3 세대 발전을 거쳐 전동차용 배터리는 파격적인 진전을 이루었다.
1 대체는 납산 축전지로 현재 주로 밸브 제어 납산 축전지 (VRLA) 입니다. 에너지보다 높고, 가격이 낮고, 고배율 방전으로 대량 생산할 수 있는 유일한 전기자동차 배터리다.
2 세대는 알칼리성 배터리로, 주로 니켈 카드뮴, 니켈 수소, 나트륨황, 리튬 이온, 리튬 폴리머 배터리를 포함하며, 에너지와 비전력이 납산 배터리보다 높아 전기 자동차의 동력 성능과 마일리지를 크게 높였지만, 그 가격은 납산 배터리보다 높다.
3 세대는 연료 전지를 기반으로 한 배터리로, 연료의 화학에너지를 직접 전기로 변환하고, 에너지 변환 효율이 높고, 에너지와 전력보다 높으며, 반응 과정을 통제할 수 있으며, 에너지 변환 과정은 연속적으로 진행될 수 있다. 이상적인 자동차 배터리이며, 일부 핵심 기술은 아직 돌파해야 한다.
전기자동차에서 널리 사용되는 연료전지는 양성자 교환막 (PEMFC) 이라는 연료전지로, 순수소를 연료로, 공기를 산화제로 한다. 그것은 열 엔진 과정을 거치지 않고 열 순환 제한을 받지 않기 때문에 에너지 변환 효율이 일반 내연 기관의 2 ~ 3 배에 달한다. 또한 저소음, 무공해, 긴 수명, 빠른 시동, 전력보다 큰 출력 전력, 언제든지 조절 가능한 출력 전력 등의 특징을 갖추고 있어 PEMFC 가 차량의 동력원으로 사용하기에 매우 적합합니다. 미국과 캐나다는 연료 전지 개발과 시범의 주요 지역이다. 미국 에너지부 (DOE), 교통부 (DOT), 환경보호국 (EPA) 의 지원으로 연료 전지 기술이 크게 발전했다. 제너럴모터스, 포드 자동차, 도요타, 다임러 벤츠, 닛산, 현대 등 차량 업체들은 모두 캘리포니아에서 연료 전지 자동차의 기술 시범 운영에 참여하고 있다. 미국 제너럴모터스 회사가 2007 년 가을에 내놓은 프로젝트 차선 프로그램인 미국 UTC (연합기술회사) 와 캐나다 발라드 (평론서) 를 육성해 65,438+000 대의 시보레 Equinox 연료 전지 자동차를 소비자에게 넘겼다. 2009 년에는 총 마일리지가 65,438+60 만 킬로미터에 달했다. 같은 해 제너럴모터스 (WHO) 는 차세대 수소 연료 전지 시스템 개발을 발표했다. 차세대 수소 연료 전지의 부피는 시보레 Equinox 연료 전지차의 연료 전지 시스템에 비해 절반으로 줄었고 무게는 100 kg 로 줄었고, 백금 소비는 원래 1/3 에 불과했다. 범용 차세대 연료 전지 자동차의 백금 소비는 이미 30 g 로 떨어졌으며, 현재의 국제 시장 가격에 따르면 백금은 300~400 원 /g, 1000 kW 연료 전지의 백금 비용은 약 10000 위안으로 연료 전지 비용을 크게 낮췄다. 20 17 년까지 100 kW 연료 배터리 엔진의 백금 소비가 10~ 15 g 로 줄어 휘발유 엔진의 기존 삼원 촉매 변환기의 백금 소비 수준에 이를 것으로 예상된다.
2006 년 미국은 국립연료전지 도시버스 프로그램 (NFCBP) 을 전문적으로 가동해 광범위한 차량 개발과 시범작업을 벌였다. 20 1 1 년, 미국 연료 전지 하이브리드 버스의 수명이 1. 10000 h 를 초과했고, 미국은 연료 전지 하이브리드 지게차에 대한 대규모 시범도 실시했다. 20 1 1 까지 미국에는 약 3000 대의 연료전지 지게차가 있고, 수명이 12500 h 이고, 연료전지 지게차는 실내 공간에 사용되며 소음이 적고 제로 배출의 장점이 있다. 유럽의 연료 전지 버스 시범 프로그램은 여섯 번째 프레임 계획 (2002-2006) 과 일곱 번째 프레임 계획 (2007-20 12) 을 완료했으며, 이는 연료 전지와 수소 에너지 발전의 주요 기술적 어려움을 돌파하기 위한 것입니다. Cute (유럽 청결도시 교통) 에서 유럽 청결도시 교통과 유럽연합 기타 관련 프로젝트의 지원을 받아 각 도시에서 연료전지 버스의 시범 운영을 실시하고 있으며, 올해는 또 새로운 프로그램인 CHIC (유럽 도시 청결수소) 을 실시했다. 암스테르담, 바르셀로나, 함부르크, 런던, 룩셈부르크, 마드리드, 포르토, 스톡홀름, 아이슬란드 슈투트가르트, 오스트레일리아 퍼스를 포함한 지속적인 교통에너지 프로그램은 유럽이 연료 전지 자동차의 신뢰성과 비용 통제에 큰 진전을 이뤘다.
독일의 경우, 20 12 년 6 월, 각 주요 자동차 및 에너지 회사와 정부는 광범위한 전국 수소 연료 충전 네트워크를 구축하고 인센티브 프로그램 개발을 지원하겠다고 약속했다. 즉, 20 15 년까지 전국에 50 개의 수소 충전소를 건설하여 전국 5000 대의 연료 전지 자동차를 제공하였다. 다임러-벤츠는 20 1 1 에서 연료 전지 자동차 글로벌 전시회를 개최하여 연료 전지 자동차의 성능이 기존 자동차의 성능에 도달했으며 산업 진흥 능력을 갖추고 있음을 증명했다. 다임러 그룹은' 하이 fleet: cute (2003-2009)' 프로젝트에 참여했다. 메르세데스-벤츠 Citaro 연료 전지 버스 36 대는 이미 20 개 운송업체에 의해 운영되어 654.38+0.4 만 시간 이상 운행하며 마일리지는 220 만 킬로미터가 넘는다. 하지만 1 세대 순연료전지 버스의 수명은 2,000H 에 불과해 경제성이 떨어진다. 2009 년 다임러 그룹은 바퀴 모터로 구동되는 2 세대 연료 전지 버스를 출시하기 시작했으며, 주요 성능은 국제 선진 수준에 달하고 경제성은 크게 향상되었으며 연료 전지의 내구성은 65,438+0.200H 에 달했다. .....
독일 지멘스가 개발한 연료 전지는 독일 2 14 형 잠수함 (수소산소형) [1 1] 에 성공적으로 적용되었다. 2007 년 독일 다임러 벤츠, 미국 포드 자동차, 캐나다 바라드가 공동으로 AFCC (Automotive Fuel Cell Cooperation) 를 설립하여 자동차 연료 배터리를 개발하고 보급했습니다. 20 13 초 BMW 는 연료전지 기술 1 위를 차지한 도요타 자동차와 협력하기로 결정했고, 도요타는 BMW 에 연료전지 기술을 제공하기로 했다. 세계적으로 일본과 한국은 연료 전지 연구 개발, 특히 도요타, 닛산, 현대자동차에서 연료 전지 자동차의 내구성, 수명, 비용 면에서 미국과 유럽을 능가하고 있다. 도요타 2008 판 FCHV-Adv 는 실제 테스트에서-37 C 가 성공적으로 시작되었습니다. 1 회 수소화 여정은 830km 에 달하고, 단위 마일리지 소모량은 0.7 kg/( 100 km) 로 휘발유의 3L/( 100 km) 에 해당한다. 그림 3 [/Kloc- 20 13 년 10 월 도요타는 제 43 회 도쿄 모터쇼에서 20 15 년 출시 예정인 연료 전지 컨셉트카를 전시했다. 연료 전지더미는 기술의 핵심으로 당시 세계에서 가장 높은 3 kW/L 의 전력 밀도를 달성했다. 연료전지더미는 가습 모듈을 취소함으로써 비용을 절감하고, 차량 무게와 부피를 줄이며, 연료전지의 열용량을 줄여 연료전지를 저온으로 빠르게 가동하는 데 도움이 된다. 그림 5 에서 볼 수 있듯이 도요타의 FCHV-Adv 입니다.
현재 도요타 자동차는 하이브리드를 확대하는 동시에 연료전지차의 산업화를 준비하고 있으며, 20 15 년 차세대 연료전지차를 출시해 양산할 계획이다. 20 16 차세대 연료 전지 버스 생산 (일야와의 협력). 도요타 자동차 회사와 마찬가지로 닛산 자동차 회사도 연료 전지 더미와 자동차 개발에 막대한 투자를 하고 있다. 20 1 1, 닛산의 연료 전지 원자로 전력 90 kW, 질량은 43 kg 에 불과하다. 20 12 년, 닛산 자동차가 개발한 stack 전력 밀도는 2.5 kW/L 로 당시 세계 최고 수준 [65438+] 을 위해 혼다가 새로 개발한 FCX Clarity 연료 전지차는-30 C 에서 순조롭게 가동할 수 있었습니다. 20 14 년 혼다가 발표한 차세대 연료 전지 스택 전력 밀도도 3 kW/L 에 달했고, 한국 현대는 2002 년부터 연료 전지 자동차를 개발해 왔습니다. 2005 년에는 Ballard 의 stack 으로 32 대의 스포츠 다목적 차량 (SUV) 을 조립했습니다. 2006 년 1 세대 자체 개발한 스탁을 출시하고 stack 30 대와 버스 4 대를 조립하여 시범운영을 진행했다. 2009-20 12 기간 동안 2 세대 원자로가 개발되어 100 대의 SUV 가 조립되었다. 중국에서 시범과 실험을 시작하여 원자로의 성능을 높였다. 20 12 년, 3 세대 연료 배터리 SUV 와 버스 출시, 글로벌 시범이 시작되었습니다. 20 13 년, 현대는 2 년 앞당겨 연료전지 SUV (ix35) 를 앞당겨 세계 최초로 연료전지 소규모 생산 단계에 진입했다고 발표했다. SUV 는 100 kW 연료 배터리, 24 kW 리튬 이온 배터리, 100 kW 모터, 70 MPa 수소병은 5.6 kg 수소를 저장할 수 있으며, 신유럽 운전주기 (NEDC) 의 순환조건 하에서 마일리지는 다음과 같습니다 국가' 863' 하이테크놀로지 프로젝트,' 15' 전기자동차 중대기술전문과' 11-5' 에너지 절약과 신에너지 자동차의 중대특종 지원을 통해 산학연 공동 연구개발팀의 노력을 통해 우리나라는 연료전지 자동차 기술 연구 개발에 큰 진전을 이루며 차량, 동력 시스템, 핵심 부품의 핵심 기술을 초보적으로 파악했다. 자체 지적 재산권을 지닌 연료 전지 자동차와 연료 전지 도시 버스 동력 시스템 기술 플랫폼이 기본적으로 구축되어 연료 전지 엔진, 동력 배터리, DC/DC 변환기, 구동 모터, 수소 공급 시스템 등 주요 구성 요소의 연구 개발 체계를 초보적으로 형성하여 100 차 동력 시스템과 차량 생산 능력을 실현하였다. 중국 연료 전지 자동차는 상업화 시범, 운영, 심사 및 적용 단계에 있으며 베이징 올림픽 연료 전지 자동차 규모, 상하이 엑스포 연료 전지 자동차 규모, UNDP (유엔개발계획서) 연료 전지 도시 버스 시범,' 10 성만대', 광저우 아시안게임,
선전 유니버시아드 등 시범 응용은 좋은 사회적 효과를 거두었다. 중국 연료 전지 자동차는 독특한' 전기-전기 혼합' 동력 시스템 플랫폼 기술 방안을 채택하여' 동력 시스템 플랫폼 차량 적응, 전기-전기 혼합 에너지 동력 제어, 차량 고압 수소 저장 시스템, 산업 부산물 수소 정화 이용' 의 기술적 특징을 갖추고 있다. "11-5" 차세대 연료 전지 자동차의 동력 시스템은 "10-5" 연구 개발을 바탕으로 차량 플랫폼의 변화와 함께 평평한 동력 시스템 배치 방식을 채택하고 있으며, 연료 전지 엔진의 수소 하위 시스템, 공기 하위 시스템 및 냉각 시스템은 모듈식 분산 배치 방식을 채택하고 있으며, 동력 시스템과 차량의 유연성을 높이고 차량의 인체 공학적 성능을 크게 높였다. 동시에, 통합 DC/DC 변환기, DC/ AC 컨트롤러, 전기 에어컨, 저전압 변환기 등 전력 부품을 통합하는 전력 시스템 제어 장치가 최적화되어 모듈화 수준이 높아져 전자기 호환성, 시스템 냉각 및 전기 안전 등의 문제를 집중적으로 처리할 수 있게 되었습니다.
자동차 동력 시스템 통합 설계의 방향. 차세대 동력 시스템의 성능은' 10' 연료 전지 자동차의 동력 시스템에 비해 더욱 최적화되고 향상되었다. 주로 연료 전지 엔진 동력이 40 킬로와트에서 55 킬로와트로 증가했다는 것을 알 수 있습니다. 을 눌러 섹션을 인쇄할 수도 있습니다 전원 배터리 용량은 48 킬로와트시에서 26 킬로와트시로 떨어졌습니다. 모터 전력은 60 킬로와트에서 90 킬로와트로 증가했습니다. 을 눌러 섹션을 인쇄할 수도 있습니다 모터 컨트롤러 (DC/AC) 전력은 35%, 부피는 전력보다 12.5% 증가했습니다. 동시에, 동력 시스템은 연비 경제의 기술적 우위를 계속 유지한다. 차량 정비 품질이 거의 250 kg 에 육박하는 전제 하에 차량 동력 성능은 눈에 띄게 향상되었지만 연비 경제는 좋지 않았다.
원래 수준 유지 1.2 kg/( 100 km). 중국의 국가' 863' 하이테크 프로젝트는 연료 전지 자동차의 연구와 발전을 계속 지지한다. "12 5" 기간 동안 우리나라 전기자동차의 기술제고점을 유지하기 위해 연료 전지 자동차를 계속 지원하였다. 산업적으로 볼 때' 10' 글로벌 연료 전지 자동차 산업화 열풍에도 중국 자동차 산업은 연료 전지 자동차에 대한 대규모 투자를 하지 않았다. 12 5' 에 접어든 후 SAIC 는 연료 전지 자동차 개발을 위한 5 년 계획을 세우고 신원전기를 연료 전지 스택 공급업체로 삼아 대량의 자금을 투입해 연료 전지 자동차를 개발하기 시작했다. 현재 FCV 는 3 세대 연료 전지 자동차를 개발하고 있다. 20 1 1 bibby 데비에서 SAIC 가 개발한 FCV 는 연료 전지차 범주에서 3 위를 차지했습니다.
동제대는 다륜 연료전지차의 연구개발을 실시했고, 개발한 연료전지차는 올림픽과 엑스포에서 대규모 시범운영에 투입됐다. 12 5' 기간 동안 동제대는 중국 일증기그룹, 동풍자동차회사, 기서자동차유한공사, 중국 장안차그룹유한공사를 위해 연료전지자동차를 통합할 예정이다. 전형적인 연료전지혼합동력차가 중국 도시순환공사 하의 기술파라미터는 표 6 에 나와 있다.