新能源汽车行业技术瓶颈及发展趋势

综述

新能源汽车行业技术瓶颈及发展趋势

李晓华，钱

虹

(上海电力学院电力与自动化工程学院，上海200093)

摘要：分析研究了动力蓄电池、能量管理系统、充电站建设、驱动电机等新能源汽车发展过程中的技术难题，并提出了相应的解决办法和发展趋势。对相关行业人员具有学习和指导作用。关键词：新能源汽车；蓄电池；Ｖ２Ｇ中图分类号：ＴＭ９１２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１１）１１－１４６１－０３

Technologicalproblemandtrendsofnewenergyvehiclesindustry

LIXiao-hua,QIANHong

(ElectricPowerandAutomationEngineering,ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200093,China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙ，ｅｎｅｒｇｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓ，ｃｈａｒｇｉｎｇｓｔａｔｉｏｎｂｕｉｌｄｉｎｇ，ａｎｄｔｒａｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅｐｒａｃｔｉｔｉｏｎｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅｗｅｎｅｒｇｙｖｅｈｉｃｌｅｓ；ｂａｔｔｅｒｙ；Ｖ２Ｇ

在中国应对气候变化、积极推动可持续发展、加速结构调整的背景下，发展节能与新能源汽车已成为一种共识。发展节能与新能源汽车不仅有利于中国实现节能减排目标、降低石油对外依存度、保障能源安全，而且可以带动整个产业链，包括电池、电机、电力电子、电控、汽车零部件、整车制造以及基础设施等产业的发展，从而成为新的经济增长点。

我国电动汽车的技术发展路线呈多元化发展趋势

[1]

ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｎｄｔｒｅｎｄｓｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｗｉｔｈｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅ

展为“全面开花”的态势，多种技术路线并存，最终将依靠市场来确立最终的主导模式。

１动力蓄电池是电动汽车发展最大瓶颈

１．１动力蓄电池技术难题

汽车动力蓄电池是电动汽车的核心部件之一，也是制约电动汽车发展的主要瓶颈之一。理想的车用动力蓄电池要有高能量密度、高功率密度、寿命长、工作温度范围宽、可长期储存(无显著衰减和自放电)、安全性和可靠性良好、成本低等特点。

目前，电动汽车动力蓄电池存在的技术难题主要体现在三个方面：电池比能量、电池成组、充电时间和循环寿命问题，如表1所示[2]。

。从

“九五”开始，我国将电动汽车技术研究与开发持续列入国家科技计划，建立起以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以动力电池、驱动电机和电子控制技术为“三横”的电动汽车“三纵三横”研发布局。目前我国电动汽车行业发

针对上面的各类难题，随着科技不断进步，未来电池比能耗问题、电网建设和充电站规划将最先得到解决。电池成组和循环寿命是两个相互依存的问题，未来将有可能通过减少电池成组块数甚至用单个整块电池来取代目前的成组电池，通过将电池内部打包的形式来消除成组带来的困难并有效延长动力电池的循环寿命。动力电池充电时间仍是十分棘手的问题，在保证电池使用寿命和质量的情况下缩短充电时间，需要更长时

收稿日期：２０１１－０９－１１

产业（行业）技术与基金项目：２０１０—２０１１年上海市科协学科、

社会事业发展研究项目

作者简介：李晓华（１９７４—），女，山东省人，讲师，主要研究方向为电力电子与电力传动。

间的研究探索。

１．２锂电子电池是首选

动力电池是新能源汽车的核心，尤其体现在动力电池成组以及动力总成。电池是技术和成本上的最大瓶颈；动力电池是新能源汽车产业链中技术最核心的一环，未来汽车厂商之间的竞争，将主要是动力电池性能的竞争，动力电池是技术核心的地位将长期存在。表2是各动力蓄电池技术指标比较。

综上所述：锂电池具有长寿命、小体积、无污染、高安全性(铁锂电池)等优点，已被给予厚望。虽然正极材料和电池生产短期内还不够成熟，但长期来看将是新能源汽车中的主要动力电池品种。根据预测，动力锂电池将在2020年达到200亿美元的市场规模，

年均成长速度50%。

２０１１．１１Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１１

１４６１

综述

１．３ＢＭＳ是动力和储能电池的必须配套［３］

锂电池应用于小型消费电子产品中时，以单体电池的形式存在，而在新能源汽车中应用时，其要求的容量逐渐增大，需要通过并联串联的方式组成电池组进行充放电。单体锂电池之间的性能差异，决定了其作为动力和储能电池时，都需要电池管理(BatteryManagementSystem,BMS)进行充放电的管理、监控和保护，以避免单体电池出现损坏，影响整个电池组的性能。

BMS作为实时监控、自动均衡、智能充放电的电子部件，起到保障安全、延长寿命、估算剩余电量等重要功能，是动力和储能电池组中不可或缺的重要部件。其市场规模将与动力、储能领域的锂电池同步扩张。

图１

充电站技术推进路线

２充电站建设

２．１充电站建设的发展趋势

发展电动汽车，首先必须建设完备的、与之配套的充电站系统。充电站是给电动汽车提供持续动能的场所。电动汽车以电为动力，动力蓄电池就如同燃料汽车的“燃油”一样，通过一系列能量转化形成发动机所需的动能，充电站就是为动力蓄电池提供持续运动的能量，因此动力蓄电池的技术及其发展就成为充电站乃至电动汽车发展的关键问题，其技术发展的趋势在一定意义上决定了充电站未来的商业模式，也决定了电动汽车的发展格局。

电动汽车充电模式包括三种：常规充电模式，快速充电模式和更换电池模式。常规充电模式：又称慢速充电模式，这种情况下充电电流相当低，约15A，充电时间较长，一般为5～8h，甚至长达10～20h。常规充电模式下，对充电设备功率和电流要求不高，充电设备成本较低，电池使用寿命长。缺点在于充电时间过长，难以满足车辆紧急运行需求。

快速充电模式：这种模式下，以较大电流在短时间内完成充电，一般充电电流为150～400A，在约10～15min的时间内能使电池储电量达到80%～90%，与加油时间相仿。缺点是充电电流大，充电设备成本较高。

更换电池模式：电动汽车用户租用充满电的蓄电池，更换已经耗尽的蓄电池，提高用户使用的方便性和快捷性，这种模式要求电池和电动汽车标准化。

2010年7月6日，财政部、科技部、工信部、发改委在深圳联合召开全国私人购买新能源汽车试点工作会议上指出，“统一电动汽车所用动力电池的规格和尺寸，决定了将来更换电池的可行性”，建议“充电的方式以慢充电和分散式充电为主，不宜大规模建设集中式快速充电设备，特别是针对私家车”。目前电动汽车充电以“慢充+换电”为主要方式(图1，图2)。

图

２

充电站发展路线

２．２电动汽车充电站“十二五”将迎来大规模建设

“十二五”期间，国网公司将根据各城市电动汽车发展规划，积极推动电动汽车充电站的建设和运营，在国家电网汽车示范推广区域构建完善的充换电网络，在其他地区建设示范性充电设施。“十二五”国网公司计划建设约900座充(换)电站，约23万多个充电桩，加上已经建成的充电站，到“十二五”末，国网公司自主建设的充换电站和充电桩分别达到1000座和24万个，初步形成覆盖公司经营区域的充电服务网络 …… 此处隐藏：3415字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……