模块1 新能源汽车概论
项目1 新能源汽车发展史
1.1.1 新能源汽车的演变
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，但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，形成技术原理先进，具有新技术和新结构的汽车。
新能源汽车具体包括以下几种形式：油电混合动力汽车（又可分为汽油混合动力系统和柴油混合动力系统两种类型）；压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）汽车（包括点燃式和压燃式）；煤驱动类汽车［细分有点燃式M85甲醇汽油发动机、M15甲醇汽油机（部分新能源）、压燃式二甲醚（DME）发动机、煤制汽油和煤制柴油等能源类型］；生物质能源驱动类汽车［细分为E10乙醇汽油车（部分新能源）与柴油车（部分新能源）］；来自于煤、铀、水力、风力、太阳能发电充电的纯电动汽车。
上面提到的大多类型新能源汽车在我国目前仍处于研发阶段，批量生产的较少。而压缩天然气和液化天然气汽车因其技术较简单，主要应用于重型货车和大型客车及少数出租车上。当下批量生产的新能源汽车主要有纯电动（EV）和插电式油电混合动力（PHEV）汽车及不可外接充电的油电混动汽车（HEV），其中油电混合动力汽车包括汽油/柴油两种油电混合动力系统。
传统汽车是靠内燃机将汽油/柴油的化学能转化为动能，但内燃机即汽车发动机的热效率仅为20%～40%，再加上原油开采、提炼、加工等工序，原油的平均能量利用率仅为14%左右。如果利用新能源转化的电能，纯电动汽车比燃油汽车节能达70%，而费用方面也可节省50%左右。
由于石油是不可再生资源，终有一天会枯竭。同时，即使再省油的汽车也要依靠石油这单一的能量来源。电能作为二次能源，它不受石油资源的限制，除了煤炭之外，核能、风能、水力能、太阳能、潮汐能、地热都可以用来转化为电能，电动汽车是人类未来交通的必然选择。
今后煤电在电力资源中占的比例肯定会越来越低，而核电、光伏、风电、水电等新能源发电的比例将会越来越高，因此，电动汽车将会越来越环保。
使用纯电动汽车代替燃油汽车，是将燃油汽车分散的排放集中到了电厂的废气排放。而电厂的废气排放可以集中处理，无论是在技术上，还是在经济上，电厂的集中处理都要优于汽车的尾气排放。电动汽车代替燃油汽车可以大大降低一氧化碳（CO）和碳氢化合物（CH）的排放量，而随着技术进步和清洁能源发电的使用，氮氧化合物（NOx）和硫化物（SOx）的排放也将有所降低。此外，燃油车尾气排放中的一氧化碳（CO）是剧毒物质，已经造成了许多起在车中或密闭车库中致人死亡的案件。
近年来，为了缓解全球气候升温的变化，不少国家和厂家纷纷做出禁售和减少开发与生产燃油汽车的目标和计划。
德国决定2030年起新车只能为零排放汽车，禁止销售汽油车与柴油车。
法国决定2040年后禁售汽油车与柴油车，目标是让法国在2050年前成为零碳排放国家。
荷兰要求2025年开始禁止在本国销售传统的汽油和柴油汽车。
挪威决定2025年起禁止燃油汽车销售。
印度表示到2030年只卖电动汽车，全面停止以石油燃油为动力的车辆销售。
沃尔沃宣布自2019年开始不再新开发燃油汽车，所有新款车型都将为纯电动或混合动力车型。
奔驰宣布将在2022年之前将整个汽车产品线实现电动化，全面停售传统燃油车型。
大众计划到2030年之前，实现所有车型电动化，停售传统燃油车型。
丰田宣布到2050年停售汽油车，到时将只出售混合动力及燃料电池汽车。
……
我国的基本国情是“富煤、缺油、少气”，我国是世界上第二大原油消费国，并且最近已经取代美国成为世界上最大的原油进口国。目前国内石油消费市场对进口石油的依存度已经达到了58%。同时，我国煤炭储量位列全球前茅，目前电网的电力又以“煤电”占主导地位，发展纯电动汽车正好可以解决“缺油、少气”带来的问题。
发展纯电动车的另一个优势就是解决电网在昼夜间的负荷不平衡问题，全世界各个国家的电网都受这个问题的困扰。白天，电动汽车正常行驶；晚上，正好利用“谷电”为车辆充电。如果电动汽车夜间充电50kW·h的电能，几十万辆电动汽车就相当于一个千万千瓦级的电厂的调峰任务。利用夜间充电，现有的电网就已经能满足今后若干年电动汽车发展对电能的要求。这样不仅解决了电动汽车充电的问题，还同时有利于调节电网的昼夜间负荷不平衡问题。
电动汽车的核心技术是三电，即“电池、电机、电控”，而生产电池和电机所要的两关键性资源我国储量都十分丰富。电动汽车的主要动力电池大多为锂电池，而我国也是世界锂资源储量第三大国。电机目前普遍使用的是永磁同步电机，它需要利用稀土永磁材料来做电机的转子，而我国的稀土资源储量居世界首位，占了世界总储量的一半。目前稀土产品市场中，我国的产量占了世界市场的90%以上。因此，从资源上来说，我国有发展电动汽车的天然优势。
电驱型汽车始终是推动车辆发展的主要元素之一。电动汽车技术曾经在一段时间内被忽略了，因为当时油田的油气储量看似还很丰沛，但是后来，随着人们意识到油气储量正日益衰竭，同时，全球环境和气候保护也被提上日程，于是新能源汽车的推广与应用就变得越来越重要。
有关新能源汽车的发展时光轴请参见图1-1所示。
图1-1 新能源汽车的发展时光轴
1.1.2 新能源汽车的兴起
图1-2所示为促进新能源汽车普及的诸多因素。
图1-2 促进新能源汽车普及的诸多因素
1.1.3 新能源汽车的优势
相比目前普遍使用的发动机（汽油发动机与柴油发动机）车辆，新能源（目前主要为电能）汽车具有以下明显优势。
① 电动驱动装置行驶电动机较发动机运行起来更加静音，因此电动汽车的噪声排放非常低。高速运行时，最响的声音只是轮胎与路面的摩擦噪声。
② 电动车在行驶过程中不会排放有害物质或温室气体。如果车辆的高压蓄电池由可再生能源进行充电，则电动车不会排放任何二氧化碳气体。
③ 在不久的将来，如果极度拥挤的市中心规定是“零排放”区，则只能在其中驾驶电动车辆。
④ 电动驱动装置行驶电动机十分强劲，基本无需维护。它只会发生少量机械磨损。
⑤ 电动驱动装置行驶电动机效能极高（96%），而发动机的效能仅为35%～ 40%。
⑥ 电动驱动装置行驶电动机拥有卓越的扭矩和输出特征，从静止开始便可产生最大扭矩。这使得电动车较发动机车而言可在输出相同的情况下进行更快的加速。
⑦ 驱动系统设计更加简单，因为电动车不再需要装备变速箱、离合器、消音器、微粒过滤器、油箱、启动器、交流发电机及火花塞。
⑧ 车辆制动时，电动机还可用作交流发电机，用于发电并为蓄电池充电（再生性制动）。
⑨ 可以在家里、停车场使用任何电源插座为高压蓄电池充电。
⑩ 只在用户需要的时候提供能量。与传统车辆相比，车辆停止时（如遇红灯），电动驱动装置行驶电动机不再运行。电动驱动装置行驶电动机特别高效，尤其在交通堵塞时。
⑪ 电动驱动装置行驶电动机上不再搭载变速箱，此外，电动汽车也不再需要任何润滑油。