電動汽車關(guān)鍵技術(shù)研究綜述

鄭英杰

（1. 山東理工大學(xué)，山東 淄博 255049；2. 吉林化工學(xué)院，吉林 吉林 132000）

隨著世界能源危機(jī)及環(huán)境污染的日益惡化，汽車工業(yè)在促進(jìn)社會發(fā)展的同時，也為人類文明帶來了危害。造成人類社會和汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重的威脅。開發(fā)汽車新動力、發(fā)展汽車新能源，成為世界汽車工業(yè)面對的非常緊要的任務(wù)。電動汽車作為新能源汽車的代表，已被公認(rèn)為21世紀(jì)汽車工業(yè)發(fā)展和改造的重要方向。

1 電動汽車優(yōu)點

1.1 環(huán)境污染小

電動汽車在使用中不排放有害氣體，和傳統(tǒng)汽車相比不存在大氣污染的問題。即使電動汽車所消耗的電力由火力發(fā)電廠提供，火力發(fā)電廠的大氣污染物主要是NOX，根據(jù)電動汽車所消耗電力計算出以火力發(fā)電來估計 NOX的排放數(shù)量，也不到同類內(nèi)燃機(jī)汽車的十分之一。

1.2 噪聲低

汽車發(fā)動機(jī)噪音是汽車使用中重要的噪聲源，和內(nèi)燃機(jī)汽車相比，電動汽車有著絕對的優(yōu)勢。電動汽車在行駛中非常安靜，由動力部分引起的振動和噪聲，特別是在加速時，電動機(jī)的振動和噪聲要比發(fā)動機(jī)低很多。

1.3 效率高

電動汽車不存在怠速損失，在制動時可以回收能量，85%以上的電池能量可以由電動機(jī)轉(zhuǎn)為汽車的動力，即使考慮配送電效率、發(fā)電效率、充放電效率等，最終效率也比內(nèi)燃機(jī)高許多。

1.4 結(jié)構(gòu)簡單，維修方便

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比，電動汽車結(jié)構(gòu)簡單、容易操縱，傳動部件比較少，需要更換的部件或維護(hù)液體比較少。如果有好的蓄電池，它的使用壽命也比內(nèi)燃機(jī)汽車長。

1.5 智能化

電動汽車系統(tǒng)中有利于運(yùn)用先進(jìn)的電子信息技術(shù)，提升汽車智能化程度。電動汽車的控制系統(tǒng)能和各個電子控制系統(tǒng)，例如：無級變速、制動能量回收系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)、自動空調(diào)系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)等相配合，在電動汽車上實現(xiàn)最優(yōu)機(jī)智能控制。

2 電動汽車類型及發(fā)展?fàn)顩r

電動汽車按動力源一般分為三類類，即：混合動力汽車（HEV）、純電動汽車（PEV）、燃料電池動力汽車（FCEV）?；旌想妱悠嚨膭恿碓从趦煞N或兩種以上的能源，如汽油發(fā)動機(jī)或柴油發(fā)動和蓄電池機(jī)，這些能源可相互協(xié)作或以主輔關(guān)系來驅(qū)動汽車，也可分別用作汽車的動力來源；純電動汽車的動力來自于蓄電池；燃料電池電動汽車的動力來自燃料電池。電動汽車車型按使用功能分，又可分為出租車、城市公交車、私家車、城市商用車、城市環(huán)衛(wèi)車輛、政府公務(wù)車、城市綠化車、特殊園區(qū)用車、市政工程專用車輛等。

3 電動汽車關(guān)鍵技術(shù)

3.1 整車技術(shù)

電動汽車由于空間、能源和車身質(zhì)量的矛盾，在設(shè)計時必須考慮采用輕質(zhì)材料以降低整車重量。在充分利用空間的情況下，盡可能提高車廂內(nèi)部乘員空間，最大限度地降低滾動阻力系數(shù)和空氣阻力系數(shù)，以求降低行駛阻力，利用整車設(shè)計技術(shù)，確保整車結(jié)構(gòu)參數(shù)做到最優(yōu)化。

3.2 電機(jī)及控制技術(shù)

電動汽車的驅(qū)動電機(jī)按驅(qū)動方式可分為交流驅(qū)動電機(jī)和直流驅(qū)動電機(jī)。交流電機(jī)驅(qū)動的電動汽車具有重量輕、體積小、效率高、基本免維護(hù)、調(diào)速范圍寬的優(yōu)點，是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，缺點是制造成本較貴。但是隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，成本將隨之降低。這類電動汽車將具有強(qiáng)大的發(fā)展前景。直流電機(jī)驅(qū)動的電動汽車具有控制系統(tǒng)較簡單、起步加速牽引力大等優(yōu)點，缺點是整個動力傳動系統(tǒng)效率較低，所以具有被其他驅(qū)動類型的電動汽車所代替的可能。電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的控制技術(shù)決定電動汽車的性能指標(biāo)，所以采如何優(yōu)化調(diào)速控制技術(shù)是非常重要的。

3.3 電源技術(shù)

3.3.1 鎳氫蓄電池

鎳氫蓄電池其比能量可達(dá)80～85 W·h/kg，比功率達(dá)170～240 W/kg，循環(huán)使用壽命超過620次。隨著鎳氫蓄電池技術(shù)的發(fā)展，其比能量可超過90 W·h/kg，循環(huán)使用壽命可超過2 200次。

3.3.2 鎳鎘蓄電池

鎳鎘蓄電池應(yīng)用廣泛程度僅低于鉛酸蓄電池，其比能量可達(dá)60 W·h/kg，比功率超過200 W/kg；能夠迅速充電，循環(huán)使用壽命長，為鉛酸蓄電池的兩倍以上，可達(dá)2 100多次；缺點是價格較高且存在重金屬鎘污染問題，很多國家已經(jīng)禁止使用這種鎳鎘蓄電池。

3.3.3 鋰電池

鋰電池最大優(yōu)點是比能量高，鋰離子電池理論值可達(dá)580 W·h/kg，所以受到各汽車公司的重視。目前其比能量為120 W·h/kg，比功率為240 W/kg，循環(huán)使用壽命為1 400次，充電時間3～5 h。

3.3.4 燃料電池

燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電化反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。與發(fā)動機(jī)相比燃料電池直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能。因為不通過熱機(jī)過程，所以具有較高的能量轉(zhuǎn)換率，實際效率可達(dá) 70%～85%，是內(nèi)燃機(jī)的 2.5倍左右。燃料電池的燃料和氧化劑由外部裝置源源不斷地供給，可以像發(fā)動機(jī)一樣源源不斷地向外部提供能量。目前應(yīng)用最多的車用燃料電池是磷酸燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池，其不存在復(fù)雜的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，同時生成物主要是水，所以運(yùn)行平穩(wěn)、無污染。燃料電池商業(yè)化所面臨的主要問題是制造成本高，

4 結(jié)束語

電動汽車具備無排放污染、易于操縱、噪聲低、運(yùn)行成本低、維修簡單等優(yōu)點，在節(jié)約能源和環(huán)保保護(hù)上具有不可比擬的優(yōu)點，它是解決世界巨大環(huán)境壓力和能源危機(jī)的最重要的途徑。電動汽車將是新世紀(jì)的綠色交通工具，電動汽車技術(shù)是目前世界各國正在積極研究的一項高新技術(shù)。隨著計算機(jī)技術(shù)、機(jī)電技術(shù)、材料技術(shù)、電化學(xué)技術(shù)等的快速發(fā)展，電動汽車在開發(fā)、研制、推廣方面將會取得重大的突破。

[1]陳清泉，孫逢春.現(xiàn)代電動汽車技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.

[2]陳全世.先進(jìn)電動汽車技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3]南金瑞，孫逢春，王建群.純電動汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用[J].清華大學(xué)學(xué)報，2007（2）：1831－1834.