開題報告電動汽車電力電池的特性分析報告

1、開題報告電動汽車電力a電池的特性方杭擁告文稿歸稿存檔編號：KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-電動汽精甜耙編資料電動汽車動力電池的特性分析1、課題來源目前全球的汽車仍廣泛采用內(nèi)燃機作為動力源，以石油為能源，消耗了大量的 石油資源，排出大量廢氣，嚴(yán)重污染環(huán)境。而電動汽車則是以電力這種可再生 資源為能源，并且沒有廢氣的排放。本課題針對電動汽車的發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)我 國電動車市場的發(fā)展要求，對電動車燃料電池的待性進行深入的分析和研究。2、研究目的和意義汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標(biāo) 志。經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家在世界經(jīng)濟中的地位與其在世界汽車

2、工業(yè)中的排名順序是基 本吻合的。迄今為止，還沒有任何一種商品能夠取代汽車在全球出口貿(mào)易中第 一大商品的地位。汽車工業(yè)的發(fā)展給人們帶來了許多就業(yè)機會，帶來了財富； 汽車縮短了人們之間的距離，帶來了舒適與繁榮。然而，汽車給人類帶來巨大 貢獻的同時，每天都在大量的消耗地球上有限的石油資源，排出大量的有害氣 體，嚴(yán)重地污染了人類賴以生存的自然環(huán)境，給人類生存造成了嚴(yán)重的危害， 這與人類追求美好生活的愿望背道而馳。由于汽車工業(yè)的發(fā)展將帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè) 的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)本身的發(fā)展。為了發(fā)展面向21世紀(jì)的汽車工業(yè)，盡可能多 地占領(lǐng)國際市場，世界各國政府和各大汽車公司投入大量的人力、物力和財力 竟相研制開發(fā)和推廣

3、應(yīng)用節(jié)能、環(huán)保型汽車。電動汽車作為一種節(jié)能、無污染 的理想“零排放”汽車，理所當(dāng)然地受到了廣泛的關(guān)注與重視，并在今后汽車 工業(yè)的發(fā)展中占有越來越重要的地位。3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢3. 1電動汽車的發(fā)展趨勢3. 1.1純蓄電池驅(qū)動的超微型汽車這種汽車降低了汽車的動力性和續(xù)駛里程的要求，充電過程比較簡單，車 速不高，較適合于市內(nèi)或社區(qū)小范圍內(nèi)使用。由于多數(shù)采用了線氫電池，線鎘 電池，鋰離子電池等高性能電池，車輛性能較有保證，己進人小批量試生嚴(yán)階 段。比如，口本的Hypermedia釆用了高性能鋰離子電池，最高時速為90km, 一次充電可行駛115km.是一款適合未來城市道路行駛的家庭轎車。3

4、.1.2驅(qū)動電機呈多樣性發(fā)展美國傾向于采用交流感應(yīng)電機，其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，可靠，質(zhì)量較 小，但控制器技術(shù)較復(fù)雜；日本多采用永磁無刷直流電機，優(yōu)點是效率高，起 動扭矩較大，質(zhì)量較小，但成本較高，且有高溫退磁，抗振性較差等不足;徳 國，英國等大力開發(fā)開關(guān)磁阻電機，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，可靠成本較低。缺點 是質(zhì)量較大，易于產(chǎn)生噪聲。目前我國也研制成了稀土永磁無刷直流電機和開 關(guān)磁阻電機，電動機的使用尚無定論，有待今后在使用中考驗。3.1. 3混合動力汽車由于受到蓄電池性能的嚴(yán)重制約，使純蓄電池型電動汽車的產(chǎn)業(yè)化進程舉 步維艱，于是混合動力汽車成了內(nèi)燃機汽車和電動汽車之間的過渡產(chǎn)品，既充 分發(fā)揮了現(xiàn)有內(nèi)

5、燃機技術(shù)優(yōu)勢，又盡可能發(fā)揮電機驅(qū)動無污染的優(yōu)勢?；旌蟿?力汽車將現(xiàn)有內(nèi)燃機與一定的儲能元器件通過先進控制系統(tǒng)相結(jié)合，可以大幅 度降低油耗，減少污染物排放，同時技術(shù)成熟，價格便宜。3.1. 4燃料電池汽車成為競爭的焦點燃料電池汽車在成本和整體性能上，特別是行程和補充燃料時間上明顯優(yōu) 于其他電池的電動汽車，并且燃料電池所用的燃料（甲醇，汽油，柴油，天然 氣等）來源廣泛，又可再生，并可實現(xiàn)無污染，零排放等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，所以燃料 電池轎車已成為世界各大汽車公司21世紀(jì)初激烈競爭的焦點。日本東洋經(jīng) 濟報道：“技術(shù)革命將徹底改變21世紀(jì)汽車業(yè)的面貌，這一改變就是在近兒 年出現(xiàn)的燃料電池車”。盡管傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽

6、車仍在當(dāng)今世界占據(jù)主導(dǎo)地位，但發(fā)展清潔無污染的 電動汽車已是大勢所趨，也是世界各國的必然選擇。目前，在電動汽車的商業(yè) 化運作上，無論從產(chǎn)品技術(shù)還是從市場開發(fā)方面。都還面臨許多亟待解決的問 題，這就需要政府的大力支持。比如，加快制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，出臺對節(jié)能， 環(huán)保汽車的稅費 減免和補貼措施，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上提供便利條件。3. 2國內(nèi)外燃料電池電動汽車的研究進展3. 2.1國際燃料電池電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池汽車具有高效和零污染（或低污染）排放的特點，同時續(xù)駛里程完全 可以和內(nèi)燃機汽車相媲美，具有結(jié)束內(nèi)燃機汽車百年統(tǒng)治地位的潛力。但各國 政府在對研發(fā)燃料電池技術(shù)上也存在分歧，在支持力度上也各不相同

7、。日本經(jīng) 濟產(chǎn)業(yè)省前兒年就對燃料電池汽車開發(fā)與推廣制定了時間表，其戰(zhàn)略目標(biāo)是： 2010年，口本使用的燃料電池汽年達(dá)到5萬輛；2020年達(dá)到500萬輛；到2030 年，要全面普及燃料電池汽車。近期，日本又計劃在5年內(nèi)斥資2090億日元開 發(fā)以天然氣為原料的液體合成燃料技術(shù)、車用電池，以及氫燃料電池科技。在 美國，燃料電池電動車曾被美國前總統(tǒng)布什作為“氫經(jīng)濟”論的“法寶”大肆 宣傳，但在歐洲，歐盟2008年夏天斥資10億歐元用于燃料電池和氫能源的研究 和發(fā)展。歐盟此舉旨在把燃料電池和氫能源技術(shù)發(fā)展成為能源領(lǐng)域的一項戰(zhàn)略 高新技術(shù)，使歐盟在燃料電池和氫能源技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位，歐盟將力 爭在2

8、020年前建立一個燃料電池和氫能源的龐大市場。3. 2. 2國內(nèi)燃料電池及其在交通領(lǐng)域的進展我國的燃料電池研究始于1958年，經(jīng)過40余年的積累與發(fā)展，已初步形 成了一支學(xué)科專業(yè)較為齊全的研究與開發(fā)隊伍。尤其在質(zhì)子交換膜燃料電池方 面，總體水平與先進國家的差距正在縮小。在質(zhì)子交換膜燃料電池本體技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，1998年北京理工大學(xué)及清 華大學(xué)開發(fā)了燃料電池微型電動車;2000年底上海神力科技有限公司開發(fā)了“氫動力一號”游覽車，并亮相于2000年上海工博會;2001年1月中國科學(xué)院 大連化學(xué)物理研究所與東風(fēng)汽車公司研制了 30kw燃料電池中巴車，2002年又 與清華大學(xué)合作研制成功我國第一臺燃

9、料電池城市大巴;2002年北京綠能公司 也組裝了自己研制的燃料電池車。2003年8月，同濟大學(xué)與上海汽車集團聯(lián)合 推出了我國首輛燃料電池混合動力轎車“超越一號”，標(biāo)志著我國燃料電池電 動汽車發(fā)展的里程碑，縮短了我國與世界先進水平的差距。同時，我國在儲氫技術(shù)和車載制氫技術(shù)上有了一定的發(fā)展。2002年1月， 中國科學(xué)院宣布啟動知識創(chuàng)新工程重大項目“大功率質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動 機及氫源技術(shù)”，這項重大項目的啟動將促進燃料電池電動汽車及氫源技術(shù)的 發(fā)展。我國燃料電池電動汽車產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)是，20062010年期間，通過示范運行，找 出薄弱環(huán)節(jié)，攻克技術(shù)難關(guān)，實現(xiàn)燃料電池電動汽車的小批量試制；201020

10、20年，爭取燃料電池電動汽車的批量生產(chǎn)；20202030年，我國電動汽車 整體技術(shù)水平要基本與國際電動汽車水平相當(dāng)，并且實現(xiàn)燃料電池電動汽車的 大批量生產(chǎn)。3. 3國內(nèi)外燃料電池氫源選擇的研究3. 3.1國內(nèi)燃料電池氫源選擇的研究以氫能為基礎(chǔ)的燃料電池電動汽車是21世紀(jì)理想的交通工具，從國家能 源安全和環(huán)境保護的戰(zhàn)略角度考慮，它的出現(xiàn)為我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和發(fā)展交通 技術(shù)提供了一個極好的機遇。然而發(fā)展燃料電池電動汽車是一個龐大的系統(tǒng)工程，它不僅是汽車技術(shù)的 一場深刻革命，同時又涉及到規(guī)劃和建設(shè)龐大的制氫、儲氫及加注站等基礎(chǔ)設(shè) 施。因此合理協(xié)調(diào)燃料電池電動汽車與氫源基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展關(guān)系具有十分重要 的

11、戰(zhàn)略意義。我國要想迅速趕超國際燃料電池電動汽車先進水平，必須找到適 合本國國情的最佳切入點，通過政策指引少走彎路。3. 3. 2國外燃料電池氫源選擇的研究近年來，國外很多研究從“井口到車輪”的全生命周期角度評估了燃料電 池電動汽車氫源的選擇方案?？偟恼f來，大部分研究都將純氫、甲醇和汽油作 為三種最主要的選擇來進行研究。但由于評估中存在很多不確定因素，如研究 對象、時間范疇以及國別差異等，他們得到的結(jié)論也不盡相同。Princeton大學(xué)的能源與環(huán)境研究中心對燃料電池燃料氫源的一系列相關(guān) 問題進行了系統(tǒng)研究。從燃料電池電動汽車本身的設(shè)計要求及相對應(yīng)的燃料供 給基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)兩方面，對比了不同氫源的能

12、效和經(jīng)濟性，并在此基礎(chǔ)上提出 了發(fā)展燃料電池電動汽車的近期和遠(yuǎn)期的燃料策略。對燃料電池電動汽車重整 器的發(fā)展、發(fā)展氫輸配系統(tǒng)的可行性、燃料電池電動汽車的燃料經(jīng)濟性、小型 天然氣制氫的可行性以及各種可再生資源制氫等角度都進行了評估和分析，較 為全面地研究了氫源的選擇方案。通用公司更是對氫源的燃料選擇進行了全生命周期的研究:共對75種燃料 路徑及15種動力系統(tǒng)進行了研究，被認(rèn)為是進行燃料評估的一個典范，而 Methanex Methanol Institute等機構(gòu)則對甲醇應(yīng)用于燃料電池電動汽車更有 信心。通過對國外研究分析總結(jié)知道各種燃料選擇的優(yōu)缺點?？梢?，三種燃料選 擇各有利弊，要作出合理選擇就要考慮本國的能源結(jié)構(gòu)，從國情出發(fā)，選擇適 合的氫源方案。4、本課題的主要研究內(nèi)容和擬采取的技術(shù)路線4. 1主要研究內(nèi)容1）電動汽車發(fā)展概況；2）電動汽車工作原理；3）燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)分析；4）動力蓄電池的結(jié)構(gòu)、工作原理及特性分析；5）燃料電池的結(jié)構(gòu)、工作原理及特性分析；6）結(jié)論。4. 2技術(shù)路線跟據(jù)電動汽車的發(fā)展概況，研究電動汽車的工作原理，并分析燃料電池發(fā) 動機系統(tǒng)，再進一步的深入的研究動力蓄電池和燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理。5、研究基礎(chǔ)具備的條件計算機一臺，WORD