開題報告電動汽車電力電池的特性分析報告

1、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)展狀況，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特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)化水平的重要標志。經(jīng)濟 發(fā)達國家在世界經(jīng)濟中的地位與其在世界汽車工業(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

2、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)展將帶動相關產(chǎn)業(yè)的技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)本身的發(fā)展。為了發(fā)展面向21世紀的汽車工業(yè)，盡可能多地占領國際市場，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)和推廣應用節(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，理所當然地受到了廣泛的關注與重視，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

3、、國內外研究現(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,較適合于市內或社區(qū)小范圍內使用。由于多數(shù)采用了鎳氫電池，鎳鎘電池，鋰離子電 池等高性能電池，車輛性能較有保證，已進人小批量試生嚴階段。比如，日本的Hypermedia采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。3.1.2驅動電機呈多樣性發(fā)展美國傾向于采用交流感應電機，其主要優(yōu)點是結構簡單，可靠，質量較小，但控 制器技術較復雜；日本多采用永磁無刷直流電機，優(yōu)點是效率高，起動

4、扭矩較大，質量 較小，但成本較高，且有高溫退磁，抗振性較差等不足 ；德國，英國等大力開發(fā)開關磁 阻電機，優(yōu)點是結構簡單，可靠.成本較低。缺點是質量較大，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 燃機技術優(yōu)勢，又盡可能發(fā)揮電機驅動無污染的優(yōu)勢?；旌蟿恿ζ噷F(xiàn)有內燃機與 一定的儲能元器件通過先進控制系統(tǒng)相結合，可以大幅度降低油耗，減少污染物排放，同時技術

5、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)保標準，所以燃料電池轎車已成為世界各大 汽車公司21世紀初激烈競爭的焦點。日本東洋經(jīng)濟報道：“技術革命將徹底改變 21世紀汽車業(yè)的面貌，這一改變就是在近幾年出現(xiàn)的燃料電池車”。盡管傳統(tǒng)的內燃機汽車仍在當今世界占據(jù)主導地位，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)品技術還是從市場開發(fā)方面。都還

6、面臨許多亟待解決的問題，這就需要政府的 大力支持。比如，加快制定相關技術標準，出臺對節(jié)能，環(huán)保汽車的稅費 減免和補貼措施，在基礎設施建設上提供便利條件。3.2國內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 內燃機汽車相媲美，具有結束內燃機汽車百年統(tǒng)治地位的潛力。但各國政府在對研發(fā)燃料電池技術上也存在分歧，在支持力度上也各不相同。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省前幾年就對 燃料電池汽車開發(fā)與推廣制定了時間表，其戰(zhàn)略目標是：2010年，日本使用的燃料電池汽車達到5萬輛；2020年達到500萬輛；到2030年，要全面普及

7、燃料電池汽車。近期， 日本又計劃在5年內斥資2090億日元開發(fā)以天然氣為原料的液體合成燃料技術、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發(fā)展成為能源領域的 一項戰(zhàn)略高新技術，使歐盟在燃料電池和氫能源技術方面處于世界領先地位，歐盟將 力爭在2020年前建立一個燃料電池和氫能源的龐大市場。3.2.2國內燃料電池及其在交通領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 支學科專業(yè)較為

8、齊全的研究與開發(fā)隊伍。尤其在質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。在質子交換膜燃料電池本體技術發(fā)展的基礎上，1998年北京理工大學及清華大學 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月中國科學院大連化學物理研究所與 東風汽車公司研制了 30kw燃料電池中巴車，2002年又與清華大學合作研制成功我國 第一臺燃料電池城市大巴；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”，標志著我國燃料電池

9、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，我國在儲氫技術和車載制氫技術上有了一定的發(fā)展。2002年1月，中國科學院宣布啟動知識創(chuàng)新工程重大項目“大功率質子交換膜燃料電池發(fā)動機及氫源技 術”，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的發(fā)展。我國燃料電池電動汽車產(chǎn)業(yè)化目標是，20062010年期間，通過示范運行，找出薄弱 環(huán)節(jié)，攻克技術難關，實現(xiàn)燃料電池電動汽車的小批量試制；20102020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水平要基本與國 際電動汽車水平相當，并且實現(xiàn)燃料電池電動汽車的大批量生產(chǎn)。3.3國內外燃料電池氫源選擇的研

10、究3.3.1國內燃料電池氫源選擇的研究以氫能為基礎的燃料電池電動汽車是 21世紀理想的交通工具，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)為我國調整能源結構和發(fā)展交通技術提供了一 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，它不僅是汽車技術的一場深 刻革命，同時又涉及到規(guī)劃和建設龐大的制氫、儲氫及加注站等基礎設施。因此合理 協(xié)調燃料電池電動汽車與氫源基礎設施的發(fā)展關系具有十分重要的戰(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

11、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，他們得到的結論也不盡相同。Prin ceto n大學的能源與環(huán)境研究中心對燃料電池燃料氫源的一系列相關問題進 行了系統(tǒng)研究。從燃料電池電動汽車本身的設計要求及相對應的燃料供給基礎設施建 設兩方面，對比了不同氫源的能效和經(jīng)濟性，并在此基礎上提出了發(fā)展燃料電池電動 汽車的近期和遠期的燃料策略。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

12、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，被認為是進行燃料評估的一個典范，而Metha nex、Metha noil nstitute等機構則對甲醇應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知道各種燃料選擇的優(yōu)缺點。可見，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構，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容和擬采取的技術路線4.1主要研究內容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）動力蓄電池的結構、工作原理及特性分析；5 ）燃料電池的結構、工作原理及特性分析；6）結論。4.2技術路線跟據(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構和工作原理。5、研究基礎具備的條件計算機一臺，WOR文檔辦公軟