電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展概況-2008-11-18-講座

電動(dòng)汽車技術(shù)

北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院

李興虎

e-mail:Tel:82339869

(381301～381304班用,2023.11.18)電動(dòng)汽車“家族〞及其歷史傳統(tǒng)汽車面臨的問題電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)與缺乏EV開展的現(xiàn)狀及面臨的問題HEV開展的現(xiàn)狀及面臨的問題FCEV開展的現(xiàn)狀及面臨的問題

1傳統(tǒng)燃油汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)〔a〕發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)動(dòng) 〔b〕發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)動(dòng)2主要化石燃料的可開采年限預(yù)測(cè)鈾為2001年數(shù)據(jù)，其余為2002年〕煤204年石油40.6年天然氣60.7年鈾61.1年

傳統(tǒng)燃油汽車面臨的能源問題3石油危機(jī)第一次石油危機(jī)(1973年至1974年)第二次石油危機(jī)(1979年至1980年)

第三次石油危機(jī)(1990年)第四次石油危機(jī)?2023.7.11.紐約原油期貨盤中突破147.27$/桶近5年每桶石油均價(jià)/美元2003:31.5，2004:41.5，2005:56.7，2006:66.22007:75●●一桶大約為136公斤2023.10.22.紐約原油期貨71$/桶4使用中的污染物：CO、NOx、HC微粒污染物傳統(tǒng)燃油汽車面臨的環(huán)境問題5

汽車產(chǎn)量及保有量

2006年

世界汽車產(chǎn)量6834.03萬輛,保有量2006年底8.5億輛

幾個(gè)汽車大國(guó)的產(chǎn)量:日本1148萬輛;美國(guó)1126萬輛;

中國(guó)728萬輛;德國(guó)540萬輛2007年

中國(guó)汽車產(chǎn)、銷量：888.2、879.2萬輛

全國(guó)保有量5696萬輛，占世界保有總量的6.7%。

全球平均每10人擁有汽車1.2輛，我國(guó)0.44輛

傳統(tǒng)燃油汽車面臨的資源問題6電動(dòng)汽車—能夠用電力單獨(dú)驅(qū)動(dòng)行駛的汽車電動(dòng)汽車“家族〞的3兄弟蓄電池車〔二次電池汽車、純電動(dòng)汽車、充電電池汽車〕，英文名有：PEV(Pureelectricvehicle),BPEV(BatteryPoweredElectricVehicle)等。混合動(dòng)力電動(dòng)車HEV〔HybridElectricVehicle)燃料電池車FCEV〔FuelCellElectricVehicle〕7電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)與缺乏優(yōu)勢(shì)：良好的環(huán)境保護(hù)效果噪聲低可回收利用制動(dòng)能量能量轉(zhuǎn)化效率高和廢熱比例少可對(duì)付能源枯竭問題主要缺乏：1.

續(xù)駛里程短，載重量少2.

制造本錢高3.

必須重新建設(shè)根底設(shè)施〔如加氫站、充電站等〕8老大-蓄電池電動(dòng)汽車誕生及早期的開展1881年:第一輛電動(dòng)汽車〔鉛酸電池動(dòng)力三輪車〕由法國(guó)工程師斯塔夫·特魯夫〔GustaveTrouve〕創(chuàng)造1890年:依柯華州誕生了美國(guó)第一輛蓄電池汽車，時(shí)速23km/h。之后,得到了快速開展。20世紀(jì)初:美國(guó)以蓄電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車占汽車保有量中的38％，僅次于蒸汽機(jī)汽車的40％。到了1915年，美國(guó)電動(dòng)汽車的年產(chǎn)量達(dá)5000輛。9WoiverMampton,1897

10純電動(dòng)汽車的“人生坎坷〞1935到1960年:幾乎處于停產(chǎn)狀態(tài)并逐步退出使用原因：起動(dòng)電機(jī)的創(chuàng)造促進(jìn)了汽油機(jī)汽車的開展美國(guó)州際公路的開展，使電動(dòng)汽車不能適應(yīng)長(zhǎng)距離行駛的缺點(diǎn)更為突出1120世紀(jì)六十年代→汽車保有量猛增加→污染排放量增大→興旺國(guó)家發(fā)生光化學(xué)煙霧→人類健康與生命平安受到威脅在美國(guó)、日本等國(guó)又重新開始電動(dòng)汽車的開發(fā)到20世紀(jì)80年代電動(dòng)汽車的研究、開發(fā)和應(yīng)用又一度處于近乎停止?fàn)顟B(tài)。電動(dòng)車第二次的研究開發(fā)：121990年9月加州政府通過的法規(guī)規(guī)定了“零排放車輛ZEV〞的銷售比例其它各州仿效立法，推動(dòng)了美國(guó)和汽車大國(guó)電動(dòng)汽車的迅速開展。

原因：環(huán)境污染；能源供給電動(dòng)汽車第三次研究開發(fā)：13公司名稱豐田汽車本田技研工業(yè)日產(chǎn)汽車車名RAV41.VEVEVPLUSR'nessaEV長(zhǎng)×寬×高(mm)3980×l695×l6754045×1750×16304770×1765×1680車輛重量(ks)154016201730乘坐人數(shù)(名)545最高速度(km／h)125130以上1201次充電運(yùn)行距離(km)215220230電機(jī)種類交流同步電機(jī)交流同步電機(jī)永磁交流同步電機(jī)電機(jī)最大功率(kW)50(連續(xù))4962電池種類鎳氫電池鎳氫電池鋰離子電池電容量(Ah)95(5HR)95(HR)95(5HR)總電壓(V)288288345EV的主要性能參數(shù)14EV的構(gòu)造簡(jiǎn)介二次電池〔SecondaryBattery〕、充電電池、蓄電池汽車151990年GM的EV1Nissan2000年的EVHypermini,350萬日?qǐng)A16エブリイLE-DA62V〔スズキ株〕17車名及制造商、價(jià)格エブリイLE-DA62Vスズキ公司價(jià)格：300萬日?qǐng)A（改裝用汽油車91.3萬日?qǐng)A）整車長(zhǎng)×寬×高：（mm）3,395×1,475×1,87010?15工況:續(xù)駛里程110km

最高車速：95km/h最大爬坡度（tanθ)0.2車輛總重量：1,590kg乘坐人數(shù)：2人

加速性能（０～?40km）：6.2s電動(dòng)機(jī)電機(jī)型式：PA13A永磁同步型；個(gè)數(shù)：1額定功率：20kW,240V；最大轉(zhuǎn)矩：95N?m/4,500r/min動(dòng)力電池EC-EV1260型鉛酸電池電池個(gè)數(shù)：20總電壓：240V容量：60Ah/3h充電裝置充電電源：交流單相，100V或200V，充電方式：多段定電流自動(dòng)充電時(shí)間：8-10h18老二——混合動(dòng)力車的誕生費(fèi)迪南·保時(shí)捷〔FerdinandPorsche〕1899研制成功汽油機(jī)與發(fā)電機(jī)組成但未被重視：其它技術(shù)制約〔如電機(jī)、電池和控制等〕環(huán)境、能源問題未被引起足夠重視等19豐田公司1997推出的HVPrius2005年Lexushybrid混合動(dòng)力電動(dòng)汽車?yán)?0混聯(lián)驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力系統(tǒng)21E-Four系統(tǒng)圖

22

富士重工2003年Ｂ9scrambler的動(dòng)力總成23國(guó)內(nèi)混合動(dòng)力整車相關(guān)單位*為國(guó)家863資助*重慶長(zhǎng)安混合動(dòng)力轎車*蕪湖奇瑞混合動(dòng)力轎車*長(zhǎng)春一汽混合動(dòng)力大巴混合動(dòng)力轎車*武漢二汽混合動(dòng)力大巴混合動(dòng)力轎車武漢理工大學(xué)混合動(dòng)力大巴哈爾濱中強(qiáng)混聯(lián)混合動(dòng)力大巴天津清源混合動(dòng)力大巴混合動(dòng)力中巴北京博大混合動(dòng)力大巴北京理工大學(xué)混合動(dòng)力大巴北京工業(yè)大學(xué)混合動(dòng)力廂式車北京交通大學(xué)混合動(dòng)力垃圾清掃(運(yùn))車上海同濟(jì)大學(xué)混合動(dòng)力轎車上汽混合動(dòng)力大巴比亞迪混合動(dòng)力轎車湘潭湘電混合動(dòng)力大巴長(zhǎng)沙長(zhǎng)豐混合動(dòng)力越野車深圳五州龍混合動(dòng)力大巴明華混合動(dòng)力中巴廣州華南理工大學(xué)混合動(dòng)力大巴鄭州宇通混合動(dòng)力大巴合肥安凱（與株洲）混合動(dòng)力大巴鞍山某公司混合動(dòng)力汽車金龍廈門混合動(dòng)力大巴24新世代自動(dòng)車の基礎(chǔ)となる次世代電池技術(shù)に関する研究會(huì).次世代自動(dòng)車用電池の將來に向けた提言.２００６年８月p10252006年日本主要低公害車實(shí)際發(fā)貨量統(tǒng)計(jì)〔單位/輛〕乘用車貨車客車合計(jì)普通·小型微型普通·小型微型燃料電池汽車100001電動(dòng)汽車000000混合動(dòng)力汽車88,62801,658685690,410天然氣汽車11312,249742583,091甲醇汽車000000小計(jì)88,640313,90781011493,502柴油替代型LPG汽車002,261157202,438氫氣汽車50000526長(zhǎng)安“羚羊〞ISG型混合動(dòng)力車轎車2728混合動(dòng)力軍車的優(yōu)勢(shì)(1)節(jié)油25%~40%。減少油料物資運(yùn)輸上的負(fù)擔(dān)和費(fèi)用，減小油料依賴度，大幅度提升機(jī)動(dòng)性。(2)在特殊條件下，以純電力方式驅(qū)動(dòng)時(shí),排出廢熱少，不容易被熱成像儀等偵察設(shè)備發(fā)現(xiàn)。

(3)混合動(dòng)力系統(tǒng)可兼作發(fā)電設(shè)備使用。

29美海軍陸戰(zhàn)隊(duì)新型越野車“影子〞RST-V(Reconnaissance,SurveillanceTargetingVehicle)/SmarTruckIII30“RST-V〞越野車〔4輪4座〕的特點(diǎn)前部裝配柴油機(jī)(2.5升，渦輪增壓、空冷,直噴),功率114千瓦柴油機(jī)帶動(dòng)功率110千瓦的永磁發(fā)電機(jī)。每個(gè)輪子上都嵌裝一臺(tái)功率50千瓦的電動(dòng)機(jī)。由鋰離子蓄電池組補(bǔ)充能源。剎車或下坡時(shí)可回收能量一次加油情況下的行駛距離為758公里31老三—燃料電池汽車的誕生1968年，通用汽車制作了世界第一輛可使用的廂式燃料電池貨車，最大功率為150kW，燃料為液氫，續(xù)駛里程為200km1993年加拿大Ballard公司研制出世界第一輛燃料電池公共汽車1994年戴-克公司推出NECARI〔NewElectricCar〕燃料電池轎車32

GM1968的ELECTROVANFCV

1959年，AllisChalmers制成的堿性氫燃料電池拖拉機(jī)

33電動(dòng)汽車購(gòu)入后必須的設(shè)施和5年內(nèi)的維護(hù)費(fèi)用舉例充電電源改造200V充電電源；費(fèi)用約20萬日?qǐng)A；施工時(shí)間1天購(gòu)入后的維護(hù)費(fèi)用（5年內(nèi)）第1年度：定期檢查與維護(hù)，比燃油車高約

2萬日?qǐng)A第2年度：檢查與維護(hù)、更換電池，比燃油車高約79萬日?qǐng)A第3年度：定期檢查與維護(hù)，比燃油車高約2萬日?qǐng)A第4年度：檢查與維護(hù)、更換電池，比燃油車高約79萬日?qǐng)A第5年度：定期檢查與維護(hù)，比燃油車高約2萬日?qǐng)A34燃料電池車〔FCV〕2004年以前開發(fā)的燃料電池車的構(gòu)成比例35燃料電池汽車組成例如36373839HONDA公司的高壓氣瓶

40GM公司的液態(tài)氫罐的構(gòu)造示意圖

Extraction-抽出reversing-換向41

平安裝置42車輛名稱TOYOTAFCHVHONDAFCXFord2002FocusFCV長(zhǎng)×寬×高(mm×mm×mm)4,735×1,815×1,6854165×1760×1645-車輛重量(kg)1,8601,6801,600乘坐人數(shù)(名)54-性能

續(xù)駛距離/km300（10?15循環(huán)）355（LA-4循環(huán)）260-320最高速度（km/h）155150-

燃料電池名稱豐田FC-Stacks-BallardMark902系列種類質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜功率（kW）9078-電機(jī)種類交流同步電機(jī)交流同步電機(jī)交流感應(yīng)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N?m）260272190最高功率（kW）806065種類種類純氫純氫純氫儲(chǔ)存方式高壓氫罐高壓氫罐高壓氫罐最高充填壓力/MPa3534.435.2二次電池種類鎳氫電池?zé)o鎳氫電池超級(jí)電容靜電容量/F無8.0無43近年發(fā)布的燃料電池汽車性能參數(shù)比較燃料制造廠及公布時(shí)間車名FC功率kW最高速度km／h續(xù)駛里程km混合動(dòng)力類型氫高壓25MPa豐田公司，2001FCHV—490>150>250蓄電池豐田公司，2001FCHV-BUS190>80>300蓄電池本田公司，2001FCX-V360130180超級(jí)電容大發(fā)公司2001MoveFCV-K-II30105120蓄電池福特公司FocusFCV67(電機(jī))>128160蓄電池30MPa戴姆勒—克來斯勒，1994NeCar15090130無35MPa豐田公司，2003FCHV90>155300蓄電池本田公司，2001FCX-V478140315超級(jí)電容本田公司，2002FCX85150355超級(jí)電容戴姆勒—克來斯勒，2002Citaro>20080>200無戴姆勒—克來斯勒，2002F-Cell(Aclass)85140145蓄電池70MPa鈴木公司，2004MRWAGON-FCV38110200未知液體通用公司2000HydroGen180140400蓄電池通用公司2001HydroGen394150400無大眾公司，2000Hymotion7