杨裕生院士__增程式是当前最佳电动汽车

增程式是当前的最佳电动汽车杨裕生2011年11月11日[e-mail]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技术参数铅酸电池镍氢电池工作电压(V)2.01.2质量比能量(wh/kg)30-3590-120体积比能量(wh/L)70200270-600寿命(次)300-500500-800500-2000自放电率(%/月)10-15206-8充放电速率(C)0.2-11-51-2050-703.2-3.7锂离子电池价格(Wh/元)0.632.5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）事故时间地点着火情况2011-02-28广西柳州白云路11号1栋1单元处一电动车充电着火，引燃5辆车2011-08-17徐州段庄红绿灯北面的人行道上一辆电动自行车突然起火。2011-01-14郑州市农业路5号院内车棚内约50辆电动车和自行车被烧2011-03-29合肥市中国人民银行门口电动自行车突然冒出浓烟着火燃烧2011-04-01海口海秀中路秀英村250号楼梯几辆电动自行车全部被烧。2010-11-30郑州市金水区柳林镇柳林村北二街村民自建租赁房门厅因电动车充电时电气线路短路引发火灾，造成3人死亡，2人受伤。2011-06-28嘉善浦先生骑着电动自行车行至嘉善县城解放路与谈公路交叉口电动车上冒出火花，一股火苗从车身上窜出，瞬间点燃了整辆电动车2011-01-06沈阳市沈铁路42号楼三单元楼道可能由于电动车充电不当引发火灾2010-10-13化工路与红旗西路交汇处附近自行车行驶突然熄火，后冒烟起火2010-09-24市区汶河南路一路边电动车便民充电站一辆正在充电的电动车起火2011-07-25株洲大桥桥中央一辆电动自行车起火，整个车被烧得只剩下车架子，现场浓烟笼罩。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，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-KobeTechnicalReportNo.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-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～100km/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——优化设计不同汽车续驶里程最高车速车重功率需求能量需求目标车重车重匹配150km/h50km/h100km/h80km150km300km450车重差燃油车纯电动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合理指标100km/h150km里程如300km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——优化设计不同汽车续驶里程最高车速车重功率需求能量需求目标车重车重匹配150km/h50km/h100km/h80km150km300km450车重差燃油车纯电动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合理指标100km/h150km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：BYD—e6300km36.98万/辆初印象——行程不短价格不斐观点：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电池组电机变速箱充电器220V纯电动车发电机油箱内燃机纯电动汽车增程三、增程式是当前的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、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）“半放”“半充”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Plug-InCharger220V电机电池组油箱内燃机变速箱观点：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