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电动汽车给汽车工程师带来了哪些开发难题?

Release time:2021-09-18 00:57viewed:times
本文摘要:电动汽车早已从一个“新生儿”渐渐长大成人,并且有沦为主流应用于的趋势。根据彭博新能源财经对2019年的电动汽车市场的仔细观察,在2010年,全球仅有数千辆电动汽车被卖出,但是到了2018年,电动车的销量突破了200多万辆。彭博新能源财经的分析师预测,这种下降趋势将显得更加显著,分析师指出,2025年年度乘用车销量将减至1000万辆,2030年超过2800万辆,到2040年超过5000万辆。 彭博新能源财经报告称之为,到2040年,预计所有乘用车销量的57%将是电动车。

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电动汽车早已从一个“新生儿”渐渐长大成人,并且有沦为主流应用于的趋势。根据彭博新能源财经对2019年的电动汽车市场的仔细观察,在2010年,全球仅有数千辆电动汽车被卖出,但是到了2018年,电动车的销量突破了200多万辆。彭博新能源财经的分析师预测,这种下降趋势将显得更加显著,分析师指出,2025年年度乘用车销量将减至1000万辆,2030年超过2800万辆,到2040年超过5000万辆。

彭博新能源财经报告称之为,到2040年,预计所有乘用车销量的57%将是电动车。但是也有报告指出,电动车并没那么热门。《消费者报告》牵头美国忧思科学家联盟,公布了一份取名为《ElectricVehicleSurveyFindingsandMethodology(电动汽车调查的成果及其方法论)》的报告,报告表明,大约有三分之一(31%)的美国潜在购车者不会考虑到出售电动车,而认同在未来两年内出售电动汽车的比例仅有为5%。可以看见,大部分美国人对与电动汽车还是所持激进态度,价格高昂、续航里程短等问题依然是目前电动汽车普及的妨碍,那么要解决问题这些问题,究竟必须工程师去做到些什么,这又给工程师们带给了哪些难题?笔者将从电动汽车的“三电(电机、电控、电池)”,车联网、建模测试等角度抵达,浅析电动汽车给工程师们带给的挑战。

电池电池堪称是电动汽车的“心脏”,与传统的燃油车有所不同,电动汽车倚赖电池获取动力,无论是驱动电机,还是为车内的娱乐系统获取电源,电动汽车内所有和电有关的东西,都必不可少电池的驱动,但是目前的电池续航依然有点“抓缓”,电动汽车的续航里程从200km~600km平均皆有系列车型,而电动汽车的续航里程最低的则是特斯拉的ModelS,为660km。下面来看锂电池和燃料电池的构成:锂电池锂电池主要是所指在电极材料中用于了锂元素作为主要活性物质的一类电池,主要还包括锂金属电池和锂离子电池两大类。

锂离子电池是一种二次电池,它主要依赖锂离子在负极和负极之间移动来工作,是可以充放电的电池。锂离子电池的结构主要还包括负极、隔膜、负极、电解液和电池外壳。负极:一般为锰酸锂或者钴酸锂,镍钴锰酸锂材料(又称三元),显的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能很差或成本高而渐渐退出。隔膜:为一种经类似成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子权利通过,而电子无法通过。

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负极:一般为石墨,或近似于石墨结构的碳。电解液:是电池中离子传输的载体,一般由锂盐和有机溶剂构成,主要起到是在锂电池于是以、负极之间传导锂离子。电池外壳:分成钢壳(方型很少用于)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池用于)、铝塑膜(软包装)等,主要用来维护电池用。锂离子电池根据负极材料分主要还包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元锂、磷酸铁锂等,目前在车用方面更为成熟期的为磷酸铁锂电池和三元锂电池,前者的代表是比亚迪,后者为特斯拉。

燃料电池燃料电池是一种把燃料所具备的化学能必要转换成电能的化学装置,又称电化学发电器。它是按电化学原理,即原电池工作原理,等温的把储存在燃料和氧化剂中的化学能必要转化成为电能,因而实际过程是水解还原成反应。燃料电池主要由三部分构成,电极、电解质和外部电路。

燃料电池的电极是燃料再次发生水解反应与氧化剂再次发生还原成反应的电化学反应场所,主要还包括阳极和阴极,厚度一般为200-500mm,其结构与一般电池的平板电极有所不同为多孔结构,目的是提升燃料电池的实际工作电流密度。电解质起传送离子和分离出来燃料气、水解气的起到。为挡住两种气体混合造成电池内短路,电解质一般来说为颗粒结构。外部电路一般有双极板包含,双极板具备搜集电流、隔开氧化剂与还原剂、纾缓反应气体等起到,其性能主要各不相同其材料特性、流场设计及其加工技术。

常用的燃料电池按其电解质有所不同,可以分成质子互相交换膜燃料电池(PEMFC)、液体氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸燃料电池(PAFC)和碱性燃料电池(AFC)。质子互相交换膜燃料电池(PEMFC)由于具备多种性能优势,还包括电池操作温度较低、启动速度快等,是目前应用于更为成熟期和普遍的燃料电池,在全球出货量和销售兆瓦数方面占有主导地位。

燃料电池的燃料主要是氢气、甲醇等碳氢化合物。在电动汽车中,锂电池是现阶段尤为成熟期、性能更为平稳、应用于尤为普遍的动力电池,此外,燃料电池也在大大发展,行业内早已构成了可行性的共识,新能源汽车未来将是以锂电池作为主动力电池的新能源汽车和以燃料电池居多动力电池新能源汽车并存的局面。就目前而言,电动汽车电池的能量密度并不是相当大,锂电池比起燃料电池而言,差距十分大,此外,公共和货物运输等低利用率的车辆是危害废气的主要来源。

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因此,他们更加偏向于用于电动车,这就牵涉到到电池效率问题,此外,某种程度是公共和货物运输领域,家用汽车平时打气也就三到五分钟,如果电动汽车必须长时间电池才能上路,那在便利性上电动汽车与传统燃油车显然不了比。所以,电动汽车如何较慢电池是众多难题。

而未知的是较慢电池不会加快电池劣化,引发电池自燃等安全性问题,并对电网导致压力。所以,工程师必需要均衡较慢电池时间,并确保电池的安全性和可靠性,才能使电动汽车更加大众拒绝接受。


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