制约当今电动汽车发展的因素分析

郑州交通职业学院

论文题目：制约当今电动汽车发展的因素

分析

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制约当今电动汽车发展的因素分析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(Electric Vehicle)，以下简称（EV)是解决这一问题的有效途径之一。

1 电动汽车的特点

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%。

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。

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。

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。

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。

2 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）。

自上个世纪90年代以来，在美国、日本及欧洲等发达国家,各大汽车公司投入了大量的人力、物力和财力用于电动汽车的开发，不断地推出新的电动汽车车型，如美国通用汽车公司的“冲击”牌电动汽车、“氢动一号”电动轿车、日本丰田汽车公司的RAV4-FCEV电动轿车、本田汽车公司2000年推出的FCX-V3型四座FCEV等.目前本田汽车公司在FCEV的研发方面居世界领先地位。

电动汽车作为解决环境和能源问题的一种选择，在我国早已引起重视，已被国家列为“八五”、“九五”和863计划科技攻关重点项目。武汉被科技部批准为我国电动汽车研发试验基地。2001年10月国家投入8.8亿元的专项基金，特

别设立电动汽车重大专项课题，选择新一代电动汽车作为我国汽车科技创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构联合攻关。

3 发展电动汽车的关键技术

发展电动汽车必须解决好3个方面的关键技术：电池技术、驱动电机及其控制器、能量管理技术。

3.1电池技术

电源是制约电动汽车发展的关键之处。对车载电源的基本要求是比能量高,使用寿命长,成本低。目前正在使用和开发的动力电池主要有以下几种：镍镉电池应用广泛程度仅低于铅酸蓄电池，可以快速充电，循环使用寿命长，为铅酸蓄电池的2倍以上，可达2000多次；但其价格较高且存在重金属镉污染问题。其应用有一定的极限性。

镍氢电池镍氢蓄电池比能量可达75～80Wh/kg，比功率达160～230W/kg，循环使用寿命超过600次，随着镍氢蓄电池技术的发展，其比能量可超过80Wh/kg，循环使用寿命可超过2000次，远景价格可降至150美元kWh。丰田E-com电动车采用该型蓄电池，该车最高车速可达100km/h,行驶里程100km。目前在纯电动车和混合电动车上都有了较多的应用。

锂电池其最大优点是比能量高，锂离子电池理论值可达570Wh/kg，因此受到各汽车公司的重视。其目前的比能量为100Wh/kg，比功率为200W/kg，循环使用寿命为1200次，充电时间2～4小时。但目前其制造成本太高，这是其推广的最大障碍。

燃料电池燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，通过电极反应直接转化为电能的发电装置。现在应用于电动汽车的是一种称为质子交换膜的燃料电池，它以纯氢为燃料，以空气为氧化剂，不经历热机过程，不受热力循环限制，因此能量的转换效率高，是普通内燃机热效率的2—3倍。同时，它还具有噪声低、无污染、寿命长、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整等特性，使得燃料电池非常适合用作交通工具的动力。有关专家预言：21世纪燃料电池电动汽车将可能成为汽车的主体。

3.2驱动电机及其控制器

对电动汽车驱动电机及控制器的最基本要求是启动转矩大,具有较宽的恒功率范围，以适应电动汽车频繁启动和功率变化大的使用要求。此外，要求电机的结构尺寸小，重量轻，以便于安装，无驱动噪声。

由于电子技术的飞速进步，滑差控制、矢量控制、直接转矩控制等交流电机的调控技术日趋成熟，交流电机驱动系统在电动汽车中已成为主流。近年来，开关磁阻电机驱动系统开始在电动汽车中应用。开关磁阻式电机具有效率高、动态响应好、高启动转矩和低启动功率等特点,但在降低噪声和转矩波动、电机模型和控制技术等方面还需进一步探索。

3.3电动汽车能量管理系统

一个能对电池进行必要的管理和控制的能量管理系统是电动汽车的智能核心，它包括对电池组容量状态的监测、终止充放电控制、电池均衡充电控制、减速与制动能量回收控制等。应用电动汽车车载能量管理系统，可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统，确定一个最佳的能量存储及管理结构，并且可以提高电动汽车本身的性能。在电动汽车上实现能量管理的难点，在于如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。由于准确可靠的蓄电池模型的建立、电池荷电状态(SOC)参数的监测等还有待进一步的提高，因此电动汽车能量管理系统的研究还有许多工作要做。

当前电动汽车重复建设较多，缺乏资源整合，“中国患上电动车躁狂症”。但是电动车在短期内难以“全面取代”传统汽车，若不注重传统汽车优化，会再次拉大和全球汽车业的技术差距。而且电动车产业化资金投入大，技术瓶颈短期无法克服，纯电动与插电式汽车运营需要的电网、充电站和计费系统不健全。此外，电池污染环境，回收等问题都尚未解决。那么为什么大点的高性能电动汽车就不容易成功呢?因为高性能车的设计目的是要有比较远的航程,比较快的速度.速度快了,车重量就也要相应加重.这样一来,对电机功率要求就比较大,对电池容量也会要求比较大.问题是电池大费用就多了很多,经济性就不好.比方说如果一个万元级电动汽车重大约200公斤（加两个人,全重约350公斤）,航程80--120