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未來提升新能源車續航里程的辦法,主要有4個方面,第一是增大電池的能量密度,使得單位體積的電池可以存貯更多的能量;第二是降低車重,將車身材料由比較重的鑄鐵換成較輕的鋁合金。第三是提升傳動系統的效率。第四是通過一些其他的技術來間接降低能耗從而到達提升續航的效果。
降低溫度對電池的影響
過低和過高的溫度都會對電池的性能造成很大的影響,而中國的國土最冷的地方漠河的最低溫度可達-50℃以下,最熱的地方新疆吐魯番盆地最高溫度高達49.6℃以上。一個國家內氣溫相差如此懸殊,導致對純電動的新能源車上的電池是個非常大的挑戰。
相信大家都遇到過天氣過冷導致一些電子設備的電池無法正常供電的情況,而新能源車在嚴冬下,其自身的電池一樣會受到嚴峻的考驗,續航里程會有一定程度的降低。
更先進的能量管理系統
能量管理系統可以說是新能源車上最有技術含量的部分之一,而一個出色的能量管理系統可以在很大程度上彌補現下電池容量有限的不足――特斯拉就是個典型的例子:特斯拉汽車所用的電池其實在我們生活中經常能用到,那就是松下的18650電池。
特斯拉Model S電池組板由16組電池組串聯而成,并且每組電池組由444節鋰電池,每74節并聯形成。因此特斯拉Model S電池組板由7104節18650鋰電池組成。而讓這7104節鋰電池能夠良好的工作,能量管理系統扮演著非常重要的角色。
更先進的制動回收
關鍵詞 新能源汽車;問題;前景展望
中圖分類號:F4 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)15-0011-01
1 新能源汽車的概述
隨著世界汽車工業的多年快速發展,汽車數量急劇增加,在導致嚴重的交通擁堵外,同時也產生巨大交通能耗及造成嚴重環境污染。人、車、自然之間的矛盾更加突顯。要想使汽車行業持續性發展。就必須要節能減排。而發展新能源汽車是實現節能減排,發展低碳經濟的重要切入點。
2 新能源汽車發展存在問題
2.1 配套設施
眾所周知,電動汽車是必須依靠電才能完成它的整個運作,而此運作在應用體系和供應鏈的依托下完成配套工作的。作為電動汽車,在新能源領域屬于最熱門的。在能源供應方面擺在設計者面前的最大障礙則首屬電池/電池組、電控等技術瓶頸,電池的可靠性、使用壽命和安全性等還不能滿足電動汽車的要求;在應用體系這一方面,面臨的最大困難與挑戰當屬充電網絡基礎設施的不完善,所以說配套設施建設同步性直接決定了新能源汽車市場的順利發展。
2.2 環保問題
電動車的電車回收成為環保最關心的問題。當電池達到使用年限后,電池怎樣處理的問題就成為擺在眼前的最大困難,眾所周知,電池的污染會持續甚至上百年的時間,它的持續性給環境帶來了巨大的污染,對我們將來生存的環境會帶來一定的危害。所以需要研制出高能可回收的綠色電池。
2.3 鋰離子二次電池技術瓶頸
鋰離子二次電池是可充電電池,它的特性為高電壓、高能量密度。它的電化學和物理性能在國防應用和民用的應用領域很廣泛。它具有:1)儲能大;2)重量輕;3)無污染;4)使用壽命長;5)無記憶效應五大特性。同時它還是一種真正意義上的綠色環保電池,對環境不會造成污染,是目前最佳的能應用到電動車上的電池。但大量使用鋰電池有它自身的技術瓶頸。第一鋰電池價格貴。
鋰算是稀有金屬,價格降不下來,也就沒法大量普及。第二電池性能問題。鋰電池在各方面性能都很好,電容量大,充電接受率高,支持快速充電(普通鋰電池最大支持2C,動力鋰電池就更高了)但是有個致命弱點,就是過充過放性能不好,鋰電一次過充過放就能永久降低性能,一次嚴重的過充過放就能報廢,這就是為什么要開發磷酸鐵鋰,磷酸鐵鋰比鋰離子電池要耐過充過放,但是很明顯電池容量降低,動力磷酸鐵鋰電池就比容量鋰電池容量小的多,打個比方,18650容量鋰電一般是2400mAH左右,最高見到過2800mAH,磷酸鐵鋰動力電池一般是1300mAH,最大也才1500mAH,容量差距快一半了。第三電池組管理落后,因為鋰電池過充過放性能垃圾,而電池組放電有個特點就是,不均衡,有些電池放電完了,而有的還沒放完,繼續放電就會造成某些電池過放,甚至反極,降低容量,容量降低,那么在下一次放電這種差距就會越來越大,所以電池在出廠的時候要配組,盡量把容量一致的放在一起,但是使用環境還是有細微差距,比如溫度,位置,電壓,電池性能等等都會造成差距變大,最后是個別電池失效導致整組報廢。現在關鍵的是要管理電池組放電,比如各種均衡器,來拉平單個電池,但是這種均衡是很復雜的,目前還沒有好的解決方案,不惜成本也許可以做到,但是僅限于實驗室。電池組均衡是世界級的難題。
第四充電問題。鋰電池支持快速充電,尤其是動力鋰電池,但是沒有快速電源,用普通的220 V充電的話,電流大的驚人,以亞迪E6純電動汽車為例,電池類型為磷酸鐵鈷鋰電池,配置電池容量200Ah,標稱電壓316.8 V(相當于96只充電電壓3.3 V左右的磷酸鐵鈷鋰電池單體串聯電壓)。正常的1C速度,用220V電壓時高壓側的電流就是287 A,想快速充電比如2C,3C,電流還要翻倍,3C就是861 A,什么線可以承受?如果做慢速0.1C充電就是28.7 A的電流,那就得把車停在自己車庫,插上充電器慢充,10小時滿,電流也還有近30 A,你家電線需要改造,小區內多幾個電動車,就要整體改造了,所以需要專用充電站,使用高壓進行快速充電,比如1 kV,這時電流就能降低到63 A,3C速率是189 A,加上是專用的充電站所以無影響,但是成本極高,需要專業人員來給你插頭,這可不是家用220 V想插就插,高電壓大電流,需要經過培訓的人員才能接線,高壓對汽車本身和充電器都是一種考驗等。
3 新能源汽車的發展前景
國務院常務會議決定,自2014年9月1日至2017年底,對獲得許可在中國境內銷售(包括進口)的純電動以及符合條件的插電式(含增程式)混合動力、燃料電池三類新能源汽車,免征車輛購置稅。目前新能源車輛購置稅率約為8.5%,如果免征該稅收,將有效降低購車成本,有助于新能源車推廣提速,對整個新能源產業鏈來說,是重大利好國務院近期有望出臺支持新能源汽車發展的綜合性配套政策,預計今后新能源汽車產業將快速發展。有關部門也在抓緊制訂公布車型目錄。讓更多人選擇綠色出行,為可持續發展增添能量。
2014年5月24日,在上海考察時明確作出“發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路”的表態;5月28日,國家電網公司《關于做好電動汽車充換電設施用電報裝服務工作的意見》,明確提到,對于個人自建充電樁,需要滿足個人有固定車位、小區物業同意等條件,自建充電樁享受5毛錢一度居民電價。
今年以來,新能源汽車已經展現出良好的發展勢頭。中汽協9日公布的數據顯示,上半年我國新能源汽車生產20692輛,銷售20477輛,比上年同期分別增長2.3倍和2.2倍,產銷量已超過上年全年數量。其中,純電動汽車產銷分別完成12185輛和11777輛,插電式混合動力汽車產銷分別完成8507輛和8700輛。政府正在逐步從政策扶持、打破地方保護等方面,為新能源汽車推廣營造積極的市場環境。因此寬松的政策環境給我國新能源汽車工業發展提供了廣闊發展空間,未來發展前景非常光明。
參考文獻
[1]加強科技研發工作,推進節能減排與新能源汽車的快速發展.機械工程學報,2009,45(2).
乘“化石能源向可再生能源轉換”和“一帶一路”兩大戰略機遇之東風,僅僅經過兩三年時間的布局,猛獅科技(002684.SZ)就實現了向新能源產業發展的完美轉型,高端電池制造、清潔電力和新能源車輛業務“三駕馬車”并駕齊驅的發展格局初步形成。
2016年,猛獅科技實現營業收入20.33億元,同比增長269.37%;實現歸屬于上市公司股東的凈利潤9397.69萬元,同比增長3276.11%。
三大業務板塊都取得了較大進展,業務有序開展,技術、產品及人才儲備不斷完善。其中,鋰電池業務實現營業收入1.77億元,同比增長126.00%;清潔電力業務和汽車租賃業務從無到有,分別實現營業收入11.36億元、2.08億元;鉛電池業務實現營業收入4.28億元,同比下降7.26%,公司由以鉛電池業務為主向新能源產業轉型初見成效。
新能源產業各業務板塊收入、利潤的高速增長是猛獅科技轉型成功的印證,并為未來幾年的快速增長奠定了基礎――打造全產業鏈,形成新能源產業完整閉環。
猛獅科技深耕電池行業三十年,在高端電池業務板塊,公司在優化鉛電池業務的基礎上,拓展到鋰離子電芯、PACK和BMS研發制造業務,并積極布局鋰電池回收業務。
建設鋰離子電池生產項目,以支撐公司在新能源汽車及儲能業務上的發展需求,目標是成為世界主要的車用動力鋰電池供應商及主要的電池儲能系統提供商之一;開展車用鋰離子動力電芯的研發、生產和銷售,車用動力鋰電池組(PACK)的開發和制造、鋰電池BMS系統的設計和生產,打造猛獅科技車用動力電池的核心競爭力,力爭成為國內車用動力電池的核心供應商之一;打造完整的動力鋰電池a品體系,提升公司車用鋰電池的競爭力。
自2015年中開始的戰略轉型以來,猛獅科技以電池產業為基礎,延伸出從光伏發電、能源儲存到用戶側用電管理的清潔能源微電網閉環,以及從核心零部件到整車生產及銷售運營的新能源汽車產業鏈兩大業務主線。
在清潔電力業務上,公司通過布局光伏電站和儲能設備,卡位能源互聯網,旨在建立一個涵蓋清潔能源發電、儲能、智能輸配電、智慧能源管理、售電服務,從電力供應側到需求側的完整產業鏈,具備微電網建設和運營能力。布局能源互聯網,抓住國內電改商機和“十三五”清潔能源投資發展規劃的良機,重點發展可再生能源發電、儲能和售電業務,投資發展缺電的“一帶一路”市場的供電業務。
新能源車輛業務方面,公司已擁有一流的整車及關鍵零部件設計開發能力、電池管理系統核心技術、強大的動力電池生產能力以及廣闊覆蓋面的汽車租賃和運營服務平臺,具備了獨立申請新能源汽車生產資質的條件,加快了符合中國國情的國民電動車的推進進程。
同時,上述兩條延伸產業鏈能夠在多方面交叉協同。
隨著以動力電池為核心的清潔能源平臺逐步明晰,猛獅科技高端電池制造、清潔電力和新能源車輛業務“三駕馬車”將在2017年全面發力,發展有望不斷超預期。
作為動力電池行業的一匹黑馬,猛獅科技在福建詔安、湖北宜城分別規劃建設總產能6GWH的鋰電池項目,其中詔安第一期1GWH已于2017年3月9日實現量產,高端產能釋放周期與行業需求周期吻合。2017年年底,公司高端鋰電池產能有望達到5GWH。
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無
(4)鋰離子蓄電池安全性研究 無
每周要聞
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(8)汽車制造業利潤增長5.6%,17家重點企業(集團)全部盈利 無
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(10)2013acma印度國際汽車零部件展覽會獲行業熱烈反響 無
(10)2012年美國新能源汽車銷量 無
(11)江森自控開發出用于微型混合動力車的鋰離子蓄電池 無
(11)豐田與寶馬就燃料電池及跑車等方面合作簽署協議 無
(11)戴姆勒宣布與福特和雷諾-日產合作開發燃料電池車 無
封面故事
(12)2012年汽車零部件低碳經濟和諧社會技術進步創新獎(二) 無
東方時評
(21)2012年新能源汽車年終盤點 吳憩棠
專題
(24)北美車展中的新能源汽車亮點 王怡潔
發展動態
(28)鋰離子蓄電池安全性能研究進展及發展方向 魏玉宇
專題
(32)一汽的節能與新能源汽車技術創新發展戰略 忻文
發展動態
(34)基于磁阻電機的低成本低電壓混合動力新概念 錢人一
新技術及應用
(39)車用燃料電池堆老化的原理和分析方法 錢大
市場研究
(42)讓鉛酸蓄電池發揮正能量 王怡潔
(44)比亞迪新能源汽車市場運作創新之路 豪彥
行業透視
(46)新能源汽車技術創新工程正式啟動 吳憩棠
產品介紹
(48)奧特佳電動渦旋式空調壓縮機 吳憩棠
(50)新能源汽車的電動助力轉向系統 彥仁
關鍵詞:純電動汽車;優勢;劣勢;機會;威脅
前言
隨著人們生活水平的提高,汽車工業得到了迅速發展,汽車已經成為必不可少的代步工具。但隨之而來的空氣污染、不可再生能源的日漸枯竭等問題,使人們迫切需要新能源來替代主流的燃料(包括汽油、柴油等)。目前,市場上的主流新能源汽車有純電動汽車、插電式混合動力、油電混合動力三種。其中,純電動汽車完全由二次電池(如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等)提供動力的汽車。由于不借助任何汽油燃料的幫助,是一種“零排放”的汽車,被公認為是目前最理想的交通工具。
1 優勢S(strengths)
1.1 節能環保
純電動汽車由電動馬達、馬達控制器、可充電的蓄電池等組成,馬達控制器從蓄電池獲取電能,帶動電動馬達旋轉,將轉矩傳遞給驅動輪,從而驅動汽車前進。在這個過程中,電動機取代了傳統的內燃機,用蓄電池儲能取代傳統的汽油油箱,用電能取代了化學能。駕駛者通過控制電子油門踏板,給出了模擬電子信號給控制器或處理器,再由控制器或處理器將模擬信號處理后控制電動機的輸出功率、轉速及正反轉等,所有能量來源于車載蓄電池。由于蓄電池里主要是電解液和水,在汽車運行時不產生排氣污染。電動機自身工作平穩,噪聲也較內燃機小,減少了噪聲污染,幾乎是“零污染”,對環境保護非常有利。
1.2 能量轉換效率高
在城市道路中,交通擁擠,紅綠燈多,車輛頻繁啟停,行駛速度不高。若是傳統汽車,車輛停止和起步會耗損能量。如老駕駛員技術不純熟,在車速較低時可能使發動機熄火,導致道路堵塞。這時,純電動汽車優勢就凸顯出來。它可使汽車停車使電機停轉不空轉,此時不消耗能量。有些純電動汽車上裝備有再生制動系統,在制動時,電動機可將轉動產生的制動力矩通過傳動系統傳到驅動輪上,實現制動減速;還可將上下坡和制動時的部分慣性能轉化成電能,存儲于動力電池中,這樣就可以實現制動能量的回收,大大提高了電動機能量的利用效率。
1.3 結構簡單,維修方便
傳統汽車的保養比較繁雜,一級保養、二級保養項目繁多,次數也多。比如發動機需要在行駛一定年限和一定公里數后換機油、三濾等,給車主帶來了不少麻煩。如果忘記保養,會影響車況。相比而言,純電動汽車結構大大簡化了,電動機直接驅動驅動輪運轉,與其他類型的汽車相比,純電動汽車少了發動機總成,省去了傳統汽車底盤的傳動系統,參與運轉的機械系統相對較少,主要的耗損件在電動機和蓄電池,維修、保養時工作量就小很多,維修成本也大大降低。
2 劣勢W(weaknesses)
2.1 續駛里程短
純電動汽車主要是靠電池組來提供能量,電池組能量密度的高低、循環使用的壽命、工藝的一致性都對車輛的續駛里程有很大影響。同時,由于純電動汽車不能像傳統汽車隨時加油,一旦車輛沒電,需要耗損較長時間充電,使得長途出行極為不便。對于消費者來說,在城市內短距離行駛,作為上下班的代步工具,遮風擋雨尚可接受,長途旅行則很難滿足他們的需求。
2.2 購置成本較高
同等配置下,純電動汽車的購置成本是相應的傳統汽車的一倍甚至幾倍,消費者往往望價卻步。盡管純電動汽車有著后期使用經濟、保養成本低、環保無污染等優勢,但就其首次投入來說,確實是高了些。目前,純電動汽車的購買者主要是考慮到國家和地方的補貼使購置成本相對降低才會購買,但補貼不是永久的。純電動汽車只有做到物美價廉,才能捕獲廣大消費者的青睞。
2.3 駕駛感覺與傳統汽車還存在差距
首先,純電動汽車扭力輸出不需要傳統的變速箱進行扭力轉化,行駛起來非常安靜,靜音效果較好,這讓很多習慣了聽發動機聲音換擋的消費者一時難以接受。其次,純電動汽車雖然低速省電,但高速行駛時大量費耗電,容易導致動力不足,在駕駛感受上表現為疲軟無力。最后,電動汽車的制動是通過電機控制器控制蓄電池的供電量在某一區間來實現的。在急剎車時,剎車線較長,同時制動回收系統也會帶來一些頓挫感。以上這些導致對動力性和操縱性要求較高的要求,使消費者在購買時心里有所顧慮。
3 機會O(opportunities)
3.1 政府扶持
基于環保性、能源安全性等原因,我國目前在大力發展新能源汽車新興產業。為了保障新能源汽車的推廣,我國陸續出臺了利于政府推廣和消費者的補貼政策。在新能源汽車購置價格上,實行國家和地方的高額補貼以及部分地區不限行不限號、免收過橋費等,并在不斷擴大試點的范圍,這對于消費者來說有很大的誘惑。
3.2 基礎設施正在完善
針對電動汽車續駛里程短、充電不方便等問題,國家正在推進充電站、充電樁的建設進度。隨著2009年“十城千輛”工程的實施,電動汽車基礎設施建設得到了初步發展,部分城市已經形成了網絡雛形。很多城市采用純電動客車作為公交車輛,這在很大程度上也能促進基礎設施的建設進程。
3.3 車聯網的誘惑
綠色交通及智能交通已成為消費者公認的現代城市生活方式。隨著“共享單車”的推廣,“共享汽車”也開始運行,分時租賃成為了一種新的運營模式。純電動汽車作為關鍵的智能化應用終端,將逐漸顯示出對傳統燃油車的優勢。目前,在運營的“共享汽車”也以純電動汽車為主。這有利于提升消費者的駕駛體驗,增進對電動汽車的了解,有利于純電動汽車的市場推廣。
3.4 動力電池不斷發展
科技在不嘟步,電池管理系統也在不斷完善。特斯拉“三元電池”的應用,使續航和速度成為現實,為純電動汽車的推廣打開了新的局面。
4 威脅T(threats)
4.1 補貼退坡
補貼不是永久的,消費者對補貼的熱衷會退卻,市場的優勝劣汰才是一個行業長久立足的關鍵。若新能源汽車對補貼有過多依賴,勢必會造成銷量的下滑。
4.2 后期電池處理
電池在生產和銷毀過程中都會造成很嚴重的污染,而后期銷毀財力物力消耗比較大。國家雖有出臺電池回收的相關辦法,也在電池回收方面提供補貼,但部分的生產企業為了節約成本,對電池回收不夠重視,這對我們的居住環境存在一定的威脅。
4.3 混合動力汽車和插電式汽車也在搶占市場份額
在續駛里程和駕駛感受上,混合動力汽車和插電式汽車更具備優勢,消費者接受較快。在純電動汽車電池技術存在“短板”的今天,純電動汽車還不足以搶占整個新能源市場。
5 結束語
(1)目前來看,純電動汽車的發展在關鍵技術的突破、基礎設施的建設上還面臨著一些難題,消費者的在接受度上有一定困難,使得純電動汽車在推廣上存在一定的難度。(2)近期看,國家在純電動汽車上還是很看好的,給予了很多的政策紅利和補貼,但汽車廠家應該在技術和消費者上多下功夫。同時應重視電池的回收,使純電動汽車成為真正的“零污染”汽車。(3)從市場來看,純電動汽車的大規模啟動還需要一定的時間,不是短期內可以實現的。僅是企業和政府的合作還不夠,要把公共交通作為抓手,加強推廣力度。通過示范效應,在政策推動下加強充電樁建設,實現純電動客車的產業化。同時,要抓住消費者“圖新鮮”的心理。通過“共享汽車”分時租賃的模式,提高消費者對純電動汽車的滿意度。
參考文獻
[1]鄧長勇.新能源汽車運用技術[M].西安:西安交通大學出版社,2015.
[2]約瑟夫.貝雷塔.電動汽車及其驅動技術[M].北京:機械工業出版社,2015.