电动汽车关键技术研究综述

郑英杰

（1. 山东理工大学，山东 淄博 255049；2. 吉林化工学院，吉林 吉林 132000）

随着世界能源危机及环境污染的日益恶化，汽车工业在促进社会发展的同时，也为人类文明带来了危害。造成人类社会和汽车产业的可持续发展受到严重的威胁。开发汽车新动力、发展汽车新能源，成为世界汽车工业面对的非常紧要的任务。电动汽车作为新能源汽车的代表，已被公认为21世纪汽车工业发展和改造的重要方向。

1 电动汽车优点

1.1 环境污染小

电动汽车在使用中不排放有害气体，和传统汽车相比不存在大气污染的问题。即使电动汽车所消耗的电力由火力发电厂提供，火力发电厂的大气污染物主要是NOX，根据电动汽车所消耗电力计算出以火力发电来估计 NOX的排放数量，也不到同类内燃机汽车的十分之一。

1.2 噪声低

汽车发动机噪音是汽车使用中重要的噪声源，和内燃机汽车相比，电动汽车有着绝对的优势。电动汽车在行驶中非常安静，由动力部分引起的振动和噪声，特别是在加速时，电动机的振动和噪声要比发动机低很多。

1.3 效率高

电动汽车不存在怠速损失，在制动时可以回收能量，85%以上的电池能量可以由电动机转为汽车的动力，即使考虑配送电效率、发电效率、充放电效率等，最终效率也比内燃机高许多。

1.4 结构简单，维修方便

与传统内燃机汽车相比，电动汽车结构简单、容易操纵，传动部件比较少，需要更换的部件或维护液体比较少。如果有好的蓄电池，它的使用寿命也比内燃机汽车长。

1.5 智能化

电动汽车系统中有利于运用先进的电子信息技术，提升汽车智能化程度。电动汽车的控制系统能和各个电子控制系统，例如：无级变速、制动能量回收系统、防抱死制动系统、自动空调系统、安全气囊系统等相配合，在电动汽车上实现最优机智能控制。

2 电动汽车类型及发展状况

电动汽车按动力源一般分为三类类，即：混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（PEV）、燃料电池动力汽车（FCEV）。混合电动汽车的动力来源于两种或两种以上的能源，如汽油发动机或柴油发动和蓄电池机，这些能源可相互协作或以主辅关系来驱动汽车，也可分别用作汽车的动力来源；纯电动汽车的动力来自于蓄电池；燃料电池电动汽车的动力来自燃料电池。电动汽车车型按使用功能分，又可分为出租车、城市公交车、私家车、城市商用车、城市环卫车辆、政府公务车、城市绿化车、特殊园区用车、市政工程专用车辆等。

3 电动汽车关键技术

3.1 整车技术

电动汽车由于空间、能源和车身质量的矛盾，在设计时必须考虑采用轻质材料以降低整车重量。在充分利用空间的情况下，尽可能提高车厢内部乘员空间，最大限度地降低滚动阻力系数和空气阻力系数，以求降低行驶阻力，利用整车设计技术，确保整车结构参数做到最优化。

3.2 电机及控制技术

电动汽车的驱动电机按驱动方式可分为交流驱动电机和直流驱动电机。交流电机驱动的电动汽车具有重量轻、体积小、效率高、基本免维护、调速范围宽的优点，是近几年发展起来的新技术，缺点是制造成本较贵。但是随着电力电子技术的不断发展，成本将随之降低。这类电动汽车将具有强大的发展前景。直流电机驱动的电动汽车具有控制系统较简单、起步加速牵引力大等优点，缺点是整个动力传动系统效率较低，所以具有被其他驱动类型的电动汽车所代替的可能。电动汽车驱动系统的控制技术决定电动汽车的性能指标，所以采如何优化调速控制技术是非常重要的。

3.3 电源技术

3.3.1 镍氢蓄电池

镍氢蓄电池其比能量可达80～85 W·h/kg，比功率达170～240 W/kg，循环使用寿命超过620次。随着镍氢蓄电池技术的发展，其比能量可超过90 W·h/kg，循环使用寿命可超过2 200次。

3.3.2 镍镉蓄电池

镍镉蓄电池应用广泛程度仅低于铅酸蓄电池，其比能量可达60 W·h/kg，比功率超过200 W/kg；能够迅速充电，循环使用寿命长，为铅酸蓄电池的两倍以上，可达2 100多次；缺点是价格较高且存在重金属镉污染问题，很多国家已经禁止使用这种镍镉蓄电池。

3.3.3 锂电池

锂电池最大优点是比能量高，锂离子电池理论值可达580 W·h/kg，所以受到各汽车公司的重视。目前其比能量为120 W·h/kg，比功率为240 W/kg，循环使用寿命为1 400次，充电时间3～5 h。

3.3.4 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化反应直接转化为电能的发电装置。与发动机相比燃料电池直接把化学能转为电能。因为不通过热机过程，所以具有较高的能量转换率，实际效率可达 70%～85%，是内燃机的 2.5倍左右。燃料电池的燃料和氧化剂由外部装置源源不断地供给，可以像发动机一样源源不断地向外部提供能量。目前应用最多的车用燃料电池是磷酸燃料电池和质子交换膜燃料电池，其不存在复杂的运动机构，同时生成物主要是水，所以运行平稳、无污染。燃料电池商业化所面临的主要问题是制造成本高，

4 结束语

电动汽车具备无排放污染、易于操纵、噪声低、运行成本低、维修简单等优点，在节约能源和环保保护上具有不可比拟的优点，它是解决世界巨大环境压力和能源危机的最重要的途径。电动汽车将是新世纪的绿色交通工具，电动汽车技术是目前世界各国正在积极研究的一项高新技术。随着计算机技术、机电技术、材料技术、电化学技术等的快速发展，电动汽车在开发、研制、推广方面将会取得重大的突破。

[1]陈清泉，孙逢春.现代电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版社，2002.

[2]陈全世.先进电动汽车技术[M].北京：化学工业出版社，2007.

[3]南金瑞，孙逢春，王建群.纯电动汽车电池管理系统的设计及应用[J].清华大学学报，2007（2）：1831－1834.