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<P> 电动汽车的坎坷成长史</P> <P> 纯电动汽车听起来好像未来世界的产品,其实早在1837年,苏格兰人就发明了纯电动汽车。当然,那时候电动汽车的性能不能与现在的同日而语。从那以后,研究纯电动汽车的热潮就此起彼伏。曾经有段时间,纯电动汽车技术上停滞不前,大家对电动汽车失去信心,通用及福特就关闭纯电动汽车的工厂。电动汽车的命运是和能源危机相反相成的,能源危机越严重,大家研究电动汽车的动力越强。目前日益高涨的油价,又激起了汽车厂家研究纯电动汽车的激情。</P> <P> 电池还是电池</P> <P> 纯电动汽车的最大瓶颈是电池。电动汽车对电池的要求比较高,高比能、高比功率、快速充电和具有深度放电功能、循环和使用寿命长。铅酸电池作为比较成熟的技术,虽然其比能量、比功率和能量密度都比较低,但是高的性价比及高倍率放电,成为目前唯一能大批量生成的电动汽车用电池。镍镉电池和镍氢电池虽然性能好于铅酸电池,但是其性价比不高,含重金属,用完遗弃后对环境会造成严重污染。</P> <P> 目前,越来越多的研究人员选用锂离子电池作为电动汽车的动力电池,因为锂离子动力电池有以下优点:工作电压高(是镍镉电池氢-镍电池的3倍);比能量大(可达165WH/㎏,是氢镍电池的3倍);体积小;质量轻;循环寿命长;自放电率低;无记忆效应;无污染等。如果采用锂离子电池,电动汽车成本难以降低。磷酸铁锂电池也是一种锂电池,其比能量不到钴酸锂电池的一半,但是其安全性高,循环次数能达到2000次,放电稳定,价格便宜,成为车用动力新的选择。</P> <P> 比亚迪提出的“铁电池”由于官方没有透露确切消息,业界人士认为其为磷酸铁锂电池的可能性较大,高铁电池的可能性较小。高铁电池就是以高价铁盐阴极材料如:高铁酸钡、高铁酸钾构成的水系电化学电池体系。首次提出高铁酸盐作正极材料的是以色列科学家,但是高铁电池稳定性及安全性很差,应用研究进展非常缓慢,目前还处于初步研究阶段。</P> <P> 表1 各种车用电池的性能比较</P> <P> <TABLE cellSpacing=1 cellPadding=0 align=center bgColor=#000000 border=0> <TBODY> <TR> <TD vAlign=center align=middle width=99 bgColor=#99ffff> <P align=center><STRONG>电池类型 </STRONG></P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=95 bgColor=#99ffff> <P align=center><STRONG>能量<BR>(W·h/kg)</STRONG></P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#99ffff> <P align=center><STRONG>功率<BR>(W/kg)</STRONG></P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#99ffff> <P align=center><STRONG>能量密度<BR>(W·h/L)</STRONG></P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=93 bgColor=#99ffff> <P align=center><STRONG>循环寿命<BR>(次)</STRONG></P></TD></TR> <TR> <TD vAlign=center align=middle width=99 bgColor=#ffffff> <P align=center>铅酸电池</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=95 bgColor=#ffffff> <P align=center>35</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>130</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>90</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=93 bgColor=#ffffff> <P align=center>500</P></TD></TR> <TR> <TD vAlign=center align=middle width=99 bgColor=#ffffff> <P align=center>镍镉电池</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=95 bgColor=#ffffff> <P align=center>55</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>170</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>94</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=93 bgColor=#ffffff> <P align=center>500</P></TD></TR> <TR> <TD vAlign=center align=middle width=99 bgColor=#ffffff> <P align=center>镍氢电池</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=95 bgColor=#ffffff> <P align=center>80</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>225</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>143</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=93 bgColor=#ffffff> <P align=center>1000</P></TD></TR> <TR> <TD vAlign=center align=middle width=99 bgColor=#ffffff> <P align=center>锂离子电池</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=95 bgColor=#ffffff> <P align=center>120</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>180</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>360</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=93 bgColor=#ffffff> <P align=center>1200</P></TD></TR> <TR> <TD vAlign=center align=middle width=99 bgColor=#ffffff> <P align=center>磷酸铁锂电池</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=95 bgColor=#ffffff> <P align=center>120</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>90</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>210</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=93 bgColor=#ffffff> <P align=center>2000</P></TD></TR> <TR> <TD vAlign=center align=middle width=99 bgColor=#ffffff> <P align=center>燃料电池</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=95 bgColor=#ffffff> <P align=center>500</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center>60</P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=94 bgColor=#ffffff> <P align=center></P></TD> <TD vAlign=center align=middle width=93 bgColor=#ffffff> <P align=center></P></TD></TR></TBODY></TABLE><BR> <BR> 纯电动汽车其实是个能下金蛋的母鸡,它不仅对电池技术起到促进作用,还带动其他一些新技术的发展,比如电机系统、驱动系统、能源管理系统等等。</P> <P> 电动车辆的驱动电机属于特种电机,是电动汽车的关键部件。要使电动汽车有良好的使用性能,驱动电机应具有较宽的调速范围及较高的转速,足够大的启动扭矩,体积小、质量轻、效率高且有动态制动强和能量回馈的性能。目前电动汽车所采用的电动机中,直流电动机基本上已被交流电动机、永磁电动机或开关磁阻电动机所取代。电动汽车所用的电动机正在向大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。</P> <P> 除了单电机驱动电动汽车外,电动汽车可以实现四轮驱动,它为每个轮都分配轮毂电机。四轮驱动的电动汽车可省略内燃机汽车所需的机械式操纵换挡装置、离合器、自动变速器、传动轴和机械差速器等,因而其驱动系统和整车结构布置十分简洁,传动效率高。</P> <P> 借助高度发达的现代计算机控制技术,直接控制车轮转速,可实现各电动轮的电子差速和驱动防滑,提高行驶与操纵稳定性。通过合理分配各电动轮的驱动力,可提高加速极限性能及恶劣路面条件下的行驶性能。</P> <P> 汽车瞬时多变的运行工况需要对电机及电池进行正确控制。控制系统应该结构简单、响应迅速、抗干扰能力强,参数变化具有鲁棒性。控制系统还应该拥有制动能量回收功能,以提高续航里程。制动能量回收系统由超级电容或飞轮及其控制器组成,利用超级电容或飞轮吸收再生制动能量,具有非常突出的优点。</P> <P> 当车辆制动时,电机工作于发电机工况,将一部分动能或重力势能转化为电能储存在超级电容或飞轮中,由于超级电容或飞轮的功率密度大,可以更快速、高效地吸收电机回馈能量。在车辆起动和加速时,利用双向DC/DC将存储的能量释放出来,协助电池向电机供电,不但增加了电动汽车一次充电的行驶里程,而且避免了蓄电池的大电流放电,达到了节约能源、降低刹车片磨损和提高蓄电池寿命的目的。</P> <P> 电动汽车的前景</P> <P> 几乎所有的人都认为电动汽车是未来的发展趋势,但种种迹象表明,电动汽车离我们还是比较遥远。毕竟每天提几公斤的电池上下楼,还可以锻炼身体,如果提几百公斤的电池上下楼,一般人也做不到。电池的革命对电动汽车起决定性作用,看目前的发展速度,等到石油耗尽的时候,纯电动汽车也就能顺其自然地接过化石燃料发动机的班。</P>