮报警器提醒驾
驶者车辆出现异常，需尽快充电或送修。如图
2-21
所示为电控制动系
统。
图
2-21
电控制动系统（
ECB
）示意图
3.4
电磁辐射安全
电动车的电磁辐射量会影响使用者的安全。荣威
E50
完全能够达到中国有关车辆辐射的
GB14023
和
GB18387
两项标准，前者
相当于欧洲和日本地区的辐射标准，而后者几乎等同于美
国地区。因此，在同时达到这两
项标准之后，荣威
E50
对驾驶者的身体健康不会产生比内
燃机
车型更大的影响，也不会对包括人工心脏等精密电子产品发生干扰。
41
新能源汽车技术
第三节
纯电动汽车的使用
纯电动汽车其特点不同于传统的燃料汽车和混合动力汽车。因此，使用者务必了解、熟
< br>悉纯电动汽车特点，并正确使用，遵守纯电动汽车的注意事项，注意事项如下：
（
1
）充电要求：在充电作业的操作过
程中，不允许周围的人接触操作员、车辆和供电
设备，先将充电手柄连接到车身插座，再
对充电装置进行操作，充电结束后，要先关闭充电装
置，然后将充电手柄与车身分离，并
将车身充电口盖好，当充电出现故障时，立即通知相关专业
人员解决，操作人员不可任意
处理，下雨天也可以进行充电，但在充电插拔过程中要注意对插
拔充电手柄和充电口的遮
雨防护。如果遇到雷雨等极端天气建议停止充电作业，充电前需要检
查插座和插孔以及导
线的状态是否良好，在充电过程中，不允许插入钥匙和进行起动等操作。
图
2-22
充电要求
充电环境要求：
充电设备的有些模块内部可能会产生电火花，为避免出现意外，不要在加
油站、有易燃气
体或液体的进行地方充电作业，充电作业时间会受到外界温度影响，低温下充
电时间会延
长。
42