锂离子电动汽车与燃料电池汽车的技术经济分析开题报告
2020-04-13 16:05:55
1. 研究目的与意义(文献综述)
1.论文目的及意义
(1)论文目的
锂离子电动汽车与燃料电池汽车,是目前电动汽车产业重要的发展方向。在本文的研究中,基于国内外锂离子电动汽车与燃料电池汽车的研究现状和发展现状,试图通过对这两种电动汽车分别进行技术和经济分析,探索两者在技术和经济上的发展优劣,为电动汽车产业实践发展提供依据。
(2)论文意义
本文在阐述锂离子电动汽车和燃料电池汽车的现状和发展上,分析这两种电动汽车的技术性和经济性,并研究部分电动汽车企业的发展模式和产业体系。
论文研究的理论价值在于:对现有的锂离子电动汽车和燃料电池汽车的技术经济状况的进行总结比较分析,并指出现有的技术中发展比较成熟的技术,为建立锂离子电动汽车和燃料电池汽车的技术经济产业模式提供客观依据。
论文研究的现实意义在于:研究分析锂离子电动汽车和燃料电池汽车的技术经济模式,比较不同电动汽车的技术经济,有助于电动汽车企业选择最优的技术路线和经济模式,为汽车企业提供可靠的文献资料。
(3)国内外研究现状分析
近年来,国内外诸多学者纷纷在探索和研究电动汽车产业应该如何发展,由此展开了诸多讨论。综述各类研究现状如下:
哈尔滨工业大学韦琳(2015)在电动汽车锂离子电池的研究中,以锂离子电池中的磷酸铁锂电池作为研究对象,进行了电池管理系统的研究和设计,确定了影响电池SOC、工作性能以及循环使用寿命的因素[1]。上海交通大学李维嘉(2015)通过实验采集的电压电流数据,根据电池的SOC曲线差值算出电池SOC,运用模糊控制算法建立了均衡系统控制系统,有针对性的对锂离子电池单体进行能量均衡[2]。北京理工大学姚雷(2016)以锂离子电池为研究对象,结合大量的实验数据,采用宏观-微观-宏观的分析路线来研究电动汽车动力电池的充放电工作特性,认为提高动力电池系统可靠性是关键技术[3]。天津大学冯亮(2013)针对电动汽车充电需求的随机性、不确定性以及与居民生活出行的关系,构建了电动汽车常规充电需求和快速充电需求预测模型[4]。北京理工大学陈博(2015)采用寿命周期评价法,以锂离子电池的使用寿命周期评价为理论基础,对一些常见的锂离子电池进行了材料合成工艺分析和环境性能分析,并生成了详细的锂离子电池寿命周期清单[5]。
加拿大学者M. Mathew(2016)在锂离子电动汽车模拟中,提供了一个模拟电池组的模拟框架,检查了新电池代替受损电池的效果,并在不同条件下评估整个电池组的性能。提出仿真框架可用于更好地优化电动汽车中的锂离子电池组设计结果,并使电动汽车的长期部署更加经济[14]。美国加利福尼亚大学Yong Li(2016)提出锂离子电池的温度管理是电动汽车的性能,寿命和安全性的关键问题。通过在电池模块小型通道冷却系统的一个实验调查,利用两个整合模型来研究热失控。提出锂离子电动汽车电池通道冷却系统必须要进行单个电池的温度控制[15]。欧盟委员会汽车研究中心Van den Bossche,L. Boon-Brett(2017)对锂离子电池的安全性进行了综合评论,提出了在各种恶劣环境下汽车应用中锂离子电池安全测试的各种国际标准和法规,介绍了多种安全测试方法[16]。英国学者Delphine(2015)认为质子交换膜燃料电池将成为一项成熟的技术,催化载体和催化层结构的优化可以极大地有助于提高质子交换膜燃料电池催化层的有效性,从而能够进一步降低铂含量[17]。
锂离子电动汽车和燃料电池汽车比较
比较项目 | 锂离子电动汽车 | 燃料电池汽车 |
汽车续航里程 | 400km左右,受到环境温度制约 | 600km左右,续航里程长 |
汽车充电时长 | 快充30分钟,慢充8小时 | 3分钟 |
电池低温性能 | 低温下锂离子电池性能下降 | 低温下依旧优良 |
电池能量转化效率 | 直接使用电能,高效 | 需要使用电能控氢,再利用氧的化学反应发电 |
汽车安全性 | 电池在碰撞时电解液会起火,需要安全警报 | 储氢罐密封会泄露,碰撞会引起氢气泄漏 |
汽车排放性 | 环保,零排放 | 环保,零排放 |
汽车适用范围 | 短距离,小型车 | 长距离,中大型车 |
汽车基础设施 | 需要快速充电站 | 需要加氢站 |
汽车成本 | 车辆成本高,锂离子电池成本较高,维护费用低 | 车辆成本高,维护费用高,材料价格高 |
政策支持 | 相关的优惠政策多 | 优惠政策少 |
企业经济价值 | 多数企业研发 | 个别企业研发 |
用户经济价值 | 部分用户大量使用 | 多数汽车研究所使用 |
综合上述国内外学者的研究现状,在上表中展示了锂离子电动汽车和燃料电池汽车的比较结果。可以看出锂离子电动汽车在未来研究中需要提高续驶里程,减少电池的充电时间以及增加电池的寿命;燃料电池汽车在未来研究中应该考虑如何建造可靠的加氢站以及降低汽车的购买价格。
2. 研究的基本内容与方案
(1)基本内容和目标:
在能源危机、温室效应以及资源可持续发展的背景下, 结合中国汽车行业制造水平的现状, 在收集、整理大量国内外锂离子电动汽车、燃料电池汽车发展现状资料和技术经济分析的基础上,探寻如何构建发展电动汽车产业体系并且预测其未来发展趋势。其主要内容如下:
3. 研究计划与安排
周 次(时间) | 工作内容 |
17周(2016.12.19~2016.12.23) | 分组、确定选题、资料收集。 |
18周(2016.12.26~2016.12.30) | 外文文献翻译及消化资料,撰写文献检索摘要、文献综述初稿及开题报告初稿。 |
19~20 (2017.1.2~2017.1.13) | 毕业实习 |
1 (2017.2.20~2017.2.24) | 外文文献翻译及消化资料,撰写文献检索摘要、文献综述初稿及开题报告初稿。 |
2(2017.2.27~2017.3.3) | 分组进行开题讨论,修改开题报告;提交实习日记及实习报告。 |
3~5(2017.3.6~2017.3.24) | 完成并提交外文翻译译文、文献检索摘要、文献综述及开题报告。 |
6~10(2017.3.27~2017.4.28) | 撰写论文,提交中期审查报告。 |
11~13(2017.5.1~2017.5.19) | 论文修改,网上查重,审查通过并打印,提交所有毕业论文资料。 |
14~15(2017.5.22~2017.6.2) | 学生提出答辩申请,并作答辩准备;教师审阅论文,并审查答辩资格。 |
16~17(2017.6.5~2017.6.16) | 参加答辩 |
4. 参考文献(12篇以上)
[1]韦琳.纯电动汽车锂离子电池管理系统的研究[d].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2015:14-30.