电动汽车技术进展-FDG-马紫峰

电动汽车动力系统集成、分析及应用[e-mail]马紫峰ShanghaiJiaoTongUniversity马紫峰教授中聚电池研究院院长国家973计划首席科学家上海交通大学特聘教授、能源研究院副院长上海市电化学能源器件工程技术研究中心主任中聚电池有限公司首席科学家、技术委员会主任中国化工学会储能工程专业委员会理事长1996-1998年，中国科技部/联合国开发计划署（UNDP）“中国燃料电池汽车发展战略研究”项目中方专家，1997年科技部“燃料电池汽车技术”国际考察团成员2002年，国家863计划“质子交换膜燃料电池膜电极关键材料制造技术”项目组组长2007年，国家973计划“电动汽车蓄电（氢）体系基础科学问题研究”项目首席科学家2014年，担任国家973计划“基于超级电容器的大容量储能体系及应用”项目首席科学家2014年，国家自然科学基金委员会“石墨烯基电化学储能系统电极设计及其制造过程工程基础研究”重点项目组组长ShanghaiJiaoTongUniversity车载储能：汽车工业技术变革的核心ShanghaiJiaoTongUniversity氢能是可再生能源和用户的最好桥梁氢可以将可再生能源的多余电力储存起来氢可以将风能的低质量电力变成优质电源氢能可以使风能免除电网份额的限制氢能可将再生能源的电变为汽车的动力4车载储能技术演变过程100年储电（蓄电池）储油箱（汽柴油）储电（蓄电池）+储油?(HEV)储氢+燃料电池？ShanghaiJiaoTongUniversity汽车动力系统结构图发动机（内燃机）燃料罐加氢机汽油柴油酒精甲醇LNG燃料来源ShanghaiJiaoTongUniversity石油炼制与加工过程乙烯裂解炉氯碱装置食盐芳烃抽提聚氯乙烯环氧氯丙烷甘油甲醇合成氯乙烯裂解汽油丁二烯抽提丁苯橡胶低压聚乙烯苯酚丙酮丁辛醇聚丙烯苯乙烯石油炼制烧碱丙酮苯酚Cl2H2CO+H2CO+H2乙烯丙烯石脑油苯对二甲苯邻二甲苯正丁醇辛醇聚苯乙烯C5馏分C4馏分轻柴油乙二醇HD聚乙烯合成氨甲烷空气分离空气燃料来源ShanghaiJiaoTongUniversity未来汽车动力：能量多样性ShanghaiJiaoTongUniversityChallengeswithBatteriesandMotorsBattery&FuelCell•Cost•Performance•PhysicalCharacteristicsAdequatesupplychain•Rare-earthelementsinpermanentmagnetmotors•Lithiuminbatteries•OEM&componentmanufacturingcapacityCharging•Infrastructure•Standardizationofchargersandgridinterface•Chargingtimes•ConsumerbehaviorInternalCombustionEngine(ICE)HybridElectricVehicle(HEV)BatteryEV(BEV)FuelCellVehiclePlug-inElectricHybridVehicle(PHEV)汽车技术存在问题与挑站ShanghaiJiaoTongUniversity“电动汽车”是以蓄电池、燃料电池和超级电容器等电驱动的交通运输工具，电驱动化是汽车技术发展前沿电动汽车：新能源汽车核心ShanghaiJiaoTongUniversityPureEVHEVElectricVehicle:FromdemonstrationtocommercializationShanghaiJiaoTongUniversity来源：黄晨东，上海汽车集团捷能汽车公司；日本丰田汽车公司、甲醇研究所EfficiencyEnergysourcesWelltotankTanktowheelWelltowheelFCEVNGReformingEVNGHEVpetroleumGasolinepetroleum80-84%16-23%13-19%84%40%34%39%85%33%58-67%48-59%28-40%Whydowechoicefuelcell?ShanghaiJiaoTongUniversityBatteryimprovementsareexpected,butstill100Xlowerdensitythanliquidfuel.HydrogenhassignificantlyhigherstoragedensitythanbatteriesEnergystoragedensityisakeychallengeShanghaiJiaoTongUniversityWeight&VolumeofEnergyStorageSystemfor300mileRangeEnergyCarrierProperties:OnboardStorageWhyispetroleumthedominanttransportationfuel?ShanghaiJiaoTongUniversity无线充电/WirelessCharging-WirelessPowerTransfer(WPT)TodayShanghaiJiaoTongUniversity燃料电池电动汽车发展历程ShanghaiJiaoTongUniversity燃料电池汽车动力系统ShanghaiJiaoTongUniversityShanghaiJiaoTongUniversityShanghaiJiaoTongUniversityZeroemissions&ZeropetroleumComparedtointernalcombustionengine:•Morethantwiceasefficient•Comparablepreciousmetalcontent•Comparabledurability,range(300miles)andperformance•Fastrefueling–within3minutes•60%fewerpartnumbers•90%fewermovingpartsColdandhotoperationcapabilityFamily-sizedvehiclesSynergywithrenewableenergysourcesFuelCellBenefitsShanghaiJiaoTongUniversityFromUNDPfeasibilitystudyprojecttoGEF/UNDPbusdemonstrationoperation(1996.10-2008.7)ShanghaiJiaoTongUniversity北京奥运会期间，20辆上海汽车集团开发了帕萨特领驭燃料电池轿车组成的国内至今规模最大的燃料电池示范运行车队。3辆燃料电池巴士在运行。ShanghaiJiaoTongUniversity客车编号截止2009年7月31日，续驶里程(km)乘客数量(人)京AE0000(FuTianNo.1)2849911892京AE0002(FuTianNo.3)21084159412008年7月28日～2009年7月底，3辆燃料电池客车(801路）在北京示范运行。GEF/UNDP。其中2辆装载神力科技生产的燃料电池发动机ShanghaiJiaoTongUniversityDuringShanghaiExpo2010,over196fuelcellvehicleshadbeenputintodemonstrationoperation.90fuelcellcars6fuelcellbuses100fuelcelltourersShanghaiJiaoTongUniversityDuringShanghaiExpo2010,over196fuelcellvehicleshadbeenputintodemonstrationoperation.90fuelcellcar6fuelcellbus100fuelcelltourerShanghaiJiaoTongUniversity30fuelcellcarwererunninginShanghaiExpoparkasVIPguestcar.Totaloperationrangeabout136,000kmfor26fuelcellcar。长安志翔(5辆)和一汽奔腾(5辆)and上海大众帕萨特领驭(20辆)。GEF/UNDP燃料电池客车(1号车)世博示范运行里程分布010020030040050060070080090010005月6月7月8月9月10月月份里程（km)ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学、上海神力科技有限公司、苏州金龙客车有限公司和苏州创元科技有限公司联合设计制造“创新一号”燃料电池巴士HydrogenSupercapacitorFuelcellengineDC-DCMotorCoolingFillingportShanghaiJiaoTongUniversity“创新一号”燃料电池巴士在上海交通大学建校110周年庆在闵行校园内运行ShanghaiJiaoTongUniversityPerformanceofFCBusShanghaiJiaoTongUniversityDaimlerwantstomassproducefuelcellvehiclesby2012-15SofarDaimlerhasbuiltover100fuelcellvehiclesthathaveaccumulatedover2.3millionmilesoftesting.HyundaialsorecentlyannouncedthattheywanttobuildfuelcellvehiclesinthatsametimeOct9,2010:DaimlerisnowacceptingordersfromcustomersinLosAngelesandSanFranciscotoleasetheMercedesB-ClassF-Cellhydrogenfuelcellcar.Thefirst5-15carswillbedeliveredinmid-December2010.Thepricepermonthtoleasethecar“maybe$600to800includingfuel.”DaimlertobeginleasinghydrogenfuelcellcarinCaliforniainDecember2010ShanghaiJiaoTongUniversityToyotaAimsfor$50,000Fuel-CellCarby2015May7,2010:Toyotasaysithascutthecostofbuildingfuel-cellvehiclesby90percentandcouldsellitsfirsthydrogenvehiclefor$50,000by2015