纯电动汽车与动力电池的当下技术现状.docx

纯电动汽车及动力电池发展现实状况调研一、纯电动汽车发展现实状况所谓纯电动汽车，是指完全由可充电电池作为动力源、以驱动电机及其控制系统驱动行驶的汽车。纯电动汽车(BatteryEIeCtriCVehide,BEV)与混合动力汽车(HybridElectricVehicle,HEV)和燃料电池汽车(FuelCellElectricVehicle,FEV)是目前重要的新能源汽车类型。1.1 发展纯电动汽车的必要性(I)增进节能减排。与老式汽车相比，纯电动汽车具有更高日勺能源运用效率，同步也具有二氧化碳减排B¾潜力。机动车污染排放是都市空气污染0重要来源之一，2023年春季北京出现多次大面积雾霾天气，机动车尾气是重要原因之-O在上海，中心城区的重要大气污染物可吸入颗粒物、氮氧化物、挥发性有机物分别有66%、90%和26%来自机动车尾气。大力推广纯电动汽车是交通领域实现低碳0最佳方案，纯电动汽车行驶过程中不产生二氧化碳，虽然考虑到中国目前电力生产过程中B¾二氧化碳排放，纯电动汽车仍然具有13%68%的减排能力。伴随我国能源构造和电力生产方式B¾转变，纯电动汽车必将在未来发挥更大的减排作用。图Ll老式汽车与纯电动汽车综合能量效率比较(单位：)(2)减少石油对外依存度。汽车保有量B迅速增长为我国能源安全带来严峻挑战。我国汽车保有量与原油对外依存度变化趋势见图1.2o最新数据显示，截止到2023年终，中国汽车保有量已达2.4亿辆，与此相对应的是2023年中国原油对外依存度到达56.4%,创下历史新高。假如不采用措施，“十二五”中将原油依存度控制在61%的计划将很难实现。在此背景下，怎样满足未来汽车的能源需求，是关系到我国能源安全的关键问题。电动汽车由于其电力来源多样化,不仅愈加适合中国以煤炭为主的资源禀赋，并且可以与中国大力发展可再生能源的战略紧密衔接，对减少石油对外依存度、保障能源安全具有重要意义。汽车保有量石油对外依存度(块)肥口H6玄坦R图1.2中国汽车保有量与原油对外依存度上升状况(3)平衡电网峰谷负荷。近年来，伴随都市用电量的日益增长，全国合计发电装机容量逐年上升。与此同步，都市电网也面临着严重的峰谷差问题，尤其是北京、上海等大都市峰谷差率达40%以上。大都市日间用电高峰持续增长，迫使电力企业不停投资新建发电机组，以满足一年中很少出现时用电高峰0需求;夜间B¾用电低谷则会导致大量谷电B¾挥霍，电力企业的多种调峰填谷技术方案也往往面临着设备损耗大、能源效率低或投资高等问题。建设蓄能电站是实现调峰填谷0¾有效措施，但较为经济B抽水蓄能电站，其能源效率仅有70%左右，并且对地理位置规定较高；而蓄能效率较高的电池蓄能电站（锂离子电池、钠硫电池等）不仅技术尚未完全成熟，且投资规模巨大。电动汽车在规模化使用后，将也许在未来有效平衡电网峰谷负荷，间接减少社会的碳排放。不过目前该应用的推广还取决于车辆到电网（VehiCIetoGrid,V2G）技术的进步以及有关政策的支持。图1.3全国发电装机容量发展状况（4）带动经济发展。电动汽车技术将可以带动整个有关产业链发展。电动汽车产业链包括零部件供应、整车制造和基础设施建设三个方面。其中，汽车零部件制造业自身就是机械制造业0¾重要构成部分，并且中国也是纯电动汽车重要零部件一一动力电池和驱动电机的重要生产国。另一方面，整车制造业是我国国民经济的支柱产业，我国早在2023年即成为世界第一大汽车产销国。再次，为配合电动汽车推广运行，需要新建充电站等一系列配套设施，又可带动基建等有关产业0发展。总之，纯电动汽车产业对国民经济0带动效应是大力发展纯电动汽车B¾重要推力之一。1.2 国外纯电动汽车产业发展现实状况（1）第一代纯电动汽车阶段。该阶段电力电子技术尚不成熟，并且没有完善0科学理论作指导，可供选择的动力电池也只有铅酸电池一种。截止到1998年终，全世界9个大型汽车厂10款纯电动汽车产品进入小批量生产阶段。如通用汽车开发的纯蓄电池电动汽车EVl最高时速可达128kmh,从静止加速到96kmh只需9s,一次充电可行驶144km,其后通用IMPACT电动车一次充电续驶里程到达190km；尚有福特汽车企业和通用电气企业联合开发EXE-I>EXE-I【电动汽车；丰田企业生产BRAV4电动汽车由铅酸电池改为银氢电池，一次充电可行驶200km,零售价4.2万美元/辆（同型0¾汽油车零售价为2万美元/辆）,其中电池成本占整车成本日勺40%；日产汽车企业1998年在日本和美国销售0¾ALTRA电动车采用锂电池，循环寿命长，可反复使用1200次，续驶里程124km；1997年法国雷诺企业推出装备锂电池的标致106电动汽车；大众汽车企业在第18届国际电动汽车展会上推出0电动汽车能量来自30Okg的I充电电池，在12s内可从0加速到Iookmh,最高车速14Okm/h。表1.1第一代10款纯电动汽车基本状况年份生产厂商车型1994日本大发电动微面Hi-Jet1995法国标致雪铁龙P106.SAXO轿车及客货车1996美国通用EV-I轿车1996日本丰田RAV4EV轿车1996日本丰田Plus轿车1996法国雷诺Ctio轿车1997美国福特Ramger皮卡1997美国克莱斯勒Epic轿车1997美国通用S-IO皮卡三菱、富士重工、通用这样0汽车企业，也有属于电力系统0法国电力企业、东京电力企业，以及东芝、日立、东洋电机、三洋电机、旭化成、NEC等机电跨国企业。2023年，法国电力企业和博洛尔集团(GroupBOLLORE)成立了一种联合子企业BatScap,开发了采用高性能聚合金属锂蓄电池(LMP)欧I电动蓝色轿车(BIuecar),最大行程200多公里,最高时速125公里/时,。达索飞机制造企业与生产汽车车体的Heuliez企业合作生产四座电动汽车，装备下一代的J锂聚合物蓄电池和一台扩大汽车自主性0辅助动力机，最高时速可达30公里，自主行驶里程可以到达300公里。2023年5月，日本三菱企业推出了属于世界首创B¾交流电动轮轿车一一Colt牌5人座日勺低中级电动轮轿车。其重要特性是采用了具有高能量密度，可急速充电，能在车辆使用的多种环境下使用，空车重量只有L15吨，装有两台最高转速为1500转/分，功率为20千瓦，最大扭矩为600Nm的永磁式三相交流同步伺服电动机。COIt动力电池为锂离子蓄电池组，由22个锂离子蓄电池模块并联构成。每次充电可行驶150公里，最高时速150公里每小时。2023年8月，富士重工将下一代乘用车目的定位为纯电动轿车。它将层状单体锦锂蓄电池组应用到Rle牌微型纯电动汽车上，最高车速为120公里每小时，一次充电时续行里程为120公里，未来拟到达的目的是200公里。美国通用企业2023年推出的VOIt插电式电动汽车，纯电动模式下可以行使64kmo表1.2第二代几款代表性纯电动汽车产品基本状况年份生产厂商车型2023法国BatScapBluecar2023日本三菱Colt2023日本富士Rle2023德国BMWMiniEV2023美国通用Volt2023日本三菱I-MiEV2023日本NissanLeaf为了应对纯电动汽车产业B¾飞速发展，保持各自领域日勺领先地位，美国、西欧以及日本整车厂和电池供应商都进行了大量B¾基础技术研发和量产准备。美国方面，1991年，美国通用汽车企业、福特汽车企业和克莱斯勒汽车企业共同协议，成立了“先进电池联合体"(USABC),共同研究开发新一代电动汽车所需要的J高能电池。1991年10月USABC与美国能源部签订协议，在1991一1995年4年间投资2.26亿美元来资助电动汽车用高能电池日勺研究。1991年10月美国电力研究院(ERPI)也参与了先进电池联合体来参与高能电池与电动汽车B¾开发。以此同步，美国还制定了“PNGV”计划、“FreedomCAR”计划等一系列推进纯电动汽车发展的计划，以三大汽车企业为主导，运用大汽车企业雄厚的技术开发力量和先进制造条件，开发出不一样特点的电动汽车，还充足运用汽车、机电、电子、控制和材料等行业的优势，分工开发电动汽车於J多种总成和技术单元，也使电动汽车得以迅速发展和不停改善提高。欧洲方面，2023年5月，欧盟、以色列与约旦三方合作建立电力驱动车计划。意大利宾尼法瑞那汽车设计企业(Pininfarina)计划与法国电池生产商博洛尔(BolIoS)企业投资1500万欧元生产纯电动汽车，配装博洛尔企业研制的新型动力电池，采用锂金属聚合物技术，估计年产量1.5万辆。2023年2月，博洛尔又与法国长途客车制造商Gruau集团投资2023万欧元生产纯电动汽车，预期在2023年下六个月上市。丹麦董氏能源企业与美国PBP(ProjectBetterPlace)企业签订协议，联合研制电动汽车供应丹麦市场，并计划共同在丹麦修建电动汽车充电站及电池更换站。挪威ThinkGlobal企业计划在挪威和丹麦销售小型电动汽车，估计2023年实现年产量7000-10000辆。雷诺-日产汽车企业也估计从2023年中期开始，在丹麦市场销售全电动梅甘娜和甘果，使用日产和NEC联合开发的锂离子电池供电。日本方面，2023年4月日产和NEC合资组建“汽车能源供应企业”，生产环境保护型汽车专用0锂离子电池。2023年12月，GS汤浅(GSYuasaCorporation)>三菱商事和三菱汽车成立LithiUmEnergyJaParI,重要从事开发、制造和销售面向汽车(电动汽车和插入式混合动力车等)以及其他产业的大型锂电池，初资金额为5亿日元,于2023年4月增资到达40亿日元。三菱于2023年在日本推出i-MiEV小型电动汽车，之后投放欧洲市场。日本三洋电机企业从2023年初开始与德国大众集团携手开发新一代银氢电池系统的，2023年5月宣布加强对车用锂电池研发及生产领域0投资，并从2023年开始批量生产,计划到2023年使新型车用锂电池产能到达每月1000万块，满足170万至180万辆新能源汽车B¾需求。1.3 国内纯电动汽车发展现实状况中国政府非常重视新能源汽车的发展，推出诸多鼓励政策和补助文献。2023年6月1日，财政部、科技部、工业和信息化部、国家发展改革委联合公布了有关开展私人购置新能源汽车补助试点B告知，告知中指出：“补助资金拨付给汽车生产企业，按其扣除补助后0¾价格将新能源汽车销售给私人顾客或租赁企业。”补助原则根据动力电池组能量确定，对满足支持条件日勺新能源汽车，按3(MM)元kwh予以补助，纯电动乘用车最高补助6万元/辆。此外，我国诸多都市也出台了有关电动汽车地方发展政策和规划。目前，为了顺应动力电池技术B¾发展趋势，国家优先发展纯电动小型乘用车和大中型公共客车。2023年11月举行的第25界世界电动车大会暨展览会上，一汽、北汽、上汽、长安、奇瑞等国内汽车生产企业都展出了本企业研制的纯电动车。一汽展出飞跃B50EV,该车采用一汽技术中心自主研发的纯电动乘用车动力平台，由电机、电池、减速器、整车控制器、电动附件和专用显示仪表等构成。该车具有启动电爬行、纯电动、再生制动、电子驻车制动、家用充电和迅速充电等功能。飞跃B50EV采用永磁同步电机,装配60Ah的锂离子电池，最高车速可达147kmh,在60kmh等速工况下续驶里程为136km,百公里耗电量为16kwh.北汽集团新能源汽车有限企业展出了自主研发的301EV插电式纯电动车，采用一款47kw/、J交流感应电机，峰值扭矩82Nm,装配100AhaJ锂离子聚合物电池。0100kmhB<J加速时间为11