电动汽车的现状与趋势

摘 要：随着汽车拥有量的逐年增加,汽车废气排放及对石油的过度消耗所引发的环境、能源问题日益严重,控制汽车废气污染及石油的替代能源已成为亟待解决课题.因此,我国也面临着电动汽车产业化的挑战.解决电动汽车的技术难题,是发展电动汽车的必要途径.

关 键 词：电动汽车；现状；趋势；电池

自从1886年汽车问世以来,汽油与柴油一直都是汽车发动机使用的主要燃料.然而,随着现代汽车工业的飞速发展,高油耗、环境污染等不可回避的问题摆在了人们的面前.在人类生活日趋高质量的今天,拯救我们赖以生存的自然环境,对汽车工业的发展提出了极为严峻的挑战,全球汽车产业变革迫在眉睫.为了汽车工业的持续发展,开发和推广电动车、多种代用燃料汽车的工程已经在世界范围内展开,世界各大汽车公司争相研究各种新型无污染的环保汽车.我国电动汽车目前正在进入产业化的前夜,由研发向产业化过渡.

一、电动汽车的发展与现状

电动汽车属于新能源汽车,新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品.电动汽车则是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶.所以混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车都被归为电动汽车.

早在19世纪后半叶的1873年,英国人罗伯特戴维森制作了世界上最初的可供实用的电动汽车.这比德国人戴姆勒和本茨发明汽油发动机汽车早了10年以上.戴维森发明的电动汽车是一辆载货车,使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的一次电池.从1880年开始,应用了可以充放电的二次电池.从一次电池发展到二次电池,这对于当时电动汽车来讲是一次重大的技术变革,由此电动汽车的需求量有了很大提高,写下了电动汽车在人类交通史上的辉煌一页.进入20世纪以后,由于内燃机技术的不断进步,1908年美国福特汽车公司T型车问世,以流水线生产方式大规模批量制造汽车使汽油机汽车开始普及,致使在市场竞争中蒸汽机汽车与电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足,使前者被无情的岁月淘汰,后者则呈萎缩状态.

电动汽车之所以成为本世纪技术开发的宠儿,首先是因为电动汽车直接采用电机驱动,本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少.发电厂大多建于远离人口密集的城市,对人类伤害较少,而且发电厂的场所固定,有害排放物集中排放,较容易清除.并且,电力可以从多种一次能源中获得,如煤、核能、水力、风力、光、热等,可以很好地解除人们对石油资源日见枯竭的担心.其次,电动汽车能够充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备得到充分利用,大大地提高了经济效益.有关研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电、充入电池、由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车高,因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量.

我国发展电动车的确面临着前所未有的机遇,不过我国在电动车领域实际上没有与国外巨头站在同一起跑线上,仍然存在差距.我国的电动车发展速度很快,政府态度坚决,但仍面临技术不成熟、产业瓶颈、基础设施滞后以及相对同等配置的传统汽车而言过高等挑战.日本政府从1971年已经开展对电动汽车进行研发支持,并在1996年就制定了对电动汽车的补贴计划.法国早在1975年就成立了“电动汽车跨部协调委员会”,从2002年开展实质性工作.而美国也早在1976年就开始以立法、政府资助和财政补贴等手段加速发展电动车.英国则在电动汽车的使用历史就超过50年.相比上述国家,我国政府尽管在“八五”和“九五”阶段就投入了资金支持电动汽车研发,但真正的大规模的投资始于“十五”阶段.可供查询的数据显示,“十五”期间,科技部在节能与新能源的研发上投入超过8亿元,“十一五”期间,节能与新能源重大专项的投入规模为11亿元.但总量与国外动辄几十亿相比,投入均过小.基础设施建设是电动汽车未来的一大规模应用的必要前提.但遗憾的是,我国目前充电站等基础设施尚未开展大规模建设,甚至可以说只是在起步阶段.国家电网、南方电网和中海油等从2009年才正式宣布进入电动汽车基础设施领域,建设的充电站数量有限.根据公开信息不完全统计,法国已经有超过200个充电站,日本有超过100个充电站,我国除了个别城市的实验性充电站,总体数量屈指可数.汽车作为消费品,决定着其市场化走向.一项调查显示,在中国超过70%的潜在电动车购写者优先考虑的仍然是和使用成本,他们不希望购写比传统汽车更贵、使用成本更高的车型,哪怕是所谓的环保车型.但高成本恰恰是电动车普及的难题.统计显示,目前,一辆纯电动车几乎是传统汽车的2~3倍,即使混合动力汽车,也要远高于传统汽车.这从很大程度上抑制了消费者的购写热情.所以我国的电动汽车发展前途光明,但道路是曲折的.

二、电动汽车发展趋势

电动汽车要发展,电池是首要关键,汽车动力电池难在“低成本”、“高容量”及“高安全”等三个要求上.要想在较大范围内应用电动汽车,要依靠先进的蓄电池.经过10多年的筛选,现在普遍看好的氢镍电池,铁电池,锂离子和锂聚合物电池.氢镍电池单位重量储存能量比铅酸电池多一倍,其它性能也都优于铅酸电池.但目前为铅酸电池的4-5倍.铁电池采用的是资源丰富、低廉的铁元素材料,成本得到大幅度降低,也有厂家采用.锂是最轻、化学特性十分活泼的金属,锂离子电池单位重量储能为铅酸电池的3倍,锂聚合物电池为4倍,而且锂资源较丰富,也不很贵,是很有希望的电池.我国在镍氢电池和锂离子电池的产业化开发方面均取得了快速的发展.

电动汽车以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱.相对于自动变速箱,电机结构简单、技术成熟、运行可靠.传统的内燃机能把高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,这是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因；而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩,在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置,操纵方便容易,噪音低.

与混合动力汽车相比,纯电动车使用单一电能源,电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统,结构更简化,也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音,节省了汽车内部空间、重量.电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构,驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件（电池、电机、电控）之一,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件.电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶,选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素,因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求,并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要.

电动汽车其他有关的技术,近年都有巨大的进步,如：交流感应电机及其控制,稀土永磁无刷电机及其控制,电池和整车能量管理系统,智能及快速充电技术,低阻力轮胎,轻量和低风阻车身,制动能量回收等等,这些技术的进步使电动汽车日见完善和走向实用化.虽然在能源与环保的压力下,世界各大汽车公司无不涉足电动汽车领域,但是由于技术和经济上存在的各种困难,电动汽车还有很长一段路要走才能实现绝对的产业化.因此在我国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施,而是意义重大的、长远的战略考虑.