電動汽車技術及前景簡介

李冰

（烏魯木齊職業大學，新疆烏魯木齊830023）

電動汽車技術及前景簡介

李冰

（烏魯木齊職業大學，新疆烏魯木齊830023）

由于電動汽車在節能和環保方面擁有巨大優勢，在目前的環境和能源危機下必然是未來汽車行業的發展方向。文章通過總結近些年電動車技術的發展，闡述了電動車的分類及特點，分析了電動車的相關技術，指出了電動車的現狀以及未來發展方向。

電動車；電機技術；驅動技術；電池；充電技術

自從20世紀70年代全球爆發石油危機以來，世界上主要的汽車廠家都開始對電動汽車技術進行開發，經過幾十年發展，生產出了以特斯拉等為代表的電動汽車產品。我國也經過了20年不懈的努力，投入了大量人力、物力、財力，取得了一系列豐碩的成果，與國外的同類型產品并沒有明顯差距。隨著能源和環境危機的惡化，節能和減排將是汽車技術的未來發展方向，而發展電動汽車將是其中最佳的選擇。

1 電動汽車的特點和分類

電動汽車是指以車載電源為動力，利用電動機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。與內燃機汽車相比，電動汽車應具有以下特點：動力來源廣泛；對環境造成的污染較低;維修維護方便；噪聲低；效率高；結構簡單，使用范圍廣，對環境影響較小。但是，也存在一些技術問題：如電池技術、電機及其控制系統、社會的基礎設施（充電站或加氫站）等問題。

按照動力類型，電動汽車可分為純電動汽車(PEV)、混合動力汽車（HEV）和燃料電池電動汽車（FCEV）。最近在傳統混合動力汽車基礎上，派生出一種外接充電式的混合動力汽車（PHEV）。

（1）純電動汽車。純電動汽車（BEV）是指僅由電力驅動的車型。電動汽車的核心是蓄電池電力驅動及控制系統。電力驅動及控制系統由電源、驅動電機和調速控制裝置等組成。不過目前純電動汽車還存在充電時間長、電池壽命短、續航里程短，充電設施不完善等缺點，僅局限在某些特定范圍內使用，如城市公交、公安巡邏等部門，市場較小。

（2）混合動力汽車（HEV）是指采用傳統內燃機同時配以電動機和發電機，電動機作為發動機的輔助動力，可以改善低速動力性能和油耗性能。但這種汽車根本上還是采用石油資源作為動力，還存在環保方面的問題。混合動力汽車只是為了降低油耗和提高環保性能而產生的一種過渡車型，未來終將被取代。

（3）燃料電池汽車。燃料電池汽車是一種新的電動汽車，按照電池類型可以分為氫燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池及乙醇燃料電池。它的原理是直接將燃料中的化學能轉化為電能用以驅動電機的汽車。優點是能量利用率高，對環境無污染或低污染，電池的續航能力高。但缺點是造價太高功率低，需要超級電容和其他電池輔助。

2 電動汽車的主要技術

（1）電機及驅動技術。電機及驅動系統是電動汽車的心臟，主要組成是電機、功率變換器、電子控制器和機械傳動系統。電動汽車的驅動電機有直流、交流，有刷、無刷等不同類型，勵磁方式有永磁、電磁之分。驅動電機具有調速范圍寬、轉速高、起動轉矩大、質量輕、體積小、效率高且有能量回饋等特性。驅動電機的調速控制也分有級、無級調速，有采用電子調速控制器、不用調速控制器之分。目前，電動汽車用電動機主要有直流電機、感應電機、永磁電機和開關磁阻電機共4種類型。

（2）動力電池技術。廣義上講，電池從技術上主要可分為化學電池、物理電池和生物電池三大類，目前電動汽車中使用的是化學電池和物理電池，生物電池現在依然存在很多技術問題。出于實用化的考慮，只對常見的化學電池及物理電池進行介紹。①鋰電池。鋰電池是目前市面上最常用的電池種類之一，具有能量密度高、循環使用壽命長的優點，因此在各個領域使用范圍十分廣泛。鋰離子電池主要優點是工作電壓高、能量密度大、體積小、質量輕、工作溫度范圍寬、無記憶效應、無污染、自放電小、可快速充放電、循環壽命長，是理想的綠色電池。但鋰離子電池也存在缺點，主要有價格較高、容量小、不耐過沖過放電，安全性較差，需要設置隔膜防止內部短路，需要設置多重保護機制。②鎳氫電池。鎳氫電池是目前在電動汽車上廣泛使用的另一種電池。鎳氫電池的能量密度和鋰離子電池相差不大，但是單體電壓較低，僅為1.2V，故而其占用的體積要比鋰離子電池大一些。鎳氫電池的缺點是高溫時充電耐受性低和低溫時容量減小；原材料價格昂貴，生產成本較高;電池不能過放電，否則會造成永久性損傷，荷電狀態必須被限制在一個較小的范圍內，能量的利用率不高。鎳氫電池屬于電動汽車在過渡階段使用的電池，未來將會被更加成熟的電源代替。③物理電池。物理電池主要通過物理變化來提供、儲存電能的電池統稱，常見的物理電池有超級電容、飛輪電池等。超級電容是一種介于電池與傳統電容之間的電子元件，其主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能，在轉換的期間不發生化學反應，因此被歸為物理電池的范疇。飛輪電池簡單來說就是利用類似慣性飛輪轉動時產生能量的原理來實現能量的存儲與釋放。目前物理電池的主要優點是存放電效率高，缺點是儲能低，因此主要作為輔助電池使用。

（3）電動汽車的充電技術。電動汽車的充電方式：電動汽車的充電方式主要有常規充電(慢充)、快速充電(快充)、更換電池(快換)、無線充電(感應充電)和移動式充電(MAC)共5種，目前常用前3種方式。①常規充電。常規充電主要采用恒壓或恒流的方式，以較低的充電電流(約15A)對電池進行充電。優點：充電器安裝成本較低;可利用電力低谷時段充電，降低用電成本;可提高充電效率和延長電池的使用壽命。缺點：充電時間過長，在緊急情況下可能會造成延誤。②快速充電。指以較大的充電電流在短時間內完成蓄電池充電。優點：充電時間短，沒有記憶性，能進行大容量充電及放電，一般用于大型充電站。缺點：充電器價格昂貴且安裝成本高，影響電池的使用壽命;充電電流較大，對充電技術要求較高，存在安全隱患。③更換電池。優點：可以提高車輛使用效率以及用戶使用的方便性和快捷性，對更換下來的蓄電池可利用低谷時段進行充電，降低充電成本。缺點：由于要配備備用電池和電池更換設備，因此設備成本較高，對場地也有一定要求。④無線充電。近些年發展的一種新的充電方式，將電能轉換成特殊激光或微波束，用車上相應的設備進行接收，再轉換成電能供蓄電池充電。優點：快速、安全、便捷。缺點：電能轉換效率低，成本高且技術存在瓶頸。⑤移動式充電。移動式充電是在汽車行駛過程中進行的充電方式。將充電系統埋設在一段路面之下作為充電區，無需額外的空間。通過接觸式或感應式系統，對行駛過充電區的充電汽車進行充電。優點：不需要額外的空間，占地面積小，且不浪費時間。缺點：工程投資巨大。

3 結語

目前來看，電動汽車在電源、充電技術、電源控制技術等方面依然存在技術瓶頸，且在政策方面需要汽車生產商、電機生產商、電池生產商、電力部門、科研部門、政府部門、社會組織等各方面的通力合作，這樣才能促進電動汽車的發展。

［1］陳清泉,孫逢春,祝嘉光.現代電動汽車技術［D］.北京：北京理工大學出版社，2002.

［2］梅小安.世界電動汽車技術發展及趨勢［J］.汽車研究與開發，2004，（2）.

［3］曹秉剛.電動汽車技術進展和發展趨勢［J］.西安交通大學學報，2004，（1）.

李冰（1985-），男，新疆昌吉人，大學本科，主要研究方向：汽車運用及維修技術。