2电动汽车技术发展综述

电动汽车技术发展综述 汤秀红 刘伟涛

内容提要：能源问题和环保问题大大推动了电动汽车的发展， 电动汽车已经进入了一个新的发展时期。 本文叙述了国内外电动汽车的发展现状， 分析了电动汽车的特点， 概述了

电动汽车关键技术的发展。

关键词：电动汽车 发展 电源 电动机 1 前言

汽车是人类的重要交通工具，汽车产业国民经济的支柱产业，但是汽车的大量使用同时也带来了能源消耗、 环境污染等许多负面影响。这些负面影响正逐步动摇燃油发动机在现代汽车动力系统中占据的统治地位。目前世界各大汽车公司都在争相研制各种新型的无污染环保车，力图使自己生产的汽车达到或接近“零污染”标准。而电动汽车以电能为能源，通过电动机将电能转化为机械能，是零污染汽车，因此电动车作为解决环境污染的重要途径，得到了飞速发展。电动汽车虽然已有100多年的历史，但是以前电池的功率容量和充电等问题制约了其发展。从20世纪80年代末，节能与环保问题成为世界各国关注的主要社会问题，同时随着科学技术，特别是新型高能电池技术的发展，使电动汽车的续驶里程大大提高、充电时间大大缩短，使电动汽车进入了一个新的发展时期，开始步入实用化阶段，预计21世纪将是电动汽车的时代。

2 国内外电动汽车的发展概况 2.1国外电动汽车发展概况

在美国、日本、欧洲等发达国家，电动汽车已开始进入实用化阶段。由于高新技术发展的推动和政府对汽车排放越来越苛刻的要求，各大汽车公司投入了大量的人力、物力和财力用于电动汽车开发，不断推出自己的新产品。 表1为几种国外电动汽车的技术指标。

2.1.1 美国

1991年美国3大汽车公司签定协议，合作研究电动汽车用先进电池，成立先进电池联合体，同年7月美国电力研究院参加了美国先进电池联合体。 1992年美国电力研究院、 克莱斯勒公司与南加州爱迪生公司共同开发50辆电动货车。 统计数据表明， 美国1995年有190家电动汽车生产企业，共有电动汽车2000多辆。福特汽车公司投资1.5亿英磅开发电动汽车， 1993年研制成功， 分赴美国各地进行试运行， 采用480个钠硫单位电池，取代原来的铅酸蓄电池。福特公司还在德国投资3500万美元，成立了欧洲研究中心，从事环保车的开发和研究，福特公司研制的燃料电池轿车P2000是以氢为燃料的电动汽车，它是用“质子交换膜”燃料电池。

通用汽车公司1990年在洛杉矶展出“冲击”牌电动轿车，1994年生产50辆。 通用公司欧洲分公司还建立了一个全球代用燃料推进中心(GAPC)，从事汽车燃料电池技术的开发和研究，他们在 Opel Vauxhall Zafira轿车上装上燃料电池，采用甲醇作为燃料。戴姆勒·克莱斯勒汽车公司成功利用燃料电池技术，制成首辆可驾驶的零污染环保汽车 —“NECAR4”。该车在充足电后可连续行驶450km ，最高时速可达145km。

2.1.2 日本

日本政府一直很重视电动汽车的发展，很早就对电动汽车的发展做出了具体的布置和计划。1991年通产省制定了 “第3届电动汽车普及计划”， 用于推动电动汽车的普及与应用。

东京电力公司1988年联合日本电池公司共同开发 “Iza” 电动汽车，体现

了当时最新技术水平：空载量1573kg，装有288V镍镉电池，4台直流无刷电机，输出功率为100kW，最高车速176km/h，每次充电后可以40km/h 行驶548km。日产公司研制成功薄而轻的镍镉电池，用一组超薄电极配以高浓度溶液，散热性能好、质量轻、充电时间短，6min可充至40%的额定容量，15min 完全充满。该电池已在日产公司的未来型电动车(FEV)上使用，该车一次充电后，能以72km/h 的速度行驶160km。

1976～1991年日本大发公司生产各种电动车辆6253辆， 成为拥有电动面包车生产线的惟一厂家，1993年已生产和销售1300辆电动面包车。

2.1.3 欧洲

法国的标致－雪铁龙与雷诺2大汽车公司一直在积极研制电动汽车，1990 年J-5 和C-25 电动货车投入生产，1995年标致106和雪铁龙AX 电动车投入生产。

1972年德国欧宝公司开始研制电动汽车，1981年与ABB公司合作改装电动轿车。

20世纪80年代初期奔驰生产电动大客车。 奔驰公司1997年9月， 在法兰克福汽车展览会上推出一款燃料电池电动汽车，该车在奔驰A级轿车基础上改装而成，装有燃料转换装置，可使用甲醇为燃料。

1990年意大利菲亚特汽车公司开始生产电动汽车，载质量为1330kg，车速为70km/h，行驶里程为100km。

英国国际汽车设计公司(IAO)从1979年开始研制电动汽车。 1991年克罗德里蓄电池公司投资建立电动汽车生产集团，研制成MOL C3 型混合驱动电动汽车，行程130km。其他国家和地区如瑞士、 瑞典、丹麦、奥地利、捷克、匈牙利、俄罗斯、澳大利亚、墨西哥等都已开展和研制电动汽车。

2.2 国内电动汽车发展概况

国内电动汽车的研究始于20世纪60年代， 但当时的研究开发都是零散和小规模的，投入也很少。自1980年开始， 我国开始掀起电动汽车的研究高潮，电动汽车被国家列为“八五”、 “九五”科技攻关项目。国内一些科研院所和生产企业相继开始研究电动汽车，并取得了一些成果。如清华大学研制的16座电动中巴车，东风汽车公司研制的电动轿车，郑州市电动车辆研究所研制的电动轿

车，天津汽车研究所试制了微型厢式电动汽车，华南理工大学研制的轻型电动客车，远望集团公司研制的电动大客车，长江动力公司研制的电动双层大客车等都具有一定的水平，但与国外先进电动汽车相比还有一定差距。另外国家还建立电动汽车试验场和示范区，如广东省汕头国家电动汽车示范区。

近几年我国电动汽车的研究开发工作进入了全面发展阶段，电动汽车市场已初露端倪。为此科技部在“十五”国家863计划， 提出中央财政拨款8.8个亿，特别设立电动汽车重大专项，选择新一代电动汽车技术作为我国汽车科技创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科

研机构，以官、产、学、研四位一体的方式，联合攻关。计划在“十五”期间，以电动汽车的产业化技术平台为工作重点，力争在电动汽车关键单元技术、系统集成技术及整车技术上取得重大突破，促进符合现代企业制度和市场经济发展要求的研发体系和机制的形成。

3 电动汽车的特点 3.1 污染低

电动汽车由电力驱动，在行驶中不排放有害气体，即使电动汽车所消耗的电力由使用石油燃料的火力发电厂提供，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折算出以火力发电来估计NOX的排放量，也不到同类型汽油车的10%。

3.2 可使用多种能源

由于电动汽车使用二次电力能源，其不受石油资源的限制，可利用核能、水力、太阳能等，从而可节省日益枯竭的石油资源。

3.3 效率高

电动汽车没有怠速损失，在制动时能回收能量，80% 以上的电池能量可由电动机转为汽车的动力，即使考虑原油的发电效率、配送电效率、充放电效率等，其最终效率

也比内燃机高。 3.4 噪声低

发动机性能是影响汽车的噪声、振动大小的重要因素，传统汽车和电动汽车相比，由动力部分引起的噪声和振动， 特别是在加速时，电动机的噪声和振动

要比发动机低

得多。

3.5 更有利于智能化

由于电动汽车已达到电气化，所以电动汽车系统中更利于采用先进的电子信息技术，提高汽车智能化程度。电动汽车的电动机控制系统，可与各个电子控制系统包括无级变速、 防抱死制动系统(ABS)、 制动能量回收系统、 安全气囊系统、 自动空调系统等相协调，在电动汽车上实现计算机智能控制。

4 电动汽车的关键技术 4.1 电动汽车的电池技术

目前制约电动汽车发展的关键因素是动力蓄电池不理想，主要表现为蓄电池的比能量、比功率不够大，造成续驶里程不够长；充电时间较长，使用不方便；使用寿命短，成本高。 但是随着科学技术的发展，现在电动汽车的电池技术得到了飞速发展， 已达到实用化要求。 电动汽车用电池的发展大致经历了3 个阶段。

第1阶段采用铅酸蓄电池。 铅酸蓄电池是以前使用最广的电动汽车电池， 但是铅酸蓄电池的比能量、 比功率不够大，制约了其进一步的发展。由于铅酸蓄电池比能量不能满足电动汽车动力的需求，又有阀控铅酸蓄电池等改进型铅酸蓄电池出现，使铅酸蓄电池的比能量有所提高，但其性能仍然不够理想。

第2 阶段采用的蓄电池有镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、钠硫蓄电池、钠氯化镍蓄电池、 锂离子蓄电池、 锂聚合物蓄电池、锌空气蓄电池和铝空气蓄电池等多种蓄电池。 第2代蓄电池的比能量和比功率都比铅酸蓄电池高，大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程。 比如， 镍镉蓄电池的比能量可达55Wh/kg，比功率超过190W/kg，可以快速充电，循环使用寿命长， 为铅酸蓄电池的2倍以上，可达2000多次；但其价格较高且存在重金属镉污染问题。由法国产的雪铁龙贝灵格电动车采用该型蓄电池。镍氢蓄电池的比能量可达75～80Wh/kg，比功率达160～280W/kg，循环使用寿命超过600次， 随着镍氢蓄电池技术的发展， 其比能量可超过80Wh/kg，循环使用寿命可超过2000次。丰田E-com电动车采用该型蓄电池，该车最高车速可达100km/h ，行驶里程100km。锂电池的最大优点是比能量高，锂离子电池理论值可达570Wh/kg，其目前的比能量为100Wh/kg，

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