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1、 純電動轎車的能源供給模式及相關(guān)技術(shù)研究 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告書 2011年 6 月 18 日 姓 名 專業(yè)和年級 汽車運(yùn)用技術(shù) 學(xué)制 畢業(yè)設(shè)計 (論文)題目 純電動轎車的能源供給模式及相關(guān)技術(shù)研究 一、畢業(yè)論文課題綜述或畢業(yè)設(shè)計說明書 （畢業(yè)論文課題從“本課題目前研究現(xiàn)狀” 、“目前存在的主要問題” 、“本課題擬解決的主要問題及意義”三個方面進(jìn)行綜述，字?jǐn)?shù)不少于300字；畢業(yè)設(shè)計說明書從“設(shè)計目的” 、“設(shè)計功能”及“功能實現(xiàn)方式”等三個方面撰寫。） 世界上許多發(fā)達(dá)國家對電動汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化給予了高度重視，發(fā)展速度很快。經(jīng)過兩個

2、多五年計劃的研究和產(chǎn)品開發(fā)，我國在電動汽車的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破，整體技術(shù)水平接近世界先進(jìn)水平，技術(shù)成熟度接近產(chǎn)業(yè)化程度，我國已經(jīng)處于電動汽車推廣應(yīng)用的前夕。目前主要問題是我國大城市、中小城市、城鎮(zhèn)最合適的純電動轎車使用模式和能源供給模式。研究我國在借鑒國外先進(jìn)的純電動轎車使用模式和能源供給模式時，我國是如何發(fā)展自身合適的純電動轎車使用模式和能源供給模式。同時，也列舉我國在純電動轎車的先進(jìn)技術(shù)。天津市純電動轎車示范運(yùn)行的解析來說明我國純電動轎車發(fā)展的實用性。作為未來汽車工業(yè)的發(fā)展方向之一，電動汽車給予了中國民族品牌追趕外資企業(yè)的機(jī)會。 二、 本題的主要內(nèi)容 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國

3、汽車保有量穩(wěn)步增加，帶來環(huán)境污染與能源斷缺的問題。電能的產(chǎn)生多樣性決定了發(fā)展純電動汽車成為我國汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文通過對國外先進(jìn)的純電動汽車發(fā)展，論述我國在純電車汽車方面的潛力。我國充分借鑒國外先進(jìn)的純電動汽車的使用模式和能源供給模式來推進(jìn)我國純電動汽車行業(yè)的發(fā)展。以天津做為試點城市對電動汽車進(jìn)行改進(jìn)推動其發(fā)展。隨著我國的人才物資的投入我國在純電動汽車方面的發(fā)展以達(dá)到國際水平。 三、 完成期限和采取主要措施 1．2011年6月14悉畢業(yè)論文指導(dǎo)書。 2．2011年6月18日完成開題報告。 3．2011年10月14論文中期檢查，交論文初稿。 4．2011年10月

4、18導(dǎo)教師返回修改意見。 5．2011年10月25定稿。 6．2011年10月論文答辯。 7．2011年11月20－26日指導(dǎo)教師完成論文評閱、成績、總結(jié)，材料上交系部. 四、主要參考文獻(xiàn)書目 [1] 汪衛(wèi)東. 世界汽車安全技術(shù)的最新發(fā)展[J]汽車工業(yè)研究, 2004,(04) . [2] 湯秀 ,劉偉濤. 電動汽車技術(shù)發(fā)展綜述[J]城市車輛, 2002,(05) . [3] 孫逢春. 電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]科學(xué)中國人, 2006,(08) . [4] 王秉剛. 中國清潔汽車行動的成就與展望[J]汽車工程, 2005,(06) . [

5、7] 朱元,韓曉東,田光宇. 電動汽車動力電池SOC預(yù)測技術(shù)研究[J]電源技術(shù), 2000,(03) . 摘要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國汽車保有量穩(wěn)步增加，帶來環(huán)境污染與能源斷缺的問題。電能的產(chǎn)生多樣性決定了發(fā)展純電動汽車成為我國汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文通過對國外先進(jìn)的純電動汽車發(fā)展，論述我國在純電車汽車方面的潛力。我國充分借鑒國外先進(jìn)的純電動汽車的使用模式和能源供給模式來推進(jìn)我國純電動汽車行業(yè)的發(fā)展。以天津做為試點城市對電動汽車進(jìn)行改進(jìn)推動其發(fā)展。隨著我國的人才物資的投入我國在純電動汽車方面的發(fā)展以達(dá)到國際水平。 關(guān)鍵詞:純電動汽車，使用模式，能

6、源供給模式，節(jié)能環(huán)保。 目 錄 第一章 項目研究背景、目的和意義....................7 1.1項目研究背景和目標(biāo)......................7 1.2本項目的研究目標(biāo)和意義..................7 第二章 國外純電動轎車研發(fā)和應(yīng)用的現(xiàn)狀.............8 第三章 純電動轎車的使用模式以及需要注意的問題.....8 3.1純電動轎車的使用模式....................8 3.2中國推廣純電動轎車需要注意的一些問題...11 第四章 純電動轎車的能源供給模式和相

7、關(guān)技術(shù)設(shè)備的分析 .................................................12 4.1充電設(shè)備...............................12 4.2動力蓄電池.............................14 4.3消除諧波技術(shù)...........................15 第五章 我國純電動轎車的發(fā)展......................16 5.1天津市純電動轎車示范運(yùn)行的解析.........16 5.2我國未來電

8、動汽車的展望.................19 5.3結(jié)語....................................19 謝詞.............................................20 第一章 項目研究背景、目的和意義 1.1 項目研究背景和目標(biāo) 汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車保有量的迅速增長，面臨著能源短缺和環(huán)境污染兩方面的挑戰(zhàn)，發(fā)展電動汽車是汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。 進(jìn)入21世紀(jì)，我國汽車工業(yè)出現(xiàn)了“井噴式”發(fā)展局面。汽車產(chǎn)量每年以超過100萬輛速度增長，汽車進(jìn)入尋常百姓家庭已經(jīng)是不爭的事實。2006年我國汽車產(chǎn)量已達(dá)

9、到720多萬輛，汽車保有量達(dá)到3500多萬輛，成為世界第三大汽車制造國和第二大汽車銷售國。按照我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度和國土面積與人口總量預(yù)測，到2030年，我國的汽車保有量的低限預(yù)測（按照目前世界平均水平估計），將超過1億輛，中國將真正進(jìn)入汽車社會。然而，汽車工業(yè)的發(fā)展必然面對來自環(huán)境和能源方面日益嚴(yán)峻的雙重挑戰(zhàn)。目前，我國已經(jīng)面臨石油資源嚴(yán)重短缺的局面，石油對外的依存度接近50%，石油問題已經(jīng)不僅僅是狹義的能源問題，而是上升到國家能源安全的高度。此外，汽車工業(yè)的發(fā)展必然受到環(huán)境容量的限制，汽車尾氣排放已經(jīng)成為我國大氣污染的重要來源，而二氧化碳排放問題已經(jīng)成為國際政治問題。因此，我國汽車工業(yè)的發(fā)展

10、將不得不選擇一條能源多樣化、節(jié)能、環(huán)保的技術(shù)路線，而發(fā)展電動汽車是這一路線中的重要途徑。 改革開放以來，電力工業(yè)取得了長足的發(fā)展，配送電網(wǎng)絡(luò)遍及千家萬戶。我國已經(jīng)從過去的電力絕對短缺階段，發(fā)展到目前的電力相對過剩階段。當(dāng)前以及未來較長的歷史時期，我國電力工業(yè)將面臨這樣的局面：由于電能的儲存性差，電力工業(yè)需要培育未來的電力市場，來平衡裝機(jī)容量與年度周期內(nèi)的用電峰谷周期和晝夜用電峰谷周期之間日益尖銳的矛盾。由于交通領(lǐng)域能源使用具有常年的穩(wěn)定性和利用夜間谷電的可能性，國際上電力行業(yè)普遍看好交通領(lǐng)域這一巨大的、潛在的能源消費市場。電動汽車正是最直接、最具潛力、最具可能性的、巨大的電能用戶。 1.2

11、 本項目的研究目標(biāo)和意義 鑒于目前我國電動汽車的發(fā)展水平和未來的發(fā)展趨勢，國家電網(wǎng)公司及時提出了“十一五”電動汽車推廣實施的總體方案，按照“示范、試點、培育”三個層面，循序漸進(jìn)，逐步發(fā)展電動汽車應(yīng)用市場。天津市電力公司被列為電動汽車的推廣應(yīng)用試點單位，承擔(dān)了國網(wǎng)公司2007年度下達(dá)的“純電動轎車能源供給模式及相關(guān)技術(shù)研究”重大科技創(chuàng)新任務(wù)，本項目的研究的目的是按照國網(wǎng)公司的總體部署，分析國內(nèi)外電動汽車尤其是純電動轎車（含插電式混合動力轎車，在本報告后面的討論都包括此車型）的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和趨勢，借鑒國外推廣應(yīng)用純電動汽車的經(jīng)驗和教訓(xùn)，研究國內(nèi)外純電動轎車的運(yùn)行模式和能源供給模式及相關(guān)技術(shù)，推動

12、我國純電動轎車在世界率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，為我國電力行業(yè)開拓電動汽車用電市場，提供必要的參考依據(jù)。 以胡錦濤為總書記的黨中央，根據(jù)我國的國情和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，提出并大力倡導(dǎo)科學(xué)發(fā)展觀。黨的“十六大”把建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型國家，提到了戰(zhàn)略高度，節(jié)能減排成為我國政治生活、經(jīng)濟(jì)建設(shè)等領(lǐng)域廣泛的重要議題。作為一個負(fù)責(zé)任的大國，我國也應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起降低溫室氣體排放，保護(hù)人類生存環(huán)境的國際義務(wù)和責(zé)任。在交通領(lǐng)域大力發(fā)展電動汽車既是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，同時也是國際政治發(fā)展的需要。因此，建立并完善適合我國國情的電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，大力推廣發(fā)展電動汽車，對我國經(jīng)濟(jì)長期可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響，同時具有不可忽視

13、的政治意義。 第二章 國外純電動轎車研發(fā)和應(yīng)用的現(xiàn)狀 世界上許多發(fā)達(dá)國家對電動汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化給予了高度重視，發(fā)展速度很快。早在1991年，美國3大汽車公司簽訂協(xié)議，成立先進(jìn)電池聯(lián)合體USABC，合作研究電動汽車用電池。90年代初期，通用汽車公司投入10億美元開發(fā)EV-I型純電動轎車，并發(fā)展到第二代EV-I。2007上海國際汽車工業(yè)博覽會推出新款雪佛蘭Volt概念車，采用了最新研發(fā)的E-Flex動力推進(jìn)系統(tǒng)。 2001年，法國電力公司和博洛爾集團(tuán)（Group BOLLORE）成立了一個聯(lián)合子公司BatScap，開發(fā)了采用高性能聚合金屬鋰蓄電池（LMP）的“藍(lán)色”電動轎車（Blue

14、car）；達(dá)索飛機(jī)制造公司與生產(chǎn)汽車車體的Heuliez公司合作生產(chǎn)四座電動汽車，該車裝備新一代的鋰聚合物蓄電池和一臺擴(kuò)大汽車自主性的輔助動力系統(tǒng)。 美、日及歐洲發(fā)達(dá)國家純電動汽車即將進(jìn)入實用化階段。目前，法國電動汽車的普及程度和保有量都位居世界前列，據(jù)不完全統(tǒng)計已有20000輛不同的純電動汽車在運(yùn)行，其中純電動轎車有8000輛。法國政府、法國電力公司、標(biāo)致-雪鐵龍汽車公司和雷諾汽車公司簽屬協(xié)議，共同承擔(dān)開發(fā)和推廣電動汽車，共同合資組建了電動汽車的電池公司，薩夫特公司承擔(dān)電動汽車的高能電池的研究和開發(fā)，以及電池的租賃和維修等工作。1997年法國的電動汽車產(chǎn)量達(dá)到2000輛左右。年前，法國政府

15、、電力公司與汽車制造商簽訂了協(xié)議，使全國電動汽車保有量達(dá)到10萬輛，在20個城市推廣使用電動汽車。 第三章 純電動轎車的使用模式以及需要注意的問題 3.1純電動轎車的使用模式 純電動轎車的使用模式是指使用方式和應(yīng)用范圍，在國外純電動轎車的使用模式主要有：個體用戶、俱樂部、企事業(yè)單位、公共服務(wù)部門、政府、場地用車六種使用模式。下面針對不同應(yīng)用范圍和使用方式的特點，做詳細(xì)描述。 （1）個體用戶使用模式 目前，個體用戶使用模式是純電動轎車最主要的使用模式，個體用戶基本上是把純電動轎車作為家庭的第二輛用車，用于日常的上下班、購物、上學(xué)、社區(qū)活動等短程運(yùn)輸，特點是線路相對固定，空間分布較廣

16、，不同的家庭成員的使用特征和要求不一致。天津清源電動車輛有限責(zé)任公司對向美國出口的純電動轎車使用情況進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，個體用戶中不同的家庭成員使用具有如下特征： 表2.1 家庭成員 使用特征 對性能的要求 學(xué)生 高年級高中生和大學(xué)生駕駛純電動轎車上學(xué)和回家。每天行駛的里程在30mile（51km）以內(nèi)，不上高速公路，主要在市內(nèi)使用，對轎車的動力性能要求不高。 時速：40km/h～70km/h 一次充電續(xù)駛里程：100km（60 mile） 老年人 駕駛純電動轎車購物、社區(qū)活動等。每天行駛的里程在30 mile（51km）以內(nèi)，不上高速公路，主要在市內(nèi)使用，對轎車的動力性能

17、要求不高。 時速：40km/h～70km/h 一次充電續(xù)駛里程： 100km（60 mile） 戶主夫婦 上下班、辦事等作為家庭的第二輛轎車使用，偶爾需要上高速公路，每天行駛里程在50 mile（90km）以內(nèi)，對動力性有較高的要求。 時速：100km/h左右； 一次充電續(xù)駛里程150km（90 mile） 從國外情況來看，個體用戶是純電動轎車最大的客源。法國是世界上純電動汽車保有量最大的國家，從上世紀(jì)80年代就開始就開展電動汽車研發(fā)制造和城市運(yùn)行,目前在實際運(yùn)行的約有8000輛左右,典型車型是雪鐵龍SAXO純電動轎車，大多數(shù)用戶是個體用戶。據(jù)統(tǒng)計，法國的個體用戶，使用電動

18、汽車出行、上下班每天里程約50公里左右，而動力電池組一次充電續(xù)行里程在70～80公里，所以一般在住宅中車庫進(jìn)行慢充電，需快速充電時去公用充電站快速充電。對個體用戶而言，純電動轎車是實用、費用低廉的車型，也是一種實惠的明智選擇。 （2）俱樂部團(tuán)體用戶使用模式 俱樂部團(tuán)體用戶使用模式是國外純電動轎車的另外一個主要使用形式。主要解決個體用戶的“最后半小時”的運(yùn)輸問題，使純電動轎車能夠在使用中最大限度的揚(yáng)長避短。特點是能夠大幅度提高車輛的使用效率、提高使用的經(jīng)濟(jì)性和降低市區(qū)的排放，滿足用戶短程運(yùn)輸?shù)男枰▏腿毡緦@種使用模式進(jìn)行了積極的探索。 日本豐田汽車公司在1999年5月與所在地豐田市

19、聯(lián)合推出“蠟筆”電動汽車交通系統(tǒng)，陸續(xù)投入100輛豐田開發(fā)的雙人座“e—com”純電動轎車，進(jìn)行了俱樂部使用模式的示范運(yùn)行。該系統(tǒng)以多人共用為前提，在豐田市內(nèi)設(shè)立了10處專用停車場，運(yùn)用于市區(qū)通勤、公交車站往返等，據(jù)悉從1999年起一直使用到現(xiàn)在，已有會員1000多人，會員主要是豐田汽車公司的雇員。該系統(tǒng)能夠通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)調(diào)度、會員預(yù)約、自動計費、遠(yuǎn)程監(jiān)控、充電管理等多種管理功能。 圖2.2 “蠟筆” 電動汽車交通系統(tǒng) （3）企事業(yè)單位使用模式 一般企事業(yè)單位用戶使用模式的特點是主要在特定的區(qū)域作為通勤車和

20、工作用車等車隊使用，但是有時也需要進(jìn)入城市、城郊和鄉(xiāng)村的公共道路系統(tǒng)，一般不進(jìn)入高速公路系統(tǒng)。由于純電動轎車具有零排放、發(fā)熱量小、安全性好等特點，能夠在進(jìn)大樓、進(jìn)山洞，具有傳統(tǒng)車輛在這方面不可比的優(yōu)勢。目前純電動轎車在大型工廠、學(xué)校、機(jī)場、火車站、碼頭、風(fēng)景名勝區(qū)等單位得到廣泛的使用。圖2.3是天津清源電動車輛有限責(zé)任公司出口到美國，被美國宇航基地用于通勤的“幸福使者”純電動轎車。 （4）公共服務(wù)部門使用模式 公共服務(wù)部門使用模式是指銀行、郵電、電力、煤氣、自來水等公共服務(wù)部門使用純電動轎車作為通勤車和工作用車的運(yùn)行模式。這些部門分布在城市的 每個角落，使用范圍比一般企事業(yè)單位用戶要大，

21、但是有相對固定的區(qū)域和線路。據(jù)報道，法國的國家電力電網(wǎng)公司和美國的國家郵電公司都有上千輛純電動汽車作為搶修車和郵件運(yùn)輸車以及市區(qū)貨物中轉(zhuǎn)車輛在使用。 （5）政府部門用戶使用模式 由于電動汽車是新一代的零排放車輛，發(fā)展電動汽車有非常好的節(jié)能環(huán)保效益和社會效益，但是目前情況下，純電動汽車在性能和在使用成本方面還不能與傳統(tǒng)汽車進(jìn)行正面的競爭，政府采購是各國政府支持電動汽車發(fā)展的重要手段，特別是美國政府，為了支持純電動汽車的發(fā)展，為軍隊、警察和政府部門多次采購純電動轎車作為通勤車和工作車使用，例如軍隊的基地工作車、警察的巡邏車、政府部門之間的通勤車等，使用特點是使用區(qū)域相對固定，對車輛的性能有較高

22、的要求。 （6）場地用車使用模式 場地用車也就是非道路用車。場地用車使用模式是指只在特定的區(qū)域內(nèi)使用的，不在公共道路系統(tǒng)和高速公路系統(tǒng)使用的車輛使用模式。例如高爾夫球場用車、游覽車、社區(qū)用車等。 3.2中國推廣純電動轎車需要注意的一些問題 根據(jù)對國外調(diào)研得到的純電動轎車運(yùn)營經(jīng)驗和天津市純電動轎車的示范運(yùn)行數(shù)據(jù)，我們提出中國推廣純電動轎車需要注意的一些問題。 （1）純電動轎車的性能和配置 本著經(jīng)濟(jì)實用的原則，根據(jù)使用模式的不同，推薦純電動轎車的性能和配置 （見表2.6）。 表2.6 純電動轎車的推薦性能和配置 序號 使用模式 最高車速 Km/h 最大爬坡度 %

23、續(xù)駛里程 km 電池類型 電池容量 Ah 直流電壓等級 V 車載充電功率 kW 1 個體用戶 40～100 20 70～120 鉛酸 鋰 20～200 48～400 2～5 2 俱樂部 40～70 20 50～70 鉛酸 鋰 20～200 48～400 2～5 3 事業(yè)單位 40～100 20 70～120 鉛酸 鋰 20～200 48～400 2～5 4 公共服務(wù) 40～100 20 70～120 鉛酸 鋰 20～200 48～400 2～5 5 政府部門 （含出 租車） 70～150

24、 20 100～300 鋰 20～200 280～600 2～5 6 場地用車 40～70 20 50～70 鉛酸 鋰 20～200 48～96 2～5 （2）充電設(shè)備對配電電壓的要求 配電電壓380V/220V：大型充電機(jī)（快速充電）采用三相四線制、380V供電；小型充電機(jī)采用三相四線制380V供電或單相220V供電，車載充電機(jī)一般采用單相220V供電。 （3）配電的要求 根據(jù)純電動轎車的數(shù)量及動力電池類型和電壓等級、使用模式和能源供給模式?jīng)Q定充電機(jī)（站）對配電容量的要求。單臺變壓器容量及單進(jìn)線容量需滿足全部配電容量的設(shè)計要求。 （4）充電插口、充

25、電機(jī)、充電站的布點原則 目前，車用動力電池充電時間長，快速充電對電池壽命影響大的缺陷沒有根本的改變，對于純電動轎車來說，最經(jīng)濟(jì)的充電方式是使用車載充電機(jī)，同時也減少了對基礎(chǔ)設(shè)施的依賴。 充電插口：結(jié)合停車場、小區(qū)和大樓停車位的建設(shè)，按照一車位配置一個帶計費裝置的充電插口的原則來布點。 充電機(jī)：主要滿足停車補(bǔ)電的要求，按照每5～10輛車配置一臺帶計費裝置的充電機(jī)的原則來布點。 充電站：主要滿足快速、慢速充電；停車補(bǔ)電的要求，按照20輛以上才考慮建站、充電站規(guī)模取決于純電動轎車的數(shù)量和電池種類的原則來布點。 第一章 純電動轎車的能源供給模式和相關(guān)技術(shù)設(shè)備的分析 4.1充電設(shè)備

26、 對于一輛電動車來講，蓄電池充電設(shè)備是不可缺少的子系統(tǒng)之一，它的功能是將電網(wǎng)的電能，轉(zhuǎn)化為電動車車載蓄電池的電能。電動汽車充電設(shè)備包括車載充電裝置、非車載充電裝置，充電設(shè)備中最主要的是充電機(jī)，按照充電功率的大小可以分為車載、小型、大型充電機(jī)。在今后的一段時間內(nèi)，可充電蓄電池仍將主導(dǎo)電動汽車的動力源市場。 車載充電裝置，指安裝在電動汽車上的采用地面交流電網(wǎng)和車載電源對電池組進(jìn)行充電的裝置。包括車載充電機(jī)、車載充電發(fā)電機(jī)組和運(yùn)行能量回收充電裝置。車載充電裝置通常是指使用結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的接觸式充電機(jī)也可以是感應(yīng)充電機(jī)，直接從墻上取電。它完全按照車載蓄電池的種類進(jìn)行設(shè)計，針對性較強(qiáng)。 非車載充

27、電裝置，即地面充電裝置，主要包括專用充電機(jī)、專用充電站、通用充電機(jī)、公共場所用充電站等。它可以滿足各種電池的各種充電方式。通常非車載充電裝置的功率、體積和重量均比較大，以便能夠適應(yīng)各種充電方式。 隨著電力電子技術(shù)和變流控制技術(shù)的飛速發(fā)展，高精度可控變流技術(shù)的成熟和普及，分階段恒流充電模式已經(jīng)基本被充電電流和充電電壓連續(xù)變化的恒壓限流充電模式取代。直到目前，主導(dǎo)充電工藝的還是恒壓限流充電模式。接觸式充電的最大問題在于它的安全性和通用性，為了使它滿足嚴(yán)格的安全充電標(biāo)準(zhǔn)，必須在電路上采用許多措施使充電設(shè)備能夠在各種環(huán)境下安全充電。 （1）天津市示范運(yùn)行的充電設(shè)施 天津市純電動轎車示范運(yùn)行工作中

28、，22輛示范運(yùn)行純電動轎車采用的充電設(shè)施主要有： l 每輛純電動轎車配置一臺車載充電機(jī)和一個充電插口；其中：XL系列轎車（配置鋰電池）的車載充電機(jī)功率5kW，幸福使者轎車（配置鉛酸電池）的車載充電機(jī)功率2kW。 l 建設(shè)一座具備20-450V、0-200A萬能充電機(jī)4臺的綜合性充電站，在天津清源電動車輛有限責(zé)任公司的試驗試制車間建設(shè)一座綜合性充電站。 （2）充電設(shè)施的新進(jìn)展 電動汽車充電機(jī)是涉及電力變流、自動控制、電池應(yīng)用、現(xiàn)場通信、微機(jī)控制等領(lǐng)域的高新技術(shù)產(chǎn)品，可靠性和穩(wěn)定性要求高，部件的通用性和互換性十分重要。采用模塊化和總線結(jié)構(gòu)是最優(yōu)途徑。 例如非接觸充電裝置的典型代表應(yīng)是新西

29、蘭奧克蘭大學(xué)用時長達(dá)10年開發(fā)成功的IPT充電裝置。采用IPT (即非接觸式大功率充電系統(tǒng))技術(shù)研制的由2kW模塊組裝的電動車充電裝置，在新西蘭溫泉公園已連續(xù)運(yùn)行數(shù)年。 IPT的特點是：電動汽車與充電裝置之間沒有電氣接觸，不存在高壓絕緣問題，沒有隔離問題。發(fā)射天線可以完全隱藏在地面以下，地面沒有影響車輛運(yùn)行的障礙物，對于場地十分狹小的城市，可節(jié)約充電站占地面積。電源、效率較高，可以達(dá)到85%以上。系統(tǒng)完全工作在諧振狀態(tài)，實現(xiàn)了理想的零電壓、零電流換向，電磁騷擾問題得到有效緩解。發(fā)射天線與主機(jī)之間允許較長距離的傳輸，有利于充電站整體布局。 IPT充電系統(tǒng)是一種發(fā)展前景良好的新型高頻開關(guān)電

30、源充電裝置。以奧克蘭大學(xué)的技術(shù)為依托，30kW、60kW和70kW的IPT充電裝置已經(jīng)開發(fā)成功。若用于大功率充電設(shè)備，提高充電電壓與降低價格之間還存在一些需要解決的技術(shù)問題，如單接收模塊的功率提升、單模塊輸出電壓的提升，還需要解決一些技術(shù)問題。 （2）存在的問題 目前，我國的充電機(jī)大多采用可控硅充電機(jī)，而可控硅充電機(jī)是二頻電源，輸入電流與輸出電流基本一樣大，對于車載充電機(jī)，在家中220V的交流電源可能難以承受過大的充電電流，只能做到慢速充電。對公用的地面充電機(jī)而言，快速充電可能需要幾百安培電流給電動汽車充電，若同時幾輛車在充電，那輸入電流太大，對電網(wǎng)勢必會產(chǎn)生影響。 （3）電動汽車充電技

31、術(shù)的發(fā)展展望 電動車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，智能、快速的充電方式成為電動汽車充電技術(shù)發(fā)展的趨勢。如何迅速的、安全的、無損害的電池充電技術(shù)將是各國專家研究的方向。目前，脈沖開關(guān)電源充電機(jī)是電動汽車充電技術(shù)的發(fā)展方向，采用高頻電源后大大減小輸入電流，不對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波沖擊，對延長電池壽命，保持電池大容量儲電等方面具有獨特優(yōu)勢。 4.2動力蓄電池 動力蓄電池是各種電動車輛的主要能量載體和動力來源，也是電動車輛的整車成本的主要組成部分。動力蓄電池自身技術(shù)的提高和成組應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展成為電動車輛市場化和商業(yè)化的關(guān)鍵因素之一，如果動力電池技術(shù)取得突破，能夠解決比能量低和充電時間長的缺陷，那么純電動汽車將會發(fā)生革

32、命性的變化。 純電動汽車和混合動力汽車的儲能裝置主要是動力蓄電池。根據(jù)它的不同用途，動力蓄電池所起的作用和主要性能都有所差別。 純電動汽車行駛完全依賴電池的能量，電池的容量越大，可以實現(xiàn)的續(xù)駛里程越長，但是電池的體積和重量也越大，純電動汽車要根據(jù)設(shè)計目標(biāo)、道路情況、行駛工況等參數(shù)的不同來選配電池。 （1）發(fā)展現(xiàn)狀 在經(jīng)歷了鉛酸電池、鎳鎘電池、鈉硫電池等多種類型的發(fā)展和探索后，目前純電動汽車使用的電池主要集中在閥控鉛酸動力電池、鎳氫動力電池和鋰離子（鋰聚合物）動力電池。 日本從事電動車用MH/Ni電池開發(fā)的代表性廠家為松下公司和豐田公司，美國的Ovnic公司和USABC正在積極開發(fā)研究

33、MH/Ni電池。目前我國已經(jīng)開發(fā)出12Ah～100Ah的純電動汽車用高能量型鎳氫動力蓄電池，比能量達(dá)到65Wh/kg，這是目前的蓄電池中較高的；比功率350W/kg；由國家“863”動力蓄電池檢測基地獲得的數(shù)據(jù)表明，電池深度充放電（80%DOD）下的循環(huán)壽命達(dá)到1000次以上。鎳氫電池在高溫狀態(tài)下，正極充電效率變差，并加速正極板的氧化，使電池壽命縮短。負(fù)極儲氫合金加速氧化，并使儲氫合金平衡壓力增加，儲氫合金的儲氫量減少，降低鎳氫電池的性能。鎳氫電池在充電后期，會產(chǎn)生大量的氧氣，如果安全閥不能及時開啟，會有發(fā)生爆炸的危險。鎳氫高功率型動力電池雖然仍有不足，但基于他本身的優(yōu)勢，仍然是近期電動車發(fā)展

34、的重要選擇之一。 鋰離子動力電池作為一種新型的動力技術(shù)，使用時必須串聯(lián)才能達(dá)到使用電壓要求，單體性能上參差不齊并不全是電池生產(chǎn)技術(shù)問題；即使每一道工序都經(jīng)過嚴(yán)格的檢測程序，每只電池的電壓、內(nèi)阻、容量一致，使用一段時間后也會產(chǎn)生差異。同其優(yōu)點相比，這些缺點不成為主要問題，特別是用于高科技、高附加值（如充電動轎車）產(chǎn)品中，因此應(yīng)用范圍非常廣泛。 4.3消除諧波技術(shù) 純電動汽車采用的充電機(jī)為非線性負(fù)荷，在運(yùn)行時會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。消除諧波技術(shù)是特指消除電動汽車的車用充電機(jī)引起的諧波技術(shù)。充電機(jī)對電力系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在造成諧波污染和電網(wǎng)功率因數(shù)的下降等方面。需要采取一些切實可行的技術(shù)措

35、施來降低或消除這些影響，目前沒有技術(shù)上的難度，也容易實現(xiàn)。 （1）電網(wǎng)的諧波限值 車用充電機(jī)是一種非線性設(shè)備，會產(chǎn)生諧波電流，對公用電網(wǎng)是一種污染。諧波注入電網(wǎng)會造成電能質(zhì)量下降等負(fù)面影響。 （2）充電機(jī)（站）諧波治理對策 1）增大單臺充電機(jī)的濾波電感 增大單臺充電機(jī)的濾波電感，可以降低單臺充電機(jī)的電流總諧波畸變率。這種方法最簡單，但隨著濾波電感的增加，會帶來更大的功率損耗，增加充電機(jī)的成本、重量等。 2）減小充電機(jī)功率變換單元等效電阻 根據(jù)充電機(jī)的輸出參數(shù)，選擇合適的功率變換單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，減小功率變換單元的等效阻抗。 3）采用三相功率因數(shù)校正技術(shù)代替普通三相二極管整流橋

36、采用三相功率因數(shù)校正技術(shù)代替普通三相二極管整流橋，可以提高單臺充電機(jī)的功率因數(shù)。 4）采用PWM整流器來獲得直流母線電壓 采用PWM整流器來獲得直流母線電壓，為一至多臺充電機(jī)提供直流輸入， PWM整流器可以獲得單位功率因數(shù)。 5）充電站安裝電力有源/無源濾波器 充電站安裝電力有源/無源濾波器，對充電站的電流諧波進(jìn)行統(tǒng)一的治理，達(dá)到抑制電流諧波的目的。當(dāng)多臺充電機(jī)同時工作時，彼此之間抵消了一部分電流諧波，起到了輔助電力有源濾波器工作的功能。 第五章 天津市純電動轎車示范運(yùn)行的解析與我國未來電動汽車的展望 5.1天津市純電動轎車示范運(yùn)行的解析 “天津市工況下的電動汽車運(yùn)行考核試

37、驗研究”是國家高新技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目，項目編號2003AA501930，已經(jīng)通過了國家科技部的驗收。本項目投入了22輛純電動轎車進(jìn)行了出租車（含俱樂部）、政府（含公共部門）、場地用車（含企事業(yè)單位）三種使用模式的示范運(yùn)行試驗研究。通過示范運(yùn)行，探索并總結(jié)了純電動轎車運(yùn)行的基礎(chǔ)條件、支撐環(huán)境、運(yùn)行模式、技術(shù)以及政策支持、管理規(guī)范等方面的規(guī)律和經(jīng)驗。自從國家電網(wǎng)公司將天津列為電動汽車示范運(yùn)行試點后，天津電力公司與天津清源公司合作，利用已有的研究成果，進(jìn)一步進(jìn)行深入的研究。 （1）總體規(guī)劃 天津市電動汽車運(yùn)行示范的短期、中期以及長遠(yuǎn)發(fā)展的規(guī)劃按照“小起步，快步走”的思路，制定天津

38、市電動汽車運(yùn)行示范實施計劃，逐步實現(xiàn)總體規(guī)劃規(guī)模。天津市電動汽車的運(yùn)行示范工程分為三個部分展開，即在天津市區(qū)模擬出租汽車運(yùn)營模式進(jìn)行示范運(yùn)行、政府部門之間公務(wù)通勤線路運(yùn)行示范、警察在特定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行場地用車使用示范，進(jìn)而實現(xiàn)以線帶區(qū)，以區(qū)帶市全面發(fā)展的目標(biāo)。出租車使用模式 天津市區(qū)的交通流量大，人員密集，周邊環(huán)境污染嚴(yán)重，出租汽車保有量達(dá)3萬多輛，占市區(qū)交通流量10%以上，針對出租汽車這一典型使用模式進(jìn)行純電動轎車示范運(yùn)行。我們在車上加裝了運(yùn)行管理系統(tǒng)的車載記錄儀和智能信息單元，具有遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)控、標(biāo)定、定位和車載記錄功能，通過設(shè)置一些參數(shù)來模擬國外的俱樂部使用模式和公共部門使用模式。 政府

39、使用模式 隨著政府機(jī)構(gòu)改革的不斷深入，要求機(jī)關(guān)人員精干、工作效率高，而現(xiàn)有的配車體制還沒有考慮到處以下公務(wù)員辦公的需要，在政府部門之間建立電動車的示范運(yùn)行系統(tǒng)，正好能滿足這些公務(wù)員辦公的需要，同時可以提高政府的環(huán)保形象。在運(yùn)行示范工程中，在天津市科學(xué)技術(shù)委員會、天津市公安交通管理局、天津市發(fā)展改革委員會3個電動汽車研究、管理以及產(chǎn)業(yè)化的政府主管部門所處的和平區(qū)繁華地段率先使用電動汽車，線路互為彼此的目的地，以此為中心，進(jìn)一步擴(kuò)大運(yùn)行范圍，輻射與之相關(guān)的政府部門，逐漸形成政府間的通勤車。然后擴(kuò)大運(yùn)行規(guī)模，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上擴(kuò)展到6輛車的規(guī)模，基本可以滿足政府部門之間的公務(wù)通勤需要。我們在

40、使用的過程中，設(shè)計了一些參數(shù)來模擬國外的個人用戶使用模式。 場地用車使用模式 勸業(yè)場派出所負(fù)責(zé)天津市最繁華的步行街——金街的治安管理等工作，金街（包括和平路和濱江道）整個步行街包括附近區(qū)域約10多平方公里的范圍，傳統(tǒng)的車輛不允許進(jìn)入，為了進(jìn)行場地用車使用模式的示范運(yùn)行，投入了5輛幸福使者純電動轎車，用于特定區(qū)域內(nèi)的警察巡邏、通勤、公務(wù)等。我們設(shè)計了一些參數(shù)來模擬國外的企事業(yè)單位使用模式。 （2）項目進(jìn)展與實施情況 成立了由天津市主管領(lǐng)導(dǎo)楊棟梁為組長，相關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)為成員的領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)管理協(xié)調(diào)示范運(yùn)行的相關(guān)問題，建立協(xié)調(diào)機(jī)制。同時成立了由技術(shù)人員組成的技術(shù)支持小組，負(fù)責(zé)示范運(yùn)行車輛的技術(shù)

41、問題，建立了技術(shù)服務(wù)機(jī)制。制定了相關(guān)管理制度，展開技術(shù)培訓(xùn)，完善了天津市電動汽車發(fā)展規(guī)劃，制定了相應(yīng)的實施細(xì)則。 完成了車輛的技術(shù)開發(fā)、車輛的準(zhǔn)備等先期工作，配備了車載記錄儀、智能化充電機(jī)、故障診斷及安全管理系統(tǒng)，車載智能終端、GPS定位系統(tǒng)以及基于無限通訊網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛運(yùn)行中央監(jiān)控管理調(diào)度。 先后投入運(yùn)行純電動轎車22輛，按照公務(wù)用車和出租車的模式展開運(yùn)行，同時針對不同配置、不同運(yùn)行條件車輛進(jìn)行考核試驗和對比。投入純電動中巴車2輛，展開純電動中巴車的運(yùn)行考核試驗。所有車輛累計運(yùn)行里程超過10萬公里。完成電動汽車技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、相關(guān)政策環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃等軟環(huán)境的研究。 （

42、3）示范運(yùn)行中的故障統(tǒng)計與分析 對純電動轎車的可靠性進(jìn)行考核是本項目的一項主要工作，也是廣大用戶關(guān)心的問題，純電動轎車是由多個子系統(tǒng)構(gòu)成的一個復(fù)雜系統(tǒng)，主要包括動力電池、驅(qū)動電機(jī)、變速箱、制動等動力系統(tǒng)，以及其它附件如空調(diào)、助力轉(zhuǎn)向等，各子系統(tǒng)幾乎都通過自己的控制單元（ECU）來完成各自功能和目標(biāo)。概括的說，既有復(fù)雜的低壓電氣系統(tǒng)，又有高電壓、大電流的高壓動力系統(tǒng)。各子系統(tǒng)控制系統(tǒng)參數(shù)的相互影響，工作狀態(tài)的變化，傳感器與執(zhí)行器的失效，使得純電動轎車的故障定義和分析極其復(fù)雜，為了簡化可靠性試驗的工作量，提高工作效率，我們只對純電動轎車特有的故障進(jìn)行了統(tǒng)計和分析，對與內(nèi)燃機(jī)汽車一致的底盤、車身和

43、低壓電器的故障不在統(tǒng)計和分析之列。 （4）示范運(yùn)行暴露的技術(shù)問題和解決方法 1）整車 由于動力電池沒有突破，電池比能量低引起的整車整備質(zhì)量大、續(xù)駛里程短以及充電時間長的弊病依然存在，我們根據(jù)目前動力電池的技術(shù)水平，合理匹配的現(xiàn)有純電動轎車整車的城市工況續(xù)駛里程最長為150公里左右，用作政府（含個體用戶、公共部門）使用模式比較合適，用于出租車使用模式顯得不足，解決的辦法是定點、定線和定使用區(qū)域。 2）電池及管理系統(tǒng) 在運(yùn)行考核中，電池及管理系統(tǒng)暴露出比較多的問題。比如電池的一致性差、電池均衡系統(tǒng)均衡能力不足，過電流判斷條件和故障處理方式需要斟酌，SOC估計明顯偏差，抗干擾能力有待提

44、高以及檢測參數(shù)漂移明顯、充電接頭選型等。在示范運(yùn)行剛開始階段，三輛裝有鋰離子電池的轎車不同程度地表現(xiàn)出電池不均衡的現(xiàn)象，B2-10、A2-5表現(xiàn)更為明顯，首先不均衡電池較多，其次單體電池電壓最高值與最低之間極差比較大，電池均衡系統(tǒng)的均衡能力不足。改進(jìn)措施：電池研發(fā)部門提高電池的一致性，在提供給整車單位時應(yīng)作好篩選工作，加大電池均衡系統(tǒng)的均衡能力，加快電池均衡時間。 3）電機(jī)控制系統(tǒng) 電機(jī)控制器作為XL純電動轎車動力輸出單元的直接控制裝置，其性能的優(yōu)劣對整車性能有影響。在運(yùn)行考核中，電機(jī)控制系統(tǒng)也暴露出一些問題，比如倒車限速、上電電阻值偏小。均采取相應(yīng)措施得以解決。 4）監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng) 電

45、動汽車示范運(yùn)行電子地圖跟蹤程序中電子地圖位置顯示明顯偏差，在示范運(yùn)行過程中，通過在市內(nèi)多地點的重新標(biāo)定，提高了定位精度，基本實現(xiàn)對車輛的跟蹤。 5.2我國未來電動汽車的展望 作為未來汽車工業(yè)的發(fā)展方向之一，電動車給予了中國民族品牌追趕外資企業(yè)的機(jī)會。其中，比亞迪在2008年已推出插電式混合動力車F3DM，2009年推出純電動轎車E6；而奇瑞在2008年已推出輕混、中混版A5，2009年推出QQ、S18、瑞虎等多款純電動車。 面對中國這一全球最大的汽車市場，外資車企也自然不甘落后。大眾、寶馬、奔馳等著名品牌都相繼推出了自己的電動車計劃和相關(guān)產(chǎn)品。其中大眾全球第一個電動車示范車隊正式投入運(yùn)行

46、，并為公眾提供免費的穿梭交通服務(wù)；而此前，寶馬純電動車MINIE中國實路測試項目也已在北京展開，未來將向更多城市推廣。 5.3結(jié)語 我國是人口大國，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展我國已成為全球第二大汽車占有國，汽車尾氣已成為我國最大的環(huán)境污染問題。環(huán)境污染成為我國對外的政治問題。伴隨著環(huán)境問題的同時能源危機(jī)也成為阻礙我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大因素。由于電能來源廣泛，我國發(fā)展核能潛力巨大，風(fēng)能，水能，熱能等資源豐富。為發(fā)展純電動汽車提供了巨大的幫助。發(fā)展電動汽車不僅只是節(jié)能，還減少汽車的污染。提高我國汽車行業(yè)在國際上的競爭力。這需要我們的科研人員不斷努力創(chuàng)新，需要消費者的大力支持。才能使我國在這方面有長遠(yuǎn)的發(fā)展。 16 16