電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展趨勢及前景(已修改)
2024-11-10 10:00 本頁面
【正文】 電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展趨勢及前景 摘要：本文對(duì)電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展趨勢和前景作了概略介紹，并從技術(shù) — 經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，對(duì)純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車以及動(dòng)力電池、電機(jī)等關(guān)鍵零部件技術(shù)，作了綜合評(píng)述，展望了電動(dòng)汽車技術(shù)的未來發(fā)展前景。 1 引言 上世紀(jì) 70 年代全球三次石油危機(jī)爆發(fā)后，各跨國汽車公司先后開始研發(fā)各種類型的電動(dòng)汽車。我國經(jīng)過“八五”、“九五”、“十五”三個(gè)五年計(jì)劃，在研發(fā)電動(dòng)汽車的專項(xiàng)上投入了大量的人力、物力和財(cái)力，并取得了一系列科研成果，但是 ,迄今為止，這些科研成果真正能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的項(xiàng)目并不多。國外大汽車公司投入遠(yuǎn)比我國更多的資金和人力，已投入批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車產(chǎn)品也寥寥無幾。隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是解決這二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑。 現(xiàn)代電動(dòng)汽車一般可分為三類：純電動(dòng)汽車（ PEV）、混合動(dòng)力汽車（ HEV）、燃料電池電動(dòng)汽車（ FCEV）。但是近幾年在傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車的基礎(chǔ)上，又派生出一種外接充電式（ PlugIn）混合動(dòng)力汽車，簡稱 PHEV。本文將電動(dòng)汽車技術(shù)研發(fā)的若干問題和趨勢，作簡要的介紹和評(píng)述。 2 純電動(dòng)汽車（ PEV） 純電動(dòng)汽車是指完全由動(dòng)力蓄電池提供電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，雖然它已有 134 年的悠久歷史，但一直僅限于某些特定范圍內(nèi)應(yīng)用，市場較小。主要原因是由于各種類別的蓄電池，普遍存在價(jià)格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時(shí)間長等嚴(yán)重缺點(diǎn)。目前采用的鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池，它們已達(dá)到的實(shí)際性能指標(biāo)和市場平均價(jià)格，如表 1 所示。根據(jù)實(shí)際裝車時(shí)的循環(huán)壽命和市場價(jià)格，可估算出電動(dòng)汽車 從各種動(dòng)力電池上每取出 1kWh電能所必須付出的費(fèi)用。計(jì)算時(shí)，假設(shè)電池最高可充電荷電狀態(tài)（ SOC）為 ，放電 SOC為 ，即實(shí)際可用的電池容量僅占總?cè)萘康?70%。由電網(wǎng)供電價(jià)為 元 /kWh，電池的平均充放電效率為 。 從表 1 的粗略計(jì)算中可知，雖然從電網(wǎng)取電僅需 元 /kWh，但充入電池，再從電池取出，鉛酸電池每提供 1kWh 電能，價(jià)格為 元左右，其中 元為電池折舊費(fèi)， 元為電網(wǎng)供電費(fèi)，而從鎳氫電池中每提供 1kWh 電能，費(fèi)用為 元，鋰離子電池為 元，即后二種 先進(jìn)電池供電成本是鉛酸電池的三倍多。 目前國內(nèi)市場上用柴油機(jī)發(fā)電，價(jià)格大致為 3 元 /kWh，若用汽油機(jī)發(fā)電，供電價(jià)格估計(jì)為 4 元 /kWh，即從鉛酸電機(jī)提供電能的價(jià)格大致和柴油機(jī)發(fā)電價(jià)格相等，僅僅從取得能量的成本來考慮，采用鉛酸電池比汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)有一定價(jià)格優(yōu)勢，但是由于它太過笨重，充電時(shí)間又長，因此只被廣泛用于車速小于 50km/h 的各種場地車、高爾夫球車、垃圾車、叉車以及電動(dòng)自行車上。實(shí)踐證實(shí)鉛酸電池在這一低端產(chǎn)品市場上有較強(qiáng)的競爭力和實(shí)用性。 鎳氫電池的主要優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)壽命較長，但是由于鎳金屬占 其成本的 60％，導(dǎo)致鎳氫電池價(jià)格居高不下。鋰離子電池技術(shù)發(fā)展很快，近 10 年來，其比能量由 100Wh/kg 增加到180Wh/kg，比功率可達(dá) 2020W/kg，循環(huán)壽命達(dá) 1000 次以上，工作溫度范圍達(dá) 40～ 55℃。美國 USABC 在 2020 年制定的鋰離子電池技術(shù)發(fā)展目標(biāo)如表 2 所示。 近年由于磷酸鐵鋰離子電池的研發(fā)有重大突破，又大大提高了電池的安全性。目前已有許多發(fā)達(dá)國家將鋰離子電池作為電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的主攻方向。我國擁有鋰資源優(yōu)勢，鋰電池產(chǎn)量到 2020 年已占全球市場的 ％，預(yù)計(jì)到 2020 年以后 ，鋰離子電池的性 /價(jià)比有望達(dá)到可以和鉛酸電池競爭的水平，而成為未來電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿﹄姵亍? 圖 1 示出了國內(nèi)外各種純電動(dòng)車輛數(shù)量 /性能和價(jià)格 /性能曲線，以電動(dòng)自行車為代表的低性能車輛，由于其成本低廉，僅我國在 2020
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