电动汽车锂离子动力电池热效用分析

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1、电动汽车锂离子动力电池热效用分析第1章绪论1.1引言百年来，随着汽车的结构不断完善，车辆性能的不断提高，汽车工业取得了长足的发展，汽车保有量与日倶增，全球汽车保有量己于2010年突破10亿辆大关，未来5年内还将持续以20%的速度增长，预计到2015年，全球汽车保有量将增至11.2亿辆左右，届时亚洲地区将拥有全球四分之一的汽车，也就是2.8亿辆，其中中国和印度的市场增长潜力巨大。据公安部交管局所统计，截至2011年11月，我国机动车保有量达2.23亿辆，机动车驾驶人数量达2.34亿人，汽车保有量达1.04亿辆，我国许多城市已进入汽车社会。经济的高速发展，加大了对自然资源

2、的巨额需求，今天的世界经济离不开石油，汽车工业和汽车消费的发展更离不开石油。据统计，1999年工业化国家每天进口石油达6000万?7000万桶，预测2020年达1.2亿桶/天。作为仅次于美国的第二大石油消费国，预计中国今年的日均石油需求量将增长9.1%，至1000万桶。过去5年，中国新增1亿吨炼油能力，全部被新增的3500万辆汽车吞噬掉。专家预计2015年之后，世界石油产量将达到高峰而逐渐递减。随着不可再生自然资源的消耗殆尽，日益增长的能源需求必将导致严重的能源紧缺，汽车工业的发展面临着前所未有的困难和挑战。此外，以汽油或柴油作为燃料的常规内燃机热效率低，不仅造成能源

3、浪费、引发能源危机，还带来严重的环境污染和环境恶化，如何减小甚至消除燃油汽车所带来的危害，也成为汽车工业可持续发展面临的重要课题。汽车工业的快速发展所引起的石油需求危机和环境污染问题引起了各国政府和环保人士的高度重视，汽车公司也纷纷研发出缓解未来能源和环境危机的汽车新技术，一方面致力于传统汽车节能技术，通过改进供油系统、点火系统，增加气缸燃油喷射，提高汽油机运转稳定性，提升汽油燃烧效率，从而达到减少燃油的消耗，节约能源的使用；另一个方面通过使用可变气门正时、废气涡轮增压以及催化尾气净化等技术，改善汽车尾气质量，减少汽车尾气排放，进而减轻汽车尾气对大气环境的影响。但是从

4、可持续发展的战略角度上看，唯有发展以电动汽车为主的新能源汽车才是解决未来能源与环境问题最有希望、最彻底的措施，引起了世界范围内各国政府、汽车生产企业以及科研机构的高度重视。现代的电动汽车技术是20世纪最伟大的20项工程技术成就中前两项技术的融合，即电气化和汽车融合的产物。电动汽车是指有至少一种动力源为车载电源，全部或部分由电机驱动的汽车，包括使用高能量动力蓄电池作为主要动力源的纯电动汽车(EV),采用内燃机和高功率动力蓄电池和电机共同驱动的混合动力汽车(HEV)，以携带车载燃料的燃料电池汽车(FCEV)三种类型[41。现代电动汽车具有节能、环保、可使用多种能源、噪音低

5、、安全性高等很多优点。因此，发展绿色无污染的电动汽车将是我国汽车工业的一个突破口，电动汽车也将成为21世纪最有潜力的交通工具。我国对电动车的事业发展非常重视，在十五规划和十一五规划中都将其列为重大科技项目。一汽、东风、长安、奇瑞等汽车公司在十五期间电动车事业都有长足的发展，燃料电池汽车已经成功开发出性能样车并投入实际应用，奥运期间，基于上海大众领驭平台开发的燃料电池轿车已经运行了7.6万km,而上海也借助2010年世博会契机，率先开展了千辆级规模的节能与新能源汽车示范，其中燃料电池汽车达到200辆；混合动力客车已经在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳

6、、合肥、长沙、昆明、南昌等13个城市的公交线路上试运行，其中2010年2月长春首次投入50辆混合动力汽车试运行66路、306路公交线，现已运行两年；纯电动汽车也取得了一定发展，万向集团公司、天津清源公司以及比亚迪股份有限公司，分别研制出了纯电动乘用车、纯电动旅游客车、纯电动低地板公交客车、纯电动公交客车、纯电动中（小）型客车，均已示范运营。最新出台的《电动汽车十二五规划》已明确提出：到2015年电动汽车保有量达到百万辆级别，2020年电动汽车市场规模达到1000万辆；新能源车示范运行城市的数量以每年10个的速度增加，2015年达到70个以上，并建立充电站2000多个，

7、充电桩40万余。由此可见，电动汽车的市场前景相当可观。电动汽车主要靠电池组提供动力，这就要求电池组必须满足高功率输入和输出、多电池组合、良好的高低温性能、超长循环寿命、电池能量密度大等性能要求。动力电池作为电动汽车的关键部件，它的性能直接影响新能源汽车的运行状况，动力电池在使用过程中，需要连续放电和定时充电，在充放电过程中电池内部电化学反应会产生大量热量，引起电池温度的变化，而电池温度的变化，又将直接影响电池的充放电性能。HEV用动力电池经常处在高倍率充放电条件下，由于整车设计时电池组空间有限，导致使用过程中的热量散发较慢，电池温度极易升高[5]。高