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1、增程式是当前的最佳电动汽车,杨裕生 2011年11月11日,内容,前言一、我国动力电池性能的评估二、量电池之力而发展纯电动车三、增程式是当前的最佳电动汽车四、电池决定电动汽车的发展路线,前言,工信部去年牵头上报节能与新能源汽车产业发展规划(2011-2020年)，再三“催促”国务院批准温总理7月讲话：“新能源汽车，发展方向和最终目标是什么，现在重点发展的混合动力车和纯电动车是不是最终产品，并不十分明确。”“发展新能源汽车下一步要集中解决哪些问题，包括路线问题、关键核心技术问题、投入问题、政策支持问题，必须尽快明确下来。”（见求是杂志第14期）,现在，媒体说，电动车降温了 企业说，电动汽车发展路
2、线不明 发展要等待政策,一、我国动力电池性能的评估,1、安全性不燃、不炸2、成本与寿命降价、节能3、比能量Wh/kg4、比功率W/kg5、能量转换效率与自放电6、可维护性7、生产、处理中的环境友好,技术水平的评价内容,动力电池的比较,锂离子电池电动车的主力电池，,优点：比能量高比功率高高能量转换效率循环寿命长,不足：有的体系安全性较差；价格还不够低 再生时可能污染环境,技术在进步中,电源管理和控制系统改进 安全性和循环寿命正在提高,新电极材料提高比容量和工作电压,国产隔膜价格低,电池生产半自动化可靠性、一致性提高,材料纳米化提高比能量和比功率,一、我国动力电池性能的评估,锂离子电池组着火事件频
3、发,深圳XX公司的电池 武汉的大客车 在公司本部的小轿车 在曹妃甸的大客车上海XX公司的电池 新疆的大客车 在车库里的大客车（2010,1,7）825路公交车（2011,7,8）,杭州出租汽车（2011,5,11）合肥大客车冒烟（2011,5,14）深圳223路双层混动公交大巴冒烟(2011,9,3)南方电网的储能锂离子电池组（洛、深）2次,一、我国动力电池性能的评估,举例不全面“捂着”的不少,统计很难原因多未查明,在历时46天、40多项模拟和佐证试验后，专家组于6月8日公布了鉴定结论：“自燃事故发生不能认定电池单体设计、制造方面存在质量问题，而是电池成组后不能完全满足车辆使用环境的需求，在应
4、用过程中，出现了电池漏液、绝缘受损以及局部短路的情况，且未能及时发现，在经过多次重复使用以后，隐患显现，引发本次事故。”,2011年4月11日众泰朗悦纯电动出租车自燃起火,近两年电动自行车安全性事故（不完全统计）,河南商报,自2008年以来仅河南省就发生电动自行车引起伤人、亡人的火灾事故8起 致6人死亡12人受伤,电动车亡人火灾起数、死亡人数 分别占全省同期亡人火灾数的10.0%、亡人数的11.3%，电动车伤人数 占同期伤人数的42.8%。,“充电不当是元凶”,安全第一,大部分着火电池组的正极用的是磷酸铁锂！,既不必惊慌，又要重视,大容量、高电压锂离子电池的安全是个新问题影响因素多，环节复杂，
5、圆满解决要有个过程,电池防火功能设计,电池组防火功能设计,观念：含能部件，又含有机溶剂，是易燃物 今后比能量提高，危险性更大,一、我国动力电池性能的评估,铅酸蓄电池每车一块,优点：成熟、廉价、安全 有一万安时以上的大型产品缺点：比能量较低 深放电时循环寿命较短 铅污染环境（尤其是冶炼、回收中）,*（日）Shin-Kobe Technical Report No.15(2005-3),关键：各种新结构卷绕式、管式等 新技术铅炭电池等 正确使用，2005年循环寿命4500次*2009年达到6000次（70%DOD）,电动自行车促成若干家十亿以上产值铅酸电池厂,一、我国动力电池性能的评估,金属氢化物
6、-镍电池,优点：比功率较高环境友好资源循环利用循环寿命较长能量转换效率较高,不足：比能量不及 锂离子电池 价格不低 稀土大涨价 影响竞争力,已用于混合电动轿车的电源日本的镍氢动力电池的比能量45Wh/kg,一、我国动力电池性能的评估,新技术：将活性炭加入电池中,将活性炭掺入铅酸电池负极铅碳电池活性炭片与铅酸电池负极并联超级电池活性炭掺入锂离子电池正极电容电池（江苏常州，辽宁朝阳，2011年6月）活性炭掺入氢镍电池负极“镍碳超级电容器”（周国泰院士，2011年9月）应称“高功率氢镍电池”,效果：比功率提高 循环性改善 比能量减低，约42Wh/kg 活性炭占了电极的30%,这类电池 可以统称为超电
7、容电池,一、我国动力电池性能的评估,总之：用目前的电池做纯电动车 性能不能与燃油汽车相比 续驶里程、加速时间、最高速度估计，15-20年也难做到！,电池与油的能量密度相差悬殊2个量级 很难消除此差距,为什么？,一、我国动力电池性能的评估,用于纯电动车，合理设计：续驶里程 150km 最高速度 100 km/h,目前动力锂离子电池比能量 约90Wh/kg,二、量电池之力而发展纯电动车,车载电池用量取决于续驶里程和最高车速车重、车速、里程、电池优化设计,OK!,不堪重负！,引自郭孔辉院士,恶性循环的根子不合理的续驶里程,电池要多用 车重就增加 车重了又要加电池量,里程如300km,车载电池用量取决
8、于续驶里程和最高车速车重、车速、里程、电池优化设计,OK!,不堪重负！,参考郭孔辉院士的图修改,恶性循环的根子不合理的最高车速,功率要求高 要加电池量电池用多了 车重又增加,车速如150km/h,最节油-用“谷电”“风电”零排放-只有电动力简单-无油路/气路/水路车身便宜-一般性加工有资源优势和一定基础,电动汽车必须：真能节油、减排；买得起；用得好,发展电动汽车，不容动摇,纯电动车是奋斗目标优点突出,二、量电池之力而发展纯电动车,目前电池装的纯电动汽车 不能全满足这三个条件,1、常规纯电动轿车的市场难测,二、量电池之力而发展纯电动车,例：BYDe6 300km 36.98 万/辆,初印象行程不
9、短 价格不斐,观点：要全面评价 冷静地观察市场,用磷酸铁锂为正极的锂离子电池 700公斤,百公里耗电量为19.5度,大量圈地搞充电站、换电站，费钱多而效率低 奥运会、世博会的模式不能用于商业运行,现电池比能量下，合理的设计里程仅约150公里,电池量大，散热困难安全问题解决难度加重,电池和纯电动公交车价格高，长期离不了补贴,电池单体、成组、使用欠成熟，性能衰退过快,但公交大客车一日需行200-300公里,电池与车辆不能齐寿，后续电池谁补贴？,电池性价比的提高 要有个较长过程,2、纯电动公交车目前只宜少量演示,二、量电池之力而发展纯电动车,观点：少量演示 发现问题 积累经验,3、铅酸电池微、小型轿
10、车应大发展,理由一 车轻、小，耗电少，充电易解决 行百公里微型车耗电5-6度电，小型车8-10度,理由二 结构简单：使用、维修方便、节材节能,理由三 电池少，价格低廉，容易推销,理由四 充电容易220V，5A,观点：动车做小，所有矛盾都易解决,是电动自行车、摩托车的升级换代产品遮风挡雨的代步工具满足广大城镇用户需求，大力发展普及车,二、量电池之力而发展纯电动车,政府部门要主动领导要赶快制定合理的标准，要允许上牌照,鲁、浙、苏、粤等省市，生产者众多 已批量出口，应尽快允许在国内销售,可以很快建(改)成几个年产20万辆的厂形成有中国特色的电动汽车产业即可大量节省汽油，减轻城镇空气污染,科学时报7月
11、28日A3版文章“别藐视铅酸电池微型电动汽车”,二、量电池之力而发展纯电动车,4、锂离子电池微型轿车有发展空间,车小、轻（800kg），耗电少 耗电5-6度电/百公里 200kg电池可以行驶 300km（低速）或 250（高速）,电池少，价格低廉（应8万），容易推销,充电方便220V，5A,观点：适应大城市用户、中产阶层需求,比能量（100Wh/kg）是铅酸电池的3倍,容易向无补贴过渡,二、量电池之力而发展纯电动车,只有电动机一种动力故属纯电驱动,行驶前电池组充电途中小功率发电机最佳工况下发电,发电机与电池并联驱动电动机 也可给电池充电,车上发电虽仍需用油 但可省油一半以上,三、增程式是当前的
12、最佳电动汽车,高功率电池或储能电池+超电容 提供回收电能,1 以铅酸电池+电容器为能源（科凌）,增程式电动公交车逐渐被上下认识,2 以锂离子电池为能源（杭州赛恩斯）,3 以锂离子电池+超级电容器（合肥江淮）,4 以锂离子电池为能源（宁波神马）,5 以超级电容器为能源（浙江青年-巨容）,6 轿车2011年国家863（广汽-科凌）,三、增程式是当前的最佳电动汽车,增程式十大好处,1、不必配太大容量动力电池且可远行2、电池组不会缺电和过放电寿命延长3、不一定用锂离子电池而用别种价格低,4、夜间在停车场充电不另建充电站省地5、夜间充电是使用电网的“谷电”“填谷”,6、不需要充电/换电的周转电池低投入7
13、、不需要大量的换电设施和人员运行省,8、传统汽车设施和成就全继承且易加工9、现有技术就可节油50%以上节能减排多,10、政府补贴负担轻较容易过渡到无补贴,观点：新一代电池投用前的最佳车种,三、增程式是当前的最佳电动汽车,车辆在行驶中 发电机给电池充电,电池始终运行于“半充”状态与“半放”状态之间（以电池半容量为基准）,电池运行于“半充”与“半放”状态之间的好处：1、内阻最小，发热量小2、不过充，安全有保障3、不过放，循环寿命长4、淡化了不一致性问题5、可简化电源管理系统6、可用廉价的铅酸电池,运行段,三、增程式是当前的最佳电动汽车,增程式优于插电式混合动力车,内燃机和电动机两动力系统，复杂，价
14、较贵,插电式50公里内也不用油远距离全用内燃机,用内燃机时，大马拉小车，油耗仍很高,观点：企业行为，可以在竞争中发展,三、增程式是当前的最佳电动汽车,混合动力公交车有“中国特色”，是补贴重点,部分企业用外企部件拼装交帐，不掌握核心技术,电池寿命也不乐观；也有后续电池补贴的问题,中度混合动力公交车，节油不多,2010中国（杭州）新能源公交客车精英赛,5公司参赛7辆混合动力客车，平均节油率（基准车型：12米级，手动变速器）：14.63%,观点：政策过于看重了混合动力公交车,增程式公交车优于混合动力,2011中国（昆明）公交车精英赛：15.61%,三、增程式是当前的最佳电动汽车,两者通过行星轮式齿轮
15、机构结合综合调节两动力之间的转速关系,内燃机系统和电机驱动系统各有一套变速机构,两动力组合-复杂加工要求高我国无优势专利也难绕过车贵，中国卖不动,日本政府要转向美国政府不支持,观点：中国个别企业可试 政府不必提倡,增程式比混联式(全混合)更合中国企业,普瑞斯为代表总销量200万,三、增程式是当前的最佳电动汽车,为向新一代纯电动汽车方向跨越发展奠定基础,大力发展微、小实用型纯电动汽车为突破口,大、中型车以纯电驱动的增程式为主要过渡车种,四、电池决定电动汽车的发展路线,燃油车,电动车,铅酸电池微型车,60Wh/kg140km65km/h,80Wh/kg180km80km/h,40Wh/kg100k
16、m50km/h,锂离子电池微型车,150Wh/kg 300km 100km/h,90Wh/kg200km80km/h,增程式(纯电驱动)大客车/乘用车,150Wh/kg 100km纯电动 100km/h,2010 2015 2020 2025 2030,90Wh/kg 60km纯电动 80km/h,锂离子电池轿车,150Wh/kg 240km 100km/h,300Wh/kg500km100km/h,90Wh/kg150km100km/h,?,续驶里程决定于油箱的容量,发展路线图,全面提升动力锂离子电池生产技术水平，完善产业链；攻克模块成组技术，提高电池安全性；,为向新一代纯电动汽车方向跨越发展奠定基础要将动力电池列为重大专项加以发展,开展原创性研究，为5-10年后的纯电动汽车动力电池提供具有自主知识产权的核心技术；,四、电池决定电动汽车的发展路线,持续治理铅污染的同时，支持铅酸电池技术进步，研制60Wh/kg、长寿命高新技术铅酸电池；,改革国家支持课题的成果使用、推广办法，扩大收益范围，促进国内行业整体技术水平提高。,谢谢！,
