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国际电动汽车学术研讨会暨中美清洁汽车联盟2015技术年会

国际电动汽车学术研讨会暨中美清洁汽车联盟2015技术年会

  • 召开年：2015
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2015-08-17

主办单位：科技部;中国电动汽车百人会

会议文集：国际电动汽车学术研讨会暨中美清洁汽车联盟2015技术年会论文集

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  • 摘要：本文研究重点在于关注电机的动态损失影响，HV代表谐波值，SS代表单一打击，MS代表多目标打击，TR代表瞬态，A代表适应性，F代表固定时步。通过不同方法，这些分析最后得出的结论是:不论条件如何(是否是转子铁芯、模型是叠加片还是实心结构、对初始状态的猜测是否够准、是否将仿真中矩阵计算的分解进行存储，即使用电机中的大量内存取去存储它)，适应谐波平衡方法都是最快的。同时本文还研究了混合能源存储的方法。即找到电池和超级电容的最优组合，并且在不同的驱动周期里，形成电池和超级电容的最优功率分配。目标是找到超级电容的最优大小，并最小化在特定电池环境、加速爬坡角、速度和里程条件下的电池损害周期。
  • 摘要：本课题的目标是将汽车和卡车的余热转化成电力，并开发高效的N型Mg2Si1-xSnx半导体，增强方钴矿半导体的性能。它的ZT值在800K条件下是1.4。它将n型Mg2Si1-xSnx半导体合金至少提高了40%；已经建造了一个扫描热电显微镜；研发出了自动传输高温合成技术，而且它非常有效，只需要几秒钟；并且确立了方钻矿的环形共振状态形成条件。
  • 摘要：本文开发一种方法，通过对相关电极化学品的测量来估计电动汽车电池的健康状况并将其反馈给电池管理系统。可以展示出(@)值，提供了副反应电流，并能通过预测SOC收敛了SOC中的误差。但如果能更进一步，使用两个电池模型，来代替一个电池和一个电池模型，误差就很难减少，而最终结果对误差非常敏感。总结来说，副反应电流能够很好地反应电池健康程度，但是预测比较难。因此，虽然初步尝试并作出了预测，但是还是需要找到更加强健的指标，比如可以结合副反应电流和可循环离子数来衡量电池的健康程度。
  • 摘要：本文提出了“基于智能交通系统的电动车入网”系统的架构与交互机制。也对“能源-网络-负荷”协调的智能电网管理方法进行了研究。还提出了基于交通与能源网信息的大型电动车辆充电路径规划方法，还开发出了这一系统的展示平台，包括电网、测试车辆以及充电设施。
  • 摘要：介绍了两个主要的领域。一个是充电基础架构优化，另一个充电管理。关于充电基础建设优化，已经完成的工作是在市区选取适宜的充电站位置。现在正在做的是研究过程，看看如何规划快速充电架构的位置。这种模型的架构有一点不同，因为快速充电基础架构需要确保基础设施本身能用于充电，而不是到达目的地再充电。第二个工作是与充电管理相关的，首先想到的是去集中化价格方法与充电相协调，而目前在做的是集中化的方法，这种方法是控制和协调汽车充电。第二部分的工作是管理电汽车的充电负载，主要想法是当EV到达公共充电站之后，可以有一定的灵活性来决定充多少电。汽车停在充电站20分钟，但是可能需要15分钟来充电，那也就意味着有5分钟时间来调整充电负载。当引入充电调控之后，就能控制某些峰值上限。在这种情况下，一个配有120千瓦充电器的充电站，仅凭着充电管理，每年就能节省3000美元。
  • 摘要：本文从电池生命周期评估(LCA)的角度介绍一下GREET模型的内容.GREET是一个用于生命周期评估,以及环境和能源问题评估的模型.车辆循环评估包括原材料回收、材料处理和制备、汽车零部件生产、车辆总装以及最终的车辆报废和回收。因此，这是材料循环，或是车辆循环的主要步骤。提出需要在回收方式选择、降低潜在能源和环境负担方面进一步进行研究。电池回收，特别是锂盐电池的回收方面还处于萌芽期。在研发领域，有很多新科技来帮助解决锂盐电池的回收和再利用问题，而电池LCA模型需要辅助研发科技的先行。电池LCA方面的研究挑战和机遇并存。事实上，如果用可再生能源或者氢能的话，效果会大不一样。另一方面，全世界超过90%的氢能通过天然气生产出来。但在某些地区，电能是通过氢能的电解而产生的。所以现在存在大量的可再生能源产电，一些是来自氢能产电。所以氢燃料电池车可能大幅降低温室气体排放。
  • 摘要：本项目主要探究了城市拼车的环境优势.首先，拼车有着可持续优势，无论从共享出行次数还是共享行程来看都是如此。如果等待时间为10分钟以内，拼车可减少35%的出行里程，排放量和能源消耗方面也相应地减少。其次，无需过多的等待时间容忍。再次，本研究的限制包括模型限制，即按小时梳理一天的数据可能丢失了一定的拼车量，所以得出的比例应低于实际情况：系统中也收集了速度数据，还可以从速度的角度进行研究，如果使用的是电动车，数据结果也可能有所不同。
  • 摘要：在大型电池中,不同区域可能会有不同的化学元素和特征.而且电池往往在高电流及其他极端环境下运行,可能无法找到统一的微结构温度,这就会造成电池内部不同的区域有不同程度的退化的原因.用中子同步加速器作为工具，用一种没有破坏性的方式评估并理解在“真实世界”中的实际电池或环境实验电池的实际运行状况、它的充电率和放电率等。在这个项目中有一些特定的任务，比如说减少衍射，收集数据，以便实现瞬态;同时也希望能够提高三维测绘的能力，不仅仅测绘充电状态，也能够测绘电池中的温度等。
  • 摘要：本文介绍了硅负极方面的工作。目前能够看到的材料体系是硅材料，硅材料有很高的容量，因为它跟锂发生核晶化反应，最高的容量可以超过4000mAh/g。但是高容量带来的问题就是体积膨胀。所以，硅负极本身锂核晶化的可逆性是没有问题的，主要的问题是由于体积膨胀收缩巨大带来的。所以能不能解决这样一个问题，是硅材料能不能真正实用化的一个关键。SEI膜开始的时候跟锂反应，反应完之后SIN膜形成，然后膨胀。缩回来的时候，SIN膜是一个像果冻一样的东西，所以它不能跟锂出来之后收缩，所以SIN膜会跟硅之间脱离，新的电源过去进一步再形成SIN膜，通过几次循环以后，会看见SIN膜增加得很厚，一般的硅负极，当颗粒来说是不能解决这个问题的。所以想提高硅负极的循环特性，首先就要控制好这个界面，不让SIN膜生长。从阻抗图以及DSC数据来看，多孔结构的硅对抑制SIN膜生长具有非常好的用途。
  • 摘要：本文探讨了外部侵入下锂离子电池单元的失效机理，分析了地面冲击对电池和电池组带来的损伤。最后在电池层面预测单元断裂和机械负荷。
  • 摘要：本文介绍了美国在轻质材料及结构方向的项目研究.目标是研究轻量材料,从流程到结构,检查轻量材料运行表现以及它们与车辆结构的结合融合情况.
  • 摘要：对于电动汽车中的锂电池，磷酸铁锂是锂离子的传统材料，但它阴极的能量非常低，急需找出一种增强能量的方法。可通过利用己有的阴极，并施加较高的电压，然后再将电压移出系统。富镍元素能带来高容量和高密度，但富镍元素的界面活性非常强，这是一个需要解决的问题。解决这个问题可以将镍作为其核心，然后在它的表层用镁做一个外壳，通过在内核化学元素的表面加上镁壳，得到了稳定的粒子，最后得到的是一个核-壳结构的阴极。高压加电测试结果表明，如果在没有任何外壳的情况下应用富镍元素，容量大幅度下降。如果添加了外壳，由于镁外壳没有容量，所以外壳的容量呈下降趋势，但整体的周期数量却有了显著提高。
  • 摘要：在车联网、自动化驾驶技术下，采用SMART(加速交通研究系统和模型)，首先要了解人们用车的方式，找出各种可能出现的情形，确定想要从哪一种程度上解决问题，不仅是一辆车，而是更大区域里面的一系列车辆的问题。然后要了解车辆能源消耗，接着建立一个交通系统模型。当建立起模型以后，就可以量化车联网和自动驾驶带来的能源冲击，可以锁定CAV机会。交通信号灯的信息可以通过路边的设备广播到车辆上。车辆获得信号和信号出现时，就知道信号灯的信息，它也可以告诉其他汽车或者估量其他汽车的行动，通过收集交通信号和其他车辆的信息，控制行车。在红绿灯口，一辆车可以顺利通过绿灯，但是后面的一辆车就需要加一点速来过绿灯，第三辆车可能是OK，但是不能违反交通规则，所以它就开始减速，而这辆车可以在停车间隙减速到零，然后再重新加速，在后面的这辆车就可以减速了，但是他有机会可以不用完全停车，可以正常赶上下一个绿灯。这个例子说明了系统可以带来的自由程度。这只是实验测试而已，但结果显示平均可节省18%的燃料。
  • 摘要：本文探讨了两个问题，第一个是锂氧电池,关于溶剂电解分解.电解液分解仍然是实现高效、大容量锂氧电池的障碍，建模发现了DME和DMSL电解质这个分解过程。证据表明，过氧化锂的表面出现了化学反应，特别是超氧面，它是导致溶剂分解的一个原因。现在要做的就是寻找表面工程策略，以阻止过氧化表面发生这种反应。可以对溶剂进行一些化学改变，令它第一时间停止分解。rn 第二个是介绍钠模拟系统、钠氧电池和相关的化学元素的转移问题.用浓度、流动性，现在可以估算出电导率，这是对超氧化钠离子传导性的估算。与实验一致，它的导电性和过氧化物相近，比电子导电性高9-10个排序。它是非常好的绝缘体，但没有受到重视，只有早期的钠钾超氧实验做过预测。最近也有一些实验测量了它的电子电导率，结论是低于设备分辨率，比如设备可以测量10到-14的范围，而它的电导率低于这个数字。过氧化物和超氧化物都是很好的电子绝缘体，同时也知道超氧是可逆的，并不能用放电移动来解释。研究了导电性，解释了为什么钠氧电池放电时产生ME02。评估过氧化物和超氧化物的导电性，它们的能带深度都很大。过氧化钠的充电跳频差，这一点类似于过氧化锂，和早期超氧化钾实验结果不同。有趣的是它的离子导电性比电子高10倍，所以它不是好的离子导体。但归根结底，提高超氧化物的导电性也无法提升系统性能。提高性能只有从别的角度入手，或许可以试试电解液分解少的清洁化学元素，但这仍是未知。
  • 摘要：本文为发动机进气系统、燃油属性、后处理系统和联动发动机后处理系统开发了几个基于物理原理、控制导向型的模型。还设计并验证了实时估计这些重要控制及诊断信号的方法，这些都是很难获得，且非常昂贵的。为集成发动机后处理系统和混合电力驱动系统建立了最优化的集成控制方法，从而减少了整体燃油消耗和尾气排放。在未来，将进一步整合并协同控制集成发动机和电力驱动后处理系统。
  • 摘要：本文用探针来研究的热电材料，简单举3个例子说明，并谈谈3个例子的亮点。第一，三碲化二锑是采用正面第二激光制成的纳米线。组合使用扫描热电显微镜和扫描隧道显微镜，测量了纳米线间的有效带隙。可以得出结论，晶体纳米被其他材料隔开，使它成为有前景的设备材料。第二，使用扫描塞贝克的探针来测量载流子浓度。用扫描塞贝克探针接触量子点的内部和外部，测量载流子浓度。数据表明，量子点中心的载流子浓度影响了量子点的形成。第三，铋碲化锑膜。它是潜在的热电材料，可以和碲化铋和锑碲化物结合，为带结构工程和热电材料带来广阔的发展前景。也使用扫描热电显微镜来探测其表面和带结构。
  • 摘要：本项目的研究重点是揭示衡量电能排放的方法和工具，探究不同工具、方法以及假设的有效性和不同之处：使用电动车案例对不同的方法进行定量比较研究；制定算法来指导用户根据目的选择最适合的方法。使用排放模型对如电动车和铝等材料的生产生命周期评估而言，是至关重要的。遵守法规也很重要，如温室气体排放标准或OAMs。该项目对能源效率、减缓气候变化政策的影响也不言而喻，如研究可再生能源如何减少温室气体排放或采用分散式发电。
  • 摘要：搅拌摩擦焊接法焊接异种材料，通过使用FSW方法成功将铝16-6-1焊接至TRIP钢。为了研究接合方法，研究出了模型：通过在过程中使用电流，摩擦搅拌焊接得到提高。推力有了显著降低。对于异质金属电焊技术，铝16-6-1电焊至TRIP钢的工作也成功实现。还对焊接参数的影响进行了DOE分析。焊接时间成为了主要参数。同时，应用了失效模式，这个模式是电阻点焊工艺这个特殊工艺流程中最好的首选失效模式。
  • 摘要：本文介绍了纯电动汽车(PEV)充电调度相关的,探讨了如何使用控制策略来管理PEV充电,确保调控信号和跟踪能力.用得出的最佳调控函数来研究调控，理想结果是将参考信号的误差最小化。所以参考信号可能是来自附近风力农场的风力，所以希望能尽可能密切跟踪参考信号，但也想确保车辆在充电最后阶段达到理想的充电状态。也加入变压器温度动态模型，最佳的结果是能确保变压器温度不至于太过高。我们希望不超过PEV特定充电完成次数，这时汽车能够完成充电，并且在不同时间及时断电拔出。也希望加入控制通信，这也能在每次充电间隙中进行有限次数的通信传输。随后，将这个最佳调控函数变成模型预测控制策略。过程是这样的：参考信号是这一条黑色的虚线，也就是早前提到的来自PJM市场的调控信号。蓝线表明追踪信号时PEV的总负载量，能看到有变化，但是总体而言还是比较接近所需的参考信号。这是时间坐标，如果看其中一辆车，就能看到充电的状态。实际的充电状态有少许误差，但是已经非常接近了。它与理想轨迹有所偏差，但也是为了能追踪到参考信号。如果车辆没有接收到新的通信讯号，它就会维持之前的充电值。然后就到了平坦期，车辆不会收到新的信息。接着，就会进入新的阶段，车辆开始通信，而流向其他车辆的信息流也会随之减少。这辆车最后的理想结果是达到峰值需求。最终追踪的结果是非常好的。
  • 摘要：本文探讨了Thrust Area 3相关的项目，有三个基本目标.一是电驱动动力系统硬件技术开发,二是控制与整车系统的相关技术,最后是关于软件(工具)和软件开发的.所有的目标都是朝着车辆电动化技术的融合这一方向努力的.Thrust Area 3相关研究工作主要集中在几个项目中。第一个是高效并具有高功率密度的电驱动动力系统，第二个是分布式车辆网络系统的控制与整车技术项目，最后，还有基于数据的电池状态监控技术、实时电池SOH技术，以及充电状态预估相关技术项目。
  • 摘要：本文介绍了电动车系统无线充电的生命周期可持续性评估(LCA)研究。新的充电构想包括两个无线充电板，其中一个装在车体底部，另一个则装在轨道上，他们完全相同，放在一起可构成磁场，无需任何接触即可实现无线电力传输。车辆静止不动时称之为静态无线充电，车辆移动时称之为动态无线充电。所以无线充电有两种主要用途，第一种是城市公交运输系统，比如公交车在站点停靠，乘客上下车期间，或是在公交总站停靠期间，都可在不影响正常运营的情况下补充一些电力。另一种是与乘用车相关的高速公路动态充电，是未来的主要发展潜力。
  • 摘要：去年演讲了影响使用纯电动汽车(BEV)的因素及其对温室气体排放以及石油的影响.在过去这一年,聚焦了更广的领域,研究多种电动技术,具体来说,就是对于BEV和插电式混合动力汽车,有哪些附加维度需要考虑.本研究目的是探寻多种电动技术带来的机遇、挑战以及如何兼顾因素间的平衡.本次会议一直在强调汽车的电动化.然而,大部分的研究都在讨论纯电池驱动的纯电动汽车,而未考虑插电混合动力车带来的附加维度,以及这些因素对车辆电气化、销量,以及更为电动行驶里程的影响问题.而本研究主要是探寻这些因素.探讨了替代燃料汽车激励措施的影响，研究了能否在家给车充电或者给天然气汽车补充燃料这个因素的影响问题，最后阐述了公共充电设施问题。
  • 摘要：本文介绍了软包电池中的应力演变.电流加大时，应力变化比降低，这是因为出现循环电流时，锂参与了锂化和脱锂。但绝对应力仍然在随着循环电流的加大而上升。同样，最高截止电压升高时，只有应力变化比例升高了，这也是由于在高截止电压出现时，锂参与了锂化和脱锂过程。
  • 摘要：长安公司设定了一个目标路线图，减轻车重是实现汽油里程和排放达标的途径之一。长安的目标是到2020年，车减重100公斤，以减少0.4升/百公里的汽油消耗。长安的第二个路线图是到2017年，将为车减重50公斤，到2020年，将再减少50公斤。为了达到这一目标，长安将目标细化到汽车研发的每一个部分。rn 对于铝的应用，长安使用铝材料设计前保险杠，做了组件冲击试验，找出最佳的截面几何形状；然后做了整个车辆测试验证，发现仅仅从保险杠这个部分，就节约了34%的重量，为车减重1.8公斤。为了保护行人，长安还在设计引擎盖的时候使用了铝；与钢制引擎盖相比，可以减轻重量50%，并提升30%的性能。rn 至于复合材料，长安使用玻璃纤维热塑性材料设计车前模块；设计了两种复合材料后发现，一个材料可以减重25%，与钢质组件相比，这一个部件就可以减重50%。同样的，后保险杠，如果使用玻璃纤维热塑材料，不仅性能得到了改善，而且保险杠重量减轻一半。还有碳纤维热固材料，这是另一个复合材料，用其设计门横梁；尝试用这种复合材料来代替高强度钢，车重大幅降低。同时使用CAD分析，发现防撞装置可以节省了17%车重。
  • 摘要：电动汽车的关键是锂离子电池。我国己形成比较完整的锂电产业链，在国际市场上己形成中日韩三足鼎立的格局。“十三五”期间我国电动汽车规划将继续坚持“纯电驱动”战略，开发电动汽车动力系统技术平台，超前研发下一代技术，完善电动汽车产业链。“十三五”期间我国锂离子电池产业如何布局?锂电池如何满足电动汽车开出国门的战略需求?第一，集成现有的技术和材料使锂离子动力电池能量密度增长一倍，第二，提前布局全固态锂电池。第三，争夺终极电池的知识产权。目前中国的锂电企业在国际竞争中面临的形式十分严峻。只有合理的布局，密切的产、学、研合作，开展扎实系统的基础、应用和产业化研究，掌握全产业链的瓶颈技术和高附加值技术，积极完备的知识产权布局，才能在这场国际竞争中取胜，才能实现我国电动汽车出国门的梦想。
  • 摘要：本文介绍了在中美清洁能源电动汽车合作的第一期中间做的关于电池系统方面的研究工作,基于模型的电池状态估计与优化管理.电池系统从单体到模块再到系统,重点关注系统方面的工作.电池系统最核心的技术是电池管理系统,其基本功能包括对电池参数的测量,管理、平衡、充电控制以及各种状态评估,其中最核心的就是电池的安全性、耐久性和动力性.
  • 摘要：本文探讨了团队在多电子二次电池体系的发展状况;近期在高比能锂离子电池的设计和构筑方面的一些进展;重点介绍了在高比能锂离子电池材料方面的进展.近期设计了300Wh/kg的高比能锂离子电池，选择的正极是NCL三元材料，因在使用过程中考虑电解液的分解问题而选择工作电压相对不高的SM体系；负极材料选的是硅碳负极材料。另外还研究了正负极活性物的含量对体系的影响，最终确定了正负极面密度比，大概是1:1.2。在这个设计中选择SM，主要考虑其工作电压比负极材料低。如果想真正地把一些高电压电极材料用好，还需要一些很好的高电压电解液匹配。
  • 摘要：本文介绍了电子显微镜中心以及David McComb教授的博士生所做的一些分析工作,磷酸铁锂(LiFePO4)电池的老化和降解原理.从根本来说,项目希望能够从两个角度找到锂离子或磷酸铁(FePO4)的替代方式.一,理解在老化过程中,负极所形成的是什么相位;二,分析显微结构可能出现的变化并尝试找到这种变化和老化现象之间的联系.rn 采取了多相位实验设计，实验的第一部分是将20A的软包电池在CAR循环实验室中进行老化，实验采用了多种循环和温度条件。通过使用聚焦离子束的方法(FIB)，从负极提取出薄箔。实验应用了投射显微学的基本理念和方法，并配合使用电子能量损失谱法。这个原理可以理解电池中的一些化学反应，也可以了解显微结构的特点。例如，通过使用低损电子能量损失谱，能够清楚地看到发生了什么反应，又可以了解氧化铁和磷酸铁及磷酸铁锂的区别，从定性特征看这两种化合物的区别。rn 基于一系列实验，比较了未老化电池与经过了一段时间、在不同的温度条件和不同充电率(C-rate)的老化电池。定量分析是对实验谱进行拟合，尝试用量化的方式去理解发生老化时的浓度数据。

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