电动汽车关键技术分析

洪 飞

（湖北省咸宁职业技术学院 湖北 咸宁 437000）

电动汽车关键技术分析

洪 飞

（湖北省咸宁职业技术学院 湖北 咸宁 437000）

基于能源和环保的角度出发，提出电动车将成为汽车发展产业的一种必然趋势，介绍了电动车的优缺点、现状以及影响其普及的因素，指出价格低性能高的开发是能否在社会上普及应用的关键所在，并对电动汽车的发展趋势和前景作出展望。

环保；污染；能源；电动汽车；电池技术

随着社会的发展，由于人类对石油需求性的永无止境加之石油资源的有限性，目前的石油资源将面临消耗殆尽的危机。据有关报道表明，就目前的开采程度，石油消耗以静态数字显示，仅供全世界消费41年。而机动车作为大气的移动污染源约占全球汽油消费量的1/3，给人类身体带来了极大危害。采用新的能源方式成为汽车发展产业的新出路，而电动车作为唯一能达到零排放且不用石油的机动车很快将进入高潮期。

1.电动车发展的优势

1、环境污染低

电动车相比较于常规汽车，虽然也会产生酸气造成一定的污染但在行驶中无废气排出，即使依靠火力发电也能将废气排出量降到最低。

2、可使用多种能源

常规汽车一般只能使用石油资源作为能源燃料，而电动车的蓄电池充电可以由多种能源转化，比如煤炭、天然气、太阳能等，完全没有石油资源的约束。

3、结构简单，使用维修方便

电动车运转、传动部件少，结构简单，使用交流感应电动机时，电机不需要保养维护。

4、效率高

电动车无机器空转损失，电池的一大部分能量可由电动机转化为汽车的动力，用燃料电池的话效率可达到80％。而电动车制动的时候还可以回收能量。

5、适用范围广，不受所处环境影响

电动车完全不受不通风场所、易燃易爆、高海拔、低温等场所的限制。

2.电动汽车关键技术分析

目前电动车的发展仍存在一些问题，除了社会基础设施、电机及控制系统外，最主要的是电源问题，电动车的充电时间长、行驶距离短、加速和爬坡的性能太差等问题。解决这些问题的关键还是电池技术的发展。下面简介各种蓄能技术发展的现状。

1、燃料电池

燃料电池作为继水力、火力、核电后发展的最新一代代发电技术，从理论上讲，只要能够连续供给燃料，电池就能连续发电。

燃料电池具有以下几方面优点：第一，燃料电池依靠化学原理发电，几乎不会排放氮、硫的氧化物，有利于缓解温室效应。第二，燃料电池不受卡诺循环效应的影响，电池能量的转化效率大约是40％～60％。如果实现热电联供，燃料总的利用率就可高达80％以上。(3)可靠性高，灵活性大：碱性和磷性燃料电池的运行都可证明燃料电池的运行是高度可靠的，它可作为不间断电源和应急电源使用。

燃料电池根据电解质的类型来划分可以分为磷酸型燃料电池、固态氧化物燃料电池、碱性氢氧燃料电池、熔融性盐燃料电池、质子交换膜燃料电池五种类型。

燃料电池可以使用氢气、甲醇等作为燃料，而这两者均可通过煤气化制氧、农植物制甲醇等方式获得。天然气等化石燃料也可以直接被燃料电池拿来使用。但就目前的情况来看，电动汽车大量使用燃料电池还不能实现，原因之一就是其使用的催化剂是贵金属铂金，增加成本的同时铂的年开采量及全球储量都不能满足当前大规模使用的需要。二是因为使用氢气作为燃料，尚存在一些技术上未解决的难题，国际上一般采用纯氢气及使用碳氢化合物重整制氢的方式来解决氢气来源问题，但前者对储氢容器有很高的要求，所以氢气的储存问题尚待解决，后者则是得到的氢气中含有CO，CO的存在会降低电池中催化剂的活性。

2.蓄电池

电动车的蓄电池必须满足：充电时间短、寿命长；贮能密度高；能量输出密度高；价格低；维修、保养费低；可再利用等技术要求。

(1)锂电池

锂具有价格低资源丰富的优点，锂电池有聚合物锂离子电池和液态锂离子电池两种类型，锂电池目前实际达到的比能量为150Wh/kg，比功率250W/kg，充电时间大概是2～4h,循环使用寿命达到1200次。

(2)铅酸蓄电池

铅酸蓄电池是成熟的电动汽车蓄电池，比功率基本可以满足电动车的动力性要求，但是它的使用寿命短、比能量低，充电时会产生酸气，造成一定的污染。

(3)镍镉蓄电池

镍镉蓄电池的比能量可达到55Wh/kg，比功率超过190Wh/kg，其应用程度仅次于铅酸蓄电池。它的循环使用寿命较长，可以快速充电，是铅酸蓄电池的两倍多，但价格却是铅酸蓄电池的4～5倍，不过在使用过程中要特别注意以免造成重金属污染。

（4）锌空气电池

锌空气电池的比能量潜在值为大概200Wh/ kg，但是它还存在比功率小、不能输出大电流、寿命短等缺点。

3.太阳能电池

太阳能电池不仅是最理想的电动车用电源而且无公害。由于硅太阳能电池制造方法较为复杂，且需要花费的成本太高，所以现在已经出现了一种具有制造容易、成本低廉、易弯曲和重量轻的特点的太阳能电池。这种可以在表面上“印制”的太阳能电池与现代印刷厂中快速操作的过程相似。这种技术利用的是太阳能为电动车电池充电，但是受天气限制，太阳能电池的转换效率不高，车上的受光面积小，作为备用充电电源的可作为性大。

4、飞轮

飞轮由于输出密度大更适合于加速与减速时的能量贮放，但是飞轮也存在单位重量密度低、机械磨损等问题。

5、超电容器

超电容器可作为辅助力量提高燃料电池或蓄电池在快速起动时的输出密度，汽车制动时回收的再生电流可以缓和短时间内大电流极速充电的情况。而它的缺点也是比铅酸蓄电池小一个数量级，能量密度低。

除以上所述之外，电动车的发展最重要的因素之一还包括市场。市场是一切生产规模的基础，没有规模成本跟价格自然无法降低，也就不会有优良的社会基础设施 。电动车作为可以抢占21世纪汽车霸主之位的主要车型之一，其发展经过二十几年的试验已经进入一个新的阶段。但由于电池的成本普遍偏高，电动车的价格高出常规汽车的3倍之多，要想使其普及还需要进一步的改善。

结语

本文论述的观点无论从环保角度还是能源角度来看，都表明了汽车的新发展方向是电动车的使用，在未来的10到20年间，采用锂电池的纯电动车在特定的市场范围内的商业化生产将会增长，而作为辅助电源的太阳能也将得到发展。紧随其后的燃料电池的商业化业务得到增长后，采用太阳能与锂电池的纯电动车将会获得极大的发展。而在未来的30年，不仅锂电池和太阳能的纯电动车成为人们的首要选择，燃料电池也会有飞速的发展，且新能源的使用还能有效减少空气污染，因此新能源电动汽车的发展前景是非常乐观的。。

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[3]黄书荣,邢栋,徐伟. 新能源电动汽车用轮毂电机关键技术综述[J]. 新型工业化,2015,02:27-32.

[4]喻超,王保华. 电动汽车关键技术现状与发展[J]. 湖北汽车工业学院学报,2015,03:39-43.

The electric car key technical analysis

HONG Fei. (Xianning Vocational and Technical College, Hubei Province, Xianning 437000, China)

This paper from the perspective of energy and environmental protection, put forward electric vehicles will be an inevitable trend of development of industry, the advantages and disadvantages of electric vehicles, the present situation is introduced, and factors affecting its popularity, points out that the low price and high performance is the key to popularize and apply in society, and the prospects for the development trend of electric cars and.

Environmental protection; Pollution; Energy; The electric car; Battery technology

U461.2

A

1009-5624-（2016）02-0042-02