一:电动汽车的综合概念
纯电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车的优点是:它本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,由于电厂大多建于远离人口密集的城市,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易,也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电, 使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有些研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,..
电动汽车的研发历史
一百多年来,电动汽车在汽车发展史中经历了三次重大机遇:
第一次发生在一百余年前。由于当时电池和电机的发展较内燃机成熟,而且石油的运用还没有普及,使电动汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重的位置。第一辆电动汽车(3轮)由法国人古斯塔夫·土维(Gustave Trouve)在1881年制造出来,此后三四十年间,电动汽车在当时的汽车发展中占据着重要位置。例如,世界上首辆车速超过100公里/小时的汽车就是电动汽车。那是在1899年,由比利时工程师卡米乐·热纳茨(Camille Jenatzy)设计的名为“从不满意”(La Jamais Contente)的铝制车身汽车,现在保存在法国贡批尼(Compiegne)博物馆中。据统计,到1890年在全世界4200辆汽车中,有38%为电动汽车,40%为蒸汽车,22%为内燃机汽车。到了1911年,就已经有电动出租汽车在巴黎和伦敦的街头上运营,到了1912年在美国更有至少3.4万辆电动汽车运行。
第二次是在70年代石油危机的爆发时.由于石油的大量开采和内燃机的种种优越性,电动汽车渐渐被人们忽视。直到上世纪70年代石油危机的爆发,给世界各国政界一次不小的打击,开始考虑替代石油的其他能源,包括风能、太阳能、电能等可再生能源。因此从政治经济方面考虑,才又给了电动汽车第二次机遇,又一次被人瞩目。
第三次机遇开始于若干年前,世界上除了已存在的能源问题之外,环境保护问题也逐渐成为了各个方面所关心重大课题,内燃机汽车的排放污染,给全球的环境以灾难性的影响,因此开发生产零污染交通工具成为各国所追求的目标,电动汽车的无(低)污染优点,使其成为当代汽车发展的主要方向。
目前混合动力汽车的成本还是居高不下,加上其他的一些问题,推广起来还有很大难度。
电动汽车主要有纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车3 种类型。
1.纯电动汽车是完全由二次电池( 如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等) 提供动力的汽车。目前纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家质检中心的型式认证试验, 各项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定。天津清源电动车辆有限公司、深圳雷天公
司等单位研发的纯电动轿车, 其整车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标已达到甚至超过国外同级别车型, 初步形成了关键技术的研发能力。目前, 进行纯电动汽车示范运行的城市有若干个, 但是规模都比较小。2005 年1 月, 天津市的22 辆轿车和1 辆公共汽车的示范运行通过了国家验收。同年12 月, 武汉市进行的95 辆纯电动小型公共汽车( 另有20 辆混合动力公共汽车和3 辆混合动力轿车) 的3 年示范运行也通过了国家验收。因为纯电动汽车受到续驶能力的约束, 纯电动汽车试验主要集中在小型公共汽车上。根据“中国电动汽车网”报道, 2006 年1 月, 湖南省株洲市有50 台小型电动汽车进行社区内运行, 该市有若干辆电动公共汽车也在运行中。同年4 月, 浙江省杭州市启动了电动汽车示范项目, 6 辆轿车和5 辆公共汽车在市内进行示范运行。
2.混合动力电动汽车是以燃料电池作为动力源的电动汽车。是在纯电动汽车开发过程中为有利于市场化而产生的一种新车型。一般是指采用内燃机和电动机两种动力, 将内燃机与储能器件( 如高性能电池或超级电容器) 通过先进控制系统相结合, 提供车辆行驶所需要的动力, 混合动力电动汽车并未从根本上摆脱交通运输对石油资源的依赖。因此,混合动力电动汽车是电动汽车发展过程中的一种过渡车型。目前进行混合动力电动汽车研发的主要企业有一汽、上海大众、东风汽车、长安汽车、奇瑞汽车、吉利汽车、比亚迪汽车、上海华普、上海通用等企业。一汽从1999 年开始混合动力电动汽车的研发, 2002 年起得到国家“863 计划”的支持, 2005 年12 月开始生产混合动力电动公共汽车。该电动公共汽车采用了双轴并联驱动方式, 制造成本比普通公共汽车约高30%。东风汽车公司自主开发了混合电动动力公共汽车“EQ6110H 电动汽车”, 该产品在2006 年5 月被列入国家“汽车生产目录”, 其生产的20 辆混合电动动力公共汽车在武汉市作示范运行。上海则开发了途安轿车、海尚305 轿车、申新1 号公共汽车等混合电动动力汽车。另一方面, 2005 年12 月, 一汽丰田开始生产普瑞斯混合动力电动汽车。同年, 广州本田和东风本田也相继宣布要尽早实现雅阁和思域的混合动力电动汽车的生产。5 月份, 北京现代则宣布要在2008 年前在中国进行混合动力电动汽车的生产。
3.燃料电池是利用氢气和氧气( 或空气) 在催化剂的作用下直接经电化学反应产生电能的装置, 具有完全无污染( 排放物为水) 的优点, 但现阶段, 燃料电池的许多关键技术还处于研发试验阶段。我国自主研发的燃料电池电动轿车在必比登世界清洁汽车挑战赛上, 在高速蛇行障碍赛、噪音、排放、能耗、温室气体减排5 个单项指标方面获表现突出。我国燃料电池电动汽车以清华大学和上海同济大学为中心进行研发工作。1998 年,清华大学开发了中国首辆高尔夫用燃料电池电动汽车( 5kW) ,之后清华大学和北京绿能公司、三星公司、丰田公司共同进行了燃料电池电动汽车的研发工作。在上海, 同济大学和上海神力科技公司共同开发了“超越1 号”, 现在已经改进至“超越3号”。2005 年, 生产了两辆“超越3 号MPV”和两辆“超越3 号桑塔纳3000”; 2006 年, 进行了10 辆“超越3 号”燃料电池电动汽车的示范运行。上海市政府推出了“百千万计划”, 即燃料电池电动汽车普及量2008 年达到100 辆, 2009 年达到1000 辆,2012 年预计达到10000 辆。
另外 电动汽车关键零部件。动力蓄电池、高功率镍氢电池、锂离子动力电池性能有了较大提高, 已能为整车提供基本符合要求的产品; 燃料电池发动机, 突破了大功率氢- 空燃料电池组制备的关键技术。轿车用净输出30kW、客车用净输出60kW和100kW的燃料电池发动机, 已在同济大学和清华大学燃料电池发动机测试基地分别通过了严格的测试, 并装车运行; 驱动电机及其控制系统, 已开发出额定功率为60kW、100kW功率等级的客车用驱动电机系统, 可以满足整车行驶性能要求。
3 种类型电动汽车的比较如附表所示。
概括来讲, 电动汽车与内燃机汽车相比有以下优点。
1效率高: 对能源的利用, 电动汽车的总效率至少在19%以上( 采用燃料电池时效率远高于这一数值) , 而内燃机汽车效率低于12%, 由此可见, 电动汽车更加节能。
2 环境污染小: 电动汽车排出的废气非常少甚至不排出废气, 产生的废热也明显少于内燃机汽车。
3可使用多种能源: 可直接利用电厂输出的电能, 也可以通过太阳能、化学能、机械能转化而获得电能。
4 噪音低: 即使靠近正在高速运转的电动机也不会感觉到让人不舒服的噪音, 而内燃机的噪音则非常大。
电动汽车尚需解决的问题:若要获得广泛的应用甚至完全替代内燃机汽车, 电动汽车
还需要解决以下问题。
1 蓄电池的能量密度、使用寿命还有待进一步提高。
2 充电时间需要大幅缩短, 即蓄电池要具备快速充电性能。
3 电池以及整车的安全性能。
4 配套设施需要跟进建设, 包括充电站, 未来燃料电池原料的储存与加载设备等。
二:电动汽车的现状
1 发达国家与主要汽车集团的电动汽车现状国外著名汽车公司都十分重视研究开发电动汽车, 世界发达国家不惜投入巨资进行研究开发, 并制定了一些相关的政策、法规来推动电动汽车的发展。
美国目前正在大力研制和推广使用燃料电池电动汽车和纯电动汽车, 政府能源部与通用、福特和戴- 克三大汽车制造商联合开发燃料电池电动汽车。现在, 美国已有7 个州加入了零排放计划, 到规定年限后这些地区销售的汽车必须为零排放, 即只能为纯电动汽车和燃料电池电动汽车。
以美国蓝鸟客车公司、英国的FRZAERNASH公司、日本丰田、日本本田为代表的电动客车和轿车已经上市, 英国已有数万辆电动汽车在使用;
法国是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一, 成立了电动汽车推广应用国家部际协调委员会,巴黎和拉罗舍尔已经建立了比较完善的纯电动汽车充电站网基础设施, 制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策, 且已经初步形成了纯电动汽车运行体系。
在近年的国际性大型运动会上, 电动汽车也成为各国展示其科技实力和环保意识的工具之一。亚特兰大奥运会使用了美国蓝鸟客车公司生产的纯电动客车作为公务和电视转播车, 悉尼奥运会购买了英国FRAZER- NASH 公司的近400 辆电动客车作为运动员接送车辆。混合动力电动汽车领域,
日本丰田公司开发的Prius 和本田公司开发的Insight2 种混合动力电动汽车已开始批量投放市场。丰田公司的Prius 销售已在2006 年累计突破150 万辆, 并于2005 年底在我国长春一汽进行了组装生产和销售。日产公司也于2003 年推出Tino 混合动力汽车, 在日本国内市场上销售了100 多辆。
欧洲各大汽车厂商争先恐后地推出了本公司研制的混合动力电动汽车, 甚至德国的博世(BOSCH) 等著名的零部件公司也积极与大汽车公司联手开发混合动力电动汽车技术。美国已有近20 个城市试验使用混合动力电动公交车, 瑞典、法国、德国、意大利、比利时等国计划在9 个欧洲城市开通混合动力电动公共汽车线路。燃料电池电动汽车斩露头角, 国外企业界纷纷组成强大的跨国联盟, 以期达到优势互补的目的。如日本丰田与美国通用公司, 日本东芝公司与美国国际燃料电池公司, 德国BMW公司与西门子公司, 雷诺汽车公司与意大利De Nora 公司分别组成联盟开发燃料电池电动汽车; 本田也已投资数亿美元开发燃料电池电动汽车。其中, 以加拿大的巴拉德、美国的福特、德国的戴姆勒- 克莱斯勒联盟(XCELLSIS)最具代表性, 该联盟投资10亿加元开发生产电动汽车用燃料电池动力系统。在燃料电池电动汽车的研发热潮中, 几乎所有的国外大型企业集团全部介入, 投入的总额超过百亿美元。但是, 由于燃料电池的成本和寿命问题, 使得这一项目目前进展缓慢。在燃料电池电动汽车的示范运行方面, 世界各国也都不约而同地把注意力集中在大客车上, 如欧盟的CUTE 示范项目、UNDP/GEF 燃料电池商业化示范项目、美国加州的CAHFC 示范项目和日本的JHFC计划等。与此同时, 部分国家政府为促进电动汽车的发展, 通过财税手段调整汽车发展结构。像美、日等国政府对于电动车产品给予10%的鼓励性补贴, 荷兰政府的补贴更是高达30%。并对传统汽车开征燃料税, 如欧洲部分国家燃料税高达200~300%,最低的美国也有34%。
2 我国电动汽车现状.我国电动汽车虽然没有欧美等国家起步早, 但国家从维护能源安全, 改善大气环境, 提高汽车工业竞争力, 实现我国汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑, 从“八五”开始到现在, 电动汽车研究一直是国家计划项目, 并在2001 年设立了“电动汽车重大科技专项”。通过组织企业、高等院校和科研机构, 集中各方面力量进行联合攻关, 现正处于研发势头强劲阶段, 部分技术已经赶上甚至超过世界先进水平。“电动汽车重大科技专项”实施以来, 已成功开发出燃料电池汽车样车, 累计运行数千公里; 混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过百万公里; 纯电动汽车已通过国家有关认证试验。
三:电动汽车的政策信息
中华人民共和国国家发展和改革委员会已经于2007年11月1日颁布实施《新能源汽车生产准入管理规则》,其附则规定: 至少掌握新能源汽车车载能源系统、驱动系统及控制系统三者之一的核心技术。而目前发改委产业协调司副司长陈建国已经表态,政府正在考虑出台救市政策的可能性. 汽车专家贾新光表示,国家现在不宜出台政策去明确规定发展哪种新能源汽车,而应该让市场自由选择,任何一种新能源汽车发展方案都有存在的合理性. 对于我国新能源汽车的发展,麦肯锡在上个月底发表的一项最新研究报告中建议,中国应该优先发展电动汽车(充电式混合电动汽车和纯电动汽车),而不是混合动力汽车。未来几年如果能够尽快实现电动汽车的商业化和产业化,那么中国就有可能在未来汽车行业竞争中占据有利位置,甚至扮演领导者角色。今年11月6日,国务院发展研究中心副主任陈清泰在第六届中国汽车产业高峰论坛上表示:“汽车消费对基础设施、能源价格、保险、税费等环境条件有很强的依赖。这就为政府通过创造或者改变汽车消费条件,改变汽车消费行为创造了条件。”
对于政府目前的救市举措,车企业界均表示希望出台更加有利于汽车产业发展的国家标准。就目前市场的状况来看,政府可以通过订立标准的方式,让各家车企的竞争更加有序。
例如在目前的油品质量下,让车企研发符合国Ⅳ标准的汽车产品,无疑将极大增加车企成本。“我国关于排放的标准完全参照欧洲,这样做不符合中国的实际状况。”李书福对记者表示。
至于讨论十载未能通过的燃油税,吉利汽车李书福也发表了自己的看法,他认为此前过低的油价和相对国外较高的车价,已经天然地将汽车消费者引向“大车”、“豪车”,而作为调节油品价格的燃油税如果能早日出台,不仅消费者在购车时会考虑油费问题,车企在研发时也会从经济性的角度出发。
对于政府构建市场秩序的话题,北汽汽车徐和谊也表示,针对时下比较流行的新能源车概念,发达国家已经出台了政府补贴措施,包括丰田普锐斯能获得美国政府每辆车3000~5000美元不等的税收补贴,而通用汽车的Volt电动车将会获得每辆7500美元的补贴。
而中国市场,目前混合动力车型的价格仍旧比同档次汽车高三分之一左右的价格,这让老百姓普遍缺少购买混合动力汽车的动力。“对于政府来讲,我们希望尽快出台一系列针对消费者和厂商的鼓励政策。这样才能对新能源汽车的发展起到更好的引导和促进作用。
针对国家对新能源解决方案的选择问题,有关部门官员曾称,国家不会明确地支持哪条路径,而是看哪条走得快就支持哪条
“小型纯电动汽车市场潜力巨大,适合我国国情并能满足乡镇用途,具有广阔发展前景,但若不正确引导,严控产品的可靠性、耐用性等质量要求,这一产业不但不能做大做强,反而有可能被禁。”江苏常熟合众环保能源技术研究所所长沙永康向记者表示,“为小型纯电动汽车制定专门的技术标准和实施规则是当务之急。要规定其使用范围、区域、用途,同时经营企业的资质必须强制认证。”沙永康建议将该标准定名为《城镇乡村农用(专用)纯电动汽车通用技术条件》,由汽车企业、研发单位、地方交管部门、质量监督部门、经贸委等参与制定,报上级行政、行业主管部门备案。
“小型纯电动汽车生产企业只要合法、合规、技术合格,就可以拿到国家发改委的‘准生证’。”全国汽车标准化技术委员会副秘书长、中国汽车技术研究中心标准化研究所所长吴卫表示,纯电动汽车发展需要有方便的充电设施、完善的管理措施作保障,并且是在纯电动汽车能够充分保证性能的前提下。引用:
国内汽车企业可以将现有的小排量汽车油改电,即出厂时不装燃油发动机等设备,直接装电动机控制器,再配以动力电池和充电器,这样整车的机械性能、安全性能都能得到保障。”沙永康认为,小排量汽车油改电并不困难,关键在于两点,一是国家何时以何种要求准许纯电动汽车上路,二是整车企业面对眼前的困境在想什么。引用:
“完全没必要把纯电动汽车设计得过于理想。”沙永康提出,纯电动汽车可以向小型化、低成本的方向发展。目前环保压力最大的是大城市,但大城市的交通比较特殊,人们购买汽车主要是作为上下班的代步工具,行驶里程要求不高,速度也不会太快。沙永康建议,应该优先设计一批持续行驶里程在150 公里左右、价格在5 万元以下的小型纯电动汽车。
小型纯电动汽车已经受到政府有关部门的关注。据863 计划节能与新能源汽车重大项目办公室相关负责人介绍,2008 年科技部在立项时专门设立了“小型纯电动汽车”专项。近日,位于聊城的山东时风集团有限责任公司承担的“小型纯电动汽车新型整车技术研发”课题顺利通过科技部组织的专家评审,成为国内承担国家863 小型纯电动汽车课题的3 家汽车企业之一,另两家企业分别为奇瑞汽车和长安汽车。
《纯电动乘用车技术标准》的初稿部分:
今年10月,全国汽车标准化技术委员会表示,首部《纯电动乘用车技术条件》国家标准已进入征求意见阶段,标准将规定纯电动乘用车的最高时速应不低于85公里。至此,被纷纷扬扬炒作了许久的纯电动乘用车技标终于露出一丝曙光,而众多希望在纯电动乘用车领域占据制高点的车企早已准备停当,只待一声令下。
按照征求意见稿,纯电动乘用车的行李箱容积应不小于0.45立方米,其电池箱总质量与整车质量的比值应不大于30%。同时,最高时速应不低于85公里,车辆最大爬坡度应不小于20度。此外,即使在零下20摄氏度的低温环境下,电池也应可以令车辆正常启动。据悉,标准将适用于M1类(包括驾驶员座位在内,座位数不超过9座的载人车辆)纯电动乘用车(包括可再充电电池或超级电容器)。
政策在现实中倾斜
混动车、电动车和燃料电池车等项目,国家从“十五”期间就一直被当做重点科研项目予以资助建设。目前来看,
《规则》实施一年中,比较明确的还是向替代能源车型倾斜。今年,国家中长期科学和技术发展规划领导小组已明确将“生物燃料、煤基醇、醚、氢技术作为重要战略任务”。此项规划中,甲、乙醇燃料(替代汽油)与二甲醚燃料(替代柴油)被确定为今后20-30年过渡性车用替代燃料。
不久前,通用汽车也表示,计划在中国推出灵活燃料汽车。通用中国副总裁陈实表示,生物燃料是最可行的新能源汽车路线。
在其他新能源车的推广方面,科技部部长万钢在9月份曾表示,科技部计划通过连续3年,在国内10个以上有条件的大城市,进行千辆新能源汽车的试验,使我国到2010年新能源示范车达到1万辆。
2008年即将过去,在关于中国汽车产业的很多规划中,规划兑现的时间都被定在2010年,那么,对于我们而言,2007、2008年已经过去,2009、2010年正慢慢到来,或者等到这个时候,我们真的能步入一个不一样的“新”汽车时代。
目前只有安徽合肥和山东滨州\聊城已经出台地方政策按当地规定允许纯电动汽车上牌.
四:电动汽车电池状况:
推广电动汽车的主要障碍是一次充电的续驶里程和初始价格,电源是电动汽车发展的瓶颈,电动汽车上常用的蓄电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池。
铅酸蓄电池,它的技术比较成熟,可靠性好、原材料容易得到且价格便宜、比功率基本上能满足电动汽车的动力性能要求。它的不足是比能量较低,导致一次充电的行驶里程短,并且质量和体积较大,增加了汽车的自重和自身功率消耗,另外它的寿命短,使用成本较高。
镍氢蓄电池.优点很多,其高比能量与锂离子电池相当;高比功率可使电动车有良好的启动、加速和爬坡性能,它的平均寿命可达300至600次,而且因其安全、无污染,被誉为“绿色电源”。现在,日本、美国及我国都在积极开发研制镍氢电池,我国的镍氢电池技术也处于国际先进水平。它是电动汽车发展中期的主要能源,具有很大的发展前景。
锂离子电池,出现在90年代初期,它基本上解决了蓄电池的两个技术难题,即安全性差和充放电寿命短的问题。同时锂离子电池具有高的电池单体电压、高的比能量和能量密度,是当前比能量最高的电池。但其自放电率高,初始成本较高,生产技术上还有待于提高。
燃料电池,能高效率的把燃料转化为电能,工作安静,但它现在的应用技术还需要进一步的提高,还有一定的安全问题和价格问题。
相对于动力电池的发展,动力电池化成与检测设备的发展也是影响电池发展的一个重要因素。由于动力电池的容量大,所以化成与检测时的充放电电流大,对瞬间响应的要求也较高,因此动力电池的化成与检测设备设计困难较大。子木公司集多年电池化成与检测设备生产和研发经验,从2000年开始研制动力电池(组)化成与检测设备,相继推出了20A和50A的单体镍氢动力电池化成与检测设备、20A、50A、100A组合镍氢动力电池的检测设备,在历经多次的失败与成功的洗礼后,子木公司掌握了动力电池化成与检测的一些规律和特点,目前推出的20A~100A的镍氢动力电池(组)化成与检测系列产品已经十分成熟,这些产品有利于推动动力电池的快速发展。
同燃油汽车相比,电动汽车一方面以其无污染、低噪声在交通方面满足人们追求健康生活方式的要求,另一方面面对有限且日益枯竭的石油资源,它可以利用火力、风力、水力、太阳能、核能等其它形式的电力资源,从而起到节约能源的作用。电动汽车的产业化经营具有广阔的发展前景,电动汽车的社会化在不远的将来一定会实现。
全球电动汽车电池技术研发进展现状
一、电动汽车电池技术获得突破性发展
蓄电池及其管理系统是电动汽车的关键技术之一。在以往几年中,大部分企业在电动汽车研制中曾遭遇尴尬,主要是因为采用了铅酸、镍镉、镍氢电池(Ni-MH)等。现在,经过研制与实验比较,采用能量密度更高的锂离子电池取代铅和镍氢电池,运用于汽车领域正成为一项核心技术,它具有重量轻、储能大、功率大、无污染、也无二次污染、寿命长、自放电系数小、温度适应范围宽泛,是电动自行车、电动摩托车、电动小轿车、电动大货车等较为理想的车用蓄电池。缺点是价格较贵、安全性较差。不过现在已有技术开发锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂等新型材料,大大提高了锂离子电池的安全性,而且降低了成本。
表:各种EV蓄电池的特点对比
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铅酸 |
镍-镉 |
镍氢 |
锂离子 | ||
传统型 |
锂聚合物 | |||||
铅酸 |
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质量能量密度;体积能量密度;工作温度范围;目放电率;可靠性 |
质量能量密度;体积能量密度;目放电率 |
质量能量密度;体积能量密度;电压输出;目放电率 |
质量能量密度;体积能量密度;结构特点;目放电率 | |
镍-镉 |
更好的可循环性;电压输出;价格 |
|
质量能量密度;体积能量密度 |
质量能量密度;体积能量密度;电压输出;目放电率 |
质量能量密度;体积能量密度;结构特点;目放电率 | |
镍氢 |
更好的可循环性;电压输出;价格 |
工作温度范围;更好的可循环性;目放电率;可靠性 |
|
质量能量密度;体积能量密度;工作温度范围;目放电率;电压输出 |
质量能量密度;体积能量密度;结构特点;目放电率 | |
锂离子 |
传统型 |
更好的可循环性;安全;价格 |
工作温度范围;更好的可循环性;价格;安全;可重复循环 |
价格;安全;目放电率;重复循环 |
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质量能量密度;体积能量密度;结构特点;安全;价格 |
锂聚合物 |
更好的可循环性 |
工作温度范围;更好的可循环性;价格 |
体积能量密度;更好的可循环性;价格 |
工作温度范围;更好的可循环性 |
| |
绝对 优势 |
更好的可循环性;价格 |
工作温度范围;价格 |
体积能量密度 |
质量能量密度;体积能量密度;目放电率;结构特点 |
质量能量密度;体积能量密度;目放电率;电压输出;结构 |
资料来源:陈清泉、孙立清,电动汽车的现状和发展趋势,科技导报,2005年4月,第23卷第4期
表:EV蓄电池关键技术数据与美国先进蓄电池协作体公布指标比较
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比能量a (W/h/kg) |
比功率密度a (Wh/l) |
比功率b ((W/kg) |
循环寿命b |
参考价格d (US$/k Wh) |
阀控铅酸 |
30-45 |
60-90 |
200-300 |
400-600 |
150 |
镍-镉 |
40-60 |
80-110 |
150-350 |
600-1200 |
300 |
镍锌 |
60-65 |
120-130 |
150-300 |
600-1200 |
200-350 |
锌/空气 |
230 |
269 |
105 |
NA c |
90-120 |
铝/空气 |
190-250 |
190-200 |
7-16 |
NA c |
NA |
钠/硫 |
100 |
150 |
200 |
800 |
250-450 |
钠/氯化镍 |
110 |
149 |
150 |
1000 |
1-230-350 |
锂聚合物 |
155 |
220 |
315 |
600 |
NA |
锂离子 |
90-130 |
140-200 |
250-450 |
800-1200 |
>200 |
USABC |
200 |
300 |
400 |
1000 |
<100 |
注:NA-数据不详、a-C/3放电率、b-80%DOD、c-机械重充电、d-仅供参考、USABC-美国先进蓄电池协作体。
资料来源:陈清泉、孙立清,电动汽车的现状和发展趋势,科技导报,2005年4月,第23卷第4期
二、锂离子电池产业化动态
随着成本的急剧降低和性能的大幅度提高,已有许多汽车生产厂家开始投入使用锂离子电池。下表是主要锂离子电池厂商研发与生产概要。截至2006年10月为止,全球主要国家已有20余家车厂进行锂离子电池研发。如富士重工与NEC合作开发廉价的单体(Cell)锰系锂离子电池(即锰酸锂电池),具有高安全性、低制造成本特点,在车载环境下的寿命高达12年、10万公里,与纯电动汽车的整车寿命相当。东芝开发的可急速充电锂离子蓄电池组,除了小型、大容量的特点之外,采用了能使纳米级微粒均一化固定技术,可使锂离子均匀地吸附在蓄电池负极上,能在一分钟之内充电至其容量的80%,再经6分钟便可充满电。美国的主要电池厂Johnson Controls针对电动车需求特性的锂离子电池于2005年9月在威斯康星州Milwaukee设立研发地点,2006年1月另出资50%与法国电池厂Saft共同成立Johnson Controls-Saft Advanced Power Solution (JCS)。JCS 于2006年8月承接了美国能源部(DOE)所主导2年USABC(United States Advanced Battery Consortium)纯电动车锂离子电池研发计划合约,另外亦与车厂签约提供高功率锂离子电池。
表:主要锂离子电池厂商研发与生产概要
电池厂商 |
产品概要 |
Degussa AG/Enax |
2005年6月,德国Degussa与日本Enax分别各出资50%在中国成立Degussa Enax(Anqiu)Power Lion Technology 公司,生产锂离子电池电极与销售,该厂同时生产电动车用锂离子电池电极,并供应至中国与欧美日等国。 |
Johnson Controls-Saft Advanced Power Solution (JCS) |
JCS是Johnson Controls 与Saft 于2006年1月合并的公司,Saft 于1995年开始研发电动车锂离子电池,Johnson Controls 于威斯康星州的Milwaukee设厂生产专为电动车设计的锂离子电池,2005年开始提供美国车厂锂离子电池试作品。 |
NEC Lamilion Energy |
2006年3月提供适合电动车用锰系锂离子电池,车载电池寿命为2,700W/kg(25℃、10秒、SVOC50%),具高输出特性,达成10年15万公里等效距离运行测试,已有20余家车厂拥有研发实绩。 |
Sanyo电机 |
2006年3月,日本德岛工厂提供1,000组用锂离子电池予车厂电动车试用,预定2007年量产。 |
Panasonic EV Energy |
2005年10月Toyota对Panasonic EV Energy出资从40%提高至60%,已将其纳入子公司,预定于2008年在Prius装上可具备外部充电功能的锂离子电池,目前正进行实用化性能评估与量产验证。 |
GS Yuasa? |
2004年3月,开始销售电动车与不断电系统锂离子电池E-on EX25A(cell)与EX25A-7(模块)。 |
Hitachi Vehicle Energy, Ltd.)
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日立Vehicle Energy公司系于2004年6月,由新神户电机43.7%、日立36.7%、日立macell 19.6%组成,专门生产电动车用锰系锂离子电池。2005年6月研发小型、低成本之锂离子电池控制模块试作品(48cell),锂离子电池配合新开发的控制装置较传统成本降低12.5%,精简空间10%。 |
Litcel(日本) |
2006年开发电动车驱动用Li-ion B4-40锂离子电池组(pack),装置于三菱Colt-EV车上进行实证测试,充电一次续航距离为150km,2010年时目标为240km。 |
资料来源:FOURIN(2006/11);台湾工研院IEK(2007/1)
我国在锂离子电池方面的研究水平,有多项指标超过了USABC提出的2010年长期指标所规定的目标,已能自主开发出用量在50~80公斤以下,可适用于电动自行车、电动摩托车、电油混合动力车、油电混合动力电动车,行驶距离在80公里以内的小型、轻型供上下班使用的家用电动小轿车的锂离子蓄电池,并有足够好的安全行驶性能。从1997年开始产业化经验的苏州星恒作为国家锂离子动力电池产业化示范工程项目基地,其研发的动力电池组已通过美国UL和欧盟独立组织Extra Energy的测试认证,并在苏州建成第一条动力锂离子电池的生产线并顺利试产,目前已实现量产。
三、蓄电池技术还需继续进一步发展
目前,锂离子电池应用于电动车的课题,有电池寿命机理(高功率电池老化特征、老化电池诊断、老化电池电化学模型、电池寿命预测方法开发)、电池的低温性能表现(低温性能特点、低温电解质模型、低温性能模拟)、容许偏差、过热偏差、过负载偏差、检查诊断与降低电池成本(材料筛选与开发、低成本制造)等。而长期探索研究主要集中在系统与材料两方面。
一方面,各企业所公布的大部分纯电动汽车蓄电池实验室测试数据,如加速性能、充电时间、持续里程数等,还须在复杂的外部环境实际运行下,进一步验证其可靠性,以及生产批量化质量控制。
另一方面,在我国锂离子电池生产中,锂离子电池所需隔膜材料未能有实质性的突破,全部依靠进口,价格昂贵,占到动力电池成本的30%以上。如果在这一材料上实现规模化生产技术,即可大幅度降低成本。
此外,有专家认为,从20世纪90年代初各国研究成功的电动汽车来看,虽然蓄电池的比能量比现在的新型电池要小,但是各种电动汽车测试达到的各项性能指标,对一般的使用者来说,也是可以满足的。当时实现不了电动汽车产业化的主要原因,在于蓄电池的使用寿命太短。纯电动汽车所使用的蓄电池组成本一般要占新车造价的二分之一,如果需要购车人在几年之内即更换蓄电池组,就意味着高额的使用成本。现在,第二代纯电动汽车蓄电池比能量已经有了很大的提高,生产蓄电池的材料与蓄电池的结构也取得了很大的进步,但是其使用寿命并未获得重大的突破。即使加速性能完全能达到或超过今天燃油车的最高水平,蓄电池充一次电的行驶里程能超过燃油车目前加一箱油的行驶里程,由于蓄电池寿命限制而造成的高额使用成本也将成为其商业化的一大瓶颈。
动力锂电池的产业发展,依赖于标准化的动力电池模块和标准化的系统集成,制约动力锂电池产业发展的关键是没有标准化动力电池模块和系统集成的相关标准,动力电池系统集成难以实现,直接影响到动力锂电池的推广应用。当前,制约动力锂电池发展的主要问题是动力电池成组后安全性下降和使用寿命缩短的问题,造成上述问题的主要原因是动力锂电池成组技术、成组应用技术和设备研究滞后。开展动力锂电池成组技术研究、成组应用技术研究和设备研究,以动力电池集成系统产品的形式进行市场开发,是解决当前面临问题,也是推动动力锂电池发展的重要课题。加快动力锂电池系统集成技术研究,为用户提供标准化、系列化的集成系统产品,是推动动力锂电池产业发展的有效途径。开展动力锂电池系统及相关配套设备的基础标准研究,是实现动力锂电池系统标准化、系列化的基础,也是专用领域(如纯电动汽车、舰船等)动力锂电池集成系统产品开发的基础。
五:电动汽车的社会信息
网友一:买电动汽车前,人们都劝我说:“电动汽车好是好,就是技术还不成熟”。但我还是固执己见,花了31000元(毕竟对20000多的不放心)买了一辆某名牌厂家的,好心情只让我维持了7个小时,一天开坏两辆电动汽车的经历,让我对电动汽车丧失信心。 后来冷静下来一分析,一开始就不该买,主要有以下几点:
1、 充电电流太大,家庭中的线路会老化的很快,不注意容易引起火灾。
2、 技术不成熟,经常出问题,不小心就会被扔在路边。冬天的滋味不好受呀!
3、 厂家也知道问题多,所以保修期只有一年,一年以后由于厂家技术革新,不再生产相关配件,你的车就成了废铁。要不就要买厂家的高额配件。那时你就再也不是上帝了。
4、 据厂家说:“电机的位置低,吃水在16厘米左右”。所以雨季应该多备几个电机,坏了好修,要不等厂家来修,我们这些开车的又得打着雨伞,骑着自行车上班了。洗车的时候要给洗车工打好招呼,要不他让你推着走。
5、 在电动汽车上,国家还没有标准,完全时厂家说了算,国家鼓励、保护节能环保企业,所以我们的利益就保证不了了。
6、 买车不要只看外表,仔细看看比较一下,有些电动汽车的外壳做工,就和带蓬的拖拉机一样。我买车的生产厂家就是生产拖拉机的,车开回去后,同事们都说,“它这个厂子拖拉机技术很成熟吗,生产的汽车也和拖拉机不相上下。”真没面子。
电动汽车市场很大,但市场的打开不是一朝一夕的事情。奉劝想买电动汽车的朋友先买辆二手的汽车先开着,等3—5年后技术成熟了,把资金都投入到节能、环保、实用的电动汽车上,到那时恐怕就和电动自行车一样,百花齐放了。我们就可以选择长城、比亚迪、大众、一汽等大厂家的优质服务了。
不要骂街,骂人的都时黑心厂家或代理商,以上时肺腑之言。
网友二:从事电动汽车多次对其研究分析,推出结果如下:
先说缺点
1、电动汽车目前没有详细手续,上路难!出了问题(包括事故)更难处理``
2、电动车不宜远行,一般行使100~~150公里,适合家庭型用户.
3、电动汽车保障不完善,售后也不完善!
4、电池寿命损耗太严重`用的少的话~`比油还贵~~
5、充电时间长`使用时间短!
再说优点:
1、国家现在扶持环保产业,说是最近要出台政策(希望这次国家能说到做到)
2、电动汽车目前经过改良,低价位汽车可以一次行使150公里+高端的能形式580公里+
3、结果简单,配备明了~就像电脑一样~自己都能修理!新手都能修理!就是拔插换而已!
4、维护电池价格低,而且有电池修复设备,真正好的电动车(举例说邦赛),百公里真正花费的费用是5.10元!(包括维护费用,10辆车测试平均价格) 而且不用换机油等维护,更省钱!
5、君不见快速充电器的出现,使得电动汽车充电只用1小时吗?使用来说``谁每天要跑个几百公里?一般170公里(上限)都跑不完的``电动车有利就有弊端``我个人认为``要跑长途的还是做飞机或者火车``要不``花钱遭罪!宝马跑600~1000公里你也吃不消,不是吗?
[第一民调网第33期]你会买电动汽车么?
我国大城市的大气污染已不能忽视,汽车排放是主要污染源之一,我国已有10个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。我国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车,但石油资源不足,每年已进口几千万吨石油,随着经济的发展,假如我国人均汽车持有量达到现在全球水平——每1000人有110辆汽车,我国汽车持有量将成10倍地增加,石油进口就成为大问题。无污染的绿色电动汽车的问世无疑填补了这一空白。电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车的优点是:它本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有利于节约能源和减少二氧化碳的排量,正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。
赞成方:
经济实惠,不用考驾照,安全(因为慢)。一辆车只要两三万块钱,而且不用加汽油,养车费用低,它本身不排放污染大气的有害气体。电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有利于节约能源和减少二氧化碳的排量,是环保者的不错选择。也适合想买车又担心养车费用太高的消费者。电动汽车的困难是目前蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵,又没形成经济规模,故购买价格较贵,至于使用成本,有些试用结果比汽车贵,有些结果仅为汽车的1/3,这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
反对方:
速度不如汽车快,非常不适合跑长途。电池的受命不久,电池的价格太高,换几次电池就可以买一辆新的车了.时间用的越长电池就越不好用了。而且 维修麻烦,汽车修理厂很多,没听说有电动汽车修理厂,再说,开个电动汽车丢面子,不如买车有面子,方便维修速度快。
截止2008年11月10日星期一共有2231位网友支持,216位网友反对,9位网友中立.
个人设想
1.在高速公路建专用电器化道路,宽度应该是允许二辆电动车同时通行,一半是带电器化的通道,就象电器化铁路一样,当然路面仍然是沥青的,只是汽车应该带个接充电的尾巴,这样在高速公路上行驶时不必再用电池的电能,而且还能充电.另一半是预备通道,防止出现意外情况时的零时车道.这样的话电动汽车哪怕是跑边中国都没问题了.电荷应该没问题吧,至于负荷肯定没有铁路火车的大.,如果可行,那么今后的高速公路只需要象电器铁路一样架设电源线就可以了,当然在进入该路段的电动汽车的收费应该是含有电费这部分的
2.不支持无线充电.听说有无线充电技术,钽我觉得没必要.首先:如果能做到公路上边行边充电,那么肯定会引起如电流电磁辐射对人体影响,甚至对其它车辆行驶中及加油站产生不安全感(在加油站附近连手机都不允许拨打,摩托车都不能发动难道电流在空中流动不会有影响吗?)更可怕的是要是和雷电碰到将会产生更恐怖的后果.其次:如果只限于在几米内的静止无线充电,那就变成脱裤子放屁---------多次一举.试想无线的信号肯定没有有线的稳定..至于电能传输过程中我想也肯定会消耗很多,就好比用嘴巴给轮胎充气一样,付出了很多收获的却很少.
3.电动汽车内必不可少的附件----智能里程表.开电动汽车最担心的就是电池的电能还能开多远?虽然有一电压表可供参考,但是这个电压表比较模糊,而目前的电动自行车厂家为了糊弄消费者(说明书上都会标明本车可以续行XXKM,而事实都不可能达到这个里程)一般都不会给电动自行车安装里程表.
智能里程表的要求:应该是一款可以根据当前行驶的路况、负荷等耗电量情况随时显示调正本车电池内含电能的可续行里程数据,以便车主能顺利到达目的地
4.单位为电动汽车免费充电.
假如纯电动车上牌政策出台后,在单位上班的人应该可以在单位充电.呵呵,要是真这样的话那老板肯定不乐意了,不过除了非私有企业的话我想肯定是免费的.到时电动车连能源费都不用自己出了,甚至还可以在单位充电到家里去用,把单位的电都带到家里去了,哈哈!另外我想,提供充电设施是有必要的,但应该安装个人专用电表箱,因为这不同于电动自行车.至于收不收费是另一回事,老板派头大就免收了吧,呵现在还是正在起步阶段,在家充电是第一步\第二步是单位提供有偿或无偿充电.
5.电动汽车不是穿了马甲的四条腿电瓶车.国内所有纯电动车企业投入一般都在一年以上了,如果国家发改委迟迟不能出台政策上牌,那么部分因资金问题的企业都会窒息而死,当然如果政策马上出台,那么技术不成熟的企业也会被淘汰出局,希望所有的企业不要把电动汽车当成目前的电瓶三轮加个轮子加个马甲,否则人家还是能认出你是穿了马甲的四条腿电瓶车根据电池储能量的局限性我也将原来的要求续行里程从150-200KM改为大于100KM就可以了。原因之一就是电动轿车100KM的续行里程基本能满足家庭周边出游的要求了!平时上班根本不可能往返与百公里路程的上班。
6.充电站和加油站有着很大的区别。
首先,充电的选择可以说是无尽的,家里、单位等只要有电就可以充电。而加油站是唯一的。
其次,充电站是必须以盈利为目的的,除此之外的地方充电肯定比充电站便宜。只有在万不得以的情况下老百姓才会选择去充电站充电。
第三,车主能开到目的地,绝对不会途中充电,这快速充电估计对电池也不利吧?车主还可以自带一个电表插座或者干脆厂家直接在充电器旁边装个电表,以便于临时在外充电。再说了车主既然知道自己是电动车,也肯定会有所打算,早做准备。
第四,除此之外的电动公交、公务用车也肯定会有自己的停车场并安装充电设施。而出租车倒是有必要,但我觉得出租汽车的充电还不如快速换电池更合理。
如果是换电池当然必须有一个充电站,但这个前提必须让国统一电池的标准化,装卸电池非常方便的情况下才能实现,并且还有一个问题就是车主如果觉得自己的电池性能好的话他也舍不得把电池去换,可能会把一些已经要报废的电池去换:今后充电站的建设如果是独立运行的话我估计状况不会良好,只能作为一种附带经营,当然对于消费者来说当然是充电站越多越好
当然用刷卡来充电我也想到了,问题是如果在一个没有遮阳的地方设一个充电机,想象在夏天有些受不了,况且在马路边充电也不安全,至少应该有个充电小岛,但相对而言这样做成本也不少,所以还是目前的加油站增加充电设备比较合理,对此我还是那个观点,充电站当然越多越好,但一个纯粹的充电站至少在近几年内肯定难以生存的
途中电用完了也不是不会碰到,但这样的情况应该是很少,既然是电动汽车那么一般而言日行程不会超过100KM/日,再说了100KM/日行程也基本上足以满足大部分燃油车日行驶的路程了,而加油除了在加油站外根本没有可以选择其它地方,充电就不同了,只要还有"一口气,"肯定要撑到目的地(当然这个目的地也必须有可供充电的插座),
我的几次试驾经历:
驾第一辆电动汽车,外观为类似于QQ的五档变速车,据施老板讲该车为铅酸电池共八块已经快五年了,充满电能跑150公里,当然这些数据我没有考证过,水分或多或少有一些吧,他还说这是一辆办相关证件时的试驾车,所以安装了变速箱,也因为时间较长,车况已经有些破旧.具体相关资料请参与http://www.diandongcar.com/index.asp.
当我坐上这辆车时,空间与QQ差不多,内饰与QQ比还谦逊一些,主要是配合的缝隙和样式\用料方面不是很好,但老板说目前正在生产的那款已经作了相应改进.在试驾中,倒车时变速箱内发出的声音比较明显,当然也因为电动汽车没有发动机的原因加上这个变速箱估计是直齿的原因而声音相对要大一些,加速还是比较快的绝对不亚于一般燃油车,但减震性能不咋的,据老板说因为该车是用于当时办证试载货物的用了加重型的减震器,总的来说该车外观有待改进,操作感觉还可以,提速性能不错,乘座方面主要是减震性能不太好.
第二辆是类似于飞度式样的二箱车,详细参数请看http://www.hzlhddc.cn/Page.aspx?guid=1214&if=true.
试驾时是一辆LF-150型的新车,充满电续行150公里,八块铅酸电池,远远看去外观还行,但各零件配合上不标准,间隙大小不一,雨刮器停留在半工作状态(上不了下不来),据老板说这是一个小故障,内饰虽然是新的,但和前一辆车比较除了新旧之别外也差不多,该车为无级变速,提速显得有些慢,减震器也不咋的,倒车时因为后窗较高所以很难看清车后的状况.(据老板说是目前还是外协加工)
后记:据我所知目前这种类似小企业还在起步阶段,在政策没有出台可以上牌时他们的经营状况肯定是相当困难的,我也希望政府能尽快出台相关政策,让他们好好地生存发展,但消费者和经销商都要保持冷静对待电动汽车时代的到来.
对此我觉得把精力用在做广告上还不如把精力用在踏踏实实做好自己的产品开发上.商品最好的广告就是消费者的口碑,
六:电动汽车的综合趋势
1 存在的主要问题与解决措施
(1) 存在的主要问题。近几年来, 国内外各大汽车公司纷纷投入了大量的人力、物力与资金进行电动汽车的研发, 并取得了丰硕的成果。但是, 电动汽车的全面推广还存在诸多问题:
① 技术方面。电池的关键技术是制约电动汽车发展的最重要的因素, 在功率、快速充电、环保、寿命等方面成为电动汽车发展的瓶颈; 另外, 从整体性能方面看, 电动汽车是集高新技术、电子技术、新材料等一体化的高科技产品, 电动汽车的整体性能在短期内还无法与燃油汽车相比拟。
② 市场方面。对于电动汽车来说, 由于目前有很多关键问题没有得到彻底解决, 使得整车性能不如传统汽车, 而且价格昂贵。因此, 将来很长一段时期内, 汽车市场占主导地位的仍然是燃油汽车, 而不是电动汽车。
③ 使用环境方面。由于目前开发的电动汽车续驶里程短, 充电时间长, 所以需要建设大量的充电站, 汽车充电是亟待解决的大问题; 另外, 还有配件供应和专业维修等一系列问题构成了电动汽车进入市场的障碍。
( 2) 解决措施。要促进电动汽车的发展与普及, 应做好以下工作:
① 政府、企业和研究机构都重视发展电动汽车, 在规划、资金、技术等方面给予大力支
② 制定法律, 强制执行电动汽车发展计划。
③ 将电动汽车用蓄电池作为开发和研究的重点。
④ 积极开发新型电动汽车及相关技术。
2 我国发展电动汽车的意义与策略
根据我国国情, 大部分城市普遍存在着较严重的交通问题和汽车尾气排放污染问题。因此发展中小型电动汽车, 可以减少污染、降低能耗、改善电网负荷, 并在世界上树立节能环保的
良好形象, 市场与应用前景广阔。只有开发清洁、高效、智能的电动汽车, 才能实现21 世纪交通的可持续发展。在已有的电动汽车运营试验基础之上, 结合对电动汽车发展现状, 我国可以从以下3 个方面来促进电动汽车的发展。
( 1) 国家建立多部门协调联动机制, 给予电动汽车研究开发经济、政策上的扶植, 支持研究单位和企业尽快取得关键技术的突破, 从而尽快开发出经济实用型电动汽车。
( 2) 对电动汽车使用者给予政策上的扶持, 使用户得到经济上的实惠。
( 3) 对电动汽车发展所必须的基础设施建设给予政策上的支持。完善电动汽车相关技术, 创造电动汽车产业化发展环境,制定促进电动汽车发展的配套政策将成为此项事业发展的关键。在一些早期的电动汽车市场, 如城区公交、学校、社区、公园、机场、车站及码头, 只要政府提倡、积极扶持、合理规划、联合攻关, 就很快可以实现电动汽车的产业化。
七:小结:
以上是本人近几个月来从网内所了解到的和网外所亲身经历的,经过一整天整理而成的大杂烩,事实告诉我们:无论是想卖还是买,目前都不是出手的最佳时期.最好是多关注一下媒体政府的信息.虽然说相关政策可能会在年内出台,但这只是可能,在没有真正出台前永远是未知数.当然从目前的形势来看政府不会是一下子全部放开政策,而是渐渐地放开,让我们拭目以待吧!
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