(畢業(yè)論文)純電動汽車及動力電池技術發(fā)展現(xiàn)狀(已修改)
2024-11-11 12:58 本頁面
【正文】 純電動汽車及動力電池 發(fā)展現(xiàn)狀 調研 一、 純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀 所謂純電動汽車，是指完全由可充電電池作為動力源、以驅動電機及其控制系統(tǒng)驅動行駛的汽車。 純電動汽車（ Battery Electric Vehicle， BEV）與混合動力汽車（ Hybrid Electric Vehicle， HEV）和燃料電池汽車（ Fuel Cell Electric Vehicle， FEV）是目前主要的新能源汽車類型。 發(fā)展純電動汽車的必要性 （ 1）促進節(jié)能減排。與傳統(tǒng)汽車相比，純電動汽車具有更高的能源利用效率，同時也具有二氧化碳減 排的潛力。 機動車污染排放是城市空氣污染的主要來源之一， 2020 年春季北京出現(xiàn)多次大面積霧霾天氣，機動車尾氣是主要原因之一。在上海，中心城區(qū)的主要大氣污染物可吸入顆粒物、氮氧化物、揮發(fā)性有機物分別有 66%、 90%和 26%來自機動車尾氣。 大力推廣純電動汽車是交通領域實現(xiàn)低碳的最佳方案，純電動汽車行駛過程中不產生二氧化碳，即使考慮到中國目前電力生產過程中的二氧化碳排放，純電動汽車仍然具有 13%~68%的減排能力。 隨著我國能源結構和電力生產方式的轉變，純電動汽車必將在未來發(fā)揮更大的減排作用。 圖 傳統(tǒng)汽 車與純電動汽車綜合能量效率比較（單位： %） （ 2）降低石油對外依存度。 汽車保有量的迅速增加為我國能源安全帶來嚴峻挑戰(zhàn)。 我國汽車保有量與原油對外依存度變化趨勢見圖 。最新數(shù)據(jù)顯示，截止到 2020 年底，中國汽車保有量已達 億輛，與此相對應的是 2020 年中國原油對外依存度達到 %，創(chuàng)下歷史新高。如果 不采取措施， “十二五” 中 將原油依存度控制在 61%的計劃 將很難實現(xiàn)。在此背景下，如何滿足未來汽車的能源需求，是關系到我國能源安全的關鍵問題。電動汽車由于其電力來源多樣化，不僅更加適合中國以煤炭為主的資源稟賦 ，而且能夠與中國大力發(fā)展可再生能源 的戰(zhàn)略緊密銜接，對降低石油對外依存度、保障能源安全具有重要意義。 圖 中國汽車保有量與原油對外依存度上升情況 （ 3）平衡電網峰谷負荷。近年來，隨著城市用電量的日益增加，全國累計發(fā)電裝機容量逐年上升。 與此同時，城市電網也面臨著嚴重的峰谷差問題，特別是北京、上海等大城市峰谷差率達 40%以上。大城市日間用電高峰持續(xù)增長，迫使電力企業(yè)不斷投資新建發(fā)電機組，以滿足一年中極少出現(xiàn)的用電高峰的需求；夜間的用電低谷則會導致大量谷電的浪費，電力企業(yè)的各種調峰填谷技術方案也往往面臨著設 備損耗大、能源效率低或投資高等問題。 建設蓄能電站是實現(xiàn)調峰填谷的有效方法，但較為經濟的抽水蓄能電站，其能源效率僅有 70%左右，而且對地理位置要求較高；而蓄能效率較高的電池蓄能電站（鋰離子電池、鈉硫電池等）不僅技術尚未完全成熟，且投資規(guī)模巨大。電動汽車在規(guī)?；褂煤?，將可能在未來有效平衡電網峰谷負荷，間接降低社會的碳排放 。不過目前該應用的推廣還取決于車輛到電網（ Vehicle to Grid， V2G）技術的進步以及相關政策的支持。 圖 全國發(fā)電裝機容量發(fā)展情況 （ 4）帶動經濟發(fā)展。電動汽車技術將能夠 帶動整個相關產業(yè)鏈發(fā)展。 電動汽車產業(yè)鏈包括零部件供應、整車制造和基礎設施建設三 個方面。其中，汽車零部件制造業(yè)本身就是機械制造業(yè)的重要組成部分，并且中國也是純電動汽車主要零部件 —— 動力電池和驅動電機的重要生產國。其次，整車制造業(yè)是我國國民經濟的支柱產業(yè)，我國早在 2020 年即成為世界第一大汽車產銷國。 再次，為配合電動汽車推廣運營，需要新建充電站等一系列配套設施，又可帶動基建等相 關產業(yè)的發(fā)展?？傊?，純電動汽車產業(yè)對國民經濟的帶動效應 是大力發(fā)展純電動汽車的重要推力之一。 國外純電動汽車產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1）第 一代純電動汽車階段。 該階段電力電子技術尚不成熟，并且沒有完善的科學理論作指導，可供選擇的動力電池也只有鉛酸電池一種。 截止到 1998年底，全世界 9 個大型汽車廠 10款純電動汽車產品進入小批量生產階段。 如通用汽車開發(fā)的純蓄電池電動汽車 EV1 最高時速可達 128km/h，從靜止加速到96km/h 只需 9s，一次充電可行駛 144km，其后通用 IMPACT 電動車一次充電續(xù)駛里程達到 190 km；還有福特汽車公司和通用電氣公司聯(lián)合開發(fā) EXEⅠ、 EXEⅡ電動汽車；豐田公司生產的 RAV4 電動汽車由鉛酸電池改為鎳氫電池，一次充 電可行駛 200 km，零售價 萬美元 /輛（同型的汽油車零售價為 2 萬美元 /輛），其中電池成本占整車成本的 40%；日產汽車公司 1998 年在日本和美國銷售的ALTRA 電動車采用鋰電池，循環(huán)壽命長，可反復使用 1200 次，續(xù)駛里程 124 km；1997 年法國雷諾公司推出裝備鋰電池的標致 106 電動汽車；大眾汽車公司在第18 屆國際電動汽車展會上推出的電動汽車能量來自 300kg 的充電電池，在 12s內可從 0 加速到 100 km/h，最高車速 140 km/h。 表 第一代 10 款純電動汽車基本情況 年份 生產廠商 車型 1994 日本大發(fā) 電動微面 HiJet 1995 法國標致雪鐵龍 轎車及客貨車 1996 美國通用 EV1 轎車 1996 日本豐田 RAV4EV 轎車 1996 日本豐田 Plus 轎車 1996 法國雷諾 Ctio 轎車 1997 美國福特 Ramger 皮卡 1997 美國克萊斯勒 Epic 轎車 1997 美國通用 S10 皮卡 （ 2） 第二代純電動汽車階段。該階段參與研發(fā)活動的企業(yè)不僅有 Heuliez、三菱、富士重工、通用這樣的汽車企業(yè)，也有屬于電力系統(tǒng)的法國電力公司、 東京電力公司，以及東芝、日立、東洋電機、三洋電機、旭化成、 NEC 等機電跨國公司。 2020 年，法國電力公司和博洛爾集團（ Group BOLL ORE）成立了一個聯(lián)合子公司 BatScap，開發(fā)了采用高性能聚合金屬鋰蓄電池（ LMP）的電動藍色轎車（ Blue car），最大行程 200 多公里，最高時速 125 公里 /時。達索飛機制造公司與生產汽車車體的 Heuliez 公司合作生產四座電動汽車，裝備下一代的鋰聚合物蓄電池和一臺擴大汽車自主性的輔助動力機，最高時速可達 30 公里，自主行駛里程可以達到 300 公里。 2020 年 5 月， 日本三菱公司推出了屬于世界首創(chuàng)的交流電動輪轎車 —— Colt 牌 5 人座的低中級電動輪轎車。其重要特征是采用了具有高能量密度，可急速充電，能在車輛使用的各種環(huán)境下使用，空車重量只有 噸，裝有兩臺最高轉速為 1500 轉 /分，功率為 20 千瓦，最大扭矩為 600Nm的永磁式三相交流同步伺服電動機。 Colt 動力電池為鋰離子蓄電池組，由 22 個鋰離子蓄電池模塊并聯(lián)組成。每次充電可行駛 150 公里，最高時速 150 公里每小時。 2020 年 8 月，富士重工將下一代乘用車目標定位為純電動轎車。它將層狀單體錳鋰蓄電池組應用到 R1e牌微型純 電動汽車上，最高車速為 120公里每小時，一次充電的續(xù)行里程為 120 公里，將來擬達到的目標是 200 公里。美國通用公司2020 年推出的 Volt 插電式電動汽車，純電動模式下可以行使 64km。 表 第二代幾款代表性純電動汽車產品基本情況 年份 生產廠商 車型 2020 法國 BatScap Blue car 2020 日本三菱 Colt 2020 日本富士 R1e 2020 德國 BMW Mini EV
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