小唐老师:新能源汽车&大众新能源战略(2017.5.29)

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《主机厂最近是疯了吗》的文章里,我们提到了这些年汽车行业最热的关键词“环保”“新能源”,今天,我们开侃“新能源”!
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相信你或多或少听说过新能源汽车。可是,到底是什么新能源汽车呢?我们来看看!

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什么是新能源汽车

发改委的公告给出了这样的定义:

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。
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根据以上的定义(采用非常规的车用燃料、或者搭载新的动力装置的汽车),我们新能源汽车有了以下的分类。
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如果按技术难度以及时间维度来做区分,可以得到下图:
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考虑到环保节能,以及本身技术的成熟性,目前新能源汽车的发展主要集中在纯电动汽车油/电混合动力汽车上。

接下来,跟着小唐老师一起,我们来认识一下它们及各自的特点!

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各类新能源汽车

a. 纯电动汽车
纯电动汽车(Blade Electric Vehicles,BEV),顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车,采用单一蓄电池(没有其他动力来源,为什么叫“纯”就是这个道理)作为储能动力源的汽车。

通过蓄电池向电动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车行驶。

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(如下图),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
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受物理特性的影响,电池受温度影响较大。

温度过高时,电池的活性增加,使能量得到更充分的利用。但是,蓄电池长时间工作在较高温度环境下寿命会明显地缩短,当温度太高时,蓄电池还会出现严重损坏的现象。
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温度过低时,活性明显降低奥姆内阻极化内阻(其解释见下面备注)增加,放电能力下降,使蓄电池的实际可用容量减小,能量利用效率下降

因此严寒气候是目前大多数纯电动车的宿敌。低温会明显影响电池组的性能,从而缩短纯电动车的续航里程。

备注:
1. 欧姆内阻主要是指由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成,与电池的尺寸、结构、装配等有关。
2. 极化电阻是指电池的正极与负极在进行电化学反应时极化所引起的内阻。

我记得有次冬天去东北出差,拿着还有30%的电的手机出门打了个电话,打着打着就听不到对方声音了,以为是信号不好,一看屏幕才知道是没电自动关机了。不知道朋友们有没有类似的经历。
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对于纯电动汽车的核心——电池,主要分铅酸电池镍氢电池锂离子电池超级电容器等。
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其中锂电池具有体积小、能量密度和功率密度高、电压高的特点,应用前景好,将逐渐取代铅酸电池和镍氢电池。

但是其他电池一样,其在低温环境下活性不高仍是其一大缺陷。在低温下充电时,由于蓄电池的活性差,特别是蓄电池负极石墨的嵌入能力下降,正极反应放出的锂离子可能在蓄电池负极沉积下来,造成锂枝晶的行成,使得可用的锂离子减少,严重的时候还会造成蓄电池内部短路。

b. 油/电混合动力汽车

混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)是指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆.

车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或多个驱动系共同提供。

因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同,混合动力汽车有多种形式,其中油/电混合较为普遍。
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混合动力汽车的燃油经济性能高,而且行驶性能优越
—混合动力汽车的发动机要使用燃油,而且在起步、加速时,由于有电动马达的辅助,所以可以降低油耗

—辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力,因此,可以享受更强劲的起步、加速

根据混合动力驱动的联结方式,一般把混合动力汽车分为三类(如下图):
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串联式混合动力汽车SHEV)主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成了HEV的动力系统,多用于在城市公共交通,轿车上很少使用。

—一般由内燃机直接带动发电机发电,产生的电能通过控制单元传到电池,再由电池传输给电机转化为动能,最后通过变速机构来驱动汽车
—在这种联结方式下,电池就象一个水库,只是调节的对象不是水量,而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节,从而保证车辆正常工作

并联式混合动力汽车PHEV)的发动机和发电机都是动力总成,该系统适用于多种不同的行驶工况,尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单,成本低。

—并联式混合动力系统有两套驱动系统:传统的内燃机系统和电机驱动系统
—两个系统既可以同时协调工作,也可以各自单独工作驱动汽车

混动式混合动力汽车PSHEV)主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。
可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂,成本高。

—特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或采用行星轮式结构结合在一起,从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系
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还是看不懂?高中物理都还给老师了吧!
看看下图回忆一下吧!

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工作原理:

下面,小唐老师以串联式为例,为大家介绍一下混合动力汽车的工作原理。

1. 车辆刚开始行驶的时候,蓄电池电量饱满,其能量输出可以满足车辆要求,辅助动力系统不需要工作

2. 电池电量低于60%时,辅助动力系统起动
    —当车辆能量需求较大时,辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量
    —当车辆能量需求较小时,辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时,还给蓄电池组进行充电
由于蓄电池组的存在,使发动机工作在一个相对稳定的工况,使其排放得到改善。

特点是

1. 混动车可以选择功率较小发动机,依靠电动机或其它辅助装置提供加速与爬坡所需的附加动力。其结果是提高了总体效率,同时并未牺牲性能

2. 可回收制动能量。在传统燃料汽车中,当司机踩制动时,这种本可用来给汽车加速的能量作为热量被白白扔掉了。而混合动力车却能大部分回收这些能量,并将其暂时贮存起来供加速时再用。

3. 加速性能好。当司机想要有最大的加速度时,汽油发动机和电动机并联工作,提供可与强大的汽油发动机相当的起步性能。

4. 适用场合多。在对加速性要求不太高的场合,混合动力车可以单靠电机行驶,或者单靠汽油发动机行驶,或者二者结合以取得最大的效率。比如在公路上巡航时使用汽油发动机。而在低速行驶时,可以单靠电机拖动,不用汽油发动机辅助。

5. 效率高。即使在发动机关闭时电动转向助力系统仍可保持操纵功能,提供比传统液压系统更大的效率。

c. 其他

燃料电池电动汽车

燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下.在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。

燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种,主要区别在于动力电池的工作原理不同。

一般来说,燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能,电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。

氢发动机汽车
氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用的燃料是柴油或汽油,氢发动机使用的燃料是气体氢。氢发动机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

限于篇幅所限,这里就不一一介绍其他的新能源汽车了,给一张对比图供大家参考。
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3
各大主机厂新能源政策

声明:在这里还是要事先声明一下,以下信息来源主要源自网络,只代表小唐老师综合各类情报后得出的个人看法,不一定权威,更不代表任何公司的立场。
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我们先来看看主要主机厂的技术路线:
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对未来的看法:大众汽车认为未来汽车行业发展趋势是朝着AECS(电动化、互联网化、自动驾驶和共享化)发展。

其他德系主要汽车巨头对未来的趋势判断也都持同样的看法。
戴姆勒汽车把未来趋势概括为CASE,即:Connected (互联网化), Autonomous(无人驾驶), Shared service (共享化)和Electrified(电动化)。
宝马也把未来概括为四个同样的方面,只不过换了个顺序,改成了ACES。通用也不甘示弱,用CAAS表达了同样的四个方面。

目前情况:大众汽车集团的新能源起步于2013年的e-UP!纯电动车。

目前其新能源汽车的产品线包括纯电动车e-Up, e-Golf, Audi R8 e-tron和插电式混合动力车 Golf GTE, Passat GTE, 奥迪 A3 e-tron, Q7 e-tronquattro, 保时捷 Panamera S-E 和 CayenneS-E.
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战略:根据大众汽车集团2016年6月发布的“2025 Together战略”,大众汽车集团计划进行彻底转型,并将电动化作为未来10年里最核心的战略基石之一。

具体来说就是到2018年推出10款新能源汽车产品;到2025年,至少推出30款纯电动汽车产品,新能源汽车产品年销量达到200-300万台,占整个集团汽车销量的25%-30%

“2025 Together战略”在中国的一项重要的投资是大众集团于2016年9月宣布与中国江淮汽车签署谅解备忘录,旨在与江淮汽车建立纯电动汽车合资企业,双方将利用江淮新能源汽车平台打造全新纯电动汽车,首款纯电动SUV计划2018年投放市场。
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图片来源于网络
第一阶段
即2016年之前。大众汽车是通过进口的形式提供插电式混动车型以及纯电动车,主要车型包括保时捷Panamera插电式混动车型、奥迪A3e-tron插电式车型以及Golf GTE,以及纯电动汽车e-Golf以及e-up!

第二阶段
是2016-2020年。大众汽车将逐渐将部分插电式混动车型在中国本地化生产。2016年10月首款国产插电式混和动力车奥迪A6L e-tron 在一汽大众长春工厂下线。2017年之后,大众将推出国产辉昂和奥迪Q5、Q3等插电式混动车型。

第三阶段
为2020年前后。大众将国产纯电动汽车产品,包括巴黎车展上展出的I.D. 纯电动概念车、高尔夫纯电版、奥迪Q5、Q3也都将会国产纯电动版本。此外大众与江淮的纯电动合资计划2018年开始生产,到2020年计划共生产35万台廉价的纯电动汽车。

借着这次新能源为契机,大众这个汽车业的"大象"正在热舞,正在实现华丽的转型,让我们拭目以待吧!
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