電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展研究大學(xué)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-12-09 09:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 l2 48／ l2 48／ l2 94／ （ 30） ／8 只數(shù) 24 24 26 10 總電壓 V 288 288 312 288 充電 電壓／電流 V／ A 單相 200／ 30 單相 200／ 30 單相 200 200／ 40 充電時(shí)間 h 8 8 5 目前世界上大多數(shù)大汽車公司，都充分利用內(nèi)燃機(jī)汽車的先進(jìn)技術(shù)和電動(dòng)機(jī)的無(wú)污染特性，將它們共同組成混合動(dòng)力電動(dòng)低污染 ”的車輛，作為內(nèi)燃機(jī)汽車向電動(dòng)汽車發(fā)展的過(guò)渡產(chǎn)品。 HEV 近年來(lái)的發(fā)展速度明顯高于 Ev。從技術(shù)的角度來(lái)看 HEV能夠快速發(fā)展的原因主要有： （ 1） 不必添置投 資巨大的地面充電設(shè)施，不必大規(guī)模改造現(xiàn)有工裝設(shè)備，可滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。 （ 2） HEV獨(dú)有的技術(shù)創(chuàng)新是其快速發(fā)展的關(guān)鍵。 HEV除了采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車的新技術(shù)之外，如采用高效發(fā)動(dòng)機(jī)、流線車身設(shè)計(jì)降低風(fēng)阻，采用輕質(zhì)車身材料、低滾動(dòng)阻力輪胎等，還采用了如下兩項(xiàng)獨(dú)特技術(shù)： 0） HEV通過(guò)部件工況的改善和效率的提高來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)性能的優(yōu)化，它是基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概念上的創(chuàng)新，所以 HEV被認(rèn)為是體現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化思想的杰作； ② HEV 通過(guò)再生制動(dòng) （ 在車輛減速或制動(dòng)時(shí)，黑龍江大學(xué)劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 6 將其中一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程 ） ，減少能量損失 。再生制動(dòng)給作為儲(chǔ)能動(dòng)力源的蓄電池補(bǔ)充的能量，能使電動(dòng)汽車一次充電后行駛里程增加 10％～ 25％。例如 ： 豐田的 Prius可以回收大約 30％的能量，否則這部分能量將會(huì)因摩擦制動(dòng)而以熱的形式散失掉。 （ 3） HEV的成本略高于內(nèi)燃機(jī)汽車，但大大低于純電動(dòng)汽車。 HEV仍處于小批量階段，一旦形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，仍有降低成本的空間。如果加上政策支持和在使用過(guò)程中的省油，必定會(huì)被消費(fèi)者所接受。正是 由于 HEV有以上許多優(yōu)點(diǎn)，以日本、美國(guó)為 首的汽車發(fā)達(dá)國(guó)家正在爭(zhēng)相開(kāi)發(fā) HEV，并努力使其市場(chǎng)化。 [5]目前，豐田公司生產(chǎn)的 Prius混合 動(dòng)力電動(dòng)汽車在全世界的銷量已經(jīng)超過(guò) 5萬(wàn)輛，截至 2020年 3月底，豐田 HEV 全球銷量突破 10 萬(wàn)輛，占全世界 HEV 的 90％。該公司生產(chǎn)的 Insight 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在全世界的總銷量已經(jīng)超過(guò) 5000 輛，被認(rèn)為是當(dāng)今技術(shù)水平最高的HEV 之一。美國(guó)的通用汽車公司也在 1998 年底特律北美國(guó)際汽車展上推出了 EV1型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。 FCEV是依靠燃料電池作為能源動(dòng)力的電動(dòng)車輛。燃料電池作為一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，它不經(jīng)歷熱機(jī)過(guò)程，不受熱力循環(huán)限制，具有能量轉(zhuǎn)換高 （ 化學(xué)能轉(zhuǎn)換效率理論上 可達(dá) 80％，實(shí)際已達(dá) 50％以上，是普通內(nèi)燃機(jī)效率的 2～ 3倍 ） 、污染小、噪聲低、運(yùn)動(dòng)部件少等優(yōu)點(diǎn)，它通過(guò)外部提供活性物質(zhì)來(lái)發(fā)電，不存在容量限制和自放電問(wèn)題，是一種較為理想的電動(dòng)汽車動(dòng)力源。與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，氫燃料電池電動(dòng)汽車有害氣體的排放量減少了 99％， CO，的生成量減少 75％，電池能量轉(zhuǎn)換效率約為內(nèi)燃機(jī)效率的 2． 5 倍。因此，世界各大汽車公司都在不遺余力地開(kāi)發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車，燃料電池汽車已成為他們的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。 2020 年 5 月，美國(guó)戴姆勒一克萊斯勒公司的甲醇改質(zhì)型燃料電池汽車 “NECAR5”首次成功橫穿北美大陸 ，行駛距離為 5250km，最高速度 145km／ h；另外，美國(guó)聯(lián)邦快遞公司從 2020年 6月開(kāi)始在東京都市區(qū)投入使用，這些都說(shuō)明潔凈燃料電池汽車的開(kāi)發(fā)將為解決世界能源危機(jī)和環(huán)保問(wèn)題提供有效的途徑，是未來(lái)電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢(shì)之一。各國(guó)開(kāi)發(fā)燃料電池汽車的情況如表 22所示 [6]。 黑龍江大學(xué)劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 7 表 22 世界各大汽車公司開(kāi)發(fā)燃料電池汽車的情況 制造商 汽車型號(hào) 年份 燃料儲(chǔ)存方式 燃料供給方式 其他混合動(dòng)力 戴勒姆一克萊斯勒 Necar 1994 壓縮氫氣 直接 Necar2 l996 壓縮氫氣 直接 Necar3 1997 甲醇 重整 Necar4 1999 液態(tài)氫 直接 蓄電池 概念車 1999 汽油 重整 福特 P2020 1999 壓縮氫氣 直接 THINKFC5 2020 甲醇 重整 雷諾 Laguna／ Estate 1997 液態(tài)氫 直接 蓄電池 大眾 概念車 1997 甲醇 重整 蓄電池 通用 概念車 1999 汽油 蓄電池 日產(chǎn) 概念車 1999 甲醇 馬自達(dá) Demio 1997 金屬氫化物 重整 蓄電池 豐田 RAV4 1996 金屬氫化物 蓄電池 RAV4 1997 甲醇 重整 本田 FCX—Vl 2020 金屬氫化物 FCX—V2 2020 甲醇 黑龍江大學(xué)劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 8 第 3章 車用電池發(fā)展現(xiàn)況 現(xiàn)代電動(dòng)汽車的瓶頸仍然是車用電池技術(shù)，電池的能量、成本、質(zhì)量以及電池的充電設(shè)備構(gòu)建等都制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展。因此，各國(guó)除了在電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上大量投入外，在車用電池的研究投入上也集中了大量的人力、物力，盡管如此，目前車用電池仍然不能滿足時(shí)代發(fā)展的需要。目前已在電動(dòng)汽車上使用的電池主要是蓄電池、燃料電池和太陽(yáng)能電池。蓄電池的種類較多 ，有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鈉硫電池、鋅空電池、鋁空電池、鋰離子電池等等。主要車用電池參數(shù)如表33所示 [7]。 表 33 主要車用電池參數(shù) 電池類型 比能量 此功率 能量密度 功率密度 循環(huán)壽命 （ Wh／ kg （ W／ kg （ Wh／ L） （ W／ L） （ 次 ） 鉛酸 （ VRLA） 35 130 90 500 400～ 600 鎳鎘 （ NiCd） 55 170 94 278 5OO 以上 鎳氫 （ Ni—MH） 80 225 143 470 10OO 以上 鋅空 Zn／ Air 230 105 鈉硫 （ Na／ S） 100 150 77 129 350 鋰聚合物 （ LiPO） 155 315 184 321 鋰離子 （ Li—ion） 100 300 215 778 1200 超級(jí)電容器（ U1tra—capactor） 5 1000 飛輪電池 （ Flywhee1 14 800 25 年 燃料電池 （ Fuelcel1） 500 60 （ 1） 鉛酸蓄電池已有 100 多年的歷史，被廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源。它可靠性好，原材料易得，價(jià)格便宜，比功率也基本上能滿足電動(dòng) 汽車的動(dòng)力性要求。目前約有 80％～ 90％的采用率。但它的比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，無(wú)法存車輛上大量使用。 黑龍江大學(xué)劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 9 （ 2） 鎳鎘電池的應(yīng)用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池，其比能量可達(dá) 55Wh／ kg，比功率超過(guò) 170W／ kg，可快速充電，循環(huán)壽命較長(zhǎng)，是鉛酸蓄電池的 2倍多，但價(jià)格是鉛酸蓄電池的 4～ 5 倍。由于在能量和使用壽命方面的優(yōu)勢(shì)，其長(zhǎng)期的實(shí)際使用成本并不高，但是存在使用中鎘污染的問(wèn)題。 （ 3） 鎳氫電池的特性和鎳鎘電池相似，但鎳氫電池不含鎘、銅，不存在重金屬污染問(wèn)題，被稱為綠色能源，目前在世界范圍內(nèi)正被廣泛生產(chǎn)和使用。 鎳氫電池比能量 80W／ kg，比功率 160～ 230Wh／ kg，可快速充電，循環(huán)壽命 1000 次以上。其顯著特點(diǎn)除了重量輕、比能量高、使用壽命長(zhǎng)外還具有放電電壓平穩(wěn)、輸出功率高，可以深充放電，無(wú)記憶效應(yīng)等特點(diǎn) 。 （ 4） 鈉硫電池也是一種可充電的高溫電池 （ 350~C 左右 ） ，因其比能量高、可高功率輸出、負(fù)載特性好等突出優(yōu)點(diǎn)，已被 USABC（ 先進(jìn)電池聯(lián)合體 ） 列為中期發(fā)展的電動(dòng)汽車蓄電池。鈉硫電池主要存在高溫腐蝕嚴(yán)重、電池壽命較短、性能穩(wěn)定性及使用安全性不太理想等問(wèn)題。 （ 5） 鋅空電池的主要原料是鋅粉，加上液體氫氧化鉀，在 與空氣接觸過(guò)程中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能。它能在不同溫度下工作，生產(chǎn)成本低廉，基本同于現(xiàn)在普遍使用的鉛酸電池，但容量卻是鉛酸電池的 5倍。但目前尚存在壽命短、比功率小，不能輸出大電流及難以充電等缺點(diǎn)。 （ 6） 鋰電池有鋰離子電池和聚合物鋰電池等，其具有比能量大、電壓高、使用壽命長(zhǎng)和無(wú)記憶效應(yīng)等特點(diǎn)，鋰電池的能量密
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