電動汽車關鍵技術分析

洪 飛

（湖北省咸寧職業技術學院 湖北 咸寧 437000）

電動汽車關鍵技術分析

洪 飛

（湖北省咸寧職業技術學院 湖北 咸寧 437000）

基于能源和環保的角度出發，提出電動車將成為汽車發展產業的一種必然趨勢，介紹了電動車的優缺點、現狀以及影響其普及的因素，指出價格低性能高的開發是能否在社會上普及應用的關鍵所在，并對電動汽車的發展趨勢和前景作出展望。

環保；污染；能源；電動汽車；電池技術

隨著社會的發展，由于人類對石油需求性的永無止境加之石油資源的有限性，目前的石油資源將面臨消耗殆盡的危機。據有關報道表明，就目前的開采程度，石油消耗以靜態數字顯示，僅供全世界消費41年。而機動車作為大氣的移動污染源約占全球汽油消費量的1/3，給人類身體帶來了極大危害。采用新的能源方式成為汽車發展產業的新出路，而電動車作為唯一能達到零排放且不用石油的機動車很快將進入高潮期。

1.電動車發展的優勢

1、環境污染低

電動車相比較于常規汽車，雖然也會產生酸氣造成一定的污染但在行駛中無廢氣排出，即使依靠火力發電也能將廢氣排出量降到最低。

2、可使用多種能源

常規汽車一般只能使用石油資源作為能源燃料，而電動車的蓄電池充電可以由多種能源轉化，比如煤炭、天然氣、太陽能等，完全沒有石油資源的約束。

3、結構簡單，使用維修方便

電動車運轉、傳動部件少，結構簡單，使用交流感應電動機時，電機不需要保養維護。

4、效率高

電動車無機器空轉損失，電池的一大部分能量可由電動機轉化為汽車的動力，用燃料電池的話效率可達到80％。而電動車制動的時候還可以回收能量。

5、適用范圍廣，不受所處環境影響

電動車完全不受不通風場所、易燃易爆、高海拔、低溫等場所的限制。

2.電動汽車關鍵技術分析

目前電動車的發展仍存在一些問題，除了社會基礎設施、電機及控制系統外，最主要的是電源問題，電動車的充電時間長、行駛距離短、加速和爬坡的性能太差等問題。解決這些問題的關鍵還是電池技術的發展。下面簡介各種蓄能技術發展的現狀。

1、燃料電池

燃料電池作為繼水力、火力、核電后發展的最新一代代發電技術，從理論上講，只要能夠連續供給燃料，電池就能連續發電。

燃料電池具有以下幾方面優點：第一，燃料電池依靠化學原理發電，幾乎不會排放氮、硫的氧化物，有利于緩解溫室效應。第二，燃料電池不受卡諾循環效應的影響，電池能量的轉化效率大約是40％～60％。如果實現熱電聯供，燃料總的利用率就可高達80％以上。(3)可靠性高，靈活性大：堿性和磷性燃料電池的運行都可證明燃料電池的運行是高度可靠的，它可作為不間斷電源和應急電源使用。

燃料電池根據電解質的類型來劃分可以分為磷酸型燃料電池、固態氧化物燃料電池、堿性氫氧燃料電池、熔融性鹽燃料電池、質子交換膜燃料電池五種類型。

燃料電池可以使用氫氣、甲醇等作為燃料，而這兩者均可通過煤氣化制氧、農植物制甲醇等方式獲得。天然氣等化石燃料也可以直接被燃料電池拿來使用。但就目前的情況來看，電動汽車大量使用燃料電池還不能實現，原因之一就是其使用的催化劑是貴金屬鉑金，增加成本的同時鉑的年開采量及全球儲量都不能滿足當前大規模使用的需要。二是因為使用氫氣作為燃料，尚存在一些技術上未解決的難題，國際上一般采用純氫氣及使用碳氫化合物重整制氫的方式來解決氫氣來源問題，但前者對儲氫容器有很高的要求，所以氫氣的儲存問題尚待解決，后者則是得到的氫氣中含有CO，CO的存在會降低電池中催化劑的活性。

2.蓄電池

電動車的蓄電池必須滿足：充電時間短、壽命長；貯能密度高；能量輸出密度高；價格低；維修、保養費低；可再利用等技術要求。

(1)鋰電池

鋰具有價格低資源豐富的優點，鋰電池有聚合物鋰離子電池和液態鋰離子電池兩種類型，鋰電池目前實際達到的比能量為150Wh/kg，比功率250W/kg，充電時間大概是2～4h,循環使用壽命達到1200次。

(2)鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是成熟的電動汽車蓄電池，比功率基本可以滿足電動車的動力性要求，但是它的使用壽命短、比能量低，充電時會產生酸氣，造成一定的污染。

(3)鎳鎘蓄電池

鎳鎘蓄電池的比能量可達到55Wh/kg，比功率超過190Wh/kg，其應用程度僅次于鉛酸蓄電池。它的循環使用壽命較長，可以快速充電，是鉛酸蓄電池的兩倍多，但價格卻是鉛酸蓄電池的4～5倍，不過在使用過程中要特別注意以免造成重金屬污染。

（4）鋅空氣電池

鋅空氣電池的比能量潛在值為大概200Wh/ kg，但是它還存在比功率小、不能輸出大電流、壽命短等缺點。

3.太陽能電池

太陽能電池不僅是最理想的電動車用電源而且無公害。由于硅太陽能電池制造方法較為復雜，且需要花費的成本太高，所以現在已經出現了一種具有制造容易、成本低廉、易彎曲和重量輕的特點的太陽能電池。這種可以在表面上“印制”的太陽能電池與現代印刷廠中快速操作的過程相似。這種技術利用的是太陽能為電動車電池充電，但是受天氣限制，太陽能電池的轉換效率不高，車上的受光面積小，作為備用充電電源的可作為性大。

4、飛輪

飛輪由于輸出密度大更適合于加速與減速時的能量貯放，但是飛輪也存在單位重量密度低、機械磨損等問題。

5、超電容器

超電容器可作為輔助力量提高燃料電池或蓄電池在快速起動時的輸出密度，汽車制動時回收的再生電流可以緩和短時間內大電流極速充電的情況。而它的缺點也是比鉛酸蓄電池小一個數量級，能量密度低。

除以上所述之外，電動車的發展最重要的因素之一還包括市場。市場是一切生產規模的基礎，沒有規模成本跟價格自然無法降低，也就不會有優良的社會基礎設施 。電動車作為可以搶占21世紀汽車霸主之位的主要車型之一，其發展經過二十幾年的試驗已經進入一個新的階段。但由于電池的成本普遍偏高，電動車的價格高出常規汽車的3倍之多，要想使其普及還需要進一步的改善。

結語

本文論述的觀點無論從環保角度還是能源角度來看，都表明了汽車的新發展方向是電動車的使用，在未來的10到20年間，采用鋰電池的純電動車在特定的市場范圍內的商業化生產將會增長，而作為輔助電源的太陽能也將得到發展。緊隨其后的燃料電池的商業化業務得到增長后，采用太陽能與鋰電池的純電動車將會獲得極大的發展。而在未來的30年，不僅鋰電池和太陽能的純電動車成為人們的首要選擇，燃料電池也會有飛速的發展，且新能源的使用還能有效減少空氣污染，因此新能源電動汽車的發展前景是非常樂觀的。。

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[3]黃書榮,邢棟,徐偉. 新能源電動汽車用輪轂電機關鍵技術綜述[J]. 新型工業化,2015,02:27-32.

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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