电动汽车发展状况及关键技术

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1、电动汽车发展状况及关键技术一、电动汽车的发展背景能源的短缺和人们对生活质量的更高要求是电动车发展的主要原因。汽车的 能源消费占世界能源总消费的近四分之一。随着世界经济的发展，汽车的保有数 量在急剧增加，山此而引起的能源与环境问题就显得更加严重。因石油危机的影响，发达国家领先进行节能技术的开发，将产业部门的能 源消费停留在GP（能源消费总量）的一半水平。但是，以汽车为主的运输部门因 其急速发展，能源的消费比其它部门大，占总能源消费的24%。以传统的石油作 为动力能源的汽车因其尾气中的有害物质如CO、HC和NOX等对人类及环境造成 的危害，人类必将面临巨大的挑战。经计算从全世界汽车排出的C02为6

2、4亿标 准炭吨。在当今世界面临能源与环境的双重危机之前，势必要求汽车工业提高汽 车的能源使用效率，减少污染物质的排出量。但是，仅通过改善现有内燃机车的 性能来解决这一问题是很困难的。开发电动汽车（Electric Vehicle）,以下简称 （EV）是解决这一问题的有效途径之一。二、电动汽车的特点1、污染低电动汽车山电力驱动，在行驶中不排放有害气体，即使电动汽车所消耗的 电力山使用石油燃料的火力发电厂提供，但火力发电厂的大气污染物的排放量， 也不到同类型汽油车的10%。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

3、源。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。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，山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。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

4、调，在电动汽车上实现计算机智能控制。6、结构简单，使用维修方便电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小， 当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。7、能源效率高，多样化电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行， 汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量, 在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石 油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、 太阳能、风力、潮汐等能源转化。

5、除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避 开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。三、电动汽车的发展状况电动汽车诞生于1873年，比内燃机汽车还早13年。但是受电池和驱动控制 系统的局限，其发展远远落后于内燃机汽车。上个世纪70年代，石油危机使主要工业国家认识到发展电动汽车的重要性, 以美、日为代表的国家开始了电动汽车的开发热潮，并在许多关键技术的基础研 究上取得成果。电动汽车也曲原来单一的全由电池供电的纯电动汽车BEV Battery Electric Vehhicle)发展成为现在的三大类：纯电动汽车EV (Electric Vehhicle)、混合动力电动汽车 HEV (Hybrid

6、Electric Vehhicle) 和燃料电池电动汽车 FCEV (Fuel Cell Electric Vehhicle)。纯电动汽车（BEV川|蓄电池供电，电机驱动行驶，可实现零排放，动力性、 经济性、安全性和可靠性等达到或接近普通内燃汽车，续驶里程能满足一般运行 要求，同时具有低噪声、易维修、可利用低谷电以节能等优点，是未来理想的交 通运输工具。纯电动汽车技术基本成熟，但在动力性能、续驶里程、制造成本和 可黑性等方面还无法与内燃机汽车相比。作为动力源的各类型蓄电池（主要银镉 型、铅酸型、银锌型、锂型、钠银型、钠硫型、银氢型等）不同程度地存在着成 本高、寿命短、比能量低、比功率小、体积和

7、重量大、充电时间长等问题。口前， 还没有一种电池全面适合电动汽车，这使得蓄电池成为电动汽车发展和普及的瓶 颈。此外，必须解决的关键技术及配套装置还有电机及其控制系统、充电站等。1、国外纯电动汽车技术进展美、日及欧洲发达国家，纯电动汽车已开始进入实用化阶段。其中，美国的 通用EV-1两座轿车、通用S-10两座皮卡、福特Ranga两座皮卡，日本的丰田 RAV-4五座轿车、本田Plus四座轿车、日产Lunnet五座轿车、大发Hi-jet微型 面包，法国研制的标志-雪铁龙P106四座轿车等都投入了商业运行。在2000年, 日本公路上就已运行着1000多辆纯电动汽车，美国商业化运行的纯电动汽车己 达到6

8、000辆，欧共同体主要城市基本上都有试运行的电动公交车。电动汽车的 前景取决于电池技术的突破，近年来，線氢、锂离子被相对看好，国外汽车公司 投入大量资金进行研究，铅酸、银镉等传统电池的改进工作也在进行。美国纯电动汽车研究开发时间较长，投资力度较大。早在1991年，美国3 大汽车公司签定协议，成立先进电池联合体，合作研究电动汽车用电池。90年 代初期，通用汽车公司投入10亿美元开发EV-1型纯电动轿车，并发展到笫二代 通用EV-L该车釆用高容量铅酸电池和银氢电池，137马力、3相AC感应发动 机驱动，电调节最高时速可达80公里/小时，一次充电里程75-130公里，完全 充电时间5.5-6小时。1

9、996年通用公司在底特律新建电动汽车生产线，每天生产 10辆，至1999年生产950辆纯电动汽车。福特公司2002年推出全新的THINK 都市车。该车为前轮驱动，釆用交流电电控动力系统和单速齿轮减速传动装置， 另有一系列充电设备选件，其中110或220伏的插入式充电器为标准配置，220 伏的充电器可在6-8小时之内完全充电。1992年克莱斯勒公司、美国电力研究院与南加州爱迪生公司共同开发50辆电动货车。日本政府一直很重视电动汽车的发展，很早就制定了电动汽车发展计划。1991年通产省制定了第三届电动汽车普及计划，用于推动电动汽车的普及与应 用，日本各汽车制造商均开始了纯电动汽车的开发。1997年

10、后日本汽车制造商 推出了装载银氢、锂离子电池的第二代纯电动汽车。90年代末，丰田公司研制 出RAV-4 EV型纯电动轿车，其动力装置是一台免维护50kW交流同步电动机， III 288氢电池提供电能,充电时间5-6h,最高车速为125km/h, 一次充电行 驶距离215km。日产公司研制成功Lunnet EV五座纯电动轿车，该车采用锂离子 电池，最高车速120 km/h, 一次充电行驶230kmo RAV4 L EV的主要特征： 世界首创将重量轻，使用耐久的大容量银氢电池装备于上市汽车。釆用永久 磁铁式同步马达和能量回收式制动装置，延长了每次充电的行走距离。备有 车载式充电机，除充电站以外，还

11、可以用普通电源充电。法国的标致雪铁龙与雳诺两大汽车公司一直在积极研制电动汽车，1990 年J-5和C-25电动货车投人生产，1995年建成世界第一条电动轿车专用生产线, 1995年标致106和雪铁龙AX电动汽车投人生产。标致106以線镉电池为动力, 经过十余年的发展，已经在欧洲各国，尤其是在政府部门当中，拥有大量的用户。 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lOOkmo2.国内纯电动汽车开发惜况国家科委、计委在”八五“、”九五“期间组织了纯电动汽车的攻关，现在乂将纯 电动汽车列入“十五”国家863计划电动汽车重大专项。国内大型汽

12、车企业、高等院 校、研究单位对纯电动汽车的研究也热情高涨，通过多轮试制，力争在“十五”结束 时实现电动汽车的产业化。“十五” 863专项中，承担电动大客车项LI的有北方车辆 厂和北京理工大学，将在尼奥普兰底盘上改装电机驱动大型客车；承担纯电动轿 车研发的是上汽奇瑞和上海交通大学；另一团队是天津汽车和中国汽车工业研究 中心。“十五”口标是：解决关键技术，完成可实用的电动汽车的开发，并实现产业 化。主要研究内容：电动汽车的总体设讣；先进的电池技术；电动机及控制驱动 系统；整车监控与管理系统、使用环境与配套技术等。LI前在纯电动汽车的电池和电机研制方面，我国与世界先进水平差距较小， 有些其至处于领先

13、地位。如深圳雷天绿色电动源（深圳）有限公司开发的锂离子电 池续驶能力达到300公里,最高时速可达120公里，单台车电池成本4万元左右; 深圳中星汽车制造公司研制的超级纳米碳纤素电池容量是一般铅酸电池的11 倍，能量功率之比可达每千克一千瓦时，充电仅需10分钟就可以完成，寿命可 达10年以上，价格为锂电池的一半，体积为锂电池的1/3,商业化前景看好。安 徽兆成电动车辆技术有限公司开发的水平极板铅酸蓄电池具有较高的性能指标， 已经获得国家专利。中国科学院北京三环通用电气公司开发出电动汽车专用7.5 千瓦电机等。这些都是中国电动汽车高性能电池和驱动电机技术的重大突破。在整车开发方面，天津清源电动车辆

14、有限责任公司和一汽天津夏利股份有限 公司牵头，中国汽车技术研究中心、天津大学、天津和平海湾公司和天津蓝天高 科公司等十儿个单位共同参与合作开发出XL2000纯电动轿车。该车采用天津夏 利2000车型和平海湾的银氢电池、十八所锂离子动力电池技术。首批开发了 5 辆达国际先进水平的纯电动轿车，并将在两年内实现产业化。天津清源电动车辆 有限公司和中科院电动所还共同研制成功全国第一辆纯电动中型客车。该电动客 车以二汽东风客车为原车型，单纯以电池为动力源，可载客17人，最大时速可 达80公里。安徽兆成电动车辆技术有限公司开发的QREV低配置纯电动轿车，2003年 经过国家电动汽车试验示范区管理中心试验检

15、测，其连续行驶距离、时速、爬坡 能力、白公里电耗等主要技术指标均达到了较高水平。该车采用奇瑞7160轿车 为整车平台,可承载4人,最高车速为83km/h, 0-50km/h加速性17s,续驶里 程为225km（市郊公路、全程开空调），白公里电耗12.7kWh（市郊公路），最大起 步坡道18o,基本上可以满足城市交通及短距离交通的要求。东风电动车辆股份 公司开发出EQ7160EV纯电动轿车、纯电动富康轿车和纯电动客车等电动汽车。 其中，EQ7160EV纯电动轿车采用高性能傑氢电池，是在成熟轿车基础上，由意 大利一流造型设计师完成造型设计，在英国加工制作，电驱动、各系统管理单元 由相关协作单位提供

16、，其它电动汽车专用元件山东风汽车公司选型、釆购和进行 整车技术集成、总装。纯电动富康轿车（EQ7140EV）利用CEV-95技术，可实现按 用户需求定制。纯电动客车（EQ6690EV）19座、铅酸电池动力，适用做观光、游 览、宾馆接送车、机关团体班车，也可作为特殊接待用车，并可根据需要改装成 电视转播车、各类宣传车、邮政车四、发展电动汽车的关键技术发展电动汽车必须解决好3个方面的关键技术：电池技术、驱动电机及其控 制器、能量管理技术。1、电池技术电源是制约电动汽车发展的关键之处。对车载电源的基本要求是比能量高， 使用寿命长，成本低。U前正在使用和开发的动力电池主要有以下儿种： 银镉电池应用广泛程度仅低于铅酸蓄电池，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。其应用有一定的极限性。鎳氢电池银氢蓄电池比能量可达7580Wh/kg,比功率