1、新能源汽车专业规划教材新能源汽车专业规划教材“十二五十二五”职业教育国家规划教材职业教育国家规划教材目录目录 第第2 2章章 电动汽车动力电池基本知识电动汽车动力电池基本知识 第第3 3章章 铅酸动力电池及其应用铅酸动力电池及其应用 第第4 4章章 碱性动力电池及其应用碱性动力电池及其应用 第第5 5章章 锂离子动力电池及其应用锂离子动力电池及其应用 第第6 6章章 用于电动汽车的其他动力源用于电动汽车的其他动力源 第第7 7章章 电动汽车电源管理系统电动汽车电源管理系统 第第1 1章章 电动汽车与动力电池发展历程电动汽车与动力电池发展历程本章学习目标本章学习目标1.能够描述动力电池及电动车辆
2、发展简史能够描述动力电池及电动车辆发展简史2.能够分析制约动力电池和电动汽车发展的因素能够分析制约动力电池和电动汽车发展的因素3.能够分析推动动力电池与电动汽车发展需解决能够分析推动动力电池与电动汽车发展需解决的问题的问题4.能够描述当前应用在电动汽车上的动力电池类能够描述当前应用在电动汽车上的动力电池类型型第第1 1章章 电动汽车与动力电池发展历程电动汽车与动力电池发展历程1.1.电动汽车与动力电池发展历史电动汽车与动力电池发展历史2.2.电动汽车与动力电池发展现状电动汽车与动力电池发展现状3.3.预测电动汽车与动力电池发展趋势预测电动汽车与动力电池发展趋势1.1.电动汽车与动力电池发展历史
3、电动汽车与动力电池发展历史了解电动机的发展过程2了解电动汽车的发展历程3了解蓄电池的发展过程1蓄电池的发明蓄电池的发明1800年代，亚历山大年代，亚历山大 伏特制成了人类历史上伏特制成了人类历史上最早的电池，后人称之为伏特电池。最早的电池，后人称之为伏特电池。1830年，威廉姆年，威廉姆斯特金解决了伏特电池的弱电斯特金解决了伏特电池的弱电流和极化问题，使电池的使用寿命大大延长。流和极化问题，使电池的使用寿命大大延长。1836年，约翰年，约翰丹尼尔进一步改进了伏特电池，丹尼尔进一步改进了伏特电池，提高了伏特电池的稳定性，后人称之为丹尼尔电提高了伏特电池的稳定性，后人称之为丹尼尔电池。它是第一个可
4、长时间持续供电的蓄电池。池。它是第一个可长时间持续供电的蓄电池。1859年，法国科学家普兰特加斯东年，法国科学家普兰特加斯东(Plant Gaston)最早发明的一种能够产生较大电流的可最早发明的一种能够产生较大电流的可重复充电的铅酸电池。重复充电的铅酸电池。图片小贴士图片小贴士伏特电池的小故事伏特电池的小故事 1799年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池“伏特电堆”，成为早期电学实验、电报机的电力来源。伏特（
5、左）向拿破仑（右）展示伏打电堆图片小贴士图片小贴士丹尼尔电池的小故事丹尼尔电池的小故事1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌铜电池，又称“丹尼尔电池”。图片小贴士图片小贴士普兰特和他发明的铅酸电池1899年年Waldmar Jungner发明了发明了Cd-Ni电电池池；1901年爱迪生发明了年爱迪生发明了Fe-Ni电池；电池；1984年波兰的飞利浦（年波兰的飞利浦（Philips）公司成功研）公司成功研制出制出LaNi5储氢合金，并制备出储氢合金，并制备出MH-Ni电池。电池。图片小贴士图片小贴士发明大
6、王爱迪生和他的铁发明大王爱迪生和他的铁镍电池镍电池1991年，可充电的锂离子蓄电池问世，实验室年，可充电的锂离子蓄电池问世，实验室制成的第一只制成的第一只18650型锂离子电池容量仅为型锂离子电池容量仅为600mAh；1992年，年，SONY公司开始大规模生产民用锂离公司开始大规模生产民用锂离子电池。子电池。1995年，日本索尼公司首先研制出年，日本索尼公司首先研制出100Ah锂锂离子动力电池并在电动汽车上应用，展示了锂离离子动力电池并在电动汽车上应用，展示了锂离子电池作为电动汽车用动力电池的优越性能，引子电池作为电动汽车用动力电池的优越性能，引起了广泛关注。起了广泛关注。电动机的发明电动机的
7、发明1740年代，第一个电动马达是由苏格兰僧侣安年代，第一个电动马达是由苏格兰僧侣安德鲁德鲁戈登（戈登（Andrew Gordon）创建的简单的）创建的简单的静电设备。静电设备。1821年英国人迈克尔年英国人迈克尔法拉第（法拉第（Michael Faraday）发明电动机实验室模型，只要有电流）发明电动机实验室模型，只要有电流通过线路，线路就会绕着一块永久磁铁不停地转通过线路，线路就会绕着一块永久磁铁不停地转动，成为电动机发展的雏形。动，成为电动机发展的雏形。图片小贴士图片小贴士法拉第及其发明的电动机法拉第及其发明的电动机1827年，匈牙利物理学家安幼思年，匈牙利物理学家安幼思杰德利克（杰德利
8、克（nyosJedlik）开始尝试用电磁线圈进行实验）开始尝试用电磁线圈进行实验。杰德利克解决一些技术问题后，称他的设备为。杰德利克解决一些技术问题后，称他的设备为“电磁自转机电磁自转机”。虽然只用于教学目的，但第一。虽然只用于教学目的，但第一款杰德利克的设备已包含今日直流电动机的三个款杰德利克的设备已包含今日直流电动机的三个主要组成部分：定子，转子和换向器。主要组成部分：定子，转子和换向器。1831年，美国人约瑟夫年，美国人约瑟夫亨利改进了法拉第电动亨利改进了法拉第电动机，使用电磁铁代替永久磁铁，提高了输出功率机，使用电磁铁代替永久磁铁，提高了输出功率，从而向实用电动机发展跨出了重要一步。，
9、从而向实用电动机发展跨出了重要一步。1834年，德国人莫里茨年，德国人莫里茨赫尔曼赫尔曼雅可比对亨利雅可比对亨利电动机作了重要革新，把水平的电磁铁改为转动电动机作了重要革新，把水平的电磁铁改为转动的电枢，并加装了换向器，制成了第一个电动机的电枢，并加装了换向器，制成了第一个电动机样机。样机。1838年，制造出世界上第一台实用直流年，制造出世界上第一台实用直流电动机，安装在船上，并试航成功。从此，电动电动机，安装在船上，并试航成功。从此，电动机就完成了从实验室模型到实用电动机的转化。机就完成了从实验室模型到实用电动机的转化。图片小贴士图片小贴士亨利和亨利电动机亨利和亨利电动机图片小贴士图片小贴士
10、雅可比电动机雅可比电动机1835年，美国一位铁匠汤马斯年，美国一位铁匠汤马斯达文波特（达文波特（Thomas Davenport）制作出世界上第一台能）制作出世界上第一台能驱动小电车的应用电动机，并在驱动小电车的应用电动机，并在1837年申请了年申请了专利。专利。1870年代初期，世界上最早可商品化的电动机年代初期，世界上最早可商品化的电动机由比利时电机工程师由比利时电机工程师Zenobe Theophile Gamme所发明。所发明。1888年，美国著名发明家尼年，美国著名发明家尼古拉古拉特斯拉应用法拉第的电磁感应原理，发明交特斯拉应用法拉第的电磁感应原理，发明交流电动机，即为感应电动机。流
11、电动机，即为感应电动机。1902年，瑞典工程师丹尼尔森利用特斯拉感应年，瑞典工程师丹尼尔森利用特斯拉感应电动机的旋转磁场观念，发明了同步电动机。电动机的旋转磁场观念，发明了同步电动机。图片小贴士图片小贴士达文波特及其发明的电动机达文波特及其发明的电动机电动汽车的发展历程电动汽车的发展历程第一阶段第一阶段 电动汽车的发明电动汽车的发明早在早在1830年代，苏格兰发明家罗伯特年代，苏格兰发明家罗伯特安德森安德森(Robert Anderson)便成功地将电动机装在一便成功地将电动机装在一部马车上，部马车上，1842年又与托马斯年又与托马斯戴文波特戴文波特(Thomas Davenport)合作，打
12、造出世界上合作，打造出世界上第一部以电池为动力的电动汽车，采用不可充电第一部以电池为动力的电动汽车，采用不可充电的玻璃封装蓄电池，开创了电动车辆发展和应用的玻璃封装蓄电池，开创了电动车辆发展和应用的历史。的历史。1847年，美国人摩西年，美国人摩西法莫制造了第一辆以蓄电法莫制造了第一辆以蓄电池为动力可乘坐两人的电动汽车。池为动力可乘坐两人的电动汽车。图片小贴士图片小贴士罗伯特罗伯特安德森的电动马车安德森的电动马车第二阶段第二阶段 电动汽车的发展电动汽车的发展1881年年11月，法国人古斯塔夫月，法国人古斯塔夫特鲁夫在巴黎特鲁夫在巴黎展出了一台电动三轮车。加上乘员后总重展出了一台电动三轮车。加上
13、乘员后总重 量达到量达到了了160千克，时速达到了千克，时速达到了12千米。千米。1882年，威年，威廉姆廉姆爱德华爱德华阿顿和约翰阿顿和约翰培理也制成了一辆电动培理也制成了一辆电动三轮车，车上还配备了照明灯。这辆车的总重量三轮车，车上还配备了照明灯。这辆车的总重量提高到了提高到了168千克，千克，时速提高到了时速提高到了14.5千米。千米。随后的随后的1890年，威廉姆莫瑞逊在美国制造了一年，威廉姆莫瑞逊在美国制造了一辆能行驶辆能行驶13h、车速为、车速为14mile/h的电动汽车。的电动汽车。1891年，美国人亨利年，美国人亨利莫瑞斯制成了第一辆电动莫瑞斯制成了第一辆电动四轮车，实现了从三
14、轮向四轮的转变，这是电动四轮车，实现了从三轮向四轮的转变，这是电动车向实用化方向迈出的重要一步。车向实用化方向迈出的重要一步。1895年，由亨利年，由亨利莫瑞斯（莫瑞斯（Henry Morris）和皮德）和皮德罗罗沙龙（沙龙（Pedro Salom）制造的）制造的Electrobat，安装了两台驱动电安装了两台驱动电机，能以机，能以20mile/h的速的速度行驶度行驶 25mile。1897年，美国费城电车公司研究制造的纽约电年，美国费城电车公司研究制造的纽约电动出动出 租车实现了电动车的商用化运营。租车实现了电动车的商用化运营。1899年，贝克汽车公司在美国成立生产电动汽年，贝克汽车公司在美
15、国成立生产电动汽车。公司生产的电动赛车的车速能超过车。公司生产的电动赛车的车速能超过120km/h，而且是第一辆座位上装有安全带的，而且是第一辆座位上装有安全带的乘用车。乘用车。1899年年5月，一个名叫卡米勒月，一个名叫卡米勒 杰纳茨杰纳茨(Camille Jenatzy)的比利时人驾驶一辆的比利时人驾驶一辆44kW双电动机为动力的后轮驱动的子弹头型电双电动机为动力的后轮驱动的子弹头型电动汽车，创造了时速动汽车，创造了时速68mile(110km)的记录的记录，并且续驶里程达到了约，并且续驶里程达到了约290km。这也是世界。这也是世界上第一辆时速超过上第一辆时速超过100公里的汽车。公里的
16、汽车。图片小贴士图片小贴士卡米勒卡米勒 杰纳茨驾驶的子弹头型电动汽车杰纳茨驾驶的子弹头型电动汽车图片小贴士图片小贴士1900年，年，BGS公司生产的电动汽车创造了单次公司生产的电动汽车创造了单次充电行驶充电行驶180mile的最长里程纪录。的最长里程纪录。电动汽车在出租车领域得到应用。电动汽车在出租车领域得到应用。图片小贴士图片小贴士纽约街头的电动出租车纽约街头的电动出租车第三阶段第三阶段 电动汽车的繁荣电动汽车的繁荣19世纪末到世纪末到1920年是电动车发展的一个高峰。年是电动车发展的一个高峰。据统计，到据统计，到1890年在全世界年在全世界4200辆汽车中，辆汽车中，有有38%为电为电 动
17、汽车，动汽车，40%为蒸汽车，为蒸汽车，22%为为内燃机汽车。内燃机汽车。1900年，美国制造的汽车中，电年，美国制造的汽车中，电动汽车为动汽车为15755辆，蒸汽机汽车为辆，蒸汽机汽车为1684辆，而辆，而汽油机汽车只有汽油机汽车只有936辆。辆。到了到了 1911年，就已经有电动出租汽车在巴黎和年，就已经有电动出租汽车在巴黎和伦敦的街头伦敦的街头 上运营。美国首先实现了早期电动车上运营。美国首先实现了早期电动车的商业运营，成为发展最快、的商业运营，成为发展最快、应用最广的国家。应用最广的国家。图片小贴士图片小贴士1903年的电动汽车（年的电动汽车（hybrid）图片小贴士图片小贴士公共交公
18、共交通领域通领域使用的使用的电动车电动车到了到了1912年，已经有几十万辆电动汽车遍及全年，已经有几十万辆电动汽车遍及全世界，被广泛使用于出租车、送货车、公共汽车世界，被广泛使用于出租车、送货车、公共汽车等领域。据统计，等领域。据统计，1912年，在美国登记的电年，在美国登记的电 动动汽车数量达到了汽车数量达到了34000辆。电动汽车产销量在辆。电动汽车产销量在1912年达到最大，在年达到最大，在20世纪世纪20年代年代 仍有不俗仍有不俗表现。表现。19世纪世纪末的电动末的电动出租汽车出租汽车图片小贴士图片小贴士1910年的电动汽车广告图片小贴士图片小贴士1912年的电动汽车年的电动汽车图片小
19、贴士图片小贴士爱迪生的爱迪生的电动汽车电动汽车图片小贴士图片小贴士第四阶段第四阶段 电动汽车的衰落电动汽车的衰落在美国得克萨斯州发现了石油，使得汽油价格下在美国得克萨斯州发现了石油，使得汽油价格下跌，大大降低了汽油车的使用成本。在跌，大大降低了汽油车的使用成本。在18901920年期间，全世界石油生产量增长了年期间，全世界石油生产量增长了10倍。倍。1911年，查尔斯年，查尔斯科特林科特林(Charles Kettering)发明了内燃机自动启动技术；发明了内燃机自动启动技术；1908年，福特汽车公司推出了年，福特汽车公司推出了T型车，并开始大型车，并开始大批量生产，内燃机汽车的成本大幅度下降
20、，批量生产，内燃机汽车的成本大幅度下降，1912年电动车售价年电动车售价1750美元，而汽油车只要美元，而汽油车只要650美元。美元。1913年，福特年，福特(Ford)建立了内燃机汽车装配流建立了内燃机汽车装配流水线，几乎使装配速度提高了水线，几乎使装配速度提高了8倍，最终使每工倍，最终使每工作日每隔作日每隔10秒钟就有一台秒钟就有一台T型车驶下生产线。内型车驶下生产线。内燃机汽车进入了标准化、大批量生产阶段。亨利燃机汽车进入了标准化、大批量生产阶段。亨利-福特以大批量流水线生产方式生产汽油车使得汽福特以大批量流水线生产方式生产汽油车使得汽油车价格更加低廉，使其价格从油车价格更加低廉，使其价
21、格从1909年的年的850美元降到了美元降到了1925年的年的260美元。内燃机汽车应美元。内燃机汽车应用方便、价格低廉的优点逐步显现。用方便、价格低廉的优点逐步显现。虽然同一时期电动汽车用的动力电池技术也在飞虽然同一时期电动汽车用的动力电池技术也在飞速发展，在速发展，在19101925年间，电池存储的能年间，电池存储的能量提高了量提高了 35%，寿命增长了，寿命增长了300%电动汽车电动汽车的行驶里程增长了的行驶里程增长了230%，与此同时，价格降低，与此同时，价格降低了了63%，但汽油的质量能量密度是电池的，但汽油的质量能量密度是电池的l00倍倍，体积能量密度是电池的，体积能量密度是电池的
22、40倍。在使用性能方面倍。在使用性能方面，燃油汽车的续驶里程是电动汽车的，燃油汽车的续驶里程是电动汽车的2-3倍，动倍，动力电池充电时间也明显长于内燃机汽车燃油的加力电池充电时间也明显长于内燃机汽车燃油的加注时间。注时间。电动汽车续驶里程短、充电时间长成为无法与内电动汽车续驶里程短、充电时间长成为无法与内燃机汽车相抗衡的致命因素。随着道路交通系统燃机汽车相抗衡的致命因素。随着道路交通系统的改善，导致对长距离运输车辆的需求不断增加的改善，导致对长距离运输车辆的需求不断增加，电动汽车的黄金时代仅仅维持了，电动汽车的黄金时代仅仅维持了20多年，便走多年，便走向衰退。向衰退。第一次世界大战后，电力牵引
23、技术应用的重点转第一次世界大战后，电力牵引技术应用的重点转移到公共交通领域，如火车、有轨电车和无轨电移到公共交通领域，如火车、有轨电车和无轨电车。随着内燃机汽车设计和制造技术的发展，在车。随着内燃机汽车设计和制造技术的发展，在很多地区，有轨电车和无轨电车也逐步被柴油驱很多地区，有轨电车和无轨电车也逐步被柴油驱动的内燃机汽车取代了。动的内燃机汽车取代了。20世纪世纪20年代，电动年代，电动汽车几乎消失了。汽车几乎消失了。第五阶段第五阶段 电动汽车的复苏电动汽车的复苏 第二次世界大战后欧洲和日本的石油供给紧张第二次世界大战后欧洲和日本的石油供给紧张，电动汽车在局部地区出现了复苏迹象。，电动汽车在局
24、部地区出现了复苏迹象。1943年，仅仅在日本就有年，仅仅在日本就有3000多辆电动汽车处于注多辆电动汽车处于注册状态。册状态。20世纪世纪40年代，电动汽车续驶里程只有年代，电动汽车续驶里程只有5060km，最高时速仅为，最高时速仅为3035kn/h，其性能，其性能仅能满足短途、低速运输的需要。仅能满足短途、低速运输的需要。进入进入20世纪世纪60年代，内燃机汽车大批量使用导年代，内燃机汽车大批量使用导致了严重的空气污染。不仅如此，更严重的是内致了严重的空气污染。不仅如此，更严重的是内燃机汽车对石油的过分依赖，导致一系列的政治燃机汽车对石油的过分依赖，导致一系列的政治问题和国家安全问题。问题和
25、国家安全问题。20世纪世纪70年代初，世界年代初，世界石油危机对美国乃至世界经济产生了重大影响，石油危机对美国乃至世界经济产生了重大影响，而电动汽车由于其良好的环保性能和能摆脱对石而电动汽车由于其良好的环保性能和能摆脱对石油的依赖性，重新得到社会各界的重视。油的依赖性，重新得到社会各界的重视。图片小贴士图片小贴士1959-1960 Henney Kilowatt电动汽车（量产了100台）Sebring-Vanguard制造的CitiCar（生产了2000台）20世纪世纪70年代末期，德国戴姆勒奔驰汽车公年代末期，德国戴姆勒奔驰汽车公司生产了一批司生产了一批LE306电动汽车，采用铅酸电池。电动
26、汽车，采用铅酸电池。电压电压180V，容量，容量180Ah，铅酸电池质量为，铅酸电池质量为1000kg。有它激直流电动机，电动机最高转速。有它激直流电动机，电动机最高转速为为6000r/min。有效载荷为。有效载荷为1450kg，总质量，总质量为为4400kg。最高时速为。最高时速为50km/h，最大爬坡，最大爬坡度为度为16%，原地起步加速到，原地起步加速到50km/h的时间为的时间为14s，续驶历程可达，续驶历程可达120km。图片小贴士图片小贴士1969年宝马生产的电动汽车年宝马生产的电动汽车意大利为了降低空气污染，意大利为了降低空气污染，20世纪世纪80年代末建年代末建立了电动汽车车队
27、，共投入立了电动汽车车队，共投入52辆电动汽车试验，辆电动汽车试验，所有车均用铅酸电池。所有车均用铅酸电池。1990年菲亚特汽车公司年菲亚特汽车公司生产生产“熊猫一览熊猫一览 lef/ra”，载重量为，载重量为1330kg，车速为，车速为70km/h，续驶里程为，续驶里程为100km，采用，采用铅酸电池，或改用镍镉电池车速可达铅酸电池，或改用镍镉电池车速可达100km/h，续驶里程达，续驶里程达180km。1976年，美国国会通过了纯电动汽车和混合年，美国国会通过了纯电动汽车和混合动力电动汽车的研究开发和样车试用法令动力电动汽车的研究开发和样车试用法令(The Electric and Hyb
28、rid Vehicle Research Development and Demonstration，拨款，拨款1.6亿美元资助电动亿美元资助电动汽车的开发。汽车的开发。1977年，第一次国际电动汽车会议在美国举行年，第一次国际电动汽车会议在美国举行，公开展出了，公开展出了100多辆电动汽车。多辆电动汽车。1978年，美年，美国通过第国通过第95238公法公法(Federal Nonnuclear Act),予以修订增加对电动汽车研予以修订增加对电动汽车研发的拨款，政府同时责成能源部电力研究所与电发的拨款，政府同时责成能源部电力研究所与电力公司加快研制电动汽车的技术，并加大资金投力公司加快研制
29、电动汽车的技术，并加大资金投入，责成国家阿岗实验室与电池公司合作研制供入，责成国家阿岗实验室与电池公司合作研制供电动汽车用的高性能蓄电池。从此，国际上开始电动汽车用的高性能蓄电池。从此，国际上开始了第二轮的电动汽车研发高潮。了第二轮的电动汽车研发高潮。1988年，在美国洛杉矶地区的市议会上曾有人年，在美国洛杉矶地区的市议会上曾有人提出，引入国际竞争机制，进行年产提出，引入国际竞争机制，进行年产10000辆电辆电动车辆，包括动车辆，包括5000辆卡车和辆卡车和5000辆两座乘用辆两座乘用车并推向市场的计划继洛杉矶倡议之后，车并推向市场的计划继洛杉矶倡议之后，1989年年12月月13日，加利福尼亚
30、州空气资源委员会日，加利福尼亚州空气资源委员会(CARB)对汽车排放制定了规划，该项规划要求对汽车排放制定了规划，该项规划要求到到20世纪世纪90年代，在加利福尼亚州销售的所有年代，在加利福尼亚州销售的所有车辆中，有车辆中，有2%要符合零排放标准要符合零排放标准(Zero-emission-vehicles)，满足该标准的车辆只能，满足该标准的车辆只能是纯电动汽车或氢燃料电池电动汽车。随后，美是纯电动汽车或氢燃料电池电动汽车。随后，美国纽约、马萨诸塞等州也颁布了类似的法律。国纽约、马萨诸塞等州也颁布了类似的法律。1991年美国通用汽车公司、福特汽车公司和克年美国通用汽车公司、福特汽车公司和克莱
31、斯勒汽车公司共同协议，成立了先进电池联合莱斯勒汽车公司共同协议，成立了先进电池联合体体(USABC)，共同研究开发新一代电动汽车所，共同研究开发新一代电动汽车所需要的高能电池。需要的高能电池。1991年年10月月USABC与美国与美国能源部签订协议，在能源部签订协议，在1991-1995年的四年间投年的四年间投资资2.26亿美元来资助电动汽车用高能电池的研究亿美元来资助电动汽车用高能电池的研究。1991年年10月美国电力研究院月美国电力研究院(ERPI)也参加也参加了先进电池联合体来参与高能电池与电动汽车的了先进电池联合体来参与高能电池与电动汽车的开发，主要有镍开发，主要有镍-氢、钠氢、钠-硫
32、、锂聚合物和锂离子硫、锂聚合物和锂离子等高能电池。其中镍等高能电池。其中镍-氢、锂聚合物和锂离子电池氢、锂聚合物和锂离子电池将投入商业化生产。将投入商业化生产。图片小贴士图片小贴士美国通用汽车公司生产的电动汽车美国通用汽车公司生产的电动汽车图片小贴士图片小贴士美国通用汽车公司在底特律建成美国通用汽车公司在底特律建成EV-1(纯电动汽纯电动汽车车)电动轿车总装线，每天生产电动轿车总装线，每天生产10台电动轿车台电动轿车(1996 到 1999)，起初，EV1只在南加州和亚利桑那州以租赁的方式销售，租户们不乏社会名流，他们对EV1赞不绝口。EV1的电池近500公斤。通用使用了很多方法来为车身减重。
33、不过即便如此，EV1的总重也接近了1.4吨。EV1一代车型的理论单次充电续航里程是80-112公里，而二代镍氢电池车辆则理论可跑120-208公里。充电可采用磁感应充电装置，15h充满，EV1还另配一套传统电源充电系统，镍氢电池可以在2-3h充电80%，理论上需要4个小时充满。受充电时间、续驶里程等因素影响，通用最终停止了项目，回收了所有出租车辆，销毁了其中的绝大多数，剩下的一些送去了博物馆。2.2.电动汽车与动力电池发展现状电动汽车与动力电池发展现状掌握电动汽车用动力电池的技术现状2了解电动汽车上使用的动力电池的类型1目前电动汽车上使用的动力电池的类型目前电动汽车上使用的动力电池的类型长期以
34、来，电池的寿命和成本问题一直是制约电长期以来，电池的寿命和成本问题一直是制约电动汽车发展的技术瓶颈。通过不断的技术创新与动汽车发展的技术瓶颈。通过不断的技术创新与技术改进，电池技术得到了飞速的发展。动力电技术改进，电池技术得到了飞速的发展。动力电池已经从传统的铅酸电池发展到镍氢动力电池、池已经从传统的铅酸电池发展到镍氢动力电池、钴酸锂、锰酸锂、聚合物、三原材料，磷酸铁锂钴酸锂、锰酸锂、聚合物、三原材料，磷酸铁锂等先进的绿色动力电池，动力电池在比能量、比等先进的绿色动力电池，动力电池在比能量、比功率、安全性、可靠性、循环寿命、成本等方面功率、安全性、可靠性、循环寿命、成本等方面，都取得很大的进步
35、。，都取得很大的进步。0500100015002000500100060010001500铅酸电池镍氢电池钴酸锂电池锰酸锂电池磷酸铁锂电池电动汽车上使用的主流动力电池电动汽车上使用的主流动力电池电池类型铅酸蓄电池镍镉电池镍氢电池锂电池比能量/(Wh/kg)35556070120比功率/（W/kg）1301701701000以上循环寿命/次400600500以上1000以上1000以上优点技术成熟、廉价、可靠性高比能量较高、寿命长、耐过充放性好比能量高、寿命长比能量高、寿命长缺点比能量低、耐过充放性差镉有毒、有记忆效应、价格较高、高温充电性差价格高、高温充电性差价高、存在一定安全性问题电动汽车用
36、动力电池的技术现状电动汽车用动力电池的技术现状铅酸电池由于技术成熟、成本低，在电动汽年尤铅酸电池由于技术成熟、成本低，在电动汽年尤其是纯电动汽车上应用广泛。锂离子动力电池具其是纯电动汽车上应用广泛。锂离子动力电池具有容量高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应有容量高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应等优点，因而成为当前电动汽车用动力电池技术等优点，因而成为当前电动汽车用动力电池技术研究开发的主要方向，尤其是插电式（研究开发的主要方向，尤其是插电式（Plug-in）混合动力概念的推出，又为锂离子电池的应用）混合动力概念的推出，又为锂离子电池的应用拓展了广阔的市场空间。拓展了广阔的市场空间。图片小贴
37、士图片小贴士EV1采用采用的铅酸电的铅酸电池组池组当前，国际上各大电池公司纷纷投入巨资研制研当前，国际上各大电池公司纷纷投入巨资研制研发锂离子动力电池，在技术上取得了一发锂离子动力电池，在技术上取得了一 系列重大系列重大突破。如美国的突破。如美国的A123公司研制的锂离子动力电公司研制的锂离子动力电池，电池容量为池，电池容量为23Ah，循环寿命长达，循环寿命长达1000次次以上，能够以以上，能够以70A电流持续放电，电流持续放电，120A电流瞬电流瞬时放电，产品安全可靠；美国时放电，产品安全可靠；美国Valence公司研制公司研制的的U-charge磷酸铁锂电池，除了能量密度高、磷酸铁锂电池，
38、除了能量密度高、安全性好以外，可在安全性好以外，可在-20 60的宽温度范围的宽温度范围内放电及储存，其重量比铅酸电池轻了内放电及储存，其重量比铅酸电池轻了36%，一次充电后的运行时间是铅酸电池的一次充电后的运行时间是铅酸电池的2倍，循环倍，循环寿命是铅酸电池的寿命是铅酸电池的67倍。倍。图片小贴士图片小贴士A123锂离子动力电池单体、电池组和电池包随着锂离子动力电池技术的不断发展，其在电动随着锂离子动力电池技术的不断发展，其在电动汽车上的应用前景被汽车企业普遍看好，在近两汽车上的应用前景被汽车企业普遍看好，在近两年国际车展上各大汽车公司展出的绝大多数纯电年国际车展上各大汽车公司展出的绝大多数
39、纯电动汽车和混合动力汽车都采用了锂离子动力电池动汽车和混合动力汽车都采用了锂离子动力电池模块化的锂离子动力电池通过不同的组合方式，形成各种形状的电池包，可满足不同车型的结构设计需要随着研发的逐步深入，各种形式的电动汽车示范随着研发的逐步深入，各种形式的电动汽车示范运行和商业化推广已经在国际上广泛开展。运行和商业化推广已经在国际上广泛开展。德国政府预计，到德国政府预计，到2020年，可再生能源要占全年，可再生能源要占全部能源消耗的部能源消耗的47%，德国境内的新能源汽车要，德国境内的新能源汽车要超过超过100万辆。万辆。德国政府计划投入巨资促进电动汽车的销售，至德国政府计划投入巨资促进电动汽车的
40、销售，至2020年这笔拨款总计达年这笔拨款总计达30亿欧元（约合人民币亿欧元（约合人民币207.65亿元）。一部分资金将被用于购买者的亿元）。一部分资金将被用于购买者的高额补贴，一部分资金将被用于充电设施的建设高额补贴，一部分资金将被用于充电设施的建设，另一部分还会用于氢能汽车的研发。，另一部分还会用于氢能汽车的研发。图片小贴士图片小贴士德国奔驰电动汽车，其中德国奔驰电动汽车，其中SMART for two销量销量最好。最好。以色列为保证新能源汽车在国内的广泛应用，制以色列为保证新能源汽车在国内的广泛应用，制订了一项在订了一项在10年内推广年内推广100万辆电动汽车的万辆电动汽车的“宏宏伟伟”
41、计划。计划。以色列控股集团公司以色列控股集团公司旗下的旗下的BetterPlace2008年年10月，澳大利亚能源巨头月，澳大利亚能源巨头AGL和金融集和金融集团团Macquarie Capital与国际集团公司与国际集团公司Better Place签署一项协议，计划在墨尔本、悉尼和布签署一项协议，计划在墨尔本、悉尼和布里斯班打造电动汽车网络，按照这项协议，到里斯班打造电动汽车网络，按照这项协议，到2012年，多数澳大利亚人可驾驶电动汽车。年，多数澳大利亚人可驾驶电动汽车。在日本，主要汽车公司，如丰田、本田、日产及在日本，主要汽车公司，如丰田、本田、日产及三菱等都已陆续将电动汽车产品推上市场。
42、三菱等都已陆续将电动汽车产品推上市场。我国国家科技部自我国国家科技部自“九五九五”开始支持电动汽车的开始支持电动汽车的研究、开发和产业化。研究、开发和产业化。“十五十五”期间，通过科技期间，通过科技部电动汽车重大科技专项的支持，从电动汽车关部电动汽车重大科技专项的支持，从电动汽车关键零部件到电动汽车整车均取得了丰硕的科研成键零部件到电动汽车整车均取得了丰硕的科研成果，分别完成了纯电动汽车、混合动力电动汽车果，分别完成了纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车功能样车、性能样车和产品、燃料电池电动汽车功能样车、性能样车和产品样车试制，部分产品已经小批量供应示范城市示样车试制，部分产品已经小
43、批量供应示范城市示范运行。范运行。图片小贴士图片小贴士“十五十五”期间科技部电动汽车重大科技专项计划期间科技部电动汽车重大科技专项计划“十五十五”期间，在电动汽车示范运行应用方面，期间，在电动汽车示范运行应用方面，国家科技部共支持北京、天津、武汉、威海、杭国家科技部共支持北京、天津、武汉、威海、杭州、株洲州、株洲6个示范运营城市对各种类型的电动汽个示范运营城市对各种类型的电动汽车开展了对比试验和示范运行，累计投入运营车车开展了对比试验和示范运行，累计投入运营车辆辆186台，运营里程台，运营里程290余万公里，实现运送乘余万公里，实现运送乘客客430余万人。余万人。“十一五十一五”期间，国家科技
44、部牵头联合国家发期间，国家科技部牵头联合国家发改委、财政部和工信部相继推出了改委、财政部和工信部相继推出了“十城千辆十城千辆”和和“私人购买新能源汽车私人购买新能源汽车”计划，推进电动汽车计划，推进电动汽车在公共交通和私人应用领域的发展。现已建立电在公共交通和私人应用领域的发展。现已建立电动汽车示范城市动汽车示范城市25个，累计运行新能源汽车超过个，累计运行新能源汽车超过万辆，建设私人购买新能源汽车示范城市万辆，建设私人购买新能源汽车示范城市6个，个，从从2011年开始，私人购买新能源汽车已全面推年开始，私人购买新能源汽车已全面推开。开。【课堂活动】【课堂活动】“电动汽车兴衰电动汽车兴衰”原因
45、剖析原因剖析活动目的：巩固对电动汽车发展历史的认识活动目的：巩固对电动汽车发展历史的认识所需材料：纸笔等。所需材料：纸笔等。活动方式：小组讨论的方式活动方式：小组讨论的方式活动过程：学生分组讨论，以知识链接为基础，活动过程：学生分组讨论，以知识链接为基础，通过网络或其他工具搜集资料，撰写通过网络或其他工具搜集资料，撰写“动力电池动力电池与电动车辆发展历史及启示与电动车辆发展历史及启示”讨论稿，分组讨论讨论稿，分组讨论剖析电动汽车兴衰变换的原因。讲述完毕后进行剖析电动汽车兴衰变换的原因。讲述完毕后进行自我完善，哪些问题自己考虑到了而别人没有考自我完善，哪些问题自己考虑到了而别人没有考虑到，亦即自
46、己的独创点；哪些是自己考虑到了虑到，亦即自己的独创点；哪些是自己考虑到了，别人也考虑到了，亦即共识点；哪些问题是自，别人也考虑到了，亦即共识点；哪些问题是自己没有考虑到而别人考虑到了，亦即不足点。己没有考虑到而别人考虑到了，亦即不足点。3.3.预测电动汽车与动力电池发展趋势预测电动汽车与动力电池发展趋势下一代车辆燃料行动计划2典型的动力电池特点及发展趋势分析1典型的动力电池特点及发展趋势分析典型的动力电池特点及发展趋势分析不同类型的动力电池性能、价格具有明显差异，不同类型的动力电池性能、价格具有明显差异，能适应不同的消费层次和满足不同的需能适应不同的消费层次和满足不同的需 要。铅要。铅酸电池、
47、镍氢电池、锂离子电池在未来段时间内酸电池、镍氢电池、锂离子电池在未来段时间内仍将是国内外电动汽车用动力电池的主要类型，仍将是国内外电动汽车用动力电池的主要类型，会共同占有电动汽车用动力电池的市场，燃料电会共同占有电动汽车用动力电池的市场，燃料电池、锌空气电池、超级电容和超高速飞轮等以其池、锌空气电池、超级电容和超高速飞轮等以其独特的优势在经过一系列技术革新和发展后也将独特的优势在经过一系列技术革新和发展后也将在一些特定的领域逐步得到应用和推广。在一些特定的领域逐步得到应用和推广。铅酸电池经过铅酸电池经过100多年的发展，技术成熟，初期多年的发展，技术成熟，初期采购成本比镍氢电池和锂离子电池低得
48、多，而且采购成本比镍氢电池和锂离子电池低得多，而且电池结构方面的新技术继续提高了铅酸电池的性电池结构方面的新技术继续提高了铅酸电池的性能，因此在一定时间内铅酸电池仍然会被较为广能，因此在一定时间内铅酸电池仍然会被较为广泛使用。泛使用。目前来看铅酸电池比较适合低速、低成本的电动目前来看铅酸电池比较适合低速、低成本的电动车辆，我国绝大多数电动自行车的电池采用铅酸车辆，我国绝大多数电动自行车的电池采用铅酸电池，低速短途电动汽车领域也有广泛的应用。电池，低速短途电动汽车领域也有广泛的应用。目前我国多个省份已经开始放开对低速短途电动目前我国多个省份已经开始放开对低速短途电动汽车的政策，在一定意义上将促进
49、铅酸动力电池汽车的政策，在一定意义上将促进铅酸动力电池的应用。但是铅及其化合物对人体有毒，而且铅的应用。但是铅及其化合物对人体有毒，而且铅酸电池性能大幅度提高的可能性不大，从长远来酸电池性能大幅度提高的可能性不大，从长远来看，铅酸电池将被其他新型电池所取代。看，铅酸电池将被其他新型电池所取代。镍氢电池和锂离子电池属于新型动力电池。镍氢镍氢电池和锂离子电池属于新型动力电池。镍氢动力电池研发和产业化方面，日本走在前列。目动力电池研发和产业化方面，日本走在前列。目前，在已经产业化的混合动力电动汽车上普遍采前，在已经产业化的混合动力电动汽车上普遍采用了镍氢电池，使用寿命已经能够达到用了镍氢电池，使用寿
50、命已经能够达到10年。镍年。镍氢电池以其功率密度高，技术成熟，在电动车辆氢电池以其功率密度高，技术成熟，在电动车辆用动力电池中将被持续稳定应用，今后研发的热用动力电池中将被持续稳定应用，今后研发的热点主要集中在提高镍氢电池的能量密度方面。点主要集中在提高镍氢电池的能量密度方面。丰田丰田prius混合动力电池组混合动力电池组图片小贴士图片小贴士在锂离子电池领域，随着锂离子电池材料的研究在锂离子电池领域，随着锂离子电池材料的研究和发展，尤其是磷酸铁锂、钛酸锂等电极材料的和发展，尤其是磷酸铁锂、钛酸锂等电极材料的出现，大大提高了锂离子电池的循环寿命，降低出现，大大提高了锂离子电池的循环寿命，降低了电
