增程式是當(dāng)前最佳電動(dòng)汽車課件

1、增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽車楊裕生 2011年11月11日 yangyush增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽車楊裕生 2011年11月11日 內(nèi)容前言一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估二、量電池之力而發(fā)展純電動(dòng)車三、增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽車四、電池決定電動(dòng)汽車的發(fā)展路線內(nèi)容前言前言工信部去年?duì)款^上報(bào)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)，再三“催促”國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)溫總理7月講話：“新能源汽車，發(fā)展方向和最終目標(biāo)是什么，現(xiàn)在重點(diǎn)發(fā)展的混合動(dòng)力車和純電動(dòng)車是不是最終產(chǎn)品，并不十分明確?！?“發(fā)展新能源汽車下一步要集中解決哪些問題，包括路線問題、關(guān)鍵核心技術(shù)問題、投入問題、政策支持問題，必須盡快明確下來。

2、”（見求是雜志第14期）現(xiàn)在，媒體說，電動(dòng)車降溫了 企業(yè)說，電動(dòng)汽車發(fā)展路線不明 發(fā)展要等待政策前言工信部去年?duì)款^上報(bào)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(201一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估1、安全性不燃、不炸2、成本與壽命降價(jià)、節(jié)能3、比能量Wh/kg4、比功率W/kg5、能量轉(zhuǎn)換效率與自放電6、可維護(hù)性7、生產(chǎn)、處理中的環(huán)境友好技術(shù)水平的評(píng)價(jià)內(nèi)容一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估1、安全性不燃、不炸技術(shù)水平的動(dòng)力電池的比較技術(shù)參數(shù)鉛酸電池鎳氫電池工作電壓(V)2.01.2 質(zhì)量比能量(wh/kg)30-35 90-120體積比能量(wh/L)70200270-600壽命(次)300-500500-80050

3、0-2000自放電率(%/月)10-15206-8充放電速率(C)0.2-11-51-2050-703.2 - 3.7 鋰離子電池價(jià)格( Wh/元)0.632.5動(dòng)力電池的比較技術(shù)參數(shù)鉛酸電池鎳氫電池工作電壓(V)2.01鋰離子電池電動(dòng)車的主力電池，優(yōu)點(diǎn)：比能量高比功率高高能量轉(zhuǎn)換效率循環(huán)壽命長(zhǎng)不足： 有的體系安全性較差； 價(jià)格還不夠低 再生時(shí)可能污染環(huán)境技術(shù)在進(jìn)步中電源管理和控制系統(tǒng)改進(jìn) 安全性和循環(huán)壽命正在提高新電極材料提高比容量和工作電壓國(guó)產(chǎn)隔膜價(jià)格低電池生產(chǎn)半自動(dòng)化可靠性、一致性提高材料納米化提高比能量和比功率一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估鋰離子電池電動(dòng)車的主力電池，優(yōu)點(diǎn)：不足：技術(shù)在進(jìn)步

4、中電源鋰離子電池組著火事件頻發(fā)深圳XX公司的電池 武漢的大客車 在公司本部的小轎車 在曹妃甸的大客車上海XX公司的電池 新疆的大客車 在車庫里的大客車（2010,1,7） 825路公交車（2011,7,8）杭州出租汽車（2011,5,11）合肥大客車冒煙（2011,5,14）深圳223路雙層混動(dòng)公交大巴冒煙(2011,9,3)南方電網(wǎng)的儲(chǔ)能鋰離子電池組（洛、深）2次一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估舉例不全面“捂著”的不少統(tǒng)計(jì)很難原因多未查明鋰離子電池組著火事件頻發(fā)深圳XX公司的電池杭州出租汽車（20在歷時(shí)46天、40多項(xiàng)模擬和佐證試驗(yàn)后，專家組于6月8日公布了鑒定結(jié)論：“自燃事故發(fā)生不能認(rèn)定電池單體

5、設(shè)計(jì)、制造方面存在質(zhì)量問題，而是電池成組后不能完全滿足車輛使用環(huán)境的需求，在應(yīng)用過程中，出現(xiàn)了電池漏液、絕緣受損以及局部短路的情況，且未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過多次重復(fù)使用以后，隱患顯現(xiàn)，引發(fā)本次事故。 ”2011年4月11日眾泰朗悅純電動(dòng)出租車自燃起火在歷時(shí)46天、40多項(xiàng)模擬和佐證試驗(yàn)后，專家組于6月8日公布近兩年電動(dòng)自行車安全性事故（不完全統(tǒng)計(jì)）事故時(shí)間地 點(diǎn)著火情況2011-02-28廣西柳州白云路11號(hào)1棟1單元處一電動(dòng)車充電著火，引燃5輛車2011-08-17 徐州段莊紅綠燈北面的人行道上一輛電動(dòng)自行車突然起火。2011-01-14鄭州市農(nóng)業(yè)路5號(hào)院內(nèi)車棚內(nèi)約50輛電動(dòng)車和自行車被燒20

6、11-03-29合肥市中國(guó)人民銀行門口電動(dòng)自行車突然冒出濃煙著火燃燒2011-04-01海口海秀中路秀英村250號(hào)樓梯幾輛電動(dòng)自行車全部被燒。2010-11-30鄭州市金水區(qū)柳林鎮(zhèn)柳林村北二街村民自建租賃房門廳因電動(dòng)車充電時(shí)電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)，造成3人死亡，2人受傷。2011-06-28嘉善浦先生騎著電動(dòng)自行車行至嘉善縣城解放路與談公路交叉口電動(dòng)車上冒出火花，一股火苗從車身上竄出，瞬間點(diǎn)燃了整輛電動(dòng)車2011-01-06沈陽市沈鐵路42號(hào)樓三單元樓道可能由于電動(dòng)車充電不當(dāng)引發(fā)火災(zāi)2010-10-13化工路與紅旗西路交匯處附近自行車行駛突然熄火，后冒煙起火2010-09-24市區(qū)汶河南路一路邊

7、電動(dòng)車便民充電站一輛正在充電的電動(dòng)車起火2011-07-25株洲大橋橋中央一輛電動(dòng)自行車起火，整個(gè)車被燒得只剩下車架子，現(xiàn)場(chǎng)濃煙籠罩。近兩年電動(dòng)自行車安全性事故（不完全統(tǒng)計(jì)）事故時(shí)間地 河南商報(bào)河南商報(bào)自2008年以來僅河南省就發(fā)生電動(dòng)自行車引起傷人、亡人的火災(zāi)事故8起 致6人死亡12人受傷電動(dòng)車亡人火災(zāi)起數(shù)、死亡人數(shù) 分別占全省同期亡人火災(zāi)數(shù)的10.0%、亡人數(shù)的11.3%，電動(dòng)車傷人數(shù) 占同期傷人數(shù)的42.8%?！俺潆姴划?dāng)是元兇”自2008年以來僅河南省就發(fā)生電動(dòng)自行車引起傷人、亡人安全第一大部分著火電池組的正極用的是磷酸鐵鋰！既不必驚慌，又要重視大容量、高電壓鋰離子電池的安全是個(gè)新問題影

8、響因素多，環(huán)節(jié)復(fù)雜，圓滿解決要有個(gè)過程電池防火功能設(shè)計(jì)電池組防火功能設(shè)計(jì)觀念：含能部件，又含有機(jī)溶劑，是易燃物 今后比能量提高，危險(xiǎn)性更大一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估安全第一大部分著火電池組的正極用的是磷酸鐵鋰！既不必驚慌，又鉛酸蓄電池每車一塊優(yōu)點(diǎn)：成熟、廉價(jià)、安全 有一萬安時(shí)以上的大型產(chǎn)品缺點(diǎn)：比能量較低 深放電時(shí)循環(huán)壽命較短 鉛污染環(huán)境（尤其是冶煉、回收中）*（日）Shin-Kobe Technical Report No.15 (2005-3)關(guān)鍵：各種新結(jié)構(gòu)卷繞式、管式等 新技術(shù)鉛炭電池等 正確使用，2005年循環(huán)壽命4500次* 2009年達(dá)到6000次（70%DOD）電動(dòng)自行車促成若

9、干家十億以上產(chǎn)值鉛酸電池廠一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估鉛酸蓄電池每車一塊優(yōu)點(diǎn)：成熟、廉價(jià)、安全*（日）Shin金屬氫化物-鎳電池優(yōu)點(diǎn)：比功率較高環(huán)境友好資源循環(huán)利用循環(huán)壽命較長(zhǎng)能量轉(zhuǎn)換效率較高不足： 比能量不及 鋰離子電池 價(jià)格不低 稀土大漲價(jià) 影響競(jìng)爭(zhēng)力已用于混合電動(dòng)轎車的電源日本的鎳氫動(dòng)力電池的比能量45Wh/kg一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估金屬氫化物-鎳電池優(yōu)點(diǎn)：不足：已用于混合電動(dòng)轎車的電源一、我新技術(shù)：將活性炭加入電池中將活性炭摻入鉛酸電池負(fù)極鉛碳電池活性炭片與鉛酸電池負(fù)極并聯(lián)超級(jí)電池活性炭摻入鋰離子電池正極電容電池 （江蘇常州，遼寧朝陽，2011年6月）活性炭摻入氫鎳電池負(fù)極“鎳碳超級(jí)

10、電容器” （周國(guó)泰院士，2011年9月）應(yīng)稱“高功率氫鎳電池”效果：比功率提高 循環(huán)性改善 比能量減低，約42Wh/kg 活性炭占了電極的30%這類電池 可以統(tǒng)稱為超電容電池一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估新技術(shù)：將活性炭加入電池中將活性炭摻入鉛酸電池負(fù)極鉛碳電總之： 用目前的電池做純電動(dòng)車 性能不能與燃油汽車相比 續(xù)駛里程、加速時(shí)間、最高速度估計(jì)，15-20年也難做到！電池與油的能量密度相差懸殊2個(gè)量級(jí) 很難消除此差距為什么？一、我國(guó)動(dòng)力電池性能的評(píng)估總之： 用目前的電池做純電動(dòng)車電池與油的能量密度相差懸殊用于純電動(dòng)車，合理設(shè)計(jì)： 續(xù)駛里程 150km 最高速度 100 km/h目前動(dòng)力鋰離子電池

11、比能量 約90Wh/kg二、量電池之力而發(fā)展純電動(dòng)車用于純電動(dòng)車，合理設(shè)計(jì)：目前動(dòng)力鋰離子電池比能量 約90Wh車載電池用量取決于續(xù)駛里程和最高車速車重、車速、里程、電池優(yōu)化設(shè)計(jì)不同汽車?yán)m(xù)駛里程最高車速車重功率需求能量需求目標(biāo)車重車重匹配150km/h50km/h100km/h80km150km300km450 車重差燃油車純電動(dòng)OK!不堪重負(fù) ！引自郭孔輝院士惡性循環(huán)的根子不合理的續(xù)駛里程電池要多用 車重就增加 車重了又要加電池量合理指標(biāo)100km/h150km里程如300km車載電池用量取決于續(xù)駛里程和最高車速車重、車速、里程、電池車載電池用量取決于續(xù)駛里程和最高車速車重、車速、里程、電池

12、優(yōu)化設(shè)計(jì)不同汽車?yán)m(xù)駛里程最高車速車重功率需求能量需求目標(biāo)車重車重匹配150km/h50km/h100km/h80km150km300km450 車重差燃油車純電動(dòng)OK!不堪重負(fù) ！參考郭孔輝院士的圖修改惡性循環(huán)的根子不合理的最高車速功率要求高 要加電池量電池用多了 車重又增加 合理指標(biāo)100km/h150km車速如150km/h車載電池用量取決于續(xù)駛里程和最高車速車重、車速、里程、電池最節(jié)油-用“谷電”“風(fēng)電”零排放-只有電動(dòng)力簡(jiǎn)單-無油路/氣路/水路車身便宜-一般性加工有資源優(yōu)勢(shì)和一定基礎(chǔ)電動(dòng)汽車必須：真能節(jié)油、減排；買得起；用得好 發(fā)展電動(dòng)汽車，不容動(dòng)搖純電動(dòng)車是奮斗目標(biāo)優(yōu)點(diǎn)突出二、量電池

13、之力而發(fā)展純電動(dòng)車目前電池裝的純電動(dòng)汽車 不能全滿足這三個(gè)條件最節(jié)油-用“谷電”“風(fēng)電”電動(dòng)汽車必須：真能節(jié)油、減排；1、常規(guī)純電動(dòng)轎車的市場(chǎng)難測(cè)二、量電池之力而發(fā)展純電動(dòng)車?yán)築YDe6 300km 36.98 萬/輛初印象行程不短 價(jià)格不斐觀點(diǎn)：要全面評(píng)價(jià) 冷靜地觀察市場(chǎng)用磷酸鐵鋰為正極的鋰離子電池 700公斤百公里耗電量為19.5度 1、常規(guī)純電動(dòng)轎車的市場(chǎng)難測(cè)二、量電池之力而發(fā)展純電動(dòng)車?yán)捍罅咳Φ馗愠潆娬尽Q電站，費(fèi)錢多而效率低 奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)的模式不能用于商業(yè)運(yùn)行 現(xiàn)電池比能量下，合理的設(shè)計(jì)里程僅約150公里電池量大，散熱困難安全問題解決難度加重電池和純電動(dòng)公交車價(jià)格高，長(zhǎng)期離不了

14、補(bǔ)貼電池單體、成組、使用欠成熟，性能衰退過快但公交大客車一日需行200-300公里電池與車輛不能齊壽，后續(xù)電池誰補(bǔ)貼？電池性價(jià)比的提高 要有個(gè)較長(zhǎng)過程2、純電動(dòng)公交車目前只宜少量演示二、量電池之力而發(fā)展純電動(dòng)車觀點(diǎn)：少量演示 發(fā)現(xiàn)問題 積累經(jīng)驗(yàn)大量圈地搞充電站、換電站，費(fèi)錢多而效率低現(xiàn)電池比能量下，合理3、鉛酸電池微、小型轎車應(yīng)大發(fā)展 理由一 車輕、小，耗電少，充電易解決 行百公里微型車耗電5-6度電，小型車8-10度理由二 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：使用、維修方便、節(jié)材節(jié)能理由三 電池少，價(jià)格低廉，容易推銷理由四 充電容易220V，5A觀點(diǎn)：動(dòng)車做小，所有矛盾都易解決是電動(dòng)自行車、摩托車的升級(jí)換代產(chǎn)品遮風(fēng)擋

15、雨的代步工具滿足廣大城鎮(zhèn)用戶需求，大力發(fā)展普及車二、量電池之力而發(fā)展純電動(dòng)車3、鉛酸電池微、小型轎車應(yīng)大發(fā)展 理由一 車輕、小，耗電少政府部門要主動(dòng)領(lǐng)導(dǎo)要趕快制定合理的標(biāo)準(zhǔn)，要允許上牌照魯、浙、蘇、粵等省市，生產(chǎn)者眾多 已批量出口，應(yīng)盡快允許在國(guó)內(nèi)銷售可以很快建(改)成幾個(gè)年產(chǎn)20萬輛的廠形成有中國(guó)特色的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)即可大量節(jié)省汽油，減輕城鎮(zhèn)空氣污染科學(xué)時(shí)報(bào)7月28日A3版文章“別藐視鉛酸電池微型電動(dòng)汽車”二、量電池之力而發(fā)展純電動(dòng)車政府部門要主動(dòng)領(lǐng)導(dǎo)魯、浙、蘇、粵等省市，生產(chǎn)者眾多 可以很快4、鋰離子電池微型轎車有發(fā)展空間 車小、輕（800kg），耗電少 耗電5-6度電/百公里 200kg電

16、池可以行駛 300km（低速）或 250（高速）電池少，價(jià)格低廉（應(yīng)8萬），容易推銷充電方便220V，5A觀點(diǎn)：適應(yīng)大城市用戶、中產(chǎn)階層需求比能量（100Wh/kg）是鉛酸電池的3倍容易向無補(bǔ)貼過渡二、量電池之力而發(fā)展純電動(dòng)車4、鋰離子電池微型轎車有發(fā)展空間 車小、輕（800kg），只有電動(dòng)機(jī)一種動(dòng)力故屬純電驅(qū)動(dòng)行駛前電池組充電途中小功率發(fā)電機(jī)最佳工況下發(fā)電發(fā)電機(jī)與電池并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 也可給電池充電車上發(fā)電雖仍需用油 但可省油一半以上電池組電機(jī)變速箱充電器220V純電動(dòng)車發(fā)電機(jī)油箱內(nèi)燃機(jī)純電動(dòng)汽車增程三、增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽車高功率電池或儲(chǔ)能電池+超電容 提供回收電能只有電動(dòng)機(jī)行駛前電池組

17、充電途中小功率發(fā)電機(jī)最佳工況下發(fā)電1 以鉛酸電池+電容器為能源（科凌）增程式電動(dòng)公交車逐漸被上下認(rèn)識(shí)2 以鋰離子電池為能源（杭州賽恩斯）3 以鋰離子電池+超級(jí)電容器（合肥江淮）4 以鋰離子電池為能源（寧波神馬）5 以超級(jí)電容器為能源（浙江青年-巨容）6 轎車2011年國(guó)家863（廣汽-科凌）三、增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽車1 以鉛酸電池+電容器為能源（科凌）增程式電動(dòng)公交車逐漸被增程式十大好處1、不必配太大容量動(dòng)力電池且可遠(yuǎn)行2、電池組不會(huì)缺電和過放電壽命延長(zhǎng)3、不一定用鋰離子電池而用別種價(jià)格低4、夜間在停車場(chǎng)充電不另建充電站省地5、夜間充電是使用電網(wǎng)的“谷電”“填谷”6、不需要充電/換電的周轉(zhuǎn)

18、電池低投入7、不需要大量的換電設(shè)施和人員運(yùn)行省8、傳統(tǒng)汽車設(shè)施和成就全繼承且易加工9、現(xiàn)有技術(shù)就可節(jié)油50%以上節(jié)能減排多10、政府補(bǔ)貼負(fù)擔(dān)輕較容易過渡到無補(bǔ)貼觀點(diǎn)：新一代電池投用前的最佳車種三、增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽車增程式1、不必配太大容量動(dòng)力電池且可遠(yuǎn)行4、夜間在停車場(chǎng)車輛在行駛中 發(fā)電機(jī)給電池充電電池始終運(yùn)行于“半充”狀態(tài)與“半放”狀態(tài)之間（以電池半容量為基準(zhǔn)）“半放”“半充”電池運(yùn)行于“半充”與“半放”狀態(tài)之間的好處：1、內(nèi)阻最小，發(fā)熱量小2、不過充，安全有保障3、不過放，循環(huán)壽命長(zhǎng)4、淡化了不一致性問題5、可簡(jiǎn)化電源管理系統(tǒng)6、可用廉價(jià)的鉛酸電池運(yùn)行段三、增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽

19、車車輛在行駛中 發(fā)電機(jī)給電池充電電池始終運(yùn)行于“半放”“半充”增程式優(yōu)于插電式混合動(dòng)力車內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩動(dòng)力系統(tǒng)，復(fù)雜，價(jià)較貴插電式50公里內(nèi)也不用油遠(yuǎn)距離全用內(nèi)燃機(jī)用內(nèi)燃機(jī)時(shí)，大馬拉小車，油耗仍很高Plug-InCharger220V電機(jī)電池組油箱內(nèi)燃機(jī)變速箱觀點(diǎn)：企業(yè)行為，可以在競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展三、增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽車增程式優(yōu)于插電式混合動(dòng)力車內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩動(dòng)力系統(tǒng)，復(fù)雜，價(jià)混合動(dòng)力公交車有“中國(guó)特色”，是補(bǔ)貼重點(diǎn)部分企業(yè)用外企部件拼裝交帳，不掌握核心技術(shù)電池壽命也不樂觀；也有后續(xù)電池補(bǔ)貼的問題中度混合動(dòng)力公交車，節(jié)油不多2010中國(guó)（杭州）新能源公交客車精英賽 5公司參賽7輛混合動(dòng)力客

20、車，平均節(jié)油率（基準(zhǔn)車型：12米級(jí)，手動(dòng)變速器）：14.63% 觀點(diǎn)：政策過于看重了混合動(dòng)力公交車增程式公交車優(yōu)于混合動(dòng)力2011中國(guó)（昆明）公交車精英賽：15.61% 三、增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽車混合動(dòng)力公交車有“中國(guó)特色”，是補(bǔ)貼重點(diǎn)部分企業(yè)用外企部件拼兩者通過行星輪式齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)合綜合調(diào)節(jié)兩動(dòng)力之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系 變速箱電池組油箱內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)軸逆變器電機(jī)行星齒輪機(jī)構(gòu)變速箱內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有一套變速機(jī)構(gòu)兩動(dòng)力組合-復(fù)雜加工要求高我國(guó)無優(yōu)勢(shì)專利也難繞過車貴，中國(guó)賣不動(dòng)日本政府要轉(zhuǎn)向美國(guó)政府不支持觀點(diǎn)：中國(guó)個(gè)別企業(yè)可試 政府不必提倡增程式比混聯(lián)式(全混合)更合中國(guó)企業(yè)普瑞斯為代表總銷量200萬三、增程式是當(dāng)前的最佳電動(dòng)汽車兩者通過行星輪式齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)合變速箱電池油箱內(nèi)驅(qū)逆電機(jī)行星齒輪為向新一