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面向碳中和的新能源汽车创新与发展.pdf

大小:0KB更新时间:2021-01-23 07:10:16 我要下载

欧阳明高 ouymg@tsinghua.edu.cn

背景:2020年—新能源汽车发展的里程碑 ◆2020年是新能源汽车行业峰回路转、喜出望外的一年。 是新能源汽车2012-2020规划圆满收官的标志年 ◆新能源汽车大规模进入家庭元年。新能源汽车从政策 驱动到市场驱动的转折年。 ◆新能源汽车可持续发展政策纷纷出台,新能源汽车 2035规划发布、2030/60碳达峰/碳中和宏伟目标提出。

背景:动力变革与能源革命 每次能源革命都是先发明了新动力装置和交通工具,然后带动对能源资源的开发利用,并引发工业革命 ◆ 第一次能源革命 动力:蒸汽机,能源:煤炭,能源载体:煤,交通工具:火车 ◆ 第二次能源革命 动力—内燃机,能源—石油和天然气,能源载体:汽/柴油,交通工具:汽车 ◆ 第三次能源革命? 动力:电池 ,能源:可再生能源,能源载体:电和氢,交通工具:电动车 (光伏电池/锂离子电池/氢燃料电池) 第四次工业革命:以可再生能源为基础的绿色化和以数字网络为基础的智能化 第一次能源革命 第二次能源革命 第三次能源革命 (柴薪向煤炭) (煤炭向油气) (油气向新能源) 美国超越英国 英国超越荷兰 新能源 天然气 石油 煤炭 木柴

从能源与工业革命高度全面看新能源汽车 ◆◆ 动动力力电电动动化化新新进进展展 ((电电动动车车革革命命)) ◆ 能源低碳化新要求 (新能源革命) ◆ 系统智能化新趋势 (人工智能革命)

电动化:汽车动力百年来的重大技术变革 可外接充电 电-电混合 锂离子电池的发明实现了蓄电池领域百年来的历史性突破

中国纯电动车动力电池技术创新活跃 ◆ 中国动力电池技术创新模式从政策驱动向市场驱动转型, 从行业政治操作向公司商业运作转型; ◆ 电池材料创新要平衡比能量、寿命、快充、安全、成本等相互矛盾的性能指标,近年尚无大突破; ◆ 电池系统结构创新辅以电池单体材料改进成为近年来中国动力电池技术创新的鲜明特征。 。 2013年前 2015年起, 2018年起,三元电池比 千公里续航 能量提升乏力,行业转向 三元动力电 三元电池工业 新结构设计 池未产业化, 化解决,轿车 续航里程无 市场开始爆发 新结构涌现期 法有效提升 三元(添硅补锂 ,半固态等) 磷酸铁锂(添硅补锂等) 6 统计数据来源:第一电动网,所有(曾)市售电动乘用车;作图与分析:清华大学电池安全实验室

中国纯电动车动力电池结构创新进展 ◆ 2019年起,中国企业发挥电芯制造优势,厚积薄发,在电芯结构上连续推出CTP,刀片电 池,J2M等技术,超越大众的VDA、MEB电芯尺寸标准,引领了电池系统结构技术创新; ◆ 电池成组的终极方案MIV和CTV技术仍待进一步研究 国轩 J2M g 400 k 三元+添硅补锂 / h +半固态 W 量 300 能 磷酸铁锂+添硅补锂 比 200 池 电 体 100 E 单 1 35 68 9 0 1 1 11 11 1 2 2 0 00 00 0 0 0 2 22 22 2 2 2 7

纯电动汽车的低温续航问题 电池剩余可用能量示意图 电压/V 放电Ah- 开路电压曲线 当前SOC对 应的 UOCV 放电Ah- 1 端电压曲线 电芯性能 放电截止 2 电压Ut,lim 下降 放电Ah数 0 制热需求 ➢ 乘客舱加热 ➢ 电池包加热 上升 低温续航缩水 动力系统 效率降低 里程估计 精度下降 低温续驶里程 估计误差 ➢ 制动能量回收下降 ➢ 轮胎滚动阻力上升 ➢ 整车风阻系数上升 8

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