电动汽车在我国发展现状及其研究

电动汽车在我国的发展现状及其研究

摘要:本文主要论述了电动汽车在我国的发展需求,现状及其存在的问题,并通过对一些关键技术的介绍为问题的解决提供思路。同时,对政府在电动汽车发展过程中的作用进行了强调并提出了建议。最后,对电动汽车在我国的发展前景进行了描述,提出了“我国电动汽车工业者应抓住机遇,迎难而上”这一展望。

关键词:纯电动汽车燃料电池电动汽车混合动力电动汽车电池氢气动力系统政策支持

中图分类号:u46 文献标识码:a 文章编

号:1674-098x(2011)7(b)-0004-02

1 引言

在拉闸限电、关停并转等行政手段的强制作用下,“十一五”节能减排任务终于艰难收官。2011年,是“十二五”规划的开局之年,也是中国转变经济发展方式的关键年份。作为国家节能减排的重要组成部分,新能源汽车被列为加快培育和发展的七大战略性新兴产业之一,而汽车电动化和动力混合化成为新能源汽车的发展重点。电动汽车在沉睡了100多年后,再一次进入了人们的视野。

从海关总署公布的数据显示,2010年中国进口原油2.39亿吨,对外依存度超过50%。而据国务院发展研究中心估计,到2020年,中国石油消耗的76%要依赖进口,汽车的石油消耗将占国内石油总需求的57%。能源的紧张使我们不得不为汽车消费的增长找出一条新的思路。

另一方面,汽车的大量使用加剧了环境污染。城市大气中co的82%、nox的48%、hc的58%和微粒的8%来自汽车尾气。此外,汽车排放的大量co2加剧了温室效应。而我国国内汽车水平与国外差距很大,平均油耗高出10%～30%,排放约为15～20倍,因此,汽车工业面临减排的压力更大。

随着能源危机和环保问题的日益突出,传统汽车工业将面临越来越严峻的挑战。电动汽车,作为新能源汽车家族的重要成员之一,将发挥出不可替代的作用。

2 电动汽车在我国的发展现状

2.1 纯电动汽车

我国在纯电动汽车方面开展了不少研究,也取得了一批成果。天津清源电动车辆股份有限公司与天汽集团等单位联合研发的纯电动轿车示范运行累计行程超过20万km。通过产学研结合,北京理工大学、北京京华客车厂等单位已经建成多家纯电动客车的研发和产业化基地,小批量研发生产的4种车型、近40辆公交车已投入北京奥运会电动示范车队的运行。

2.2 燃料电池电动汽车

“十五”期间,在“863”电动汽车重大专项以及各地方政府的自主下,我国车用燃料电池技术取得实质性进展,成功开发出轿车和客车用燃料电池系统。同济大学和上海神力科技公司先后共同开发了3代“超越”系列燃料电池电动汽车,并进行了示范运行,其电控水平已进入国际前列。另外,在电催化剂、复合膜等关键材料,双极

板、增湿器等关键部件以及系统集成方面,拥有了自主知识产权的技术体系,核心部件性能已接近国际先进水平。

2.3 混合动力电动汽车

我国在混合动力汽车技术方面取得了重要技术突破。一汽、东风、长安等汽车公司竞相开发出混合动力汽车性能样车,节油30%以上,排放减少30%,轿车和客车最高车速分别超过160km/h和80km/h。由东风电动车辆股份有限公司自主研发的东风混合动力城市公交车,其整车水平与国际先进技术相当,某些关键技术处于国际领先

水平。

虽然成果颇丰,但与国外电动汽车的研究技术相比,国内的技术

仍有不少差距。具体说来,对于纯电动汽车,最大的困难是电池的性能、重量、尺寸以及对充放电的要求等难以满足当代汽车的需求;对于燃料电池电动汽车,氢气的制取、储备是一个十分关键又不易解决的问题;对于混合动力电动汽车,由于仍需起动内燃机,因此也达不到零排放的要求并且也无法摆脱对石油的依赖。

而且,国内很多电动汽车仍然停留在大学或科研机构的实验室阶段,真正要进入规模化生产和制造,尚需时日。

3 电动汽车关键技术及其研究

3.1 纯电动汽车

3.1.1 动力电池技术

镍氢蓄电池是碱性电池,其基本特性与镍镉电池相似。但不含重金属,回收一般不构成问题,故有“绿色电池”之称。近年来受到国

际上的普遍关注。

镍氢蓄电池的技术关键是确立一种可以无数次反复使用的能够

储存氢的合金材料。目前,有两种材料可用于镍氢电池:一种是基于斓镍的稀土合金,称为ab5类合金;另一种是由钛镐等构成的稀土合金,称为ab2类合金。前者的容量比后者小,但它的充电特性和稳定性比后者优,故在镍氢电池上应用较多。我国的稀土资源丰富,开发此类材料具有很大的前景。

相对于传统的镍氢电池,锂离子电池的历史很短,但它号称“终极电池”,受到市场的广泛青睐。首先,作为电池材料的锂,便具有质轻、电极产生电子的能力强等先天优势,这使得锂离子电池比能量、比功率均较高,循环寿命长,充电时间较短,并且原材料丰富,使用

安全。但目前价格较高,相信随着技术的提升和产业化的发展,锂离子电池将成为电动汽车动力电池的主要方向。

3.1.2 充电技术

传统的恒流恒压充电方式充电速度慢、时间长,可考虑采用脉冲充电方式。这种方式的最大特点是利用脉冲充电截止时,为电池提供了休息时间,让电池的电化学反应能获得充分的中和,延长了电

池的使用寿命。由于电池有了充电休息时间,使得充电时可以提供接近电池可接受的最大脉冲峰值电流,从而加快了充电速度,缩短

了充电时间。

此外,还可考虑在汽车行驶时充电,即所谓的移动式充电(mac)。mac系统埋设在一段路面之下、即充电区,不需要额外的空间,汽车

在行驶过程中可以通过道路或护栏进行充电。关于这方面的应用,我们可以向国外借鉴。比如在美国洛杉矶,科学家在一条公路上铺设了一段300m的充电公路,电动汽车在进入这段公路时,只要放下一块带有连线的金属板在路面上滑行,就会吸取埋在路面上高压电缆中的电力,为汽车上的蓄电池充电,速度很快,只需几分钟。这为充电站提供了一种新的思路,即通过沿公路铺设充电线路对行驶中的电动汽车随时提供电能补充。

无线快速充电技术,可以随时随地利用各种新的清洁能源进行充电,例如风能、太阳能等。这种充电站装有太阳能发电系统或风能发电系统和蓄电设备,可与商用电力连接。能将清洁能源所发的电储存在蓄电设备中,然后利用蓄电设备的电力为车辆充电。蓄电设备的电力用完时,可用商用电力为车辆充电,因此能够不受天气和

时间的影响稳定充电。

除了对充电技术进行改进以外,还可以采用在电池更换站更换电池组的方式。电池更换站同时具备正常充电站和快速充电站的优点,它可以用低谷电给蓄电池充电,同时又能在很短的时间内完成充电过程。通过使用机械设备,整个电池更换过程可以在10min内完成,与现有的燃油车加油时间大致相当。

3.2 燃料电池电动汽车

就燃料电池车的应用而言,将燃料供应给车载燃料电池是其主要的难题。氢,是应用于燃料电池车的理想燃料。因此,制氢及其储存技术是十分关键的。目前,有两种途径向燃料电池供应氢:一是在地