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1、纯电动轿车的能源供给模式及相关技术研究毕业设计（论文）开题报告书 2011年 6 月 18 日姓 名 专业和年级汽车运用技术学制 毕业设计(论文)题目纯电动轿车的能源供给模式及相关技术研究一、毕业论文课题综述或毕业设计说明书（毕业论文课题从“本课题目前研究现状” 、“目前存在的主要问题” 、“本课题拟解决的主要问题及意义”三个方面进行综述，字数不少于300字；毕业设计说明书从“设计目的” 、“设计功能”及“功能实现方式”等三个方面撰写。）世界上许多发达国家对电动汽车的研发和产业化给予了高度重视，发展速度很快。经过两个多五年计划的研究和产品开发，我国在电动汽车的相关关键技术领域取得重要突破，整体
2、技术水平接近世界先进水平，技术成熟度接近产业化程度，我国已经处于电动汽车推广应用的前夕。目前主要问题是我国大城市、中小城市、城镇最合适的纯电动轿车使用模式和能源供给模式。研究我国在借鉴国外先进的纯电动轿车使用模式和能源供给模式时，我国是如何发展自身合适的纯电动轿车使用模式和能源供给模式。同时，也列举我国在纯电动轿车的先进技术。天津市纯电动轿车示范运行的解析来说明我国纯电动轿车发展的实用性。作为未来汽车工业的发展方向之一，电动汽车给予了中国民族品牌追赶外资企业的机会。二、 本题的主要内容随着经济的发展，中国汽车保有量稳步增加，带来环境污染与能源断缺的问题。电能的产生多样性决定了发展纯电动汽车成为
3、我国汽车工业发展的必然趋势。本文通过对国外先进的纯电动汽车发展，论述我国在纯电车汽车方面的潜力。我国充分借鉴国外先进的纯电动汽车的使用模式和能源供给模式来推进我国纯电动汽车行业的发展。以天津做为试点城市对电动汽车进行改进推动其发展。随着我国的人才物资的投入我国在纯电动汽车方面的发展以达到国际水平。三、 完成期限和采取主要措施12011年6月14悉毕业论文指导书。22011年6月18日完成开题报告。32011年10月14论文中期检查，交论文初稿。42011年10月18导教师返回修改意见。52011年10月25定稿。62011年10月论文答辩。72011年11月2026日指导教师完成论文评阅、成绩
4、、总结，材料上交系部.四、主要参考文献书目1 汪卫东. 世界汽车安全技术的最新发展J汽车工业研究, 2004,(04) . 2 汤秀 ,刘伟涛. 电动汽车技术发展综述J城市车辆, 2002,(05) .3 孙逢春. 电动汽车发展现状及趋势J科学中国人, 2006,(08) .4 王秉刚. 中国清洁汽车行动的成就与展望J汽车工程, 2005,(06) .7 朱元,韩晓东,田光宇. 电动汽车动力电池SOC预测技术研究J电源技术, 2000,(03) .摘要随着经济的发展，中国汽车保有量稳步增加，带来环境污染与能源断缺的问题。电能的产生多样性决定了发展纯电动汽车成为我国汽车工业发展的必然趋势。本文通
5、过对国外先进的纯电动汽车发展，论述我国在纯电车汽车方面的潜力。我国充分借鉴国外先进的纯电动汽车的使用模式和能源供给模式来推进我国纯电动汽车行业的发展。以天津做为试点城市对电动汽车进行改进推动其发展。随着我国的人才物资的投入我国在纯电动汽车方面的发展以达到国际水平。关键词:纯电动汽车，使用模式，能源供给模式，节能环保。目 录 第一章 项目研究背景、目的和意义.71.1项目研究背景和目标.71.2本项目的研究目标和意义.7第二章 国外纯电动轿车研发和应用的现状.8第三章 纯电动轿车的使用模式以及需要注意的问题.8 3.1纯电动轿车的使用模式.8 3.2中国推广纯电动轿车需要注意的一些问题.11第四
6、章 纯电动轿车的能源供给模式和相关技术设备的分析.12 4.1充电设备.12 4.2动力蓄电池.14 4.3消除谐波技术.15第五章 我国纯电动轿车的发展.16 5.1天津市纯电动轿车示范运行的解析.16 5.2我国未来电动汽车的展望.195.3结语.19谢词.20第一章 项目研究背景、目的和意义1.1 项目研究背景和目标汽车工业的飞速发展，汽车保有量的迅速增长，面临着能源短缺和环境污染两方面的挑战，发展电动汽车是汽车工业可持续发展的必然选择。进入21世纪，我国汽车工业出现了“井喷式”发展局面。汽车产量每年以超过100万辆速度增长，汽车进入寻常百姓家庭已经是不争的事实。2006年我国汽车产量已
7、达到720多万辆，汽车保有量达到3500多万辆，成为世界第三大汽车制造国和第二大汽车销售国。按照我国的经济发展速度和国土面积与人口总量预测，到2030年，我国的汽车保有量的低限预测（按照目前世界平均水平估计），将超过1亿辆，中国将真正进入汽车社会。然而，汽车工业的发展必然面对来自环境和能源方面日益严峻的双重挑战。目前，我国已经面临石油资源严重短缺的局面，石油对外的依存度接近50%，石油问题已经不仅仅是狭义的能源问题，而是上升到国家能源安全的高度。此外，汽车工业的发展必然受到环境容量的限制，汽车尾气排放已经成为我国大气污染的重要来源，而二氧化碳排放问题已经成为国际政治问题。因此，我国汽车工业的发
8、展将不得不选择一条能源多样化、节能、环保的技术路线，而发展电动汽车是这一路线中的重要途径。改革开放以来，电力工业取得了长足的发展，配送电网络遍及千家万户。我国已经从过去的电力绝对短缺阶段，发展到目前的电力相对过剩阶段。当前以及未来较长的历史时期，我国电力工业将面临这样的局面：由于电能的储存性差，电力工业需要培育未来的电力市场，来平衡装机容量与年度周期内的用电峰谷周期和昼夜用电峰谷周期之间日益尖锐的矛盾。由于交通领域能源使用具有常年的稳定性和利用夜间谷电的可能性，国际上电力行业普遍看好交通领域这一巨大的、潜在的能源消费市场。电动汽车正是最直接、最具潜力、最具可能性的、巨大的电能用户。1.2 本项
9、目的研究目标和意义鉴于目前我国电动汽车的发展水平和未来的发展趋势，国家电网公司及时提出了“十一五”电动汽车推广实施的总体方案，按照“示范、试点、培育”三个层面，循序渐进，逐步发展电动汽车应用市场。天津市电力公司被列为电动汽车的推广应用试点单位，承担了国网公司2007年度下达的“纯电动轿车能源供给模式及相关技术研究”重大科技创新任务，本项目的研究的目的是按照国网公司的总体部署，分析国内外电动汽车尤其是纯电动轿车（含插电式混合动力轿车，在本报告后面的讨论都包括此车型）的技术发展状况和趋势，借鉴国外推广应用纯电动汽车的经验和教训，研究国内外纯电动轿车的运行模式和能源供给模式及相关技术，推动我国纯电动
10、轿车在世界率先实现产业化和商业化，为我国电力行业开拓电动汽车用电市场，提供必要的参考依据。以胡锦涛为总书记的党中央，根据我国的国情和经济发展需要，提出并大力倡导科学发展观。党的“十六大”把建设环境友好型、资源节约型国家，提到了战略高度，节能减排成为我国政治生活、经济建设等领域广泛的重要议题。作为一个负责任的大国，我国也应当承担起降低温室气体排放，保护人类生存环境的国际义务和责任。在交通领域大力发展电动汽车既是经济发展的需要，同时也是国际政治发展的需要。因此，建立并完善适合我国国情的电动汽车充电网络系统，大力推广发展电动汽车，对我国经济长期可持续发展具有深远的影响，同时具有不可忽视的政治意义。第
11、二章 国外纯电动轿车研发和应用的现状世界上许多发达国家对电动汽车的研发和产业化给予了高度重视，发展速度很快。早在1991年，美国3大汽车公司签订协议，成立先进电池联合体USABC，合作研究电动汽车用电池。90年代初期，通用汽车公司投入10亿美元开发EV-I型纯电动轿车，并发展到第二代EV-I。2007上海国际汽车工业博览会推出新款雪佛兰Volt概念车，采用了最新研发的E-Flex动力推进系统。2001年，法国电力公司和博洛尔集团（Group BOLLORE）成立了一个联合子公司BatScap，开发了采用高性能聚合金属锂蓄电池（LMP）的“蓝色”电动轿车（Blue car）；达索飞机制造公司与生
12、产汽车车体的Heuliez公司合作生产四座电动汽车，该车装备新一代的锂聚合物蓄电池和一台扩大汽车自主性的辅助动力系统。美、日及欧洲发达国家纯电动汽车即将进入实用化阶段。目前，法国电动汽车的普及程度和保有量都位居世界前列，据不完全统计已有20000辆不同的纯电动汽车在运行，其中纯电动轿车有8000辆。法国政府、法国电力公司、标致-雪铁龙汽车公司和雷诺汽车公司签属协议，共同承担开发和推广电动汽车，共同合资组建了电动汽车的电池公司，萨夫特公司承担电动汽车的高能电池的研究和开发，以及电池的租赁和维修等工作。1997年法国的电动汽车产量达到2000辆左右。年前，法国政府、电力公司与汽车制造商签订了协议，
13、使全国电动汽车保有量达到10万辆，在20个城市推广使用电动汽车。第三章 纯电动轿车的使用模式以及需要注意的问题3.1纯电动轿车的使用模式纯电动轿车的使用模式是指使用方式和应用范围，在国外纯电动轿车的使用模式主要有：个体用户、俱乐部、企事业单位、公共服务部门、政府、场地用车六种使用模式。下面针对不同应用范围和使用方式的特点，做详细描述。（1）个体用户使用模式目前，个体用户使用模式是纯电动轿车最主要的使用模式，个体用户基本上是把纯电动轿车作为家庭的第二辆用车，用于日常的上下班、购物、上学、社区活动等短程运输，特点是线路相对固定，空间分布较广，不同的家庭成员的使用特征和要求不一致。天津清源电动车辆有
14、限责任公司对向美国出口的纯电动轿车使用情况进行调查后发现，个体用户中不同的家庭成员使用具有如下特征：表2.1家庭成员使用特征对性能的要求学生高年级高中生和大学生驾驶纯电动轿车上学和回家。每天行驶的里程在30mile（51km）以内，不上高速公路，主要在市内使用，对轿车的动力性能要求不高。时速：40km/h70km/h一次充电续驶里程：100km（60 mile）老年人驾驶纯电动轿车购物、社区活动等。每天行驶的里程在30 mile（51km）以内，不上高速公路，主要在市内使用，对轿车的动力性能要求不高。时速：40km/h70km/h一次充电续驶里程：100km（60 mile）户主夫妇上下班、办
15、事等作为家庭的第二辆轿车使用，偶尔需要上高速公路，每天行驶里程在50 mile（90km）以内，对动力性有较高的要求。时速：100km/h左右；一次充电续驶里程150km（90 mile）从国外情况来看，个体用户是纯电动轿车最大的客源。法国是世界上纯电动汽车保有量最大的国家，从上世纪80年代就开始就开展电动汽车研发制造和城市运行,目前在实际运行的约有8000辆左右,典型车型是雪铁龙SAXO纯电动轿车，大多数用户是个体用户。据统计，法国的个体用户，使用电动汽车出行、上下班每天里程约50公里左右，而动力电池组一次充电续行里程在7080公里，所以一般在住宅中车库进行慢充电，需快速充电时去公用充电站快
16、速充电。对个体用户而言，纯电动轿车是实用、费用低廉的车型，也是一种实惠的明智选择。（2）俱乐部团体用户使用模式俱乐部团体用户使用模式是国外纯电动轿车的另外一个主要使用形式。主要解决个体用户的“最后半小时”的运输问题，使纯电动轿车能够在使用中最大限度的扬长避短。特点是能够大幅度提高车辆的使用效率、提高使用的经济性和降低市区的排放，满足用户短程运输的需要，法国和日本对这种使用模式进行了积极的探索。日本丰田汽车公司在1999年5月与所在地丰田市联合推出“蜡笔”电动汽车交通系统，陆续投入100辆丰田开发的双人座“ecom”纯电动轿车，进行了俱乐部使用模式的示范运行。该系统以多人共用为前提，在丰田市内设
17、立了10处专用停车场，运用于市区通勤、公交车站往返等，据悉从1999年起一直使用到现在，已有会员1000多人，会员主要是丰田汽车公司的雇员。该系统能够通过互联网实现调度、会员预约、自动计费、远程监控、充电管理等多种管理功能。 图2.2 “蜡笔” 电动汽车交通系统 （3）企事业单位使用模式一般企事业单位用户使用模式的特点是主要在特定的区域作为通勤车和工作用车等车队使用，但是有时也需要进入城市、城郊和乡村的公共道路系统，一般不进入高速公路系统。由于纯电动轿车具有零排放、发热量小、安全性好等特点，能够在进大楼、进山洞，具有传统车辆在这方面不可比的优势。目前纯电动轿车在大型工厂、学校、机场、火车站、码
18、头、风景名胜区等单位得到广泛的使用。图2.3是天津清源电动车辆有限责任公司出口到美国，被美国宇航基地用于通勤的“幸福使者”纯电动轿车。（4）公共服务部门使用模式公共服务部门使用模式是指银行、邮电、电力、煤气、自来水等公共服务部门使用纯电动轿车作为通勤车和工作用车的运行模式。这些部门分布在城市的每个角落，使用范围比一般企事业单位用户要大，但是有相对固定的区域和线路。据报道，法国的国家电力电网公司和美国的国家邮电公司都有上千辆纯电动汽车作为抢修车和邮件运输车以及市区货物中转车辆在使用。（5）政府部门用户使用模式由于电动汽车是新一代的零排放车辆，发展电动汽车有非常好的节能环保效益和社会效益，但是目前
19、情况下，纯电动汽车在性能和在使用成本方面还不能与传统汽车进行正面的竞争，政府采购是各国政府支持电动汽车发展的重要手段，特别是美国政府，为了支持纯电动汽车的发展，为军队、警察和政府部门多次采购纯电动轿车作为通勤车和工作车使用，例如军队的基地工作车、警察的巡逻车、政府部门之间的通勤车等，使用特点是使用区域相对固定，对车辆的性能有较高的要求。（6）场地用车使用模式场地用车也就是非道路用车。场地用车使用模式是指只在特定的区域内使用的，不在公共道路系统和高速公路系统使用的车辆使用模式。例如高尔夫球场用车、游览车、社区用车等。3.2中国推广纯电动轿车需要注意的一些问题根据对国外调研得到的纯电动轿车运营经验
20、和天津市纯电动轿车的示范运行数据，我们提出中国推广纯电动轿车需要注意的一些问题。（1）纯电动轿车的性能和配置本着经济实用的原则，根据使用模式的不同，推荐纯电动轿车的性能和配置（见表2.6）。表2.6 纯电动轿车的推荐性能和配置序号使用模式最高车速Km/h最大爬坡度%续驶里程km电池类型电池容量Ah直流电压等级V车载充电功率kW1个体用户待添加的隐藏文字内容2401002070120铅酸锂2020048400252俱乐部4070205070铅酸锂2020048400253事业单位401002070120铅酸锂2020048400254公共服务401002070120铅酸锂202004840025
21、5政府部门（含出租车）7015020100300锂20200280600256场地用车4070205070铅酸锂20200489625（2）充电设备对配电电压的要求配电电压380V/220V：大型充电机（快速充电）采用三相四线制、380V供电；小型充电机采用三相四线制380V供电或单相220V供电，车载充电机一般采用单相220V供电。（3）配电的要求根据纯电动轿车的数量及动力电池类型和电压等级、使用模式和能源供给模式决定充电机（站）对配电容量的要求。单台变压器容量及单进线容量需满足全部配电容量的设计要求。（4）充电插口、充电机、充电站的布点原则目前，车用动力电池充电时间长，快速充电对电池寿命影
22、响大的缺陷没有根本的改变，对于纯电动轿车来说，最经济的充电方式是使用车载充电机，同时也减少了对基础设施的依赖。充电插口：结合停车场、小区和大楼停车位的建设，按照一车位配置一个带计费装置的充电插口的原则来布点。充电机：主要满足停车补电的要求，按照每510辆车配置一台带计费装置的充电机的原则来布点。充电站：主要满足快速、慢速充电；停车补电的要求，按照20辆以上才考虑建站、充电站规模取决于纯电动轿车的数量和电池种类的原则来布点。第一章 纯电动轿车的能源供给模式和相关技术设备的分析4.1充电设备对于一辆电动车来讲，蓄电池充电设备是不可缺少的子系统之一，它的功能是将电网的电能，转化为电动车车载蓄电池的电
23、能。电动汽车充电设备包括车载充电装置、非车载充电装置，充电设备中最主要的是充电机，按照充电功率的大小可以分为车载、小型、大型充电机。在今后的一段时间内，可充电蓄电池仍将主导电动汽车的动力源市场。车载充电装置，指安装在电动汽车上的采用地面交流电网和车载电源对电池组进行充电的装置。包括车载充电机、车载充电发电机组和运行能量回收充电装置。车载充电装置通常是指使用结构简单、控制方便的接触式充电机也可以是感应充电机，直接从墙上取电。它完全按照车载蓄电池的种类进行设计，针对性较强。非车载充电装置，即地面充电装置，主要包括专用充电机、专用充电站、通用充电机、公共场所用充电站等。它可以满足各种电池的各种充电方
24、式。通常非车载充电装置的功率、体积和重量均比较大，以便能够适应各种充电方式。随着电力电子技术和变流控制技术的飞速发展，高精度可控变流技术的成熟和普及，分阶段恒流充电模式已经基本被充电电流和充电电压连续变化的恒压限流充电模式取代。直到目前，主导充电工艺的还是恒压限流充电模式。接触式充电的最大问题在于它的安全性和通用性，为了使它满足严格的安全充电标准，必须在电路上采用许多措施使充电设备能够在各种环境下安全充电。（1）天津市示范运行的充电设施天津市纯电动轿车示范运行工作中，22辆示范运行纯电动轿车采用的充电设施主要有：l 每辆纯电动轿车配置一台车载充电机和一个充电插口；其中：XL系列轿车（配置锂电池
25、）的车载充电机功率5kW，幸福使者轿车（配置铅酸电池）的车载充电机功率2kW。l 建设一座具备20-450V、0-200A万能充电机4台的综合性充电站，在天津清源电动车辆有限责任公司的试验试制车间建设一座综合性充电站。（2）充电设施的新进展电动汽车充电机是涉及电力变流、自动控制、电池应用、现场通信、微机控制等领域的高新技术产品，可靠性和稳定性要求高，部件的通用性和互换性十分重要。采用模块化和总线结构是最优途径。例如非接触充电装置的典型代表应是新西兰奥克兰大学用时长达10年开发成功的IPT充电装置。采用IPT (即非接触式大功率充电系统)技术研制的由2kW模块组装的电动车充电装置，在新西兰温泉公
26、园已连续运行数年。 IPT的特点是：电动汽车与充电装置之间没有电气接触，不存在高压绝缘问题，没有隔离问题。发射天线可以完全隐藏在地面以下，地面没有影响车辆运行的障碍物，对于场地十分狭小的城市，可节约充电站占地面积。电源、效率较高，可以达到85%以上。系统完全工作在谐振状态，实现了理想的零电压、零电流换向，电磁骚扰问题得到有效缓解。发射天线与主机之间允许较长距离的传输，有利于充电站整体布局。 IPT充电系统是一种发展前景良好的新型高频开关电源充电装置。以奥克兰大学的技术为依托，30kW、60kW和70kW的IPT充电装置已经开发成功。若用于大功率充电设备，提高充电电压与降低价格之间还存在一些需要
27、解决的技术问题，如单接收模块的功率提升、单模块输出电压的提升，还需要解决一些技术问题。（2）存在的问题目前，我国的充电机大多采用可控硅充电机，而可控硅充电机是二频电源，输入电流与输出电流基本一样大，对于车载充电机，在家中220V的交流电源可能难以承受过大的充电电流，只能做到慢速充电。对公用的地面充电机而言，快速充电可能需要几百安培电流给电动汽车充电，若同时几辆车在充电，那输入电流太大，对电网势必会产生影响。（3）电动汽车充电技术的发展展望电动车产业的快速发展，智能、快速的充电方式成为电动汽车充电技术发展的趋势。如何迅速的、安全的、无损害的电池充电技术将是各国专家研究的方向。目前，脉冲开关电源充
28、电机是电动汽车充电技术的发展方向，采用高频电源后大大减小输入电流，不对电网产生谐波冲击，对延长电池寿命，保持电池大容量储电等方面具有独特优势。4.2动力蓄电池动力蓄电池是各种电动车辆的主要能量载体和动力来源，也是电动车辆的整车成本的主要组成部分。动力蓄电池自身技术的提高和成组应用技术的发展成为电动车辆市场化和商业化的关键因素之一，如果动力电池技术取得突破，能够解决比能量低和充电时间长的缺陷，那么纯电动汽车将会发生革命性的变化。纯电动汽车和混合动力汽车的储能装置主要是动力蓄电池。根据它的不同用途，动力蓄电池所起的作用和主要性能都有所差别。纯电动汽车行驶完全依赖电池的能量，电池的容量越大，可以实现
29、的续驶里程越长，但是电池的体积和重量也越大，纯电动汽车要根据设计目标、道路情况、行驶工况等参数的不同来选配电池。（1）发展现状在经历了铅酸电池、镍镉电池、钠硫电池等多种类型的发展和探索后，目前纯电动汽车使用的电池主要集中在阀控铅酸动力电池、镍氢动力电池和锂离子（锂聚合物）动力电池。日本从事电动车用MH/Ni电池开发的代表性厂家为松下公司和丰田公司，美国的Ovnic公司和USABC正在积极开发研究MH/Ni电池。目前我国已经开发出12Ah100Ah的纯电动汽车用高能量型镍氢动力蓄电池，比能量达到65Wh/kg，这是目前的蓄电池中较高的；比功率350W/kg；由国家“863”动力蓄电池检测基地获得
30、的数据表明，电池深度充放电（80%DOD）下的循环寿命达到1000次以上。镍氢电池在高温状态下，正极充电效率变差，并加速正极板的氧化，使电池寿命缩短。负极储氢合金加速氧化，并使储氢合金平衡压力增加，储氢合金的储氢量减少，降低镍氢电池的性能。镍氢电池在充电后期，会产生大量的氧气，如果安全阀不能及时开启，会有发生爆炸的危险。镍氢高功率型动力电池虽然仍有不足，但基于他本身的优势，仍然是近期电动车发展的重要选择之一。锂离子动力电池作为一种新型的动力技术，使用时必须串联才能达到使用电压要求，单体性能上参差不齐并不全是电池生产技术问题；即使每一道工序都经过严格的检测程序，每只电池的电压、内阻、容量一致，使
31、用一段时间后也会产生差异。同其优点相比，这些缺点不成为主要问题，特别是用于高科技、高附加值（如充电动轿车）产品中，因此应用范围非常广泛。4.3消除谐波技术纯电动汽车采用的充电机为非线性负荷，在运行时会对电力系统产生一定的影响。消除谐波技术是特指消除电动汽车的车用充电机引起的谐波技术。充电机对电力系统的影响主要体现在造成谐波污染和电网功率因数的下降等方面。需要采取一些切实可行的技术措施来降低或消除这些影响，目前没有技术上的难度，也容易实现。（1）电网的谐波限值车用充电机是一种非线性设备，会产生谐波电流，对公用电网是一种污染。谐波注入电网会造成电能质量下降等负面影响。（2）充电机（站）谐波治理对策
32、1）增大单台充电机的滤波电感增大单台充电机的滤波电感，可以降低单台充电机的电流总谐波畸变率。这种方法最简单，但随着滤波电感的增加，会带来更大的功率损耗，增加充电机的成本、重量等。2）减小充电机功率变换单元等效电阻根据充电机的输出参数，选择合适的功率变换单元的拓扑结构，减小功率变换单元的等效阻抗。3）采用三相功率因数校正技术代替普通三相二极管整流桥采用三相功率因数校正技术代替普通三相二极管整流桥，可以提高单台充电机的功率因数。4）采用PWM整流器来获得直流母线电压采用PWM整流器来获得直流母线电压，为一至多台充电机提供直流输入， PWM整流器可以获得单位功率因数。5）充电站安装电力有源/无源滤波
33、器充电站安装电力有源/无源滤波器，对充电站的电流谐波进行统一的治理，达到抑制电流谐波的目的。当多台充电机同时工作时，彼此之间抵消了一部分电流谐波，起到了辅助电力有源滤波器工作的功能。第五章 天津市纯电动轿车示范运行的解析与我国未来电动汽车的展望5.1天津市纯电动轿车示范运行的解析“天津市工况下的电动汽车运行考核试验研究”是国家高新技术研究发展计划（863计划）项目，项目编号2003AA501930，已经通过了国家科技部的验收。本项目投入了22辆纯电动轿车进行了出租车（含俱乐部）、政府（含公共部门）、场地用车（含企事业单位）三种使用模式的示范运行试验研究。通过示范运行，探索并总结了纯电动轿车运行
34、的基础条件、支撑环境、运行模式、技术以及政策支持、管理规范等方面的规律和经验。自从国家电网公司将天津列为电动汽车示范运行试点后，天津电力公司与天津清源公司合作，利用已有的研究成果，进一步进行深入的研究。（1）总体规划天津市电动汽车运行示范的短期、中期以及长远发展的规划按照“小起步，快步走”的思路，制定天津市电动汽车运行示范实施计划，逐步实现总体规划规模。天津市电动汽车的运行示范工程分为三个部分展开，即在天津市区模拟出租汽车运营模式进行示范运行、政府部门之间公务通勤线路运行示范、警察在特定的区域内进行场地用车使用示范，进而实现以线带区，以区带市全面发展的目标。出租车使用模式天津市区的交通流量大，
35、人员密集，周边环境污染严重，出租汽车保有量达3万多辆，占市区交通流量10%以上，针对出租汽车这一典型使用模式进行纯电动轿车示范运行。我们在车上加装了运行管理系统的车载记录仪和智能信息单元，具有远程运行监控、标定、定位和车载记录功能，通过设置一些参数来模拟国外的俱乐部使用模式和公共部门使用模式。政府使用模式 随着政府机构改革的不断深入，要求机关人员精干、工作效率高，而现有的配车体制还没有考虑到处以下公务员办公的需要，在政府部门之间建立电动车的示范运行系统，正好能满足这些公务员办公的需要，同时可以提高政府的环保形象。在运行示范工程中，在天津市科学技术委员会、天津市公安交通管理局、天津市发展改革委员
36、会3个电动汽车研究、管理以及产业化的政府主管部门所处的和平区繁华地段率先使用电动汽车，线路互为彼此的目的地，以此为中心，进一步扩大运行范围，辐射与之相关的政府部门，逐渐形成政府间的通勤车。然后扩大运行规模，在现有的基础上扩展到6辆车的规模，基本可以满足政府部门之间的公务通勤需要。我们在使用的过程中，设计了一些参数来模拟国外的个人用户使用模式。场地用车使用模式劝业场派出所负责天津市最繁华的步行街金街的治安管理等工作，金街（包括和平路和滨江道）整个步行街包括附近区域约10多平方公里的范围，传统的车辆不允许进入，为了进行场地用车使用模式的示范运行，投入了5辆幸福使者纯电动轿车，用于特定区域内的警察巡
37、逻、通勤、公务等。我们设计了一些参数来模拟国外的企事业单位使用模式。（2）项目进展与实施情况成立了由天津市主管领导杨栋梁为组长，相关单位领导为成员的领导小组，负责管理协调示范运行的相关问题，建立协调机制。同时成立了由技术人员组成的技术支持小组，负责示范运行车辆的技术问题，建立了技术服务机制。制定了相关管理制度，展开技术培训，完善了天津市电动汽车发展规划，制定了相应的实施细则。完成了车辆的技术开发、车辆的准备等先期工作，配备了车载记录仪、智能化充电机、故障诊断及安全管理系统，车载智能终端、GPS定位系统以及基于无限通讯网络的高速数据传输系统，实现车辆运行中央监控管理调度。先后投入运行纯电动轿车2
38、2辆，按照公务用车和出租车的模式展开运行，同时针对不同配置、不同运行条件车辆进行考核试验和对比。投入纯电动中巴车2辆，展开纯电动中巴车的运行考核试验。所有车辆累计运行里程超过10万公里。完成电动汽车技术经济性、相关政策环境、基础设施规划等软环境的研究。（3）示范运行中的故障统计与分析对纯电动轿车的可靠性进行考核是本项目的一项主要工作，也是广大用户关心的问题，纯电动轿车是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括动力电池、驱动电机、变速箱、制动等动力系统，以及其它附件如空调、助力转向等，各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。概括的说，既有复杂的低压电气系统，又有高电压、大
39、电流的高压动力系统。各子系统控制系统参数的相互影响，工作状态的变化，传感器与执行器的失效，使得纯电动轿车的故障定义和分析极其复杂，为了简化可靠性试验的工作量，提高工作效率，我们只对纯电动轿车特有的故障进行了统计和分析，对与内燃机汽车一致的底盘、车身和低压电器的故障不在统计和分析之列。（4）示范运行暴露的技术问题和解决方法1）整车由于动力电池没有突破，电池比能量低引起的整车整备质量大、续驶里程短以及充电时间长的弊病依然存在，我们根据目前动力电池的技术水平，合理匹配的现有纯电动轿车整车的城市工况续驶里程最长为150公里左右，用作政府（含个体用户、公共部门）使用模式比较合适，用于出租车使用模式显得不
40、足，解决的办法是定点、定线和定使用区域。2）电池及管理系统在运行考核中，电池及管理系统暴露出比较多的问题。比如电池的一致性差、电池均衡系统均衡能力不足，过电流判断条件和故障处理方式需要斟酌，SOC估计明显偏差，抗干扰能力有待提高以及检测参数漂移明显、充电接头选型等。在示范运行刚开始阶段，三辆装有锂离子电池的轿车不同程度地表现出电池不均衡的现象，B2-10、A2-5表现更为明显，首先不均衡电池较多，其次单体电池电压最高值与最低之间极差比较大，电池均衡系统的均衡能力不足。改进措施：电池研发部门提高电池的一致性，在提供给整车单位时应作好筛选工作，加大电池均衡系统的均衡能力，加快电池均衡时间。3）电机
41、控制系统电机控制器作为XL纯电动轿车动力输出单元的直接控制装置，其性能的优劣对整车性能有影响。在运行考核中，电机控制系统也暴露出一些问题，比如倒车限速、上电电阻值偏小。均采取相应措施得以解决。4）监控服务系统电动汽车示范运行电子地图跟踪程序中电子地图位置显示明显偏差，在示范运行过程中，通过在市内多地点的重新标定，提高了定位精度，基本实现对车辆的跟踪。5.2我国未来电动汽车的展望作为未来汽车工业的发展方向之一，电动车给予了中国民族品牌追赶外资企业的机会。其中，比亚迪在2008年已推出插电式混合动力车F3DM，2009年推出纯电动轿车E6；而奇瑞在2008年已推出轻混、中混版A5，2009年推出Q
42、Q、S18、瑞虎等多款纯电动车。面对中国这一全球最大的汽车市场，外资车企也自然不甘落后。大众、宝马、奔驰等著名品牌都相继推出了自己的电动车计划和相关产品。其中大众全球第一个电动车示范车队正式投入运行，并为公众提供免费的穿梭交通服务；而此前，宝马纯电动车MINIE中国实路测试项目也已在北京展开，未来将向更多城市推广。5.3结语我国是人口大国，随着经济的发展我国已成为全球第二大汽车占有国，汽车尾气已成为我国最大的环境污染问题。环境污染成为我国对外的政治问题。伴随着环境问题的同时能源危机也成为阻碍我国经济发展的一大因素。由于电能来源广泛，我国发展核能潜力巨大，风能，水能，热能等资源丰富。为发展纯电动汽车提供了巨大的帮助。发展电动汽车不仅只是节能，还减少汽车的污染。提高我国汽车行业在国际上的竞争力。这需要我们的科研人员不断努力创新，需要消费者的大力支持。才能使我国在这方面有长远的发展。
