開題報(bào)告電動汽車電力電池的特性分析報(bào)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(nèi)燃機(jī)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特性進(jìn)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(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是衡量一個(gè)國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志。經(jīng)濟(jì) 發(fā)達(dá)國家在世界經(jīng)濟(jì)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(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(jī)會，帶來了

2、財(cái)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(xiàn)的同時(shí)，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(cái)力竟相研制開發(fā)和推廣應(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

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(jìn)人小批量試生嚴(yán)階段。比如，日本的Hypermedia采用了高性能鋰離子電池，最高時(shí)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(qū)動電機(jī)呈多樣性發(fā)展美國傾向于采用交流感應(yīng)電機(jī)，其主要優(yōu)點(diǎn)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(jī)，優(yōu)點(diǎn)是效率高，起動

4、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 ；德國，英國等大力開發(fā)開關(guān)磁 阻電機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可靠.成本較低。缺點(diǎn)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(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)，電動機(jī)的使用尚無定論，有待 今后在使用中考驗(yàn)。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(jìn)程舉步維艱， 于是混合動力汽車成了內(nèi)燃機(jī)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) 燃機(jī)技術(shù)優(yōu)勢，又盡可能發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動無污染的優(yōu)勢。混合動力汽車將現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)與 一定的儲能元器件通過先進(jìn)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(shí)技術(shù)

5、成熟，價(jià)格便宜。3.1.4燃料電池汽車成為競爭的焦點(diǎn)燃料電池汽車在成本和整體性能上，特別是行程和補(bǔ)充燃料時(shí)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(shí)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(diǎn)。日本東洋經(jīng)濟(jì)報(bào)道：“技術(shù)革命將徹底改變 21世紀(jì)汽車業(yè)的面貌，這一改變就是在近幾年出現(xiàn)的燃料電池車”。盡管傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車仍在當(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(yùn)作上，無 論從產(chǎn)品技術(shù)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(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，出臺對節(jié)能，環(huán)保汽車的稅費(fèi) 減免和補(bǔ)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(jìn)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(diǎn)，同時(shí)續(xù)駛里程完全可以和 內(nèi)燃機(jī)汽車相媲美，具有結(jié)束內(nèi)燃機(jī)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。日本經(jīng)濟(jì)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(shí)間表，其戰(zhàn)略目標(biāo)是：2010年，日本使用的燃料電池汽車達(dá)到5萬輛；2020年達(dá)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(jì)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(jì)”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(xiàng)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2020年前建立一個(gè)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(jìn)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

8、齊全的研究與開發(fā)隊(duì)伍。尤其在質(zhì)子交換膜燃料電池方面，總體水平 與先進(jìn)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(jì)大學(xué)與上海汽車集團(tuán)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

9、電動汽車發(fā)展的里程碑，縮短了我國與世界先進(jìn)水平的差距。同時(shí)，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(xiàng)目“大功率質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動機(jī)及氫源技 術(shù)”，這項(xiàng)重大項(xiàng)目的啟動將促進(jìn)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(yùn)行，找出薄弱 環(huán)節(jié)，攻克技術(shù)難關(guān)，實(shí)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(shù)水平要基本與國 際電動汽車水平相當(dāng)，并且實(shí)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

10、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(hù)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(gè)極好的機(jī)遇。然而發(fā)展燃料電池電動汽車是一個(gè)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(shí)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(jìn)水平，必須找到適合本國國情的最佳切入點(diǎn)， 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。總的說來，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(jìn)行研究。但由于評估中存在很多不確定因素，如研究對象、時(shí)間范疇以及 國別差異等，他們得到的結(jié)論也不盡相同。Prin ceto n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(jìn) 行了系統(tǒng)研究。從燃料電池電動汽車本身的設(shè)計(jì)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效和經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行了研究，被認(rèn)為是進(jìn)行燃料評估的一個(gè)典范，而Metha nex、Metha noil nstitute等機(jī)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(diǎn)。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(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(jī)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(jī)系 統(tǒng)，再進(jìn)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(jì)算機(jī)一臺，WOR文檔辦公軟