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1、若是指技術的話,國內比亞迪確實不錯,全產業鏈推進。若是國外的話,特斯拉不錯,很多設計很有想象空間。其他傳統車企,大多是玩票性質,采用的多是跟隨戰略。造車新勢力基本都是ppt造車,玩的是概念,拉一堆零部件玩拼湊,沒有什么有價值的創新。
2、電動汽車是指以車載電源為動力,用電機驅動車輪行駛,符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。由于對環境影響相對傳統汽車較小,其前景被廣泛看好,但當前技術尚不成熟。
(來源:文章屋網 )
風波再起
任何一件事情從弱小到強大的發展,都要經歷曲折,汽車在發展的初期也曾受到歧視和低估,也走過一段坎坷的道路,如今這條道路上的新能源汽車又遭遇到了小磨難。
日前,深圳一輛紅色跑車與一輛的士相撞,而后的士起火,司機和兩乘客慘死。本來一起交通事故,卻因為豪車、醉駕、頂包、等等的敏感詞語讓這一事件成為了街頭巷尾的談資,而恰恰因為著火的的士是比亞迪剛推出市場不久的純電動e6,也讓人們將更多的關注目光投向了電動汽車安全的問題。比亞迪純電動e6被撞起火事故發生5天后,來自科技部的專家受深圳市有關部門的邀請,開始對起火原因進行深入調查。就在這短短的5天里,憑借電動車而聞名海外的比亞迪遇到了巨大的信任危機,市值一度蒸發60億元。
雖然目前事故原因有待調查,起火原因尚不能與電池和電動車設計直接掛鉤。但事故發生后比亞迪急劇下跌的股價,還是透露出公眾對于電動汽車行業的擔憂。
電動汽車愛起火?
回想過去,自從大力發展純電動汽車以來,純電動汽車起火的事件就頻頻發生。為什么電動汽車愛起火?
對于電動汽車起火原因,總結下來,電動車碰撞起火可能會有三點原因:一是電池本身爆炸起火;二是被撞短路、漏電后,導致電路起火;三是,高速碰撞時,金屬摩擦產生火花,引燃內飾或打火機等明火源其他易燃物。其中,第一點原因隨著電池技術的發展,已經基本克服,而第三點原因,傳統汽車也存在這樣的問題。所以電動汽車真正的危險在于高電壓之下的短路隱患,通用汽車電池專家馬克?威爾布魯格也曾指出,如果由于工藝上的問題,兩個電極接到一起,造成內部短路就會出問題。在其他電子產品上出現這個問題的概率是千萬分之一,但一輛電動汽車的電池組由幾千個電池組成,發生問題的概率就會升到幾千分之一。而電動汽車發生碰撞后短路導致電路起火也與電動車動力設計有關,相對于傳統汽車發動機置于前部,電動車電池后部放置的方式也會令事故發生的比例增加。
電動車電壓達到300多伏,在理論上,若發生碰撞,電動車應在第一時間自動斷電,以確保不會短路。但若防短路的保險失效,就會釀成嚴重事故。這就如同傳統汽油車,在發生碰撞時應該具備油路自動鎖止功能一樣。否則,也會出現因燃油泄露而爆炸的極端情況。從這個角度來說,與傳統汽車一樣,電動車的安全性不僅僅是技術能力,還與制造水平、使用條件、客觀環境等息息相關。
起火≠不安全
起火的比亞迪E6純電動汽車是國內第一款大規模量產的電動汽車,是一款純電動四驅轎車,是比亞迪繼F3DM之后再次打造的第二款新能源車型。比亞迪e6最高車速可達每小時160Km以上,而百公里能耗約為20度電,只相當于燃油車1/3至1/4的消費價格。e6續駛里程超過300Km,采用的是比亞迪獨自研發的磷酸鐵鋰電池, e6可使用220V民用電源慢充 ,大約10小時左右即可充好,快充為3C充電 ,15分鐘左右可充滿電池80%。
比亞迪e6電動汽車,在2010年作為深圳出租車在深圳市內試運營,在將近2年多的大規模運營的時間內,單車最高運行里程已超20萬公里,累計運行總里程1500萬公里,期間曾發生18起追尾事故,均未發生人員傷亡和車輛燃燒。而據比亞迪方面出示的文件,比亞迪e6進入工信部的產品公告目錄前,也經過國家權威機構的檢測,碰撞測試符合國家法規,e6搭載的電池也經過國家權威部門的擠壓測試,電池模塊50%變形后并沒有發生起火燃燒,符合國家標準。
據了解,按照電池檢驗中的兩種方式:多點針刺和高速擠壓,電池自身不會著火。但碰撞中將電解液擠出后,碰到一點火星就能造成燃燒。一般這種情況目前無法避免,如果燃油車被直接撞破油箱,漏油碰到火星同樣會燃燒,甚至發生爆炸。
“在當前的情況下,無論采用哪種電池技術,都會出現一定的問題。”汽車業知名分析師賈新光表示, “電動車發生碰撞時,可能導致電池正負極材料沖破隔膜,剎車時能量快速回充至電池時,瞬間的超高電流會導致電池發生短路,電解液在高溫下被電解,產生氣體,內部壓力升高,最終將導致起火燃燒甚至爆炸。”
所以,這次的事故盡管電動汽車碰撞后發生了起火事故,但這并不代表電動汽車就不安全,當然不可否認的是,在現在的技術條件下電動汽車還存在著諸多的問題,但在極端條件下,傳統的汽車都會發生起火爆炸,何況是電動汽車。
電池類型 正在使用的車型 優點 缺點
氫鎳電池 豐田普銳斯、豐田RAV4 EV 成本低
比容大
高低溫性能好 重量大
磷酸鐵鋰電池 通用雪佛蘭Volt、眾泰5008EV
比亞迪e6 可大電流快速放充電
高溫性能好
容量大
重量輕 低溫性能差
高倍率放電性能差
電池成本高
錳酸鋰電池 寶馬MINI E、現代BlueOn 成本較低
電能儲存量較高 重量大
成長中的電動汽車
傳統汽車發展了這么多年才被人認可和信賴,電動汽車也要經過這個過程。從這多次 的突發事故中我們也看到了相關部門和企業的進步,在2011年杭州眾泰純電動汽車發生自燃事故后,沒有相關部門出來澄清,直到媒體、公眾多次催促下才召開新聞會,之后我們又苦苦期盼了三個月,才拿到結果。相比杭州眾泰的自燃事件,這次的比亞迪純電動汽車事件,深圳警方在事故5天后就召開了新聞會,并迅速成立了第三方機構,從這已經可以看出對于電動汽車起火事件的重視,也看到了相關部門對于電動汽車安全事故的態度已經從藏著、掖著變成了正視。當然我們也從這次事故中學習到了許多經驗。
從企業應對突發事件來看,對比沃藍達電池著火事件,通用汽車做的比我們自主品牌相對聰明多了。通用汽車在沃藍達電池著火后迅速采取措施挽回品牌形象:在雪佛蘭沃藍達電動車鋰離子電池接受安全調查期間,有任何沃藍達車主擔心車子存在火災隱患,雪佛蘭都將從車主手中回購此車。此外,雪佛蘭還致信沃藍達車主,一一打電話給他們,和他們討論出現的問題,通用汽車還向6,000名美國沃藍達車主推出了提供代用車的措施,以期恢復客戶信心。不管最終事件處理如何,這種做法都值得我國汽車廠商效仿。相比比亞迪的三緘其口,通用公司采取了更為積極的應對措施,筆者想如果比亞迪學會了通用這套危機應對方面,市值也不會猛掉60億元。
從行業標準來看,目前我國對鋰電池的檢驗還停留在單體電池檢驗,或者小規模成組檢驗。對于電池包的檢驗目前還沒有。而專門針對電動汽車整車安全的設計標準和安全驗證標準幾乎沒有 少之又少。針對電動汽車,應該制定專項標準,僅僅依靠傳統汽車的碰撞試驗方式,并不能全面檢驗電動汽車是否存在安全問題。
俗話說關心則亂,正因為國人對于電動汽車有很高的期待,所以才對此事如此的關注。雖然從技術和原理上來看傳統汽油車在極端情況下也極易發生自燃、碰撞后燃燒、爆炸等情況,但作為新生事物的電動車要想被公眾接受,還需要電動車企業、監督機構有充分的數據與說服力來證明,其安全性不比傳統燃油汽車低。
我國的電動汽車市場,剛剛起步。如果還會不停的發生的電動汽車的安全事故問題,那么對于未來電動汽車的市場是個很大的打擊。我們呼吁從主機廠到汽車零部件廠商,在電動汽車方面,還是應該把安全放在第一位。對待每一次的起火事件,切切實實的找到根本原因,才讓消費者用著放心。
盤點大事件
電動汽車的發展絕對可以用崎嶇來形容,就起火的事件來說,在國內外已經不是第一起了,讓我們來細數這些大事件。
普銳斯
時間:2008年6月7日
原因:美國CEPCI公司購入混合動力普銳斯后,欲將其改裝為插電式混合動力。因為一個電芯電極連接處沒有按照規定連接,從而導致連接處松動,繼而熱控片不起作用,導致電池發熱,從而電池爆開,電解液被引燃。
眾泰汽車
時間:2011年4月11日
原因:眾泰電動出租車在杭州市內行駛過程中,發生自燃事故。后經過第三方機構最終的鑒定報告,眾泰電動汽車起火事故發生不能認定電池單體設計、制造方面存在質量問題,而是電池成組后不能完全滿足車輛使用環境的需求,在應用過程中,出現了電池漏液、絕緣受損以及局部短路的情況,且未能及時發現,在經過多次重復使用以后,隱患顯現,引發事故。
雪佛蘭沃藍達
時間:2011年5月12日
原因:美交管局對雪佛蘭沃藍達進行了碰撞測試,碰撞之后的沃藍達放在停車場三周之后自己起火,之后美交管局對該款雪佛蘭電池組發起正式調查。調查發現,起火的雪佛蘭沃藍達在接受初次碰撞試驗后,鋰離子電池組的溫度在短時間內迅速升高,電池保護冷卻系統存在設計缺陷。
Karma電動車
時間:2012年3月
原因:美國著名電動汽車制造商菲斯克公司制作的Karma電動車在車庫起火,至今還沒有任何調查結果發出,但是電池系統出現故障的幾率較大。
TIPS:
[關鍵詞]充換電技術;整車充電系統;換電系統;交流;直流
中圖分類號:TM910.6 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)42-0363-01
1 引言
隨著城市化、工業化進程的加速,汽車工業得到了飛速發展,但同時也造成國際原油供求矛盾逐步加深,全球氣候變暖日益明顯。在此背景下,加快發展電動汽車產業對于推動低碳經濟發展和低碳城市建設,降低汽車污染排放,優化能源消費結構,保障國家能源安全,促進環境與人類和諧及可持續發展等方面具有重要意義。
電動汽車的動力來源為裝載于車體內部的動力蓄電池。當動力電池的電能消耗到一定程度時,就必須對其進行能量補充,以保證電動汽車能夠持續循環使用。目前電動汽車的能量補給方式主要分為充電和換電兩種,所謂充電是指使用外部交流或直流電源通過交流或直流充電口直接對整車動力電池進行充電;換電則是指用充滿電能的動力電池替換電動車上電能已耗盡的動力電池來完成電能的補充。
2 電動汽車產業發展現狀
“十二五”以來,我國著力于研究和發展電動汽車關鍵技術,在動力電池、電機等方面取得了顯著的成果。國內主流整車企業紛紛把發展電動汽車當做轉型升級的戰略機遇。2014年,我國新能源汽車生產7.85萬輛,同比增長3.5倍。截至目前,我國電動汽車保有量已突破11萬輛大關。
從2009年開始,電動汽車充換電關鍵技術取得長足的發展,產業方向也逐步明確。同時,隨著基礎類、監控系統、充換電接口及通信協議、充換電設施、建設與運行等六大方向相關標準的不斷完善,充電模塊、連接器、換電設備和監控平臺等產品日趨成熟,我國充換電產業已具備較好的技術和配套基礎。
目前全國已建成約600座充換電站和3.6萬個充電樁。充換電基礎設施的建設,為電動汽車產業奠定了良好的應用基礎。另外,隨著產業形勢逐漸明朗,民間資本表現出了很大的積極性。從網絡建設到設施運營,民營企業已經開始了不同層次的產業布局。
3 電動汽車能源供給方式
對于能源供給方式的選擇,目前普遍存在整車充電系統(慢充、快充)和換電系統(商用大巴車兩側換電、乘用車底盤換電、乘用車后備箱換電)兩種模式。
整車充電系統:慢充
慢充,通常指的是交流充電,目前交流充電主要包括7kW單相交流充電、40kW三相交流充電,充電電流大約為32A、64A。一般單相交流充電時間大約為8小時,三相交流充電時間大約為2小時。
整車充電系統:快充
快充,通常指的是直流充電,充電電壓可根據具體服務車輛進行設計生產,充電電流目前國標限制最大250A。商用大巴車充電時間大約為3-5小時,乘用車充電時間大約為1小時或更少。
換電系統:商用大巴車兩側換電
商用大巴車兩側換電,顧名思義就是在商用大巴車兩側布置全自動換電設備更換車輛電池。目前國內主流商用大巴車換電車輛上布置有8-12塊電池,換電時間約為10分鐘。
換電系統:乘用車底盤換電
乘用車底盤換電,即在乘用車底部布置全自動換電設備更換車輛電池。目前國內主流底盤換電車輛上布置有1塊電池,換電時間約為3-6分鐘。
換電系統:乘用車后備箱換電
乘用車后備箱換電,即在后備箱附近布置換電機械臂或人工換電小車更換車輛電池。目前國內主流后備箱換電車輛上布置有4塊電池,更換時間約為6-8分鐘。
4 充換電技術存在的問題
雖然目前電動汽車充換電技術取得長足的發展,但是仍存在不少問題:
整車充電系統
整車充電系統方面存在慢充充電模式不統一、商用大巴車快充與乘用車快充輔助電源不一致等問題。目前慢充充電模式不光存在單相交流與三相交流充電的差異,還存在單相交流充電模式不統一的現象,充電設備主要生產廠家的交流充電樁一般采用標準中的“充電模式3”,然而車企的交流充電車輛一般采用標準中的“充電模式1 ”;直流快充模式不光存在商用大巴車快充與乘用車快充輔助電源不一致(商用大巴車快充輔助電源24V、乘用車快充輔助電源12V)還存在充電電壓范圍差異大的問題,商用大巴車充電電壓范圍一般350~700V,乘用車充電電壓范圍一般為200~500V。
換電系統
相對而言換電系統主要利用在商用大巴車方面,前面也提到一般商用大巴車換電車輛上布置有8-12塊電池,更換時絕大部分都是2-4塊電池一起抓取,一方面由于電池取放加劇車輛重量變化,對全自動換電設備定位要求高,電池在車上需要有嚴格的布局要求;另一方面全自動換電設備體積較大,對場地的空間要求及承重要求增加。
5 建議解決方案
整車充電系統
充電設施廠家與車廠加強交流,慢充方面統一充電模式,避免后期實施過程中重新花費人力物力進行整改;快充方面統一輔助電源12V或24V,研制通用的直流充電模塊,囊括乘用車充電最低電壓以及商用大巴車充電最高電壓,同時滿足乘用車及商用大巴車快充。
換電系統
建議采用單箱換電模式,統一電池箱充電接口、尺寸,減少電池在車上布局的限制,真正實現多種車輛電池的互換;由于全自動電池更換設備只取1箱電池,縮小了設備的體積,對場地空間以及承重要求減少。
6 結語
電動汽車充換電設施是電動汽車發展的基石。合理先進的充換電設施技術對電動汽車的普及發展將起到不可替代的作用。由于筆者水平有限 ,文中不足之處請讀者多指正。
參考文獻
關鍵詞 電動汽車 動力能源 燃料電池
前 言
在污染日益嚴重、能源日益缺乏的今天,電動汽車的出現給人們帶來了新的希望,可以形象地把它稱為21世紀的交通工具、明日之星。
電動汽車是一種高新技術產品,它集光、電、機、化等各學科領域中的最新技術于一體,是汽車、電力拖到、功率電子、智能控制、化學電源、計算機、新能源、新材料等工程技術中最新成果的集成物。從外形上看,電動汽車于常見的汽車并沒有什么區別,它們的區別主要在于來自蓄電池。汽車行駛時,蓄電池電流通過控制器輸入到電機中,電機輸出扭矩,經離合器、變速器、萬向傳動裝置、主減速器、差速器、半軸等驅動車輪轉動。電動汽車在行駛過程中,不排出任何污染物,噪聲也很小,而且不僅不消耗汽油、柴油等石油產品,還可應用多種能源,具有結構簡單、使用維修保養方便的特點,是一種新型的交通工具。
1. 電動汽車定義
電動汽車是指全部或部分用電能驅動電動機作為動力系統的汽車。驅動電動汽車的電力常見的有各種蓄電池,燃料電池、太陽能電池等。
2.電動汽車分類
電動汽車的種類:純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池汽車(FCEV)。
2.1純電動汽車
純電動汽車(BEV):由電動機驅動的汽車。電動機的驅動電能來源于車載可充電蓄電池或其他能量儲存裝置。大部分車輛直接采用電機驅動,有一部分車輛把電動機裝在發動機艙內,也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉子,其難點在于電力儲存技術。
2.2混合動力汽車
混合動力汽車指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車。既可消耗的燃料;也可再充電能/能量儲存裝置。根據動力系統結構形式可分為以下三類:串聯式混合動力汽車(SHEV):車輛的驅動力只來源于電動機的混合動力(電動)汽車。結構特點是發動機帶動發電機發電,電能通過電機控制器輸送給電動機,由電動機驅動汽車行駛。并聯式混合動力汽車(PHEV):車輛的驅動力由電動機及發動機同時或單獨供給的混合動力(電動)汽車。結構特點是并聯式驅動系統可以單獨使用發動機或電動機作為動力源,也可以同時使用電動機和發動機作為動力源驅動汽車行駛。混聯式混合動力汽車(CHEV):同時具有串聯式、并聯式驅動方式的混合動力(電動)汽車。結構特點是可以在串聯混合模式下工作,也可以在并聯混合模式下工作,同時兼顧了串聯式和并聯式的特點。
2.3燃料電池汽車
燃料電池汽車:以燃料電池作為動力電源的汽車。燃料電池的化學反應過程不會產生有害產物,因此燃料電池車輛是無污染汽車,燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2-3倍,因此從能源的利用和環境保護方面,燃料電池汽車是一種理想的車輛。
3.純電動汽車組成及原理
3.1純電動車的電機及控制系統
純電動汽車以電動機代替燃油機,由電機驅動而無需自動變速箱。相對于自動變速箱,電機結構簡單、技術成熟、運行可靠。 傳統的內燃機能把高效產生轉矩時的轉速限制在一個窄的范圍內,這是為何傳統內燃機汽車需要龐大而復雜的變速機構的原因;而電動機可以在相當寬廣的速度范圍內高效產生轉矩,在純電動車行駛過程中不需要換擋變速裝置,操縱方便容易,噪音低。 與混合動力汽車相比,純電動車使用單一電能源,電控系統大大減少了汽車內部機械傳動系統,結構更簡化,也降低了機械部件摩擦導致的能量損耗及噪音,節省了汽車內部空間、重量。 電機驅動控制系統是新能源汽車車輛行駛中的主要執行結構,驅動電機及其控制系統是新能源汽車的核心部件(電池、電機、電控)之一,其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標,它是電動汽車的重要部件。電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV 和純電動汽車EV 三大類都要用電動機來驅動車輪行駛,選擇合適的電動機是提高各類電動
汽車性價比的重要因素,因此研發或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求,并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅動方式顯得極其重要。 電動汽車的驅動電機目前有直流有刷、無刷、有永磁、電磁之分,再有交流步進電機等,它們的選用也與整車配置、用途、檔次有關。另外驅動電機之調速控制也分有級調速和無級調速,有采用電子調速控制器和不用調速控制器之分。電動機有輪轂電機、內轉子電機、有單電機驅動、多電機驅動和組合電機驅動等。
3.2純電動車的主要特點
1)無污染,噪聲低
2)能源效率高,多樣化
3)電動汽車較內燃機汽車結構簡單,傳動部件少,維修保養工作量小。
4)動力電源使用成本高,續駛里程短
3.3純電動車的動力電池
動力電池是電動汽車的關鍵技術,決定了它的續行里程和成本。電池是電動汽車發展的首要關鍵,汽車動力電池難在 “低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三個要求上。要想在較大范圍內應用電動汽車,要依靠先進的蓄電池經過10多年的篩選,現在普遍看好的氫鎳電池,鐵電池,鋰離子和鋰聚合物電池。
3.4電動汽車的充電
電動汽車充電 類似于手機充電的ICM 階梯波六段式充電,具有較好的去硫化效果,可對電池首先激活,然后進行維護式快速充電,具有定時、充滿報警、電腦快充、密碼控制、自識別電壓、多重保護、四路輸出等功能,配套萬能輸出接口,可對所有的電動車快速充電。 商場、超市、醫院、停車場、小區門口、路邊小賣部等公共場所。 汽車充電網絡建設模式,在充電設施推進過程中,亟待突破的難題就是充電服務網絡布點問題。電力部門依托現有的停車場設施,因地制宜地建設微電網、分布式、綜合化的可充、可換全功能充電站,可避免充電模式存在的兩個短板:一是充電時間長,二是停車環境有限。
參考文獻
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[2].祝占元.電動汽車[M]?黃河水利出版社.2007,09
[3].高義民.現代電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池車[M].機械工業出版社.2008
Nissan Leaf:
首輛為大規模量產而生的電動車
即使沒有預測未來的能力也能猜到,越來越多的人會舍棄那些“吃”油的大家伙而選擇高效低能耗的電動車。2009年,離這個轉折性的時刻已經不遠,汽車行業于驚喜中迎未了第一個豐收的成果――Nissan Leaf,它于本屆東京車展上正式亮相,雖然從外觀上看NissaR Leaf稀松平常,和Tiida幾乎沒有區別,一點也沒有奪人眼球之勢,但不容置疑,作為第一輛即將量產的電動車,它已經引起了不少人的極大興趣,這其中就有Yves Behar,“我有點迫不及待,真希望有人能讓我試試這輛車”,這位美國著名的工業設計師對于電動車的偏愛眾所皆知,他設計過一款電動摩托車,時速可達240公里,一下打破了同類車的最高時速紀錄。
Leaf車身尺碼為4445mm×1770mm×1550mm,擁有108匹馬力與28.57kgm扭力的輸出,在動力方面,Leaf掛載了48個鋰電池模塊(總重270公斤)作為主要電力來源,透過電動馬達的驅動可讓Leaf在10秒內完成靜止到100km/h的加速,而其極速則約140km/h。至于充電的速度與便利性,Leaf可通過家用插座于8小時內完成充電,而快速充電模式則可在30分鐘內讓電池電力達到80%。在充飽電的情況下,Leaf可連續行駛約160公里,這樣的里程數足以滿足全世界70%駕駛人每天行駛的平均里程數。
Leaf并不是第一輛電動車,甚至不是第一輛量產的電動車,2006年美國導演克里斯?佩恩的紀錄片《誰殺死了電動汽車》展現了第一批量產電動汽車通用EV1的生與死,并將其隕落歸于石油巨頭的陰謀。正因如此,早在2009年初NissanLeaf即將量產的消息之日起,便在美國掀起了一陣前所未有的電動車熱,并毫無懸念地入選了《時代》的“年度最偉大的發明”之一,《時代》給出的入選理由是:Leaf并不是第一輛電動汽車,卻是世界上首輛為大規模量產而設計的純電動汽車,Leaf將于2010年在日本和美國率先登場,于2010年底投放歐洲市場,Leaf無疑有助于轉變駕駛者的思維,是從汽油到綠色能源的重要一步。
同時,Nissan已經開始在全世界范圍內與超過30個國家、地區以及相關組織建立了合作伙伴關系,致力于電池充電站等相關基礎設施的建設,確保電動汽車能夠順暢地在公路上行駛。
都市電動小“精靈”
可以預見不遠的將來,世界上將有50%的人口生活在大都市中,越來越擁擠的都市交通讓小型車成為人們的新寵,如果是環保、快捷又靈活的電動小車呢,沒有什么比這個更好的了。
在本屆車展上Nissan了一款電動車Land Glider,它為解決都市擁擠的交通狀況、方便停車而設計。Land Glider與其說是車,倒不如說更像個私人飛機艙位,全景式玻璃頂棚與飛行器非常相似,車內的方向盤為操縱桿式,座椅也是接近機的前后雙座布局。
為了在有限的行駛速度內,給駕駛者帶來澎湃的駕駛激情,Land Glider四個輪胎均能傾斜17度,轉向時車身也隨之傾斜,其角度取決于車速、轉向角度和偏線率等參數,從這點上看,Land Glider的駕駛感受更像是一輛摩托車。Land Glider的動力來自兩臺電動機,其電力由一個鋰離子電池組輸送,并采用無接觸式充電技術,可以在無線充電站中完成充電。
而一直在混合動力車領域內獨領的Toyota繼2009年初底特律車展推出FT-EV之后,在本屆東京車展其二代車型Toyota FT-EVII,這是一款適合日常使用并可高速行駛的電動車。
我講一下歐洲電動車發展的一些歷史和在歷史發展中的一些潮流及一些有意思的故事。同時要跟著中國歷史發展的主線來討論一下電動車作為歷史發展的趨勢在以后未來當中會對中國的產業意味著什么。
中國作為一個文明古國,在世界上,特別是在交通上一直有自己的交通方案,或者是某一段時間里經常會有一些很有創意的交通工具。我們可以看到公元前200年左右秦始皇統一中國的時候用到的交通工具,那時候在歐洲,交通這個問題就相對來說比較原始。
我們看到乾隆皇帝騎在他的一匹戰馬上,皇帝也不能免俗的,希望有一匹漂亮的馬。這張圖符合現代人對交通工具所有的需求,不管他是什么社會地位的人,都希望自己的交通工具是一個非常時尚、有效的。
世界進到19世紀工業化時代,有一次類似于交通工具而引起的環保危機。1890年的時候,紐約馬路上每天有17.5萬匹在跑,它們產生的糞便一天大概是1500噸,這些東西對大城市是非常厲害的污染。那時候整個紐約的交通狀況不容樂觀,每年有3億只蒼蠅會死掉,紐約的街頭每年因為交通事故要死亡200人左右。
正當人們措手不及的時候,汽車開始進入了人們的視線,汽車開始慢慢取代馬車成為人們的主要交通工具。
當初的汽車走上馬路的時候,碰到現在電動車一樣的麻煩,沒有一個可以支持它的基礎網絡,1888年奔馳夫人第一次開上奔馳先生開發的這輛車回娘家的時候,路上必須要去一家藥店買幾升酒精裝到車上,以便能夠讓這輛車跑到目的地。
1899年,第一輛時速超過100公里的交通工具,不是汽油車,而是一輛電動車。這輛電動車有一個很有意思的法國名字,意思就是“我永遠對自己不滿足”,在以后一個多世紀的發展里面也證明,汽車的發展永遠不滿足、永遠進行創新的一個精神。
1907年,奔馳已經在倫敦和其他城市建立了自己的電動車銷售中心。但是電動車并沒有成氣候。1957年,凱迪拉克汽車百公里油耗超過30升,但是人們對這個產品還是很滿意。
接下來就是我們都知道的故事,1973年出現了第一次石油危機,于是就有了在德國拍的一張很著名的照片:兩匹馬在拉著一輛大眾的面包車走,因為那時候大家都沒有油可以購買。
中國是一個地大物博的國家,中國的交通工具也是非常多元化。中國經過30多年發展超過了西方一百多年的發展路徑,所以我們現在在北京,或者是上海經常碰到這種大堵車的現象。如果我們按照目前的這種發展模式進行下去,總有一天我們會把汽車工業搞垮,因為環境、能耗等各種各樣的問題。
中國相對于其他西方發達國家有一個好處,中國的政府還是愿意對工業進行一些主導、前瞻性的政策上的設計。目前中國是全球范圍內發展新能源,特別是電動車最積極的一個政府。
但是,中國政府給自己和自己的汽車工業提出了一個難度很高的挑戰目標,就是要求在很短的時間里面能趕超世界汽車工業先進水平。中國有一句古話叫“欲速則不達”,我們在過去幾年也看到,由于強調要在電動車產業化上有所成就的速度過快,大家陷入了一種迷茫和困惑。
我們要重新審視電動車這個新生事物,或者說這個老的新生事物。我想了一下,中國應該有很好的理由能很好地發展電動車。中國可以像在一張白紙畫圖一樣重新規劃它的電動汽車計劃。中國已經有成千上萬的年輕工程師,他們可以用自己一生中最好的生涯為這個事業做出貢獻。
發展電動車,中國的主機廠必須掌握三個核心的競爭力:第一是整車的概念和設計;第二是系統集成能力,第三是開發核心零部件的能力。
我先從最底層核心零部件來說。目前中國電動車行業的核心零部件供應商基礎很薄弱,中國的主機廠不能依賴這些供應商,它們不能提供核心的、優質的零部件,因此,中國的主機廠必須在這個時期主導核心零部件的開發。
比如高效的水冷電池包,增程模塊。我們不光是要在車身輕量化做大量的工作,在電動車電池沒有真正達到工業化產量之前,增程模塊也是很重要的一個核心零部件。在接下來的十年當中,每一輛電動車都有可能需要裝一個增程裝置,以便主機廠真正有時間十年或者是十五年以后研究出百分之百的純電動車。
如果這個方案解決得很好,將會對目前混合動力車型提出一個很強有力的挑戰。如果中國企業再回到日本企業的開發思路,跟著他們去開發輕混、中混,包括插電式的混合動力,由于中國企業在這個方面相對日本企業又有10-15年的差距,那么這個差距又不是中國在很短時間能夠趕得上的。
混合動力雖然在目前一定的測試范圍內有很好的燃油經濟性,但是不能從根本上解決它是傳統意義上的汽油車演變過來的現實。混合動力的車絕大部分還是一輛內燃機車,一輛增程電動車已經有了未來電動車的模型和基礎,增程模塊給它一定現實的使用和增程的可能性,讓現有的電動車不受電池技術的限制而得不到推廣。相對來說增程式電動車比混合動力電動車開發得好,如果中國在這方面進行突破,相信能夠取得更快的技術突破。
我們認為,中國的主機廠只有通過電動車才能在世界汽車領域占一席之地,創造自己的品牌。同時我們要指出,一個產品在不受到國家財政補貼的時候也能受到市場歡迎才是一個真正好的產品。
作為一個瑞士人肯定避免不了聊一下瑞士的手表,瑞士手表之所以在全世界有名,有很大的一點就是通過設計和包裝,讓每一個買瑞士表的人都讓他為戴在自己手腕上的產品感到驕傲。汽車行業曾在過去一百年歷史當中不斷地推陳出新,對自己進行外觀上的設計和重新定義,讓汽車永遠成為符合潮流的一個產品。
這是今年的日內瓦車展上一位亞洲的女士坐在一輛電動車里面的表情。她不是特別請的模特,我們從她的表情看得出她是很喜歡這輛電動車的。至少她坐在這輛車的感覺不比她背上GUCCI包的感覺要差。
舉一個例子,至少從第一眼來看,第一代的蘋果手機是有一點問題,但是它可以挑起占有它的欲望。為什么?從蘋果這個產品的發展情況來看,在產品不一定能一步達到完美程度的時候,首先通過形式讓消費者對它產生一種濃厚的興趣,讓他們對這個產品感到新鮮好奇的時候,我們至少成功了一半。
我想指出的是,如果想真正做一輛電動車,就要讓人第一眼看到它就會心動。我們現在汽車消費的主力人群已經發生變化,我們不能用老式的、傳統的思路去設計,只有這種潛在的消費者才是電動車真正的強有力推手,他們有能力去消費一些物超所值,或者是物有所值的產品。這些潛在的用戶是更關注產品的外觀、前瞻性和技術層面,對價格不太敏感的群體,他們應該是電動車首先需要挖掘的一個消費群體。
我們現在的首席設計師,他在加入德鋰龍之前是德國大眾和以前奔馳的前任首席設計師,他有一句非常有名的名言,“一個人要非常自信,才能創作出一些新的東西”。這話同樣也適合于中國,中國和中國的企業也必須擁有自己新的自信,才能夠創造出很好的產品。它可能從一個非常漂亮的內飾開始,要讓電動車作為新鮮的產品,能讓每個人都激起好奇和他的興趣。
曾經有一位古董拍賣行的朋友跟我說,在歐洲找不到一個有瑕疵,或者是有傷痕的明朝陶瓷器皿,因為在明代做陶瓷的那些師傅,他們對自己的產品要求是非常高的,每一件不滿意的產品他們會親手毀掉。我們希望中國再一次創造當初的那個奇跡,為世界重新帶來像明代花瓶一樣這種世界性的產品。
中國汽車公司現在表現得好像他們真的知道些什么。從以往的經驗來看,這其中的原因可能是,以及中國有關汽車和能源的未來整體規劃。
吉利汽車控股有限公司(Geelv Automobile Holdings Ltd)和東風汽車(Dongfeng Motors)等中國汽車公司2月為收購Fisker Automotive競價。后者是Karma豪華電動跑車的制造商。此外,巴菲特投資的比亞迪(BYD)計劃今年晚些時候推出騰勢(Denza),這是比亞迪與戴姆勒(Daimler)合資打造的新的電動汽車品牌。
中國的萬向集團(Wanxiang Group)上個月剛剛獲得了美國政府的批準,以2.56億美元的價格收購了A123 Systems Inc。在破產之前,A123Systems一直是美國最先進的電動汽,車電池開發商,并獲得了聯邦政府1.33億美元的補貼。
萬向美國公司(Wanxiang America Corp.)的總裁倪頻上個月說,A123Systems的未來一片光明。該公司擁有卓越的才能和潛力。
中國對電動汽車的追捧看起來有點莫名其妙,因為此時美國和世界其他地區對電動汽車的信心似乎已經跌入谷底。電動汽車在汽車銷售中的比重仍然很小。盡管電動汽車吸引了許多媒體的關注,但其市場份額仍然遠遠不到1%。私人購買者對電動汽車還是沒有十足的信心。
以尼桑(Nissan)大力宣傳的全電動小汽車聆風(Leaf)為例。盡管實施了積極的營銷活動,聆風2012年僅吸引了9819名客戶,還不到年銷售目標的一半。日產備受尊重的首席執行長戈恩(Carlos Ghosn)說,我們對此很失望。
電動汽車2月又一次鬧了個灰頭土臉。在《紐約時報》(New York Times)的試駕活動中,備受矚目的特斯拉(Tesla)Model S豪華電動轎車因為電力耗盡而被拖到附近的車站。
影響電動汽車銷量的兩個主要缺陷是:
首先,電池令電動汽車的成本比傳統轎車高出至多1萬美元。一個恰當的例子是,汽油動力的雪佛蘭科魯茲(Chevrolet Cruze)的銷量與電動的雪佛蘭Volt銷量之比為10比1,雖然這兩款車基于同樣的基本平臺。
其次里程焦慮。如果你平常會因為手機電池電量過低而煩躁,想象一下,寒冷的冬天車子在城際公路上拋錨是什么感覺,比如前文提到的特斯拉S型車發生過的這種事。
那么,如何解釋中國加速尋求電動汽車技術的原因呢?吉利、比亞迪和萬向等公司主要押注的是,中國政府將兌現在2020年之前中國道路上電動汽車達到500萬輛的承諾。中國政府竭力避免像美國那樣對中東等不穩定地區的石油產生依賴。隨著中國的各個部分被有毒的空氣污染所籠罩,中國的民眾變得越來越怒氣沖沖。
從普通汽車轉換到電動汽車,首先會從公共汽車、出租車和政府的車隊開始,這些車輛往往有固定的行車路線,可以很容易地通過當地的充電站充電。北京、上海和深圳這樣的城市通過簡單的規定就可以提振對電動汽車的需求,因為這些城市直接擁有的車隊規模很大,車輛數以萬計。
當你意識到2009年上海市地方國有企業上汽集團與如今已為中國所有的A123Systems組建了一個合資企業時,這個形勢就變得更加一目了然。這樣做可以把市場、電池制造商和汽車生產商納入圍繞上海的一個緊密圈子里。
在實際工作中,混合電動汽車工作環境復雜、各種干擾因素的影響較大,給研究其能量流狀態帶來了較人的困難。能否在實驗室對動力電池的工作性能進行模擬與仿真呢?這樣,不僅可以節省大量的人力物力,而且對于混合電動汽車的設計和總成有很好的參照作用。
本文將介紹的混合電動汽車能量流仿真系統就是針對上述要求而設計的,該系統可仿真混合電動汽車的實際工作環境,為研究混合電動汽車控制策略提供了一個靈活、簡便、高效的平臺。系統特點
整個系統采用組合式平臺搭建,根據仿真工作的要求,按照工作電流的大小組合使用對應的仿真模塊來構成整個系統的能量控制部分。采用這種結構設計可以大大減小整個系統的體積與功耗。
系統中集成了CAN2.0B和RS232C接口,可以與汽車內的各種控制儀表進行通信與數據交換,與汽車總控系統的標準通信接口兼容,能夠方便的移植到實際的混合電動汽車系統中。同時,可以直接與計算機通信,由計算機來控制系統的運行,便于實現監控與仿真。
系統結構
混合電動汽車能量流仿真系統主要由充電系統、放電系統和控制系統三個部分組成。系統結構框圖如圖1所示。
在充電系統中,采用高技率的脈寬調制方式(PWM),同時采用反饋穩定控制系統,使得充電過程快速穩定。
在放電系統中,采用全能型的能量回饋方式,將電能返回電網或者仍然回到充電系統,達到節能降耗的目的。
在控制系統中,采用高速嵌入式微處理器,具有抗干擾能力強、響應速度快,控制方式靈活的特點。
1 充電系統
首先將電網電壓進行整流,經過脈沖寬度調制,再經過隔離變壓器變換,然后進行整流穩壓,即可得到所需的工作電壓。為了保證充電過程的快速穩定,將電壓、電流采樣值引入穩定控制系統,使得充電過程快速穩定。
2 放電系統
電池的放電系統采用能量回饋方武。首先將動力電池的電能進行變換,送入中間緩沖器,然后通過逆變方式將電能變換為三相交流,這部分能量既可以用于返回電網,又可以將它再次送人充電系統,實現電能的重復利用,同時可有效減少電流波動對電網的影響。放電系統結構。
3 控制系統
本系統采用基于高速嵌入式微處理器的控制系統。高速處理器能夠保證快速完成動力電池的充放電任務,并且通過數字濾波算法使系統具有較好的抗干擾能力。高精度的A/D,D/A控制單元使得充放電過程動態穩定,滿足控制要求。轉換狀態用中斷方式通知CPU讀取轉換結果,保證系統的快速響應。監控計算機通過接口函數就可以控制系統的運行,并且可以采集實時參數進行數據的分析、處理與監控。控制系統結構。
選用Microchip公司的PIC18F6720為主控制器,該MCU片內集成多通道的10位精度的采樣轉換器,可以方便的采集電池的電壓、充電電流、放電電流和電池溫度等多種信號;內置兩個串行通信接口。可以與上位機進行異步通信;SPI接口可以用來擴展內部總線;PWM輸出可以對回路電流進行調節等。控制系統電路。
4 人機交互
通過LCD顯示器可以直觀的顯示系統的工作狀態和電池工作情況,具有良好的人機交互界面。在控制系統中設置了短路與過熱保護,故障報警指示,最大限度達到系統的安全可靠,保護系統與動力電池的安全。
通信系統
系統內建于兩種通信總線CAN2.0B和RS-232C。
1 CAN總線通信
CAN總線是專為解決現代汽車中各種控制器、執行機構、監測儀器和傳感器之間的數據通信開發的總線式串行通信技術。但CAN只包括了物理層和數據鏈路層,在汽車工程師協會SAE推薦的標準SAE J1939進一步規范了汽車內部網絡的標準。
J1939采用CAN2.0B的擴展幀格式。進一步定義了CAN數據幀仲裁域中的標識位。29位ID的格式。
一個協議數據單元(PDU)包括7個預定的域。它們是優先級、保留位、數據頁、PDU格式、PDU細節、源地址和數據域。CAN數據幀中的SOF、SRR、IDE和RTR部分控制域,CRC、ACK和EOF沒有包括在PDU。
數據域為0~8字節的數據。當需要使用9~1785字節來表達某個參數組時,數據通信將南多個CAN數據幀完成。
2 RS-232C通信
RS-232C用來與監控計算機進行數據與控制命令通信,根據監控計算機的控制指令來執行相應的動作,同時將系統的狀態參數傳遞到監控計算機系統。
監挖計算機使用查詢方式與仿真系統通信。數據格式分為數據頭、數據體及校驗碼三部分。數據頭用于判斷該條信息的類別,以便接收到數據信息后做出對應的處理;數據體存放真正要傳輸的數據信息;校驗碼采用奇偶檢驗碼來對整條數據進行校驗。在系統中統一采用“@”作為傳輸數據的開始,“:”作為傳輸數據的結束。
對于命令信息只有信息頭和校驗碼,對于數據信息則還包括了數據體部分。在上下位機通信期間,數據發送方會在相同的時間間隔內重復發送相同的數據,直到收到對方的應答信息;若在一定時間間隔內仍未收到應答信息,則表示出現通信故障,數據發送失敗。接收方收到數據后,會根據數據頭、數據屋及校驗碼判斷數據是否完整、正確。若是則回復表示成功接收的應答信息,否則等待發送方繼續發送。
如果一條數據分成多次發送的時候,采用的是發送一應答模式,即每當收到應答信息后才發送下一條數據。
系統性能指標
混合電動汽車能量流仿真系統為研究混合電動汽車提供了一個硬件平臺,適用于鉛酸、鎳氫、鋰離子等大功率動力電池系統。系統實時顯示電池的充、放電狀態,發動機工作狀態、能量流動狀態等重要參數。
系統的性能參數。
關鍵詞:電動汽車 交流充電樁
一、充電樁的定義
充電樁是電動汽車的電站,其功能類似于加油站里面的加油機。每個充電樁都裝有充電插頭,充電樁可以根據不同的電壓等級,為各種型號的電動車充電。電動汽車充電樁采用的是交、直流供電方式,需要特制的充電卡刷卡使用,充電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數據。充電樁可分為直流充電樁和交流充電樁。本文僅對交流充電樁的相關問題進行探討。
交流充電樁,又稱交流供電裝置,是指固定在地面或墻壁,安裝于公共建筑(辦公樓宇、商場、公共停車場等)和居民小區停車場或充電站內,采用傳導方式為具有車載充電機的電動汽車提供人機交互操作界面及交流充電接口充電,并具備相應測控保護功能的專用裝置,功率一般不大于7 kW。
常用的交流充電樁可分為一樁一充式、一樁雙充式及壁掛式。壁掛式交流充電樁適用于地面空間狹小、周邊有墻壁等固定建筑物的場所。交流充電樁的建設應以“統一標準、統一規范、統一標識、優化分布、安全可靠、適度超前”為原則。外觀設計風格應體現綠色、醒目、親和、現代等要素,突出差異性,易識別記憶。
二、交流充電樁技術要求
1. 環境條件要求
工作環境溫度:-20℃~+50℃;相對濕度:5%~95%;海拔高度:≤1000m;安裝地點:戶外;抗震能力:地面水平加速度 0.3g;地面垂直加速度0.15g;設備應能承受同時作用持續三個正弦波,并且安全系數應大于1.67;
2. 結構要求
交流充電樁殼體應堅固;結構上須防止手輕易觸及露電部分;交流充電樁應選用厚度1.0以上鋼組合結構,表面采用浸塑處理,并充分考慮散熱的要求。充電樁應有良好的防電磁干擾的屏蔽功能;充電樁應有足夠的支撐強度,應提供必要設施,以保證能夠正確起吊、運輸、存放和安裝設備,且應提供地腳螺栓孔;樁體底部應固定安裝在高于地面不小于200mm的基座上。基座面積不應大于500mm×500mm;樁體外殼應采用抗沖擊力強、防盜性能好、抗老化的材質;非絕緣材料外殼應可靠接地;
3. 電源要求
輸入電壓:單相220V;輸出功率:單相220V/5KW;頻率:50Hz±2Hz;允許電壓波動范圍為:單相220V±15%;
4. 電氣要求
插頭與插座正確連接確認成功后,帶負載可分合電路方可閉合,實現對插座的供電;漏電保護裝置應安裝在供電電纜進線側;低壓配電設備及線路的保護應滿足《低壓配電設計規范》(GB/50053)中的相關規定;對IT系統配電線路,當第一次接地故障時,應由絕緣監察裝置發出音響或燈光信號,當發生第二次異相接地故障時應由過電流保護電器或漏電電流動作保護器切斷故障電路;照明配電系統中,照明和插座回路不宜由同一回路供電。插座回路的電源側應設置剩余電流動作保護裝置,其額定動作電流為30mA;
5.安全防護功能
交流充電樁應具備急停開關,可通過手動或遠方通信的方式緊急停止充電;應具備輸出側的漏電保護功能;應具備輸出側過流和短路保護功能;應具有阻燃功能;
6. IP防護等級
交流充電樁應遵守IP54(在室外),并配置必要的防雨、防曬裝置;
7. 三防(防潮濕,防霉變,防鹽霧)保護
充電機內印刷線路板、接插件等電路應進行防潮濕、防霉變、防鹽霧處理,其中防鹽霧腐蝕能力滿足 GB/T 4797.6-1995《電工電子產品自然環境條件 塵、沙、鹽霧》中表9的要求,使充電機能在室外潮濕、含鹽霧的環境下正常運行;
8. 防銹(防氧化)保護
充電樁鐵質外殼和暴露在外的鐵質支架、零件應采取雙層防銹措施,非鐵質的金屬外殼也應具有防氧化保護膜或進行防氧化處理;
9. 防風保護
安裝在平臺上的充電機以及暴露在外的部件應能承受 GB/T 4797.5-9《電工電子產品自然環境條件降水和風》中表9規定的不同地區、不同高度處相對風速的侵襲;
10. 防盜保護
電樁外殼門應裝防盜鎖,固定交流充電樁的螺栓必須在打開外殼門后方能安裝或拆卸;
11. 溫升要求
交流充電樁在額定負載長期連續運行,內部各發熱元器件及各部位溫升應不超過Q/GDW 397-2009中表2規定;
12. 平均故障間隔時間(MTBF)MTBF應不小于8760h;
13. 安裝垂直傾斜度不超過5%;
14. 設備安裝地點不得有爆炸危險介質,周圍介質不含有腐蝕金屬和破壞絕緣的有害氣體及導電介質
三、功能規范
1. 交流充電樁應具有定電能、定時間、自動(充滿為止)等功能。
2. 交流充電樁應具有人機交互功能。應具有實現外部手動控制的輸入設備,以設定充電方式;應顯示當前充電模式、時間(已充電時間、剩余時間等)、電能(已充電電能、待充電電能)及計費信息等。設置刷卡接口,支持常見刷卡方式。可配置打印機,提供票據打印功能。
3. 交流充電樁應為計量表計預留電氣接口和安裝空間。
4. 安全防護功能。交流充電樁應具備急停開關、輸出側的剩余電流動作保護功能、輸出側的過流保護功能。交流充電樁應能夠判斷充電連接器、充電電纜是否正確連接。當交流充電樁與電動汽車正確連接后,交流充電樁才允許啟動充電進程;當交流充電樁檢測到與電動汽車的連接不正常時,必須立即停止充電。另外,交流充電樁應具有阻燃功能。
5. 提供完善的通信功能,可根據需要上傳交流充電樁的運行狀態參數,接受遠程控制
6. 按照標準不同,交流充電樁分為簡易充電樁和標準充電樁2種。
四、交流充電樁與電動汽車的電氣接口
它們的電氣額定值如下:動力線L線電壓220 V,電流最大32 A;動力線N線電壓220 V,電流最大32 A;保護地線以故障(用)規定值為標準;充放電控制導引線+及充放電控制導引線-、備用1、備用2,電壓30 V,電流2 A。
五、計量計費
1. 電網和交流充電樁之間的計量配置三相四線多功能雙向計量電能表,準確度等級為有功1級和無功2級。電流互感器等級為0.5 s級。
2. 交流充電樁和電動汽車用戶之間的計量計費結算交流充電樁和電動汽車用戶之間的計費結算可采用現場繳費和儲值卡預付費等方式,推薦使用儲值卡預付費方式。交流充電樁的電能計量裝置應選用智能電能表。