电动汽车技术及前景简介

李冰

（乌鲁木齐职业大学，新疆乌鲁木齐830023）

电动汽车技术及前景简介

李冰

（乌鲁木齐职业大学，新疆乌鲁木齐830023）

由于电动汽车在节能和环保方面拥有巨大优势，在目前的环境和能源危机下必然是未来汽车行业的发展方向。文章通过总结近些年电动车技术的发展，阐述了电动车的分类及特点，分析了电动车的相关技术，指出了电动车的现状以及未来发展方向。

电动车；电机技术；驱动技术；电池；充电技术

自从20世纪70年代全球爆发石油危机以来，世界上主要的汽车厂家都开始对电动汽车技术进行开发，经过几十年发展，生产出了以特斯拉等为代表的电动汽车产品。我国也经过了20年不懈的努力，投入了大量人力、物力、财力，取得了一系列丰硕的成果，与国外的同类型产品并没有明显差距。随着能源和环境危机的恶化，节能和减排将是汽车技术的未来发展方向，而发展电动汽车将是其中最佳的选择。

1 电动汽车的特点和分类

电动汽车是指以车载电源为动力，利用电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。与内燃机汽车相比，电动汽车应具有以下特点：动力来源广泛；对环境造成的污染较低;维修维护方便；噪声低；效率高；结构简单，使用范围广，对环境影响较小。但是，也存在一些技术问题：如电池技术、电机及其控制系统、社会的基础设施（充电站或加氢站）等问题。

按照动力类型，电动汽车可分为纯电动汽车(PEV)、混合动力汽车（HEV）和燃料电池电动汽车（FCEV）。最近在传统混合动力汽车基础上，派生出一种外接充电式的混合动力汽车（PHEV）。

（1）纯电动汽车。纯电动汽车（BEV）是指仅由电力驱动的车型。电动汽车的核心是蓄电池电力驱动及控制系统。电力驱动及控制系统由电源、驱动电机和调速控制装置等组成。不过目前纯电动汽车还存在充电时间长、电池寿命短、续航里程短，充电设施不完善等缺点，仅局限在某些特定范围内使用，如城市公交、公安巡逻等部门，市场较小。

（2）混合动力汽车（HEV）是指采用传统内燃机同时配以电动机和发电机，电动机作为发动机的辅助动力，可以改善低速动力性能和油耗性能。但这种汽车根本上还是采用石油资源作为动力，还存在环保方面的问题。混合动力汽车只是为了降低油耗和提高环保性能而产生的一种过渡车型，未来终将被取代。

（3）燃料电池汽车。燃料电池汽车是一种新的电动汽车，按照电池类型可以分为氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池及乙醇燃料电池。它的原理是直接将燃料中的化学能转化为电能用以驱动电机的汽车。优点是能量利用率高，对环境无污染或低污染，电池的续航能力高。但缺点是造价太高功率低，需要超级电容和其他电池辅助。

2 电动汽车的主要技术

（1）电机及驱动技术。电机及驱动系统是电动汽车的心脏，主要组成是电机、功率变换器、电子控制器和机械传动系统。电动汽车的驱动电机有直流、交流，有刷、无刷等不同类型，励磁方式有永磁、电磁之分。驱动电机具有调速范围宽、转速高、起动转矩大、质量轻、体积小、效率高且有能量回馈等特性。驱动电机的调速控制也分有级、无级调速，有采用电子调速控制器、不用调速控制器之分。目前，电动汽车用电动机主要有直流电机、感应电机、永磁电机和开关磁阻电机共4种类型。

（2）动力电池技术。广义上讲，电池从技术上主要可分为化学电池、物理电池和生物电池三大类，目前电动汽车中使用的是化学电池和物理电池，生物电池现在依然存在很多技术问题。出于实用化的考虑，只对常见的化学电池及物理电池进行介绍。①锂电池。锂电池是目前市面上最常用的电池种类之一，具有能量密度高、循环使用寿命长的优点，因此在各个领域使用范围十分广泛。锂离子电池主要优点是工作电压高、能量密度大、体积小、质量轻、工作温度范围宽、无记忆效应、无污染、自放电小、可快速充放电、循环寿命长，是理想的绿色电池。但锂离子电池也存在缺点，主要有价格较高、容量小、不耐过冲过放电，安全性较差，需要设置隔膜防止内部短路，需要设置多重保护机制。②镍氢电池。镍氢电池是目前在电动汽车上广泛使用的另一种电池。镍氢电池的能量密度和锂离子电池相差不大，但是单体电压较低，仅为1.2V，故而其占用的体积要比锂离子电池大一些。镍氢电池的缺点是高温时充电耐受性低和低温时容量减小；原材料价格昂贵，生产成本较高;电池不能过放电，否则会造成永久性损伤，荷电状态必须被限制在一个较小的范围内，能量的利用率不高。镍氢电池属于电动汽车在过渡阶段使用的电池，未来将会被更加成熟的电源代替。③物理电池。物理电池主要通过物理变化来提供、储存电能的电池统称，常见的物理电池有超级电容、飞轮电池等。超级电容是一种介于电池与传统电容之间的电子元件，其主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能，在转换的期间不发生化学反应，因此被归为物理电池的范畴。飞轮电池简单来说就是利用类似惯性飞轮转动时产生能量的原理来实现能量的存储与释放。目前物理电池的主要优点是存放电效率高，缺点是储能低，因此主要作为辅助电池使用。

（3）电动汽车的充电技术。电动汽车的充电方式：电动汽车的充电方式主要有常规充电(慢充)、快速充电(快充)、更换电池(快换)、无线充电(感应充电)和移动式充电(MAC)共5种，目前常用前3种方式。①常规充电。常规充电主要采用恒压或恒流的方式，以较低的充电电流(约15A)对电池进行充电。优点：充电器安装成本较低;可利用电力低谷时段充电，降低用电成本;可提高充电效率和延长电池的使用寿命。缺点：充电时间过长，在紧急情况下可能会造成延误。②快速充电。指以较大的充电电流在短时间内完成蓄电池充电。优点：充电时间短，没有记忆性，能进行大容量充电及放电，一般用于大型充电站。缺点：充电器价格昂贵且安装成本高，影响电池的使用寿命;充电电流较大，对充电技术要求较高，存在安全隐患。③更换电池。优点：可以提高车辆使用效率以及用户使用的方便性和快捷性，对更换下来的蓄电池可利用低谷时段进行充电，降低充电成本。缺点：由于要配备备用电池和电池更换设备，因此设备成本较高，对场地也有一定要求。④无线充电。近些年发展的一种新的充电方式，将电能转换成特殊激光或微波束，用车上相应的设备进行接收，再转换成电能供蓄电池充电。优点：快速、安全、便捷。缺点：电能转换效率低，成本高且技术存在瓶颈。⑤移动式充电。移动式充电是在汽车行驶过程中进行的充电方式。将充电系统埋设在一段路面之下作为充电区，无需额外的空间。通过接触式或感应式系统，对行驶过充电区的充电汽车进行充电。优点：不需要额外的空间，占地面积小，且不浪费时间。缺点：工程投资巨大。

3 结语

目前来看，电动汽车在电源、充电技术、电源控制技术等方面依然存在技术瓶颈，且在政策方面需要汽车生产商、电机生产商、电池生产商、电力部门、科研部门、政府部门、社会组织等各方面的通力合作，这样才能促进电动汽车的发展。

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

［2］梅小安.世界电动汽车技术发展及趋势［J］.汽车研究与开发，2004，（2）.

［3］曹秉刚.电动汽车技术进展和发展趋势［J］.西安交通大学学报，2004，（1）.

李冰（1985-），男，新疆昌吉人，大学本科，主要研究方向：汽车运用及维修技术。