电动汽车发展状况及关键技术

电动汽车发展状况及关键技术

一、电动汽车的发展背景

能源的短缺和人们对生活质量的更高要求是电动车发展的主要原因。汽车的能源消费占世界能源总消费的近四分之一。随着世界经济的发展，汽车的保有数量在急剧增加，由此而引起的能源与环境问题就显得更加严重。

因石油危机的影响，发达国家领先进行节能技术的开发，将产业部门的能源消费停留在GNP(能源消费总量)的一半水平。但是，以汽车为主的运输部门因其急速发展，能源的消费比其它部门大，占总能源消费的24%。以传统的石油作为动力能源的汽车因其尾气中的有害物质如CO、HC和NOX等对人类及环境造成的危害，人类必将面临巨大的挑战。经计算从全世界汽车排出的CO2为64亿标准炭吨。在当今世界面临能源与环境的双重危机之前，势必要求汽车工业提高汽车的能源使用效率，减少污染物质的排出量。但是，仅通过改善现有内燃机车的性能来解决这一问题是很困难的。开发电动汽车(ElectricVehicle)，以下简称（EV)是解决这一问题的有效途径之一。

二、电动汽车的特点

1、污染低

电动汽车由电力驱动，在行驶中不排放有害气体，即使电动汽车所消耗的电力由使用石油燃料的火力发电厂提供，但火力发电厂的大气污染物的排放量，也不到同类型汽油车的10%。

2、可使用多种能源

由于电动汽车使用二次电力能源，其不受石油资源的限制，可利用核能、水力、太阳能等，从而可节省日益枯竭的石油资源。

3、效率高电动汽车没有怠速损失，在制动时能回收能量，80%以上的电池能量可由电动机转为汽车的动力，即使考虑原油的发电效率、配送电效率、充放电效率等，其最终效率也比内燃机高。

4、噪声低

发动机性能是影响汽车的噪声、振动大小的重要因素，传统汽车和电动汽车相比，由动力部分引起的噪声和振动，特别是在加速时，电动机的噪声和振动要比发动机低得多。

5、更有利于智能化

由于电动汽车已达到电气化，所以电动汽车系统中更利于采用先进的电子信息技术，提高汽车智能化程度。电动汽车的电动机控制系统，可与各个电子控制系统包括无级变速、防抱死制动系统(ABS)、制动能量回收系统、安全气囊系统、自动空调系统等相协调，在电动汽车上实现计算机智能控制。

6、结构简单，使用维修方便

电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。

7、能源效率高，多样化

电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。

另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。

三、电动汽车的发展状况

电动汽车诞生于1873年，比内燃机汽车还早13年。但是受电池和驱动控制系统的局限，其发展远远落后于内燃机汽车。

上个世纪70年代，石油危机使主要工业国家认识到发展电动汽车的重要性，以美、日为代表的国家开始了电动汽车的开发热潮，并在许多关键技术的基础研究上取得成果。电动汽车也由原来单一的全由电池供电的纯电动汽车BEV（BatteryElectricVehhicle）发展成为现在的三大类：纯电动汽车EV（ElectricVehhicle）、混合动力电动汽车HEV （HybridElectricVehhicle）和燃料电池电动汽车FCEV（FuelCellElectricVehhicle）。

纯电动汽车(BEV)由蓄电池供电，电机驱动行驶，可实现零排放，动力性、经济性、安全性和可靠性等达到或接近普通内燃汽车，续驶里程能满足一般运行要求，同时具有低噪声、易维修、可利用低谷电以节能等优点，是未来理想的交通运输工具。纯电动汽车技术基本成熟，但在动力性能、续驶里程、制造成本和可靠性等方面还无法与内燃机汽车相比。作为动力源的各类型蓄电池(主要镍镉型、铅酸型、镍锌型、锂型、钠镍型、钠硫型、镍氢型等)不同程度地存在着成本高、寿命短、比能量低、比功率小、体积和重量大、充电时间长等问题。目前，还没有一种电池全面适合电动汽车，这使得蓄电池成为电动汽车发展和普及的瓶颈。此外，必须解决的关键技术及配套装置还有电机及其控制系统、充电站等。

1、国外纯电动汽车技术进展

美、日及欧洲发达国家，纯电动汽车已开始进入实用化阶段。其中，美国的通用EV-1两座轿车、通用S-10两座皮卡、福特Ranga两座皮卡，日本的丰田RAV-4五座轿车、本田Plus四座轿车、日产Lunnet五座轿车、大发Hi-jet微型面包，法国研制的标志-雪铁龙P106四座轿车等都投入了商业运行。在2000年，日本公路上就已运行着1000多辆纯电动汽车，美国商业化运行的纯电动汽车己达到6000辆，欧共同体主要城市基本上都有试运行的电动公交车。电动汽车的前景取决于电池技术的突破，近年来，镍氢、锂离子被相对看好，国外汽车公司投入大量资金进行研究，铅酸、镍镉等传统电池的改进工作也在进行。

美国纯电动汽车研究开发时间较长，投资力度较大。早在1991年，美国3大汽车公司签定协议，成立先进电池联合体，合作研究电动汽车用电池。90年代初期，通用汽车公司投入10亿美元开发EV-1型纯电动轿车，并发展到第二代通用EV-I。该车采用高容量铅酸电池和镍氢电池，137马力、3相AC感应发动机驱动，电调节最高时速可达80公里/小时，一次充电里程75-130公里，完全充电时间5.5-6小时。1996年通用公司在底特律新建电动汽车生产线，每天生产10辆，至1999年生产950辆纯电动汽车。福特公司2002年推出全新的TH!NK都市车。该车为前轮驱动，采用交流电电控动力系统和单速齿轮减速传动装置，另有一系列充电设备选件，其中110或220伏的插入式充电器为标准配置，220伏的充电器可在6-8小时之内完全充电。1992年克莱斯勒公司、美国电力研究院与南加州爱迪生公司共同开发50辆电动货车。

日本政府一直很重视电动汽车的发展，很早就制定了电动汽车发展计划。1991年通产省制定了第三届电动汽车普及计划，用于推动电动汽车的普及与应用，日本各汽车制造商均开始了纯电动汽车的开发。1997年后日本汽车制造商推出了装载镍氢、锂离子电池的第二代纯电动汽车。90年代末，丰田公司研制出RAV-4EV型纯电动轿车，其动力装置是一台免维护50kW交流同步电动机，由288V镍氢电池提供电能，充电时间5-6h，最高车速为125km/h，一次充电行驶距离215km。日产公司研制成功LunnetEV 五座纯电动轿车，该车采用锂离子电池，最高车速120km/h，一次充电行驶230km。RAV4LEV的主要特征：①世界首创将重量轻，使用耐久的大容量镍氢电池装备于上市