電動汽車電池電荷研究現狀

『壹』 請教高手：淺析汽車新能源技術發展狀況論文怎樣寫

立幟汽車製造網 隨著世界能源危機和環保問題日益突出，汽車工業面臨著嚴峻的挑戰。一方面，石油資源短缺，汽車是油耗大戶，且目前內燃機的熱效率較低，燃料燃燒產生的熱能大約只有35%—40%用於實際汽車行駛，節節攀升的汽車保有量加劇了這一矛盾；另一方面，汽車的大量使用加劇了環境污染，城市大氣中CO的82%、NOx的48%、HC的58%和微粒的8%來自汽車尾氣，此外，汽車排放的大量CO2加劇了溫室效應，汽車雜訊是環境雜訊污染的主要內容之一。我國作為石油進口國和第二大石油消費大國，污染嚴重，世行認定的20個污染最嚴重的城市有16個在中國。國內汽車產品水平與國外差距很大，平均油耗高出10%—30%，排放約為15—20倍，汽車工業面臨的壓力更大。

上個世紀末以來世界各國和各大汽車公司以及國內各大科研機構和高等院校紛紛致力於開發清潔節能汽車，新能源汽車獲得了長足發展。汽油和柴油是傳統內燃機汽車的能源，利用除此以外的能源提供汽動力的汽車均可稱為新能源汽車。目前正在開發的新能源包括天然氣、液化石油氣、醇類、二甲醚、氫、合成燃料、生物氣、空氣以及電荷燃料電池等。

本文介紹新能源汽車技術的發展概況，並對其發展前景提出看法。

1 新能源汽車的種類及其特點

1.1 天然氣汽車和液化石油氣汽車

天然氣汽車又被稱為「藍色動力」汽車，主要以壓縮天然氣(CNG)、液化天然氣(LNG)、吸附天然氣(ANG)為燃料，常見的是壓縮天然氣汽車(CNGV)。液化石油氣汽車(LPGV)是以液化石油氣(LPG)為燃料。CNG和LPG是理想的點燃式發動機燃料，燃氣成分單一、純度高，與空氣混合均勻，燃燒完全，CO和微粒的排放量較低，燃燒溫度低因而NOx排放較少，稀燃特性優越，低溫起動及低溫運轉性能好。其缺點是儲運性能比液體燃料差、發動機的容積效率較低、著火延遲期較長。這兩類汽車多採用雙燃料系統，即一個汽油或柴油燃料系統和一個壓縮天然氣或液化石油氣系統，汽車可由其中任意一個系統驅動，並能容易地由一個系統過渡到另一個系統。康明斯與美國能源部正合作開發名為「先進往復式發動機系統(ARES)」的新一代天然氣發動機，根據開發目標，該發動機熱效率達50%(熱電聯產時達到80%以上)，NOx排放量低於0.1g／km，製造成本為400450美元／kW，維護費用低於0.01美元／kwh，在滿足這些目標的同時，發動機具有較高的可靠性。

1.2 醇類汽車

醇類汽車就是以甲醇、乙醇等醇類物質為燃料的汽車，使用比較廣泛的是乙醇，乙醇來源廣泛，製取技術成熟，最新的一種利用纖維素原料生產乙醇的技術其可利用的原料幾乎包括了所有的農林廢棄物、城市生活有機垃圾和工業有機廢棄物。目前醇類汽車多使用乙醇與汽油或柴油以任意比例摻和的靈活燃料驅動，既不需要改造發動機，又起到良好的節能、降污效果，但這種摻和燃料要獲得與汽油或柴油相當的功率，必須加大燃油噴射量，當摻醇率大於15%—20%時，應改變發動機的壓縮比和點火提前角。乙醇燃料理論空燃比低，對發動機進氣系統要求不高，自燃性能差，辛烷值高，有較高的抗爆性，揮發性好，混合氣分布均勻，熱效率較高，汽車尾氣污染可減少30%以上。這種汽車最早由福特公司在20世紀80年代中期開發，到2003年底，美國有230多萬輛乙醇汽車，其中多數是道奇和克萊斯勒廂式車——2003年已賣出233466輛。

1.3 氫燃料汽車

氫是清潔燃料，採用氫氣作燃料，只需略加改動常規火花塞點火式發動機，其燃燒效率比汽油高，混合氣可以較大程度地變稀，所需點火能量小，有利於節約燃料。氫氣也可以加入其它燃料(如CNG)中，用於提高效率和減少N02排放。氫的質量能量密度是各種燃料中最高的一種，但體積能量密度最低，其最大的使用障礙是儲存和安全問題。寶馬公司一直致力於氫氣發動機研製，開發了多款氫發動機汽車，其裝有V12氫發動機的7系列轎車是世界上首批量產的氫發動機，該發動機可使用氫氣和汽油兩種燃料。

1.4 二甲醚汽車

二甲醚(DME)是一種無色無味的氣體，具有優良的燃燒性能，清潔、十六烷值高、動力性能好、污染少，稍加壓即為液體，非常適合作為壓燃式發動機的代用能源，使用該燃料的車輛可達到美國加州的超低排放標准。日本NKK公司成功地開發出用劣質煤生產二甲醚的設備，並且和住友金屬工業公司於1998年完成了用二甲醚作為汽車燃料的試驗，二甲醚汽車(DMEV)不會排放黑色氣體污染環境，產生的NOX比柴油少20%。

1.5 氣動汽車

以壓縮空氣、液態空氣、液氮等為介質，通過吸熱膨脹做功供給驅動能量的汽車稱為氣動汽車，氣動發動機不發生燃燒或其他化學反應，排放的是無污染物輻射的空氣或氮氣，真正實現了零污染。目前開發比較成功的是壓縮空氣動力汽車(APV)，工作原理類似於傳統內燃機汽車，只不過驅動活塞連桿機構的能量來源於高壓空氣。APV介質來源方便、清潔，社會基礎設施建設費用不高，較容易建造。無燃料燃燒過程，對發動機材料要求低，結構簡單，可借鑒現有內燃機技術因而研發周期短，設計和製造容易。但目前APV能量密度和能量轉換率還不夠高，續駛里程短。1991年法國工程師Guy Negre獲得了壓縮空氣動力發動機的專利，並加盟MDI公司，2000年MDI公司推出的名為「進化」(evolution)的APV，質量僅700kg，其發動機質量僅為35kg，速度可達120km／h，一次充滿壓縮空氣可行駛200km，充氣費用僅為0.3美元，在城市中約可行駛10h，在壓縮空氣站充氣2min就可完成，用氣泵充氣3h可完成。

1.6 電動汽車

世界上第一輛電動車(EV)由美國人在19世紀90年代製造。EV大致分為蓄電池電動汽車(BEV)、燃料電池電動汽車(FCEV)和混合動力電動汽車(HEV)。電動汽車的一個共同特點是汽車完全或部分由電力通過電機驅動，能夠實現低排放和零排放。

蓄電池電動汽車是最早出現的電動汽車。使用鉛酸電池的汽車整車動力性、續駛里程與傳統內燃機汽車有較大的差距，而使用高性能鎳氫電池或者鋰電池又會使成本大大增加。而JtBEV都需有一定充電時間及相應的充電設備，使用場合受到了限制。燃料電池具有近65%的能量利用率，能夠實現零排放、低雜訊，國外最新開發的高性能燃料電池已經能夠實現幾乎與傳統內燃機汽車相當的動力性能，發展前景很好，但成本卻是制約其產業化的瓶頸。在加拿大進行的示範試驗表明，使用燃料電他的公共汽車製造成本為120萬加元，而使用柴油機的公共汽車僅為27.5萬加元。

混合動力汽車融合了傳統內燃機汽車和電動汽車的優點，同時克服了兩者的缺點，近年來獲得了飛速發展，並已經實現了產業化和商業化，PRIUS和INSIGHT兩款混合動力汽車的成功向人們展現了混合動力技術的魅力和巨大的市場潛力。

1.7 以植物油為燃料的汽車

為了尋找可代替石油的新能源，科學家也將目光投向了植物油，正在研製以植物油如大豆油、玉米油及向日葵油為原料的內燃機油。科學家們還在研究生物柴油，這是一種以植物油為原料的燃料，將來可作為柴油的替代品大量用於卡車和輪船。生物柴油中不含硫，因此不會對環境造成酸雨威脅。為生產生物柴油，化學家們正在對植物油進行酯化加工，使之變成甲基酯化合物，燃燒起來更干凈，發動機內殘留物也較少。

2 我國新能源汽車的發展概況

我國天然氣資源豐富，分布廣泛，海南、北京、上海、重慶等省市被列為國家燃氣汽車重點示範城市，各地均在燃油汽車基礎上研製開發改裝了壓縮天然氣汽車和液化石油氣汽車，主要用於計程車、公交客車、大型車輛和工程設施等。一汽—大眾公司開發了捷達LPG，上海交大研製成LPG轎車並和申沃客車聯合開發成功改裝型LPG城市bus，北京開發了CNG城市bus。

山西是產煤大省，甲醇汽車項目已進行多年，目前已達到商業運行階段，所用甲醇汽車採用靈活燃料系統，既可用甲醇，也可用汽油，將乙醇當作有氧燃料使用，現在在河北和黑龍江等地推廣。同時國家制定了乙醇汽油燃料相關標准。我國雲崗汽車公司大同汽車製造廠開發了甲醇中巴車。

我國煤炭資源豐富，政府支持以煤炭為原料製造車用燃料項目。煤直接液化和間接液化製取車用燃料的項目正在積極進行。「十五」期間在雲南和陝西建立了煤直接液化示範廠，以煤為原料合成石油或二甲醚等車用燃料。西安交通大學與中國科學院煤化工研究所經過5年協同攻關，於2000年研製出了「超低排放二甲醚汽車」，通過在TYll00單缸柴油機及裝備有大連柴油機廠生產的CA498柴油機的麵包車上燃用二甲醚的試驗，發現發動機的功率可提高10%-15%，熱效率提高2—3個百分點，雜訊降低10%-15%。

我國從事燃料電池研究的單位有20餘家，質子交換膜(PEM)燃料電池技術已取得較大進展，但與國外還有不小差距，例如，國外將功率50—80kW的PEM燃料電池用於轎車，而我國最大的PEM燃料電池單堆功率為5kW，離轎車使用相距甚遠。我國的金屬燃料電池技術已經達到世界先進水平。

我國的鎳氫電池和鋰電池技術水平也已經達到國際先進水平，比亞迪在2005年上海車展展出的E1電動車已經具備了很好的整車動力性能。

目前國內對壓縮空氣動力汽車的研究報道最多的是浙江大學，他們已經開發出壓縮空氣動力摩托車研究平台，探索出不少有益的結論，正在進一步深入研究，此外重慶大學和同濟大學也做過一些探索性研究。應當說APV在國內的發展才剛剛起步。

3 代用燃料汽車的發展前景

在各種汽車代用燃料中，LPG和CNG最方便投入使用，而且目前已經具有好的配套基礎設施。在排放和經濟性能要求較高而動力性能要求一般的公共交通領域具有很好的應用前景，美國近年來新型公交客車中天然氣汽車就占據了較大比例。在中國這樣的農業大國特別是一些農業大省，乙醇資源豐富，乙醇汽車有良好的應用前景。二甲醚等合成燃料具有很好的排放特性，也將具有很好的應用前景，特別是作為代用柴油應用於混合動力汽車。混合動力汽車毫無疑問是下一代汽車動力系統的主要形式。

蓄電池電動汽車的使用性能不如混合動力汽車和燃料電池汽車，且成本高。氫燃料發動機的能量利用率不如氫氧燃料電池。因而蓄電池電動汽車和氫發動機汽車的發展前景不是十分樂觀。當然隨著太陽能電池技術的發展和突破，也許純電動汽車能迎來一個不錯的發展局面。壓縮空氣動力汽車雖然實現了零污染，但其整車性能與傳統汽車相差太遠，只能在較小的范圍內應用於特定場合。

燃料電池是目前技術條件下能量利用率最高的車用能源。燃料電池的比能量可達200—350Wh／kg，為鋰離子電池的2—3倍；能量轉換效率高達60%～80%，是汽油機或柴油機的1.5～2倍，能實現超低污染甚至零污染，而且燃料電池使用的氫能源是可再生的。目前以甲醇燃料電池技術最為成熟。國外各大石油公司和汽車均在致力於燃料電池汽車的研發以搶佔在未來汽車發展中的灘頭。戴姆勒—賓士汽車公司從1993年到2000年先後推出了NecarI—NecarⅣ和Nebas等系列FCEV，2001年5月Necar4在美國試車，功率55kW，最高車速145km／h，裝載行程450km，最新推出的Necar V-FCEV採用甲醇燃料電池。1997年Ballard動力公司和福特汽車公司組建了Xcellsis公司開發燃料電池轎車，美國AR—CO、殼牌、德士古等石油公司和加州CARB先後加盟，組成世界上最強大的燃料電池車開發聯盟。日本電力中央研究所正在開發一種全面使用耐熱陶瓷的燃料電池，電池在發電效率非常高的1000℃的高溫下工作，電解質的輸出功率達到1W／cm2，相當於傳統燃料電池的5倍。EvomR公司致力於開發鋁和鋅燃料電池，已具有相當水平。

總之對代用燃料的綜合評價應考慮以下因素：燃料成本；車輛成本；對進口石油的依賴程度；有效能源利用率；溫室效應；排放污染；生產、儲運、分銷、加註設施；裝載行駛里程和加註時間；安全性。基於這些因素，目前最容易投入使用的代用燃料是CNG和LPG。電、甲醇和乙醇的綜合評價指數都低於汽油。可以預計LPG和CNG以及乙醇的市場份額將會不斷增加。二甲醚和合成柴油在十年後其市場份額會快速穩定增長。混合動力汽車會進一步發展，迅速增加市場份額。而燃料電池汽車會在20年之後開始實現產業化逐漸增加市場份額。傳統汽油機汽車的市場份額會在20年之後開始出現明顯的下降，但柴油車會在重型車輛領域繼續保持很高的市場份額。

4 結束語

在未來的20年內，汽油和柴油仍是汽車主要的能量來源，但汽油和柴油的質量要求越來越高，發動機技術將快速發展以提高能量利用率。代用燃料會得到迅速運用，天然氣汽車和乙醇汽車會率先大規模投入使用，二甲醚和合成燃料會逐步擴大應用。

混合動力系統會得到快速發展和應用，混合動力汽車將至少在30年內都是汽車工業最切實可行的解決能源問題和污染問題的途徑。因此應當整合資源加速混合動力汽車的開發，搶占汽車技術發展的新高地。

燃料電池是最有前途的車用能量，也是未來汽車的主要能量源，國內石油工業應該與汽車工業聯手開發先進的燃料電池技術，搶占未來先進汽車技術的前沿陣地!

『貳』 電動汽車電池的發展前景怎麼樣

不怎麼樣，因為現在的電動汽車都不成熟，只可以跑跑市區內的（因為電池電量持續時間不長），也就是說並不可以跑長途，那就會很麻煩。還有個問題就是充電，石油的話只需幾分鍾就可以，而電池需要好幾小時。最後，電池的重量問題，電池的重量會嚴重增加車輛重量，也就是會造成汽車動力和速度的負擔，然後負擔越大，動力就要越大，動力越大，用電量越大，電池就要更大，就會導致惡性循環。

『叄』 混合動力汽車電池的發展現狀 及其發展歷程！急！！！

、混合動力汽車
（一）混合動力汽車的技術特徵 混合動力汽車由內燃機和電動機共同驅動，混合動力汽車技術已經成為世界汽車產業發展的重要方向。混合動力汽車的關鍵是混合動力系統，它的性能直接關繫到混合動力汽車整車性能。經過十多年的發展，混合動力系統總成已從原來發動機與電機離散結構向發動機電機和變速箱一體化結構發展，即集成化混合動力總成系統。
混合動力汽車具有如下一些基本技術特徵：一是節約燃油，清潔環保。混合動力汽車既發揮了發動機持續工作時間長、動力性好的優點，又可以發揮電動機無污染、噪音低的好處。與目前的汽油車相比，混合動力汽車能夠節省25%～40%的燃油，尾氣排放也比汽油車和先進柴油車更為清潔。在同等條件下，混合動力汽車比純電動汽車節約電能70%～90%。目前，最先進的混合動力汽車百公里油耗低於3升。混合動力系統排放的二氧化碳比傳統內燃機低20%～40%（視不同的行駛狀況而定），大幅降低了污染物排放量。在繁華市區，可關停內燃機，由電動機單獨驅動，實現「零排放」。在交通日益擁堵的大城市，混合動力汽車更加能夠顯示出它節能、環保的優越性；二是可以利用現有的加油站加油，不必再投資建設新的加油站；三是可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題；四是不會對傳統汽車工業造成太大沖擊。由於混合動力汽車將新技術與傳統技術很好地結合起來，因而避免了傳統汽車工業已形成的龐大生產規模和社會基礎設施的巨大浪費，在一定程度上保障了傳統內燃汽車廠商的利益。五是技術已比較成熟，初步進入了商業化推廣階段。盡管混合動力汽車還未進入像先進柴油車那樣的大規模商業化推廣階段，但在先進柴油車之外諸多新能源汽車的解決方案中，只有混合動力汽車成功實現了商業化。混合動力汽車目前還存在生產成本較高、價格較高的問題，在當前的技術條件下，其成本比同類汽油車高30%左右，普通消費者接受它還需要一個過程。
（二）混合動力汽車的市場推廣情況融合了純電動汽車和燃油汽車優點的混合動力汽車，由於較好地滿足了汽車低排放、低油耗、高性價比的綜合要求，較好地解決了汽車節能與環保問題，因而逐漸成為世界各大汽車生產企業開發的熱點，其市場前景也越來越被看好。目前，豐田公司是混合動力汽車領域的佼佼者。
1997年12月，日本豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產的混合動力汽車「普銳斯（PRIUS）」，該轎車於2000年7月開始出口北美，同年9月開始出口歐洲。普銳斯在達成高水平的燃油經濟性和環保性能的前提下，實現了出色的動力性和舒適性。「PRIUS」的正式量產上市標志以混合動力汽車為代表的新一輪汽車研發競爭的開始。為保持領先地位，豐田公司加大了對混合動力車的投入。2005年，豐田投資1000萬美元在美國肯塔基州工廠改造設備和訓練員工，以生產混合動力車。2006年10月，肯塔基州工廠生產的第一輛佳美（Camry）混合動力家庭轎車下線，預計年產量為4.8萬輛。日本本田公司推出了「insight」、「CIVIC」等混合動力汽車，福特公司緊隨其後，推出了「ESCAPE」混合動力汽車，戴克、通用、雪鐵龍、日產等公司也紛紛加快了混合動力技術的產業化開發。
普銳斯1997年在日本上市後一直反應平平，2002年的銷售量不到40000輛。2003年下半年第二代普銳斯上市，由於技術得到很大的改進，銷量迅速增長到12萬輛。隨著油價的持續上漲，更多的消費者開始購買節油和環保的混合動力汽車，這使得美國和日本混合動力汽車市場率先經歷了「井噴式」增長。2005年，混合動力汽車的全球銷量增長到45萬輛，是2003年的近4倍。2000年以來，美國混合動力車市場實現了大幅增長。在美國市場，2004年混合動力汽車的銷售量僅為5萬輛，而2005年的銷售量快速增長到20.5萬輛，佔全部新車銷量的1.2%。
從1997年到2006年，豐田已在全球銷售75萬輛普銳斯、雷克薩斯等品牌的混合動力車，佔有混合動力汽車市場近70%的份額。2006年，豐田汽車公司在美國市場上推出了4款從現有車型改造成的混合動力汽車，這些混合動力汽車的外形、操控以及車內的設備和普通車完全一樣。豐田的目標是最終將推出旗下幾乎所有車型的混合動力版，並在2012年把混合動力汽車的產量提高到100萬輛。豐田公司預測，在未來的10年內，其在美國的全部轎車銷量中，混合動力車型將佔有25%的市場份額。

『肆』 電動汽車鋰離子電池的研究

上圖為鋰離子電池的工作原理圖。其主要通過離子的遷移來實現化學能與電能之間的轉換，從而實現儲能和放電。鋰離子電池的單體電壓為鎳氫電池的3倍，並且
具有比能量密度相對較大、無記憶效應、充放電效率高、自放電率低、循環壽命長和無污染性等優點，因此，鋰離子電池成為了目前在純電動汽車上應用最廣泛的動
力電池。其中，以磷酸鐵鋰三元材料為代表的鋰離子電池，因其能量密度可達到130Wh/kg-140Wh/kg，且充放電平台穩定、安全性能良好、低溫性
能和循環壽命較好2015年10月11日，在合肥中國新能源汽車動力電池材料高峰論壇上，華中科技大學材料學材料與工程學院院長黃雲輝也表示，磷酸鐵鋰電
池通過納米技術和富鋰技術等手段而應用，其實際能量密度將會大幅度提升，並且磷酸鐵鋰電池實現2元/瓦時以下的成本沒有問題。因此，以磷酸鋰鐵為代表的三
元材料電池，現在是目前純電動汽車主要的動力電源。

雖然鋰離子電池經過發展能量密度及其他性能都得到了很大的提高，但是按照現在車輛油箱的位置大小，且電池重量符合車輛承載能力和軸荷分配要求，動力電
池比能量應達到
500-700Wh/kg。而目前的鋰離子電池的能量密度遠遠低於該值。因此目前提高動力電池能量密度是制約鋰離子電池發展的一個瓶頸問題。

目前，為了突破能量密度低這個電池的瓶頸問題，國內外學者主要做了以下幾個方面的研究。

在材料方面，而以硅基和錫基合金作為鋰離子電池的負極材料。通過這種材料的改進的鋰離子電池其理論的容量可分別高達4200Wh/kg和990Wh
/kg，完全能滿足純動力汽車動力電池能量的要求，但是硅基鋰離子電池由於充放電過程產生巨大材料體積膨脹效應，以及鋰在硅膜中擴散系數相對較小、電化學
性能顯著惡化；錫基合金負極材料電池理需解決首次不可逆容量高，充放電循環性能差的問題，目前未能在純電動汽車動力電池領域得到產業化。

另外一方面，主要是從制備技術和成組技術上進行突破。從電池的制備技術綜合考慮，採用納米技術制備來提高電池的性能，開發新型的納米材料。從成組技術
上考慮，可合理設計動力電池系統模塊化結構，減少由電池單體組成的電池組產生的性能衰減，減小電池組中電池單體一致性的影響；並且通過對實車上電池系統進
行能量管理，實現能量的進一步合理分配利用。目前主要集中在對電池組的能量管理、充放電均衡、以及SOC估算等方面。在電池組能量管理研究方面，針對混合
動力電動汽車能量分配，國內外學者對電池組能量管理分配策略做了大量的研究，總結出了功率跟隨控制策略、開關式控制策略、固定因子功率分配控制策略、模糊
控制策略等一系列能量管理控制策略。

綜合以上分析，目前純電動汽車動力電池，主要採用的是鋰離子電池。其提高性能的主要的技術瓶頸在於進一步提高純電動汽車單體電池的性能水平，以及提升純電動汽車動力電池系統的管理等方面。

『伍』 電動汽車電池關鍵技術的發展開題報告怎麼寫

主要從電池的結構原理解析，然後從電池組的組成結構，串並聯方式及電池的PACK技術多個方面去解釋，BmS管理系統的設計及發展以及控制理念，更多地闡述了電池的溫度控制系統等技術特點