浅谈电动汽车技术论文(2)
浅谈电动汽车技术论文篇二
电动汽车发展趋势及其电池技术分析
【摘要】在能源短缺和环境污染严重的今天，节能减排已成为各国政府高度重视的战略课题。电动汽车由于其能耗降低与排放减少方面的突出优势，得到了各级政府的大力支持，在广东省发展尤为迅速。本文从电动汽车发展趋势出发，分析其经济优势，并分析电池等核心部件的技术指标，希望能为从事电动汽车技术研究人员提供参考。
【关键词】电动汽车;趋势;技术分析
为落实国务院、各部委与广东省政府的相关政策，充分利用电网企业的自身优势，助力低碳经济建设，推动电动汽车乃至节能减排事业的快速发展，广东电网公司对电动汽车的发展趋势与技术路线展开研究，力求为政策制定者及技术人员提供一份以事实为依据、以量化分析为主要方法的分析材料，帮助电动汽车管理部门找出可行的商业运行模式并进行优先排序，全面推动充电设施建设、运营模式与营销服务。
1 电动车自身发展趋势
1.1 电动汽车类别
目前，全球电动汽车主要分为插电式混合动力汽车与纯电动汽车两种，具体特点如下表所示：
电动汽车
特点比较 插电式混合动力汽车
(PHEV) 纯电动汽车
(EV)
驱动及
能量系统 • 内燃机+电机驱动
• 采用蓄电池 • 电机驱动
• 采用蓄电池
能源/基础设施 • 加油站/电网充电设备 • 电网充电设备
产业化进程 • 已规模化量产 • 有销售但未规模化
代表车型 • BYD F3DM
• GM Volt • BYD E6
• Mitsubishi MiEV
表 1.各种电动汽车特点比较
1.2 电动汽车技术经济性
纯电动车具备经济优势。从经济性方面探究，在政府补贴的作用下，电动车五年总拥有成本比相似的汽车占有优势。笔者对比亚迪生产的F3汽油动力汽车和F3DM插电式混合动力汽车在深圳市5年的总拥有成本进行比较，并对比亚迪生产的M6汽油车和E6纯电动汽车在深圳市5年的总拥有成本进行比较，发现在政府补贴下，插电式混合动力汽车的总拥有成本比同等汽油车低10%，纯电动车低4%，如下图所示：
图 1.纯电动车5年总拥有成本(2011至2015年)对比 � 深圳(元)
小型电动汽车更具竞争力。当使用成本优势明显时，电动车在小型车市场更具竞争力,随着油价的上涨，在该细分市场的份额将逐渐升高，幅度大于其他细分市场。
表2.电动车在小型车市场更具竞争力
1.3 电动汽车技术发展
面对机遇与挑战，汽车行业积极投入电动汽车的技术研发，关键技术得到不断突破。2005年，纯电动汽车的续驶里程不足55英里，充电时间在6到8小时，电池容量不到16KWh，马达动力不到70KW。到了2010年，纯电动汽车续驶里程达到125英里，充电可以在1小时内完成，电池容量达到50KWh，马达动力达到250KW。预计在2015年，纯电动汽车可以达到190英里，只需在15分钟内就可以充满电，电池容量达到75KWh以上。
在2004至2008年间，纯电动汽车的续驶里程在50英里/80km左右，只适合于城市地区驾驶。在2009年至2010年间，纯电动汽车的续驶里程达到100英里/160km左右，适合于城市和郊区驾驶，并可以用于长途驾驶。到2011年至2015年间，纯电动汽车的续驶里程达到500英里/240km左右，适合于城市、郊区、乡村，并适合一切用途。
一系列关键技术的突破，促使全球主流汽车制造商正不断推出新的产品。如下图所示。
图2.纯电动/插电式混合动力电动汽车
中国汽车厂家不甘落后，纷纷推出了一批商业化的纯电动/混合动力汽车的产品发布计划。包括比亚迪，吉利，北汽，奇瑞等主要汽车厂商均计划在2010至2012年间推出包括公交车和小轿车在内的纯电动汽车和混合动力汽车：
2电池技术发展
2.1 动力电池是电动汽车技术和成本的核心
动力电池负责储存并为电动机提供电能，电池的容量(能量密度)决定了汽车的续驶能力。电动汽车的研发焦点集中在动力电池的材料、性能、参数上。动力电池的性能、成本和安全性将在很大程度上决定纯电动/混合动力汽车的发展进程。在产业化初期，先进的动力电池厂商，必将成为众多汽车制造商竞相争夺的焦点。目前，动力电池占PHEV成本约30%~50%，占EV成本约60%。
2.2 高效长寿电池发展迅速
电池制造厂商正全力开发高效长寿的电池技术来满足电动汽车的发展需要。随着动力电池技术的发展，动力电池的寿命以及能量密度不断提高。下图比较了不同电池技术在寿命以及能量密度的性能特点，并显示了电池技术的发展趋势。
图3.电池动力技术
2.3 主要电池对比分析
目前适合作为电动汽车动力源的电池主要有铅酸蓄电池、镍氢动力电池以及锂离子动力电池，而锂电池是目前动力电池的发展主流。笔者对锂电池与镍氢电池性能进行比较，如下表所示:
项目 镍氢电池 锂电池
现状 长期
能量密度 (Wh/kg) 70-80 150-200 >300
功率密度 (W/kg) 230 500 >600
成本 0/kwh 0/kwh <0/kwh
充电寿命 500-700次 1000-2000次 >3000次以上
充放电效率 65% 90% >95%
充电速度 较快 中 快
记忆效应 较严重 很低 几乎没有
工作性能 一般 工作电压更高，电流特性比镍氢电池好
安全性 较好 较差 磷酸锂铁应用后将大为收善
污染性 有一些 有一些 磷酸锂铁应用后污染性很低
资源丰富程度 一般 较好，中国储量尢其丰富
表4.电池性能比较
镍氢电池目前的优势是安全性较好且成本较低，镍氢电池混合动力汽车短期内仍是主流。锂电池在电池容量、充电寿命、工作电压、工作电流等性能上均大大优于镍氢电池，且无记忆效应。随着锂电池技术的发展，锂电池的能量密度和比能量都将继续提升，在性能上保持优势，同时随着产量规模的扩大和技术的不断进步，锂电池成本也不断降低。如下图所示。
图 4.电池发展趋势
2010年，锂电池的市场价格在550美元/KWh左右。根据对锂电池的市场的预测，到2015年，锂电池价格会降至350美元/KWh;到2020年，锂电池价格会降至250美元/KWh，较2010年下降50%以上。随着锂电池性能日益提高，相对于铅酸蓄电池和镍氢电池优势愈发明显。3-5年后，笔者认为锂电池在EV和PHEV将取得广阔发展。
3. 中国电动汽车电池市场
2009年中国锂电池市场(包括整个锂电池市场，如手机电池)中，比亚迪在中国锂电池市场拥有21%的份额;排在第二的是深圳比克，拥有19%的市场份额;排名三至五的分别为天津力神(6%)，光宇电池(4%)和盟固利(3%)。由此带来的结果是：
3.1 生产能力迅速提升
比亚迪2009年在惠州投资50亿元，并预期再投资100亿元。深圳比克预计投资24亿元在天津建造具备3000万电池产能的生产厂。天津力神预期投资2亿元。光宇电池预期投资9000万元。这些投资积极地促使电池生产的能力迅速提升。
3.2 激进地向纯电动/混合动力汽车电池市场扩张
深圳比克决定进入电动汽车电池市场。天津力神与迈尔斯汽车集团建立合资公司出口电动汽车电池。光宇与哈飞合作研发电动汽车电池。盟固利成为2008年北京奥运会指定为纯电动公交大巴锂电池提供商。
3.3 汽车制造商的供给简单有限
比亚迪除了电池生产外，还进行纯电动/混合电动汽车的研发制造。此外的大多数本地电池供应商专注于电池生产供应，没有进入整车制造领域。
然而目前，动力电池在插电式混合动力汽车成本中所占的比例仍然非常惊人。电池容量越大，电池占到总车成本的比重就越大。动力电池占插电式混合动力汽车成本约在30%到50%，占纯电动汽车成本约60%。
由此可见，电池技术的突破，对于电动车的整体发展至关重要。
电动汽车行业顺应了我国可持续发展中降低能耗与减少排放的必然要求，获得了各级政府资金与政策方面的有力支持，由此在成本上与传统燃油汽车相比取得优势，发展前景十分广阔。随着汽车厂商对电动汽车整体开发投入的增大与电池技术的不断进步，社会充电设施的不断完善，电动汽车的市场接受程度将逐渐提高，并逐步成为占据重要市场地位的主流车型。
作者简介：纪涵(1980)，男，广东人，工程师，从事电动汽车发展及其技术研究等工作，Email: jihan.省略
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