新能源汽車基礎(chǔ)教學(xué)課件全套1-8章

第一章概述燃油汽車面臨的問題新能源汽車的定義與類型

國外新能源汽車的發(fā)展概況

新能源汽車的發(fā)展歷史各國新能源汽車發(fā)展計劃各國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展近況

國內(nèi)新能源汽車的發(fā)展概況我國新能源汽車發(fā)展計劃我國新能源汽車的相關(guān)政策國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展近況第1節(jié)燃油汽車面臨的問題

一、能源緊缺（石油）各國的經(jīng)濟和社會發(fā)展都要依賴石油，石油是現(xiàn)代工業(yè)和運輸?shù)闹匾茉矗壳捌囅牡氖土渴鞘涂偵a(chǎn)量的一半。據(jù)美國石油業(yè)協(xié)會估計，地球上尚未開采的原油儲藏量不足兩萬億桶，可供人類開采時間不超過95年。歐佩克的統(tǒng)計顯示，截至2003年底，全球已探明的石油儲量為11376億桶，2003年開采244億桶，消耗273億桶。國際能源署最近（2009年）對全球800多處主要油田所做的評估顯示，多數(shù)大油田已過產(chǎn)油高峰期。目前，石油生產(chǎn)的下滑速度接近兩年前評估的兩倍。近10年，我國汽車工業(yè)高速增長。汽車產(chǎn)銷總量已全球第一。2013年,汽車產(chǎn)2211.68萬輛，銷2198.41萬輛。2013中國汽車保有量1.37億輛，第二。China’sEnergyChallenge

中國的能源挑戰(zhàn)Improvingenergyefficiencyandoptimizingenergymixaregovernment’stoppriorities節(jié)能增效、優(yōu)化結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵Source:2008BPWorldEnergyReport中國俄國印度加拿大韓國巴西美國法國日本英國意大利能源消耗量/單位國內(nèi)生產(chǎn)總值德國印度日本中國美國歐盟水電核能煤天然氣石油二、能源使用效率低（節(jié)能角度）內(nèi)燃機的能量轉(zhuǎn)換效率約為30%，滿負(fù)荷下，從內(nèi)燃機經(jīng)傳動系到車輪的效率為21%，部分負(fù)荷更低，平均的能量利用率約為15%。（車輛效率）火力發(fā)電的熱效率較內(nèi)燃機高，即使以重油為燃料，經(jīng)熱電轉(zhuǎn)換、蓄電池充放電、電機、傳動系等環(huán)節(jié)，到車輪的能量轉(zhuǎn)換效率約為25～35%。其它燃料發(fā)電的熱效率遠(yuǎn)高于重油發(fā)電。電能驅(qū)動汽車能量效率更高。新一代的燃料電池的發(fā)電效率達(dá)50～55%。各類車輛的能量效率初始能源車載能源燃料效率（WTT）車輛類型車輛效率（TTW）總效率（WTW）石油汽油88%汽油車16%14%88%汽油機混合動力車30%26%柴油91%柴油車20%18%91%柴油機混合動力車35%32%天然氣壓縮天然氣（CNG）85%CNG汽車15%13%85%CNG混合動力車30%26%氫氣59~64%燃料電池汽車50~60%29~39%煤電池發(fā)電效率38%純電動汽車65~90%25~34%燃料效率（WellToTank，WTT）：燃料從礦井開采、加工、存儲到加入油箱過程中的效率。車輛效率（TankToWheel，TTW）：車輛上的燃料被轉(zhuǎn)換和傳遞到車輪驅(qū)動車輛過程中的效率?？傂剩╓ellToWheel，WTW）：考慮燃料從礦井開采、加工、存儲、加入油箱，以及被轉(zhuǎn)換和傳遞到車輪驅(qū)動車輛的整個過程中的效率。三、對環(huán)境的危害

1.排放CO2：本身無毒性，危害在于作為溫室氣體造成地球表面溫度升高。在全球CO2的排放中，有14％來自于以內(nèi)燃機汽車。

2.有害排放CO：易和血紅蛋白結(jié)合，親和力是氧的300倍，使人缺氧中毒。NOx，指NO和NO2；對人體都是有害的，特別是對呼吸系統(tǒng)。HC：未燃烴，直接刺激視覺和嗅覺器官,可能致癌。微粒：鉛化物、碳煙和油霧的總稱。鉛中毒。碳煙是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，主要指直徑0.1～10μm的多孔性碳粒，不完全燃燒產(chǎn)物（有些是致癌物質(zhì)），可附著在碳粒表面。光化學(xué)煙霧：由NOx和HC在陽光作用下產(chǎn)生的。具有極強氧化力，損壞某些人造材料（橡膠）、傷害植物、空氣能見度降低，刺激人的眼睛和咽喉。

3.噪聲污染汽車噪聲約占城市噪聲的75%。危害（1）對周邊環(huán)境產(chǎn)生噪聲污染。影響人們的工作和生活：使人心情不安、煩躁、疲倦、工作效率下降；干擾語言交流和通信聯(lián)絡(luò)；會降低人的聽力，嚴(yán)重時可致人耳聾。（2）使駕駛員反應(yīng)時間加長，從而影響行車安全。汽車能源的解決方案TimeTodayPetroleumConsumed石油消耗Biofuels

生物燃料Electricity

電Hydrogen

氫Efficiency

增效Energy

UsageEnergyDiversity–BlendingStrategy

能源多樣化--混合戰(zhàn)略

“LiquidFuels/Electricity/Hydrogen”astheIn-VehicleEnergyCarriers

“液體燃料/電力/氫能”作為汽車能源載體ICEHybrid混合動力汽車內(nèi)燃機BatteryElectric純電動汽車Plug-InHybridICE插電式混合動力車內(nèi)燃機Fuel-CellElectric燃料電池電動汽車RegionalNicheICE氣體燃料內(nèi)燃機Range-ExtendedEV:增程式電動車ICEngine/Fuel-Cell內(nèi)燃機/燃料電池ConventionalICE:Gasoline/Diesel傳統(tǒng)內(nèi)燃機：汽油機/柴油機NextGen.Biofuels第一、二代生物燃料Syngas合成氣CO,H2Battery電池Syntheticfuels(XTL)合成燃料PetroleumFuels石油燃料Nuclear核能Coal

煤NaturalGas天然氣Biomass生物質(zhì)Renewables可再生能源

(Solar,Wind,Hydro)（太陽能，風(fēng)能，水能）Oil(Conventional)石油（傳統(tǒng)）Oil(Non-Conventional)石油（非傳統(tǒng)）LiquidFuels液體燃料RegionalNiche

GaseousFuels地域性氣體燃料

(e.g.CNG)Electricity電力Hydrogen氫能EnergyResource能源來源Conversion轉(zhuǎn)化EnergyCarrier能源載體PropulsionSystem驅(qū)動系統(tǒng)Electrification電氣化11HybridElectric

Vehicles(including

Plug-InHEV)混合動力汽車（包括插電式HEV）ICEngineand

Transmission

Improvements內(nèi)燃機和變速器改進HydrogenFuelCell氫燃料電池電動汽車Petroleum

(Conventional&AlternativeSources)石油

(傳統(tǒng)和替代來源)BioFuels(EthanolE85,Bio-diesel)生物燃料

(乙醇E85，生物柴油)Hydrogen氫Electricity(Conventional&AlternativeSources)電力(傳統(tǒng)和替代來源)BatteryElectricvehicles(E-Flex)純電動汽車(E-Flex)Improved

VehicleFuelEconomy&Emissions車輛燃油經(jīng)濟性和排放的改善DisplacePetroleum&ReducedCO2Emissions替代石油和CO2減排Energy

Diversity能源多樣化Time時間AdvancedPropulsionTechnologyStrategy

前瞻性驅(qū)動技術(shù)戰(zhàn)略SharedResponsibility:ThePathtoaSustainableTransportation

共同的責(zé)任：通向可持續(xù)交通之路SustainableTransportation可持續(xù)交通Government政府Policy,Codes&StandardsAutoIndustry汽車產(chǎn)業(yè)EfficientVehiclesEnergyIndustry能源產(chǎn)業(yè)Alt.FuelsMarket/Public市場/公眾第2節(jié)新能源汽車的定義與類型

2009年工業(yè)和信息化部《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》新能源汽車指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫發(fā)動機汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。2012年國務(wù)院《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》新能源汽車指采用新型動力系統(tǒng)，完全或主要依靠新型能源驅(qū)動的汽車。新能源汽車主要包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車。節(jié)能汽車指以內(nèi)燃機為主要動力系統(tǒng)，綜合工況燃料消耗量優(yōu)于下一階段目標(biāo)值的汽車。

第3節(jié)國外新能源汽車的發(fā)展概況

1.電動汽車的誕生

世界上第一部電動車是由美國人德文博特（Thomas.Davenport）于1834年發(fā)明的，這部電動車采用是不可充電的干電池。第一個時期：電動汽車的出現(xiàn)（19世紀(jì)~20世紀(jì)初）一、新能源汽車的發(fā)展歷史

發(fā)展特點：發(fā)展歷程是間斷、不連續(xù)的。

最早開發(fā)電動車輛的是法國和英國。

1881年8月到11月，在巴黎舉行的國際電器展覽會上，法國人古斯塔夫·特魯夫（Gustave.Trouve）展出了一輛電動三輪車，第一次把直流電機和可充電電池用于私人車輛。特魯夫?qū)ι蠄D所示的三輪車加以改造成為一輛電動車輛

1882年，英國的威廉·愛德華·阿頓（WilliamEdwardAytron)和約翰·培里(JohnPerry)合作演示了一輛電動三輪車。

美國直到1890年，才由安德魯·里克組裝了一輛電動三輪車。這輛三輪車重68.1kg，平坦路面上時速12.9km/h，續(xù)駛里程48.3km。24節(jié)蓄電池,重350kg,112A電流,48V電壓,4馬力的電機電動車輛的首次商業(yè)應(yīng)用。1894年美國的亨利·莫里斯（Henry.Morris）和皮德羅·薩羅姆（Pedro.Salom）成立了電動客車和貨車公司，制造出經(jīng)久耐用的車輛，并在紐約創(chuàng)建了第一個電動車輛出租車隊。1897年英國倫敦用的電動出租車3.電動汽車的快速發(fā)展。1895年到1905年是早期電動車黃金時代。當(dāng)時，美國經(jīng)濟正處于擴張時期，急需尋找新型工業(yè)來刺激經(jīng)濟的進一部發(fā)展。電動車正是在這樣的形勢下發(fā)展起來的。在這個時期，電動車占領(lǐng)了美國私人機動車的主要市場。這個時期的電動車輛都裝有鋼絲輻條車輪、充氣輪胎和舒適的座椅，能以25km/h的速度行駛?？梢粤⒓雌饎?、加速并且?guī)缀鯖]有噪音。1900年，在法國巴黎到第絨的一條道路上，一輛電動汽車一次充電后，以16.09km/h的平均車速行駛了264km。該車整備質(zhì)量為2297kg，電池重1257kg，電壓88V，容量320Ah，按能量等效原則，油耗為64.7km/L，而當(dāng)時的蒸汽機車僅能達(dá)到2.1km/L，汽油機汽車也只能達(dá)到4.2km/L。

電動汽車的衰落。

1912年，電動汽車的生產(chǎn)達(dá)到了頂峰，自此以后，每況愈下，以致于銷聲匿跡。城市道路的改善，人們開始追求高速和續(xù)駛里程的延長。美國人C.Kettering發(fā)明燃油汽車電起動器。電動車無法進入鄉(xiāng)村地區(qū)，因為那時美國的大部分鄉(xiāng)村地區(qū)沒有電力供應(yīng)。汽油價格的低廉。

在1924年的全美汽車展中，電動車銷聲匿跡了，燃油汽車迎來了一個黃金時代。5.電動汽車的復(fù)蘇。

然而，燃油汽車的發(fā)展也帶來了一系列的問題。70年代的一場石油危機對美國產(chǎn)生了強烈的震撼，在這樣的背景下，電動汽車重新獲得生機。但是，石油價格在20世紀(jì)70年代末開始下跌，在電動汽車成為商業(yè)化產(chǎn)品發(fā)展起來之前，能源危機和石油短缺變的不再嚴(yán)重。因而電動汽車的商業(yè)化失去了動力，電動汽車的發(fā)展顯著變慢，開始走入低谷。第二個時期：（20世紀(jì)70年代）

汽車造成的空氣污染日益嚴(yán)重。人們?nèi)找骊P(guān)注空氣質(zhì)量和溫室效應(yīng)所產(chǎn)生的影響，一些國家和城市開始實行更嚴(yán)格的排放法規(guī)。電動汽車發(fā)展再次獲得生機，對其進入市場起巨大的推動。

1990年，加州頒布了一項法規(guī)，規(guī)定1998年在加州出售的汽車中2%必須是零排放車輛（ZEVs），到2003年零排放車輛應(yīng)達(dá)到10%。受加州法規(guī)的影響，電動汽車迅速發(fā)展起來，雖然加州大氣資源管理局1998年的目標(biāo)沒有實現(xiàn)。

90年代，在能源和環(huán)境的雙重壓力下，電動車的研究開發(fā)再次進入一個活躍期。第三個時期：（20世紀(jì)80年代末期至今）1993年9月29日，美國總統(tǒng)克林頓發(fā)動“新一代汽車伙伴關(guān)系計劃”?？肆诸D稱：“只有阿波羅登月計劃可以與PNGV相比”。目標(biāo)：（1）增強美國汽車制造廠競爭力。（2）將商業(yè)可行的新技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)汽車。（3）開發(fā)出燃油效率3倍于現(xiàn)有車輛的新一代車輛。影響（1）加快美國汽車業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。（2）加快了汽車產(chǎn)業(yè)全球聯(lián)合重組。（3）引發(fā)各國效仿，爭相研究開發(fā)，在世界范圍內(nèi)推動汽車技術(shù)創(chuàng)新。如Insight（油耗3.4升／100公里，達(dá)PNGV目標(biāo)）、Prius等。美國：PNGV（thePartnershipforaNewGenerationofVehicles)二、各國電動車輛研發(fā)計劃布什政府2002年初提出燃料電池汽車技術(shù)及相關(guān)氫氣供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)為主的項目。CAR-合作汽車研究（CooperativeAutomotiveResearch），F(xiàn)reedom-擺脫對石油的依靠、消除污染排放、美國人可自由選擇各種汽車、自由獲得經(jīng)濟上可承受和方便的燃料。FreedomCAR的目標(biāo)就是達(dá)到一個清潔和可持續(xù)的能源未來。預(yù)計到2040年FreedomCAR計劃可使美國的溫室氣體的排放量每天減少5000萬噸。FreedomCAR（Freedom

CooperativeAutomotiveResearchpartnershipplan)“自由汽車協(xié)作計劃”日本：

2001年，《低公害車開發(fā)普及行動計劃》

2002年，《日本氫能和燃料電池實證示范工程（JHFC）》

2010年，《新一代汽車戰(zhàn)略2010》：到2020年下一代汽車占20%～50%，到2030年達(dá)到50%～70%。德國：2009年《國家電動汽車發(fā)展計劃》：到2020年，建成全覆蓋的充電設(shè)施，電動汽車達(dá)100萬輛，到2030年超過500萬輛，到2050年城市交通不再使用化石燃料。102kW的三相感應(yīng)電機，轉(zhuǎn)速為0～7000時輸出恒轉(zhuǎn)矩1640Nm，轉(zhuǎn)速7000～14000時輸出恒功率102kW。26個閥控鉛酸電池組成的電池組，電池組可用6.6kW的非車載感應(yīng)充電器或1.2kW的車載感應(yīng)充電器進行充電。最高車速128km/h（電子限速）0～96km/h加速小于9秒通用EV1三菱iMiEv動力后置驅(qū)動。最高時速為130km/h，最高輸出功率47kw，最大扭矩180N?m；鋰離子電池總電壓為330伏總電量為16kwh最大續(xù)始里程130km急充電20分鐘至80％，家用220V電壓充滿需4小時

外觀長/寬/高(mm)3395×1475×1600世界上第一種大批量生產(chǎn)的HEV。四缸發(fā)動機（4500rpm，52kW）和永磁同步電機（1040～5600rpm，33kW）共同驅(qū)動，是發(fā)動機主動型HEV，需要功率分配裝置，即行星齒輪裝置，將一部分能量傳到車輪，另一部分傳給發(fā)電機。發(fā)電機輸出的能量可用于增加電動機的輸出功率，或者用于給38個鎳氫動力電池充電。最高車速為160km/h，0～96km/h的加速時間為12.7s，市區(qū)和公路的復(fù)合工況的燃油經(jīng)濟性為20km／L。1997第一代；2003第二代；2009第三代。截至今年8月底，豐田及雷克薩斯品牌混合動力車在全球范圍內(nèi)累計銷量約為201.7萬輛，突破了200萬輛大關(guān)。

Prius2000年上市，Honda獨創(chuàng)的IMA（IntegratedMotorAssist）混合動力系統(tǒng)，作為量產(chǎn)HEV轎車，全球首次達(dá)到了每升燃料行駛36公里的超低油耗，是世界上油耗最低的量產(chǎn)汽車。車重820kg三缸發(fā)動機（50kW，5700rpm）和永磁同步電機（10kW，3000rpm）共同驅(qū)動。144伏鎳氫電池組。美國2009售價為19,800美元（約13.5萬人民幣）。Insight該公司1997年推出它的第一輛以甲醇為燃料的燃料電池汽車NECAR3。采用PEM燃料電池，最大輸出功率為50kW。通過一個小型重整裝置，從甲醇中直接提取氫氣，克服了在車上安裝壓縮氫氣罐的難題。重整裝置、甲醇罐和其控制系統(tǒng)都安裝在行李箱內(nèi)，燃料電池安裝在底盤上。NECAR3用38升液體甲醇，可以行駛400km。2000年推出的NECAR5是由NECAR3技術(shù)改進發(fā)展而來的，它將驅(qū)動系統(tǒng)的體積減少了一半，整車重量減少了300kg。它還將系統(tǒng)功率提高到75kW，使最高車速超過150km/h。戴姆勒－克萊斯勒NECAR最高功率100kW；最大扭矩256N?ｍ；最高車速160km/h壓縮氫氣高壓氫氣罐（350大氣壓）氫氣罐容量:171能源存貯:鋰離子電池整車重量:1625kg2008年在美國和日本上市銷售Honda新一代燃料電池汽車FCXClarity“十五”

863計劃：電動汽車重大科技專項（已結(jié)束）“十一五”863計劃：節(jié)能與新能源汽車重大項目（已結(jié)束）

“十二五”

863計劃：電動汽車關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成（一期）重大項目（進行中）第4節(jié)國內(nèi)新能源汽車的發(fā)展概況國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）一、我國新能源汽車發(fā)展計劃

“十一五”863計劃：節(jié)能與新能源汽車重大項目項目任務(wù)：推進燃料電池汽車研發(fā)和示范運行，實現(xiàn)混合動力汽車規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，拓展純電動汽車的應(yīng)用范圍，進一步擴大代用燃料汽車的推廣應(yīng)用；促進節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策、法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定，完善相關(guān)檢測評價能力，形成知識產(chǎn)權(quán)保護和投融資服務(wù)體系，構(gòu)建節(jié)能與新能源汽車公共服務(wù)平臺，建立我國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟；把握交通能源動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的重大機遇，建立以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的自主研發(fā)創(chuàng)新體系，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的跨越發(fā)展，為我國汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。項目總體布局：建立以燃料電池汽車、混合動力汽車和純電動汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺為“三縱”，以燃料電池和動力蓄電池技術(shù)，電驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)，以及共性基礎(chǔ)技術(shù)為“三橫”的電動汽車“三縱三橫”的研發(fā)布局。

燃料電池發(fā)動機、動力蓄電池、超級電容----驅(qū)動電機、電機傳動系總成、發(fā)動機--新材料、新器件、共性技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)技術(shù)--各類整車產(chǎn)品檢測試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)政策法規(guī)示范運營產(chǎn)業(yè)融資知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)信息整車動力系統(tǒng)集成技術(shù)整車產(chǎn)品開發(fā)關(guān)鍵零部件技術(shù)共性基礎(chǔ)技術(shù)公共支撐平臺建設(shè)代用燃料汽車研發(fā)及新型燃料應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)“節(jié)能與新能源汽車”重大項目總體布局燃料電池汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺混合動力汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺純電動汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺第一批課題申請指南，內(nèi)容涉及電動汽車和代用燃料汽車兩部分，電動汽車部分發(fā)布30個研究方向的課題，代用燃料汽車部分發(fā)布18個研究方向的課題。研究方向1：燃料電池轎車/客車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺研究開發(fā)研究內(nèi)容：開發(fā)和掌握燃料電池汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺的關(guān)鍵技術(shù)，包括：動力系統(tǒng)技術(shù)平臺集成、設(shè)計技術(shù)，電電耦合技術(shù)，控制策略和算法設(shè)計技術(shù)，失效模式、故障診斷和容錯控制技術(shù)，分布式控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，整車電氣安全和氫安全系統(tǒng)技術(shù)，電磁兼容性技術(shù)，燃料電池動力系統(tǒng)技術(shù)平臺熱管理技術(shù)，燃料電池動力系統(tǒng)技術(shù)平臺與整車的匹配、標(biāo)定、優(yōu)化和試驗技術(shù)。目標(biāo)：掌握燃料電池轎車和客車模塊化動力系統(tǒng)技術(shù)平臺集成和控制核心技術(shù)，進一步提高燃料電池動力系統(tǒng)技術(shù)平臺的動力性、經(jīng)濟性，突破可靠性、熱管理和電磁兼容等關(guān)鍵技術(shù)，為整車企業(yè)開發(fā)各具特色的燃料電池示范樣車提供系統(tǒng)核心技術(shù)支撐。具體指標(biāo)：基本型樣車，達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)。指標(biāo)名稱參照標(biāo)準(zhǔn)燃料電池轎車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺燃料電池客車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺動力性加速時間（s）GB/T19752-2005GB18385-2001≤15（0-100km/h）≤25（0-50km/h）

最高車速（km/h）≥150≥80

最大爬坡度（％）≥20≥18

經(jīng)濟性續(xù)駛里程（km）GB/T19753-2005/GB/T19754-2005GB18386-2001≥300≥300

氫燃料消耗率（kg/100km）≤1.2≤8.5

環(huán)境適應(yīng)性——/低溫啟動：-10°C環(huán)境：-10°C－40°C相對濕度：10%-90%海拔高度：≤1000m

可靠性平均故障間隔里程（km）GB/T19750-2005GB18388-2001≥2000≥2000

噪聲加速行駛車外噪聲GB1495-2002滿足要求

目標(biāo)成本(2008)65萬元350萬元

目標(biāo)成本(2010)50萬元300萬元

本方向擬安排國撥經(jīng)費5500萬元，擬設(shè)課題2個，要求配套經(jīng)費與國撥經(jīng)費比例不低于1:1。課題執(zhí)行年限為2006－2008年。研究方向3：混合動力客車/乘用車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺研究開發(fā)研究內(nèi)容：開發(fā)和掌握混合動力汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺的關(guān)鍵技術(shù)，包括：動力系統(tǒng)技術(shù)平臺總體方案設(shè)計技術(shù)，機電耦合方案設(shè)計技術(shù)，控制策略和算法設(shè)計技術(shù)，失效模式、故障診斷和容錯控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通訊和控制技術(shù)，強電安全技術(shù)，電磁兼容性技術(shù)，混合動力系統(tǒng)技術(shù)平臺熱管理技術(shù)，專用發(fā)動機匹配設(shè)計和優(yōu)化技術(shù)，變速箱匹配設(shè)計和優(yōu)化技術(shù)，系統(tǒng)集成技術(shù)，動力系統(tǒng)技術(shù)平臺臺架標(biāo)定和優(yōu)化技術(shù)，整車匹配標(biāo)定和試驗技術(shù)。目標(biāo)：圍繞整車產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)，掌握系列化、通用化混合動力汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺的關(guān)鍵技術(shù)，研究和開發(fā)適應(yīng)于混合動力汽車特定運行工況的專用發(fā)動機，為開發(fā)各具特色的混合動力汽車產(chǎn)品提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。主要性能指標(biāo)滿足整車產(chǎn)品開發(fā)要求，滿足整車產(chǎn)品定型試驗和產(chǎn)品生產(chǎn)需求。具體指標(biāo)：基本型樣車，達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)。指標(biāo)測試標(biāo)準(zhǔn)（客車/乘用車）混合動力城市客車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺(油電/氣電混合)混合動力乘用車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺弱混合**中混合強混合動力性加速時間GB/T19752-2005與基礎(chǔ)車相當(dāng)經(jīng)濟性與基礎(chǔ)車相比能量消耗降低率GB/T19753-2005/GB/T19754-2005≥35％(GB/T12545-1990)≥7％≥20%≥35%排放排氣污染物GB/T19755-2005滿足國3標(biāo)準(zhǔn)滿足國4標(biāo)準(zhǔn)噪聲加速行駛車外噪聲GB1495-2002滿足GB1495-2002可靠性平均故障間隔里程GB/T19750-2005≥3000km≥5000km耐久性首次大修里程（混合動力主要部件）GB/T12678-1990≥8萬公里≥10萬公里本方向擬安排國撥經(jīng)費10500萬元，擬設(shè)課題5個，要求配套經(jīng)費與國撥經(jīng)費比例不低于1:1。課題執(zhí)行年限為2006－2008年。研究方向5：純電動乘用車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺研究開發(fā)研究內(nèi)容：動力系統(tǒng)技術(shù)平臺系統(tǒng)集成、優(yōu)化與控制技術(shù)，動力系統(tǒng)的優(yōu)化匹配，電池成組及管理技術(shù)研究，動力系統(tǒng)技術(shù)平臺電磁兼容性研究，動力電池成組應(yīng)用技術(shù)，熱管理技術(shù)，電動輔助系統(tǒng)技術(shù)。在“十五”研制成果的基礎(chǔ)上，進一步推進整車的可靠性、耐久性、安全性和舒適性研究，研制以新一代純電動汽車動力系統(tǒng)平臺為核心的基本型樣車，達(dá)到規(guī)定技術(shù)指標(biāo)。目標(biāo)：掌握純電動乘用車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺集成優(yōu)化匹配核心技術(shù)，整車網(wǎng)絡(luò)與控制技術(shù)、電池成組技術(shù)、高壓系統(tǒng)安全性技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、線控技術(shù)，提高動力性、能量效率、可靠性、安全性。進一步提高純電動汽車技術(shù)水平，滿足產(chǎn)業(yè)化需求并帶動高能量動力蓄電池技術(shù)的發(fā)展。為特色整車產(chǎn)品開發(fā)提供核心技術(shù)支撐。具體指標(biāo)：基本型樣車，達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)。考核指標(biāo)測試標(biāo)準(zhǔn)乘用車動力性最高車速（km/h）GB18385-2001≥120加速時間（s）≤18（0-100km/h）最大爬坡度（%）25經(jīng)濟性*能量消耗率（kwh/100km）GB18386-2001≤20續(xù)駛里程（km）≥180噪聲加速行駛車外噪聲（dB(A)）GB1495-2002低于限值2－3可靠性平均故障間隔里程（km）GB18388-2001≥5000耐久性首次大修里程（萬公里）——≥10本方向擬安排國撥經(jīng)費700萬元，擬設(shè)課題1個，要求配套經(jīng)費與國撥經(jīng)費比例不低于1:1。課題執(zhí)行年限為2006－2008年。研究方向29：純電動客車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺研究開發(fā)研究內(nèi)容：動力系統(tǒng)技術(shù)平臺系統(tǒng)集成、優(yōu)化與控制技術(shù)，動力系統(tǒng)的優(yōu)化匹配，電池成組及管理技術(shù)研究，動力系統(tǒng)技術(shù)平臺電磁兼容性研究，動力電池成組應(yīng)用技術(shù)，熱管理技術(shù)，電動輔助系統(tǒng)技術(shù)。在“十五”研制成果的基礎(chǔ)上，進一步開展整車的可靠性、耐久性、安全性和舒適性研究，研制以新一代純電動汽車動力系統(tǒng)平臺為核心的基本型樣車，達(dá)到規(guī)定技術(shù)指標(biāo)。目標(biāo)：掌握純電動汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺集成優(yōu)化匹配核心技術(shù)，整車網(wǎng)絡(luò)與控制技術(shù)、電池成組技術(shù)、高壓系統(tǒng)安全性技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、線控技術(shù)，提高動力性、能量效率、可靠性、安全性。進一步提高純電動汽車技術(shù)水平，滿足產(chǎn)業(yè)化需求并帶動高能量動力蓄電池技術(shù)的發(fā)展。為特色純電動客車整車產(chǎn)品開發(fā)提供核心技術(shù)支撐，為北京奧運會研制出高水平的電動客車，在奧運期間和奧運會后提供服務(wù)。配合北京市進行電動汽車示范運營和推廣應(yīng)用。具體指標(biāo)考核指標(biāo)測試標(biāo)準(zhǔn)客車動力性最高車速（km/h）GB18385-2001≥80加速時間（s）≤25（0-50km/h）最大爬坡度（%）20經(jīng)濟性能量消耗率（kwh/100km）GB18386-2001≤120續(xù)駛里程（km）≥200噪聲加速行駛車外噪聲dB(A)GB1495-2002低于限值2－5可靠性平均故障間隔里程（km）GB18388-2001≥3000耐久性首次大修里程（萬公里）——≥8研究方向8：車用燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)研發(fā)研究內(nèi)容：提高燃料電池的使用壽命技術(shù)，開發(fā)批量生產(chǎn)工藝，降低成本。燃料電池模塊快速評價方法，燃料電池模塊失效機理分析、對策開發(fā)和試驗驗證，高比功率的燃料電池模塊開發(fā)，車用高性能燃料電池模塊的開發(fā)，燃料電池的排水與增濕技術(shù)，燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)控制技術(shù)，燃料電池發(fā)動機的系統(tǒng)模擬與優(yōu)化，提高燃料電池發(fā)動機的環(huán)境適應(yīng)性，燃料電池發(fā)動機的系統(tǒng)集成。目標(biāo)：深入研究燃料電池發(fā)動機的基礎(chǔ)部件和系統(tǒng)集成技術(shù)，進一步提升整體技術(shù)水平；建立關(guān)鍵部件的研發(fā)、評價與批量生產(chǎn)平臺，實現(xiàn)燃料電池發(fā)動機的工程化、模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化；在降低成本、提高壽命以及環(huán)境適應(yīng)性方面取得突破性進展，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進水平。提供滿足燃料電池汽車商業(yè)化示范運營需求的燃料電池發(fā)動機。具體指標(biāo)第一輪開發(fā)（2008年指標(biāo)）第二輪開發(fā)（2010年指標(biāo)）系統(tǒng)性能系統(tǒng)質(zhì)量比功率≥220-260W/kg（不包括氫源）模塊比功率質(zhì)量比功率:常壓：600W/kg加壓：1000W/kg體積比功率：1000W/L效率額定工況：

40％常用工況最佳效率：50－60％環(huán)境適應(yīng)性低溫環(huán)境-10℃儲存與啟動-20℃儲存與啟動污染環(huán)境空氣：長時間，三級污染城市氫氣：CO:10PPm；H2S:0.1PPM成本電池模塊3000元/kW(批量生產(chǎn))2000元/kW全系統(tǒng)凈輸出5000元/kW（批量生產(chǎn)）3000元/kW壽命電池組3000h（按指定的加速試驗方法）5000h（按指定的加速試驗方法）本方向擬安排國撥經(jīng)費5700萬元，擬設(shè)課題2個，要求配套經(jīng)費與國撥經(jīng)費比例不低于1:1。課題執(zhí)行年限為2006－2008年。研究方向16：車用動力蓄電池系統(tǒng)（含超級電容器）研發(fā)研究內(nèi)容：高功率型動力蓄電池研制，高能量型動力蓄電池研制，動力蓄電池系統(tǒng)一致性與失效機理研究，提高動力蓄電池使用壽命的研究，超級電容器研制，動力蓄電池和管理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及生產(chǎn)工藝研究，動力蓄電池和管理系統(tǒng)成本控制，動力蓄電池及超級電容器的相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，管理系統(tǒng)的研究，熱管理系統(tǒng)研究，系統(tǒng)試驗驗證。目標(biāo)：開發(fā)出主要性能指標(biāo)、質(zhì)量和成本滿足電動汽車要求的鎳氫、鋰離子動力蓄電池、超級電容器及其管理系統(tǒng)，形成標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和規(guī)?；墓?yīng)能力。具體指標(biāo)：鎳氫電池鋰離子電池超級電容器容量規(guī)格（Ah）6、830、4080100①8、2050①100①≥3500F比功率（W/kg）≥1000≥700≥500200~300≥1300≥650≥400≥2000比能量（Wh/kg）40－4545－50≥5065~80≥65≥120≥120≥6最大放電倍率20C(20s)8C(30s)5C(30s)3C(30s)20C(20s)6C(30s)4C(30s)20-200C最大充電倍率6C(10s)4C(60s)3C(60s)2C(60s)6C(10s)4C(10s)4C(60s)20-200C單體電池內(nèi)阻（mΩ）≤2.5≤1.5≤1.0≤3.0≤2.5≤3.0≤3.0≤0.5單體電壓偏差（V）≤0.05單體容量偏差（％）≤5≤10使用溫度范圍（℃）-25－60擱置溫度范圍（℃）-40－80荷電保持能力（常溫下擱置28天）≥80％—SOC估算誤差（％）≤6安全性通過行標(biāo)或規(guī)范要求循環(huán)壽命（萬公里）(2008)1010101088815萬次循環(huán)壽命（萬公里）(2010)1515151510101020萬次成本（元/Wh）（2008）≤5≤5≤5≤3≤5≤3≤3≤150成本（元/Wh）（2010）≤3≤3≤3≤2≤3≤2≤2≤100研究方向21：車用驅(qū)動電機系統(tǒng)研發(fā)研究內(nèi)容：電機與機電耦合裝置的集成化和工程化開發(fā)，電機控制器的集成化開發(fā)，電機控制策略研究，電機工作區(qū)域優(yōu)化，電機熱管理系統(tǒng)研究，電機系統(tǒng)失效模式分析，電機系統(tǒng)可靠性、耐久性預(yù)測與快速評估方法研究，電機系統(tǒng)電磁兼容性和電磁騷擾性研究和驗證試驗，電機減震降噪研究，電機系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性研究及試驗驗證，電機系統(tǒng)成本控制研究，生產(chǎn)工藝性研究，建立生產(chǎn)、質(zhì)量管理體系。目標(biāo)：開發(fā)出滿足整車應(yīng)用要求、機電一體化高度集成的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電機驅(qū)動系統(tǒng)系列產(chǎn)品。形成系統(tǒng)的、符合汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)能力。建成國產(chǎn)電機驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品的供應(yīng)鏈，培育符合汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電力驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品供應(yīng)商，形成批量供貨能力。通過TS16949體系認(rèn)證。開始為國產(chǎn)整車供貨并力爭向國外客戶提供產(chǎn)品。到2008年完成為整車單位配套的電機系統(tǒng)產(chǎn)品定型。具體指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)純電動和燃料電池主驅(qū)動系統(tǒng)中混合轎車強混合轎車客車轎車客車電機峰值功率(kW)系列化，5%浮動10、15、2030、40、5060、9050、90120、180、240系統(tǒng)目標(biāo)價格(萬元)20081.2-1.82.5-3.54-53-47-10系統(tǒng)目標(biāo)價格(萬元)20101-1.22-2.52.5-32-2.55-7最高系統(tǒng)效率90%90%90%93%90%高效區(qū)(%，效率>80%)≥50速度控制精度基速以下：±50rpm；基速以上：1%扭矩控制精度1/2額定扭矩以下：±5Nm1/2額定扭矩以上：5%扭矩響應(yīng)時間額定轉(zhuǎn)速下，目標(biāo)值為額定扭矩時，階躍響應(yīng)時間≤10ms控制器工作環(huán)境溫度范圍℃-30－85電機工作環(huán)境溫度范圍℃-30－105-30－105-30－105-30－85-30－85噪聲（dB(A)）滿足整車要求設(shè)計壽命（萬公里）≥30≥30≥50≥30≥50平均故障間隔里程(km)2008年≥0.75萬平均故障間隔里程(km)2010年≥1萬研究方向9：新型燃料電池電堆雙極板應(yīng)用技術(shù)研究研究方向10：國產(chǎn)燃料電池用炭紙生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)研究研究方向11：國產(chǎn)燃料電池增強型質(zhì)子交換膜應(yīng)用技術(shù)研究研究方向15：車用大功率DC/DC變換器研發(fā)研究方向17：鎳氫、鋰離子動力電池正負(fù)極材料應(yīng)用技術(shù)研究研究方向19：動力蓄電池管理系統(tǒng)SOC估算方法研究研究方向24：車用驅(qū)動電機制造工藝應(yīng)用研究研究方向22：電機用轉(zhuǎn)速傳感器應(yīng)用技術(shù)研究研究方向25：電機磁性材料應(yīng)用技術(shù)和性能穩(wěn)定性研究研究方向26：電動汽車控制算法與基礎(chǔ)技術(shù)研究研究方向28：奧運用純電動客車整車產(chǎn)品開發(fā)研究方向30：奧運電動車輛運行考核二、我國新能源汽車的相關(guān)政策2009年1月，財政部、科技部《關(guān)于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知》，確定13個城市作為節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點城市。2010年5月，增加7個，2010年7月，再增加5個。2009年3月，國務(wù)院《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》，提出新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略，強調(diào)將以新能源汽車為突破口，加強自主創(chuàng)新。2009年6月，工信部《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》，明確新能源汽車企業(yè)和產(chǎn)品準(zhǔn)入條件。2012年7月，國務(wù)院《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020）》到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量超50萬，到2020年產(chǎn)能達(dá)200萬、累計產(chǎn)銷量超500萬，燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平與國際同步。到2015年，節(jié)能型乘用車新車平均燃料消耗量降至5.9L/100km以下，到2020年降至4.5L/100km以下，達(dá)到國際先進水平。商用車新車平均燃料消耗量接近國際先進水平。環(huán)保排放:0動力轉(zhuǎn)速（額定/峰值）:2000/4500r/min

功率（額定/峰值）:100/150kw

扭矩（額定/峰值）:477.8/850N.m

控制器最高效率:>95%

最高車速:80km/h

0－50km/h加速時間:22s

最大爬坡度:≥20%

行駛里程:40km/h勻速行駛180km

電池類型:鋰離子動力電池

電池組規(guī)格:388V,360Ah

百公里經(jīng)濟性40km/h勻速:0.94kWh/km外觀長×寬×高:11700×2550×3370mm

整車整備質(zhì)量:13700kg

最大總質(zhì)量:17000kg京華牌BK6120EV型低地板純電動客車中通純電動客車

環(huán)保排放:0動力電動機類型:異步交流電機

電動機電壓:360V

功率(額定/峰值):100/150kw

扭矩(額定/峰值):447/1000N.m

最高車速:95km/h電池動力電池類型:錳酸鋰鋰離子電池

單體電池規(guī)格:3.6V,90Ah車內(nèi)車廂內(nèi)高:1920mm

一級踏步高:≤400mm

額定成員數(shù):24～47(標(biāo)配43＋1＋1)人

行李倉容積:5立方外觀尺寸(長×寬×高):11900×2540×3690mm

最大總質(zhì)量:18000kg眾泰2008EV純電動汽車品牌型號眾泰牌JNJ6400EVL長/寬/高(mm)3900x1555x1670軸距(mm)2420整備質(zhì)量(kg)1200最小離地間(mm)150最高車速(km/h)110續(xù)駛里程(km)≥200(等速)最大功率27動力電池漢維鐵鋰電池額定電壓(v)320電池壽命100%深度放電1500次以上車載充電時間6-8小時眾泰2008EV比亞迪F3e

整備質(zhì)量1530kg

負(fù)載375kg

乘員5人動力最大爬坡度30%

0-100km/h加速13.5s

電機類型永磁同步電動機

額定功率35KW

最大功率75KW

最大轉(zhuǎn)速6700rpm

快速充電時間10分鐘充70%

電池續(xù)航能力達(dá)到300公里

最高時速150公里/小時

裝載鐵動力電池ET-POWER

百公里耗電12度

工作電壓*310V

額定容量120AH

電池組質(zhì)量350kg外觀長/寬/高4533/1705/1490mm超越3號百公里耗氫僅1．04千克，折合汽油能耗僅3．59升。最高車速：110.7km/h

0~100km/h：19.47s

最大爬坡度：20%

續(xù)駛里程：219km整備質(zhì)量：1640kg第2章車用動力電池

概述鉛酸電池鎳氫電池鋰電池其他電池超級電容

飛輪儲能裝置車輛運行的必要條件攜帶一定量的能量。（儲能單元或裝置）能將其它能量轉(zhuǎn)換成機械能。（驅(qū)動裝置）儲能單元或裝置：油箱（燃油車）儲氣罐（氣體燃料車）蓄電池（電動車輛）儲氫裝置（燃料電池汽車）超級電容（電動車輛，主要用于混合動力汽車）飛輪儲能裝置（電動車輛，主要用于混合動力汽車）第1節(jié)概述

蓄電池：能量儲存裝置，按電能→化學(xué)能→電能→化學(xué)能的可逆變換過程來工作，能量轉(zhuǎn)換受到“活性物質(zhì)”的局限?？捎糜陔妱悠嚨男铍姵赜校恒U酸電池鎳氫電池鋰離子電池鎳鎘電池鋅空氣電池鈉硫電池鋅片：Zn–2e-=Zn2+銅片：2H++2e-=H2↑氧化反應(yīng)（負(fù)極）還原反應(yīng)（正極）e-原電池原理回顧總式：Zn+2H+=Zn2++H2↑原電池組成條件：①活潑性不同的兩個電極（金屬與金屬或石墨或不溶性的金屬氧化物）；②有電解質(zhì)溶液且必須形成閉合回路;③能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng).一、蓄電池性能參數(shù)1.電壓（V）

電動勢：一個表示電源特征的物理量。是指電源將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，在數(shù)值上，等于非靜電力將單位正電荷從電源的負(fù)極通過電源內(nèi)部移送到正極時所做的功。

開路電壓：電池在開路時的端電壓。端電壓是指電源加在外電路兩端的電壓，是靜電力把單位正電荷從正極經(jīng)外電路移到負(fù)極所做的功。

工作電壓（放電電壓）：電池兩端接上負(fù)載后，在放電過程顯示的電壓，U=E-I.r額定電壓：電池在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下工作時應(yīng)達(dá)到的電壓。

截止電壓：電池在規(guī)定條件下放電時，電池不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓。2.電池容量（A.h）理論容量：假定電池的活性物質(zhì)全部參加成流反應(yīng)，根據(jù)法律第定律計算的電量。

實際容量：充滿電的電池在一定條件下放電能輸出的電量，它等于放電電流與放電時間的乘積。放電條件（放電率）表示方式：（1）時率：用放電時間表示放電速率，指一定的放電電流到截止電壓所需的小時數(shù)。此放電率稱為i小時放電率。i小時率放電容量：在恒流放電下，正好用i小時把充滿電的電池放電到截止電壓所能放出的電量，用Ci表示。啟動電池用C20，牽引電池用C5，電動汽車電池用C3表示。（2）倍率：以放電電流表示放電速率，指實際電流為額定電流的倍數(shù)。表示方法：5C,20C,1/3C等額定容量：在規(guī)定的放電條件下應(yīng)該輸出的電量，是驗收電池質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。我國用3小時放電率定義動力蓄電池的額定容量。C33.能量比能量（Wh/kg）：單位質(zhì)量的蓄電池所能輸出的能量。蓄電池的比能量影響電動汽車?yán)m(xù)駛里程。能量密度（Wh/L）：單位體積的蓄電池所具有的能量。在表示蓄電池的比能量和能量密度時，一定要指出充/放電率。4.功率比功率（W/kg）：單位質(zhì)量蓄電池所具有的輸出能量的速度。蓄電池的比功率影響電動汽車的加速性能和爬坡性能。功率密度（W/L）：單位體積蓄電池所具有的輸出能量的速度。

4.充電狀態(tài)（stateofcharge，SOC）定義：電池剩余容量占額定容量的比例。

SOC=SOC0+1/C∫t0t

I(t)dtSOC0------電池的初始SOC;I------電池工作電流，充電為正，放電為負(fù)；

C------電池額定容量。5.放電深度（depthofdischarge，DOD）定義：以放出的電量與額定電量的比值。

DOD=1-SOC6.循環(huán)使用壽命電池充電和放電一次為一個循環(huán)。循環(huán)使用壽命為當(dāng)電池容量降到某一規(guī)定值（我國規(guī)定為額定值的80%）前，電池經(jīng)歷的充放電循環(huán)次數(shù)。二.車輛對動力電池性能的要求1.純EV對電池的工作要求（1）為保證續(xù)駛里程，應(yīng)攜帶足夠容量電池組，要求電池具有大的比能量和能量密度，有利于在有限的布置空間攜帶更多的能量，實現(xiàn)更長的續(xù)駛里程。（2）為使車輛運行更長的里程，電池的放電電流不宜過大，典型的連續(xù)放電不超過1C，典型峰值放電不超過3C。（3）為盡可能回收制動能量，電池應(yīng)可接受較大充電電流，要求能承受高達(dá)5C的脈沖電流充電。（4）為盡可能利用電池存儲容量，滿足行駛要求，要求電池能實現(xiàn)深度放電，必要時能實現(xiàn)滿負(fù)荷功率和全放電。（5）具有長的使用壽命和較高的充放電效率，減少車輛的使用和運行成本。2.HEV對電池的工作要求與EV相比，對容量要求有所降低，需要時提供更大的瞬時功率。大致有如下幾方面的要求：（1）為減輕發(fā)動機負(fù)擔(dān)，并滿足加速、爬坡的動力性要求，要求電池能提供大瞬時功率。應(yīng)當(dāng)選用大比功率的電池。（2）為滿足動力性和回收制動能量的要求，應(yīng)能承受大電流充放電。（3）在苛刻的工作條件下，有很長的使用壽命。要求有1000以上的深度放電循環(huán)和40萬次以上淺度放電循環(huán)。（4）為保證正常使用和延長壽命，SOC應(yīng)保持在50~85%的范圍內(nèi)。HEV的結(jié)構(gòu)、工作模式復(fù)雜，對電池提出統(tǒng)一要求比較困難。例如，串聯(lián)HEV、并聯(lián)HEV對電池的要求有區(qū)別：串聯(lián)HEV由發(fā)電機和電池共同向電機提供電能，電池的SOC較高，對電池的要求與EV類似，但容量小些；并聯(lián)HEV的電池容量可以更小，但瞬時功率要求能滿足加速爬坡要求，最大放電電流可能達(dá)20C以上。USABC制定的電動汽車用蓄電池的中、長期性能指標(biāo)：第2節(jié)鉛酸電池極板—由板柵和活性物質(zhì)組成。

正極板活性物質(zhì)：二氧化鉛（PbO2),棕紅色

負(fù)極板活性物質(zhì)：海綿狀純鉛（Pb）,深灰色一.結(jié)構(gòu)極板隔膜電解液外殼按電池蓋密封與否，分為開口式和閥控式兩種。隔膜：作用：在正、負(fù)極板間起絕緣作用，防止正負(fù)極板短路，使電池結(jié)構(gòu)緊湊；隔膜上有許多微孔，使電解液中正負(fù)離子順利通過；阻緩與隔離脫落的正負(fù)極板活性物質(zhì)；防止正負(fù)極板因震動而損傷。隔膜可由PVC、PE塑料、微孔橡膠或玻璃纖維棉等制成。閥控鉛酸電池中隔膜多采用吸附式玻璃纖維棉(AbsorbedGlassMat，AGM)。

電解液：

用純硫酸和蒸餾水按一定的比例配制成配制成的電解液，比重一般在1.24～1.30g/cm3之間。近年來，膠體電解質(zhì)鉛酸電池得到廣泛關(guān)注。它依然用密度為1.28g/cm3的硫酸液作為電解液，在其中添加SiO2作為凝固劑，形成乳白色膠體，電解液吸附在極板和膠體內(nèi)。膠體的狀況會隨著溫度和電場的作用而變化。

二、工作原理電動勢的建立正極板：

PbO2→Pb4+

＋2.0V負(fù)極板：

Pb-2e→Pb2+

-0.1V兩極板之間的電動勢為2.1V

一個極板組的電動勢是2.1V，要得到12V電壓需串聯(lián)6個單體。放電時化學(xué)反應(yīng)為：正極板：Pb4++2e→Pb2+

Pb2++SO42-→PbSO4

附在正極板上負(fù)極板：Pb-2e→Pb2+Pb2++SO42-→PbSO4附在負(fù)極板上

總方程式為：PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O電解液中：H++OH-→H2OSO42-→減少

電解液硫酸濃度降低充電時，正極板：負(fù)極板：總反應(yīng)式：兩電極表面PbSO4的SO4-不斷回到電解質(zhì)，電解質(zhì)硫酸的濃度和密度都增加。

充放電總方程式為：放電PbO2＋Pb＋2H2SO4?PbSO4＋2H2O+PbSO4

正極負(fù)極充電正極負(fù)極三、充放電特性

放電特性：在放電過程中，端電壓等狀態(tài)參數(shù)隨時間變化規(guī)律。放電過程中，端電壓分為開始放電、相對穩(wěn)定和迅速下降階段。鉛酸電池電池放電終了的特征是:（1）電壓降到放電終止電壓；（2）電解液密度降到最小終止值。鉛酸電池放電特性充電特性：在充電過程中，蓄電池端電壓等狀態(tài)參數(shù)隨時間變化的規(guī)律。充電終了的特征:（1）端電壓和電解液密度上升到最大限值，在2小時內(nèi)不上升

（2）電解液發(fā)生劇烈的電解水反應(yīng)，生成大量氣體。鉛酸電池充電特性四、特點優(yōu)點：（1）技術(shù)成熟，原料易得，成本低；（2）比功率較大，達(dá)200~300W/kg；（3）使用溫度范圍大，可在-40～60℃環(huán)境下工作；（4）適合于浮充電使用，無記憶效應(yīng)。缺點：

（1）比能量低，只有30~45Wh/kg；（2）質(zhì)量重，限制了攜帶的電池數(shù)量；（3）使用壽命不長，循環(huán)使用壽命不到500次。第3節(jié)鎳氫電池（Ni-MH）一、結(jié)構(gòu)：鎳氫電池由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、電池鋼殼以及頂蓋、密封圈等附件組成，鎳氫電池外形有圓柱形和方形兩種。

1-正極接線柱；2-密封圈；3-正極板；4-隔膜；5-負(fù)極板；6-負(fù)極集電極7-金屬外殼二、正負(fù)極與工作原理正極：球狀Ni(OH)2粉末與添加劑（鈷、鎘、鋅等金屬）、粘合劑制成涂膏，涂在正極板上。正極活性物質(zhì)：Ni(OH)2(氫氧化鎳，充電時)

NiOOH（氫氧化氧鎳，放電時）負(fù)極：儲氫合金。能反復(fù)吸收和釋放出氫原子的合金晶格。

負(fù)極活性物質(zhì)：H2（放電時）和H2O（充電時）。電解質(zhì)：30%KOH溶液，加入少量的LiOH。鎳氫電池主要材料-正極球形氫氧化鎳

Ni(OH)2

綠色球形粉末，粒徑7~15μm半導(dǎo)體，電子不導(dǎo)電，需要氧化亞鈷導(dǎo)電;覆鈷球鎳黑色粉末，包覆氧化亞鈷導(dǎo)電，充電后形成黑色NiOOH

氧化亞鈷

CoO灰褐色粉末易氧化，真空包裝，粒徑≤0.45μm，充電時能形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，正常充電形成CoOOH導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，過放后容易被破壞發(fā)泡鎳

99%Ni,金屬灰色，多孔狀，孔率≥95%，用于導(dǎo)電和支撐球鎳的骨架氫以原子形式儲存，固態(tài)儲氫LaNi5中氫原子的位置

氫分子與合金接觸時，吸附于合金表面上，氫分子分解成為氫原子，原子狀氫從合金表面向內(nèi)部擴散，形成固溶體，在固溶體飽和之后，過剩的氫原子與固溶體反應(yīng)生成氫化物。氫與金屬或合金的反應(yīng)是一個多相反應(yīng)，由以下幾個反應(yīng)組成：氫分子傳輸、吸附氫的分解、表面遷移、吸附氫轉(zhuǎn)化成吸收氫、氫在α相稀固態(tài)溶液中擴散、α相轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪?、氫在氫化物中擴散。充放電時的電化學(xué)反應(yīng)

放電負(fù)極：MHx-e-

+OH-

→M+H2O

正極：NiOOH+H2O

+e-

→

Ni(OH)2+OH-

充放電過程：負(fù)極發(fā)生H2和H2O間的可逆變換，正極發(fā)生Ni(OH)2

和NiOOH間的可逆變換?？偡磻?yīng)：MHx+NiOOH→

M+Ni(OH)2

負(fù)極正極

充電負(fù)極：M+H2O+e-→MHx+OH-

正極：Ni(OH)2+OH-

→NiOOH+H2O

+e-

總反應(yīng)：M+Ni(OH)2→

MHx+NiOOH

負(fù)極正極三、鎳氫電池充放電特性

充電電流越大（充電速度快），充電電壓高，但充電效率也低。不同電流下的充電特性不同電流下的放電特性

放電電流越大，放電電壓越低，放電時間短，能放出的容量越小。溫度特性溫度越高，電池電壓越低，能夠充入的容量越小，即充電效率越低。在各種環(huán)境溫度下，在電池接近充電終了時，電池電壓升高，當(dāng)充電容量達(dá)到額定容量時，電池電壓達(dá)到峰值。隨后，由于電池發(fā)熱，電池的電壓又降低。在-20℃~20℃范圍內(nèi)，溫度越高，放電電壓越高，但是溫度過高（60℃），又會導(dǎo)致電壓急劇降低。在小電流放電時，溫度對放電容量的影響不大。放電電流越大，溫度對放電容量影響越明顯，尤其是在低溫放電時（0℃以下），放電容量下降非常顯著。自放電特性自放電機制有：（1）正極活性物質(zhì)NI(OH)2的成分自分解，產(chǎn)生的氧可能達(dá)到負(fù)極，減少正負(fù)極的活性物質(zhì)，造成電池容量降低。（2）儲氫合金的氫從負(fù)極到達(dá)正極，與正極反應(yīng)造成活性物質(zhì)損失，使容量降低。（3）正極存在氮化物雜質(zhì)，引起亞硝酸鹽和氨的氧化還原穿梭反應(yīng)的進行，使正極退化。（4）電池內(nèi)壓的形成。鎳氫電池自放電容量損失是可逆的，長期儲存的電池經(jīng)過3~5次小電流充放電后，可使電池容量恢復(fù)。

四、優(yōu)缺點優(yōu)點：（1）比能量達(dá)60-70Wh/kg，比功率達(dá)150-300W/kg；（2）使用壽命較長，循環(huán)充放電達(dá)1000次；（3）耐過充、過放電能力較強。（4）綠色環(huán)保，無鉛、鎘等對人體有害金屬污染。（5）使用溫度范圍寬，可以在-23～55℃下正常工作。缺點：（1）自放電損耗較大，月?lián)p失20-40%；（2）對溫度敏感，溫度對放電電壓和容量有較大影響；（3）目前成本較高，鉛酸電池5倍以上。（4）單體電池電壓較低，為1.2V。第四節(jié)鋰離子電池鋰是最輕的金屬，暴露在空氣或遇水會發(fā)生燃燒。一、工作原理正極：LiMnO2（氧化錳鋰，錳酸鋰）、LiNiO2（氧化鎳鋰，鎳酸鋰）、LiCoO2（氧化鈷鋰

，鈷酸鋰）、LiFePO4（磷酸鐵鋰）等鋰化金屬化合物?？梢郧度牒兔摮鯨i+。負(fù)極：天然石墨、人造石墨和層狀石墨的鋰碳化物

LixC等制造。電解質(zhì)：非水電解質(zhì)——有機溶液（液態(tài)鋰離子電池）或固體聚合物（聚合物鋰離子電池）。充電過程電池反應(yīng)正極：LiMO2-xe-

→Li1-xMO2+xLi+

負(fù)極：C+xLi++xe-→LixC

總反應(yīng)：C+LiMO2?LixC+Li1-xMO2

在充放電過程中，鋰離子通過電解質(zhì)游離于正負(fù)極之間。充電時，鋰離子由正極嵌入負(fù)極；放電時，脫離負(fù)極回到正極。

負(fù)極正極負(fù)極正極放電過程電池反應(yīng)負(fù)極：LixC-xe-→C+xLi+

正極：Li1-xMO2+xLi++xe-→LiMO2

總反應(yīng)：LixC+Li1-xMO2?C+LiMO2鋰離子電池工作原理二、正極材料

要求：

（1）晶體結(jié)構(gòu)有利于Li+的嵌入和脫出，晶體結(jié)構(gòu)牢固，在充放電過程中穩(wěn)定性好，使電極具有良好的可逆性，以保證電池具有長循環(huán)壽命。

（2）充放電過程中有大量的Li+嵌入和脫出，使電極具有高的電化學(xué)容量。

（3）有較高的氧化還原電位，從而使電池具有較高的輸出電壓。

（4）Li+在電極材料中有較大的擴散系數(shù)，以減少極化造成的能量損耗，便于電池的快速充放電。

（5）有較高的電導(dǎo)率，能使電池大電流的充電和放電。

（6）氧化還原電位變化小，以保證電池平穩(wěn)的充電和放電。

（7）正極材料不與電解質(zhì)等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

（8）價格便宜，對環(huán)境無污染。

過渡金屬氧化物，主要有

層狀結(jié)構(gòu)：LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2，

尖晶石型：LiMn2O4，

橄欖石型：LiFePO4

多元材料等。LiCoO2層狀結(jié)構(gòu)這種層狀結(jié)構(gòu)有利于Li+在由CoO6八面體形成的二維空間進行可逆的嵌入和脫出。比能量高，工作電壓較高（3.7V），充放電電壓平穩(wěn)，適合大電流充放電，容易制備。Co資源有限，價格較貴，且對環(huán)境有污染。Li+的反復(fù)嵌入與脫出會造成LiCoO2的結(jié)構(gòu)在多次收縮和膨脹后從三方晶系到單斜晶系的相變，還導(dǎo)致發(fā)生粒間松動而脫落，使內(nèi)阻增大，容量減小，造成循環(huán)性能不佳。

O原子構(gòu)成面心立方緊密堆積(CCP)，鋰和錳分別占據(jù)CCP堆積的四面體位置和八面體位置。四面體晶格和八面體晶格共面構(gòu)成一系列互通的三維離子通道，適合Li+脫出和嵌入。Mn2O4骨架極為穩(wěn)定，對Li+和溶劑或其它體積較大的陽離子具有選擇性，可避免有害的溶劑共嵌入效應(yīng)。優(yōu)點：Mn資源豐富，無毒無污染，價格便宜；安全性好，耐過充放電。缺點：理論容量偏低；材料在電解質(zhì)中會緩慢溶解，造成電池容量減少；在較高溫度下，材料容易發(fā)生晶格畸變，造成電池容量迅速衰減。LiMn2O4層狀尖晶石結(jié)構(gòu)FeO6八面體和PO4四面體通過共角或者共邊連接成開放性的三維框架結(jié)構(gòu)。相鄰的FeO6八面體共用一個氧原子，從而互相連接形成Z字形的FeO6層，在FeO6層之間，構(gòu)成了Li+的連續(xù)直線鏈，這使得Li+可能形成二維擴散運動。優(yōu)點：三維框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在充放電過程中結(jié)構(gòu)、體積變化小，可逆性好，有利于提高循環(huán)壽命；具有很好熱力學(xué)穩(wěn)定性，在高溫還是低溫下均具有良好存儲性能；價格低廉，無毒無污染。不足：電子和Li+的傳導(dǎo)率低，只適合于小電流密度下充放電。LiFePO4橄欖石結(jié)構(gòu)三、負(fù)極材料

要求：

（1）具有較低的氧化還原電位，接近金屬鋰的電位，使電池的輸出電壓高。

（2）Li+能夠大量地在主體材料中可逆脫嵌，比容量值大。

（3）在Li+的脫嵌過程中，主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，變化小，以獲得好的循環(huán)性能。

（4）氧化還原電位隨插鋰數(shù)目的變化應(yīng)盡可能少，以使電壓不發(fā)生顯著變化，保持平穩(wěn)的充放電。

（5）有較好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，減少極化，利于大電流充放電。

（6）Li+在材料中有較大的擴散系數(shù)，利于快速充放電。

（7）容易獲得，成本不高，環(huán)保性好。負(fù)極材料主要有石墨由于具備電子電導(dǎo)率高、Li+擴散系數(shù)大、層狀結(jié)構(gòu)在嵌鋰前后體積變化小、嵌鋰容量高和嵌鋰電位低等優(yōu)點，目前是主流的商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極材料。石墨屬于六方晶系，其晶體是由碳原子組成的六角網(wǎng)狀平面規(guī)則堆砌而成，具有層狀結(jié)構(gòu)。在每一層內(nèi)，碳原子排成六邊形。良好的層狀結(jié)構(gòu)十分適合Li+的反復(fù)嵌入脫離。Li+嵌入石墨層間后，形成嵌鋰化合物L(fēng)ixC6（0≤x≤1），四、電解質(zhì)鋰離子電池對電解質(zhì)的要求：(1)有較高的離子導(dǎo)電性；(2)化學(xué)穩(wěn)定性高，與電池的電極材料、集流體、隔膜、粘接劑等基本上不發(fā)生反應(yīng)；(3)熱穩(wěn)定性強，在較寬的電位范圍內(nèi)不發(fā)生分解反應(yīng)；(4)安全無污染，容易制備，成本低。鋰離子電池電解質(zhì)分為液體電解質(zhì)和聚合物電解質(zhì)。液體電解質(zhì)由鋰鹽溶解于有機溶劑中制備而得，具有導(dǎo)電性好、與電極相容性好等優(yōu)點。存在滲漏、安全性差、需要堅固金屬殼、電池尺寸缺乏靈活性、電池組裝復(fù)雜等缺點。聚合物電解質(zhì)采用高分子材料為基體的聚合物，使有機溶劑/鋰鹽存在于聚合物網(wǎng)絡(luò)中。具有離子導(dǎo)電性強、力學(xué)性質(zhì)好、易薄膜成形、柔軟質(zhì)輕、有彈性以及不滲漏等特性。除了作為傳遞離子的電解質(zhì)用，聚合物電解質(zhì)還可作為正負(fù)電極間隔膜用。五、性能特點優(yōu)點：單體電池的額定電壓達(dá)到3.6-4V。比能量高達(dá)100-120Wh/kg，比功率高達(dá)250-400W/kg。循環(huán)壽命達(dá)1000次以上。無記憶效應(yīng)，環(huán)保性好。自放電率小，月10%。缺點：大電流放電能力差。限制在2~3C。成本較高

鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對比

技術(shù)參數(shù)

鎳鎘電池

鎳氫電池

鋰離子電池

工作電壓（V）

1.2

1.2

3.6

比能量(Wh/kg)

50

65

105-140

能量密度(Wh/L)

150

200

300

充放電壽命(次)

500

500

1000

自放電率（%/月）

25-30

30-35

6-9

有無記憶效應(yīng)

有

有

無

有無污染

有

無

無

（注：充電速率均為1C）

第5節(jié)其它電池一、金屬空氣電池以金屬（常用鋅、鋁）為正極、空氣為負(fù)極的一類電池。

鋅空氣電池鋅為負(fù)極活性物質(zhì)空氣中氧氣作為正極活性物質(zhì)，多孔活性碳作為正極氫氧化鉀作為電解質(zhì)鉑或其它材料為催化劑

負(fù)極：Zn+2OH-→ZnO+H2O+2e正極：O2+2H2O+4e→4OH-總反應(yīng)：Zn+O2→2ZnO按照補充能量的方式分為直接充電式和機械更換式

直接充電式：直接對電池的鋅電極進