关于电动汽车国内外现状的研究化学系 0907401班贺绍飞[摘要] 文章论述了电动汽车的发展过程和技术现状（主要是能源系统(电池技术)的现状），以及国内外电动汽车的发展现状和电动汽车的优缺点，同时对电动汽车技术的发展趋势进行了分析。

[关键词] 电动汽车；能源系统；优缺点1引言世界汽车工业的迅速发展，推动了世界经济交通能源工业等各方面的发展，却也带来了很大弊端；燃油造成的大气污染日益严重。

加之目前世界石油资源日益枯竭。

因此，百余年来作为人类最主要交通工具之一的汽车的动力系统以燃油为根本的地位开始发生动摇，而电动汽车这一无污染且能源又可多样化配置的动力方案已引起世人的普遍关注。

电动汽车的诞生距今已有120年的历史，但长期以来，一直无法解决电池高功率容量及充电等方面的问题，只好让燃油汽车垄断市场。

进入本世纪80年代末，节能与环保问题已成为世界各国所关注的主要社会发展问题，进而电动汽车的研究又成为许多发达国家及各大汽车公司的重要发展项目。

由于近年来高新技术的飞跃发展，新型高能电池不断开发利用，以及燃料电池的应用成功，使电动汽车进入了一个新的发展时期，开始步入实用化阶段。

可以预计，21世纪将是电动汽车风靡全球的新时代。

2电动汽车的发展过程电动汽车和内燃机汽车同样历史悠久，早在世界第一辆燃油汽车诞生于1886年之前，1881年在法国巴黎街上就出现了世界上第一台电动汽车，它是法国工程师Gusave Trouve装配的以铅酸蓄电池为动力的三轮车。

此后电动汽车曾盛行一时，1904年，纽约、波士顿和芝加哥等大城市，有1/3的车辆是电动的，其中不仅有轿车，也有载货车。

1915年，美国电动汽车的产量达5000辆。

但由于电动汽车的蓄电池太重，充电时间长，每一次充电后的行车路程太短，同时汽油机技术发展趋于完善，其轻便、快速、舒适，一次加油能持续行驶400-500公里，燃料费低廉且价格便宜，由于这些原因，使电动车辆逐渐没落了。

然而在20世纪末，随着排放法规的日趋严格，电动汽车的优点便显现出来，同时科学的进步也使电动车辆的实用化成为可能。

现代电动汽车绝不是百年前阵旧技术的重复，它是汽车、电力拖动、电子、智能控制、化学能源、计算机、新能源、新材料工程技术最新成果的集成产物。

3电动汽车的技术现状电动汽车与燃油汽车在外形上没有什么区别，它们之间的主要区别见下表一，其余部分基本相同。

表一电动汽车与燃油汽车的差别名称燃油汽车电动汽车能源系汽油(柴油) 蓄电池动力系发动机(内燃机) 电动机速度控制系变速器、离合器调速控制器传动系变速器、离合器、传动轴、驱动桥传动轴、驱动桥(固定减速器)3.1 电动汽车的动力驱动系统3.1.1 直流电机驱动系统直流电机驱动系统120世纪90年代前的电动汽车几乎全是直流电动机驱动的，该系统中的电机为有刷直流电机。

这种驱动系统具有起步快、加速牵引力大、成本低、易于平滑调速、控制器简单、技术成熟等优点，但是直流电机本身效率低，体积大、重量大，换向器电刷限制了它的转速提高，其最高转速在6000-8000r/min之间。

3.1.2 感应电机交流驱动系统该系统是90年代发展起来的新技术，目前尚处于发展完善阶段。

其电机采用转子鼠笼结构的三相交流感应电动机；电机控制采用矢量控制的变频调速方式。

其与直流电机驱动系统相比，具有效率高、体积小、重量轻、免维护、寿命长等优点，能很好满足汽车实际行驶的需求。

目前只是交流电机控制器械成本较高。

3.1.3 永磁同步电机交流驱动系统永磁同步电机交流驱动系统的电机包括无刷直流电机和三相永磁同步电机。

三相永磁同步电机驱动系统的效率最高，体积最小，重量最轻，也无直流电机的换向器和电刷等。

但该类驱动系统永磁材料成本较高，只在小功率的电动汽车中得到了一定的应用。

这三类驱动系统中，永磁同步电机交流驱动系统是最有希望的高性能电机，是电动汽车的发展方向。

目前，世界上众多著名的电动汽车中，多数采用感应电机交流驱动系统。

例如丰田E-com电动车、日产Hypenmini电动车。

3.2 电动汽车的能源系统从目前国外电动汽车发展水平来看，制约电动汽车发展的关键因素是动力蓄电池不理想。

电动汽车蓄电池的主要性能指标是比能量、比功率和使用寿命。

目前正在使用和开发的动力电池主要有以下几种:3.2.1 镍镉蓄电池镍镉蓄电池应用广泛程度仅低于铅酸蓄电池，其比能量可达55WH/Kg，比功率190W/Kg，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。

由法国产的雪铁龙贝灵格电动车采用该型蓄电池。

3.2.2 镍氢蓄电池镍氢蓄电池比能量可达75-80WH/Kg，比功率达160-230W/Kg，循环使用寿命超过600次，随着镍氢蓄电池技术的发展，其比能量可超过80WH/Kg，循环使用寿命可超过2000次，远景价格可降至150美元/KwH。

丰田E-com电动车采用该型蓄电池，该车最高车速可达100公里/小时，行驶里程100公里。

3.2.3 锂电池锂电池最大优点是比能量高，锂离子电池理论值可达570WH/Kg，因此受到各汽车公司的重视。

其目前的比能量为100WH/Kg，比功率为200W/Kg，循环使用寿命为1200次，充电时间2-4小时。

日产Hypenmini电动车采用该型蓄电池，其最高车速达100公里/小时，行驶里程为130公里。

3.2.4 飞轮电池飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。

即把电能转化为飞轮的动能，使用时再将动能转化为电能。

飞轮电池中有一个电机，充电时，该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”—增加飞轮的转速从而增加其动能；放电时，电机则以发电机状态运转。

在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能到电能的转换。

当飞轮输出电能时，飞轮转速逐渐下降。

飞轮电池中的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高(高达200000r/min)，使用的轴承为非接触式磁轴承。

据称，飞轮电池的比能量可达150WH/Kg，比功率可达5000—10000W/Kg，使用寿命长达25年。

美国飞轮公司已用最新研制的飞轮电池将一辆克莱斯勒LHS轿车改装成电动汽车，它一次充电可行驶600公里，由0到96公里/小时的加速时间为6.5秒。

3.2.4 燃料电池燃料电池是一种将储存在燃料(氢气或碳氢化合物)和氧化剂(氧气或空气)中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。

与目前的热力发动机相比较，燃料电池直接将化学能转化为电能。

由于不通过热机过程，故不受卡诺循环的限制，因而具有很高的能源转换率，在理论上可达100%，实际效率已60%-80%，是普通内燃机的2-3倍。

燃料电池的燃料和氧化剂由外部源源不断地供给，与普通蓄电池相比，不需要更换或充电，因而能象发动机一样源源不断地向外部供应能量。

车用燃料电池试验和试用最多的是质子交换膜燃料电池和磷酸燃料电池。

它没有复杂的运动机构，而且生成物主要是水，因此运行平稳且无污染。

戴姆勒·克莱斯勒汽车公司成功利用燃料电池技术，制成首辆可驾驶的“零污染环保汽NECAR4”。

该车在充足电后可不停行驶450公里，最高时速可达145公里。

美国的通用和福特汽车公司以及日本本田公司等，均表示会在2004年开始向市场推出燃料电池车。

制造成本高是燃料电池商业化所面临的主要问题，目前燃料电池的制造成本约为30美元/KW，而高性能内燃机的制造成本则是5美元/KW，另外，其比功率仅为常规内燃机的1/3。

在“99上海国际汽车展”上，福特汽车公司展示了该公司最新研制的燃料电池汽车P2000SWUV越野概念车，该车采用甲醇制氢的技术，实现化学能到电能的转换，意味着福特公司已在燃料电池方面取得突破性进展。

随着科学技术的发展和进步，燃料电池前景是不可估量的。

另外，还有钠硫电池、钙硫电池、太阳能电池等多种电池也在研究开发中。

4国内外电动汽车的发展现状4.1 国外电动汽车的发展现状据OECD 10个国家(美国、加拿大、法国、英国、瑞典、荷兰、瑞士、丹麦、德国、日本)的统计，当今公路上跑的电动车辆大约有4500-5000辆，不包括低速电动车。

现有商品化电动车，充电后可在城市路况下行驶50-80公里，最高时速70-90km/h；车辆装备大多是铅酸电池和直流马达；车辆改型也比较经济快捷，都是在现有内燃车辆的基础上更换相关零件。

电动汽车现有的使用水平，仅仅能提供城区用户的基本要求。

在美国、日本、西欧等发达国家，电动汽车已开始进入实用化阶段。

由于高新技术发展的推动和政府对汽车排放越来越苛刻的要求，各大汽车公司在电动汽车方面展开了激烈竞争，不断推出各自的新产品。

4.1.1 日本电动汽车的发展现状日本政府直接参与推动电动车发展的事业，并作出具体布置和计划:1.整顿、更新蓄电池充电站；2.研制轻量、长寿蓄电池；3.降低电动车生产成本；4.建立电动车协会；5.制定电动车普及的税利计划，准备对购买电动车者予以补助和免除法人税制等。

另外，日本政府还制定了《电动汽车普及应用计划》，其主要内容有:到2000年实现电动汽车自然地被人们接受并得到普遍使用；2000年时全国电动汽车产量要达到10万辆，保有量达到20万辆；2000年时电动汽车一次充电行驶时程(40km/h等速行驶)达到250km，最高车速达到120km/h，蓄电池寿命达4年；价格为同级内燃机汽车的1.2倍。

近期工作的任务是:健全电动汽车普及应用综合推进体制，研究开发小型高性能蓄电池。

在应用研究方面，日本东京电力公司和日本研究开发公司，联合研制成功“IZA”豪华型电动车，采用288V镍镉电池作为驱动电源，设有制动能量回收装置，车身采用碳纤维强化塑料制品制成。

该车最高车速可达176km/h，一次充电行驶里程高达544km(40km/h等速行驶)，创下了当今电动车的世界之最。

日产公司研制成功薄而轻的镍镉电池，用一组超薄电极，配以高浓度溶液，散热性能好、质量轻、充电时间短，6min可充至40%的额定容量，15min完全充满。

该电池已在日产公司的未来型电动车(FEV)上使用，该车一次充电后，能以72km/h的速度行驶160km。

在商品化生产上，日本各大汽车公司和电力公司纷纷推出所研制的电动车。

五十铃公司与COPP公司共同开发的2吨级电动汽车，已在1994年投入使用；丰田公司推出一种电动小客车，可用柴油也可用电池作动力，城乡兼用；马自达公司的MX-5型电动车在今后几年内投入市场；东京电力公司的一种高性能电动汽车是在车轮上直接安装驱动系统，最高车速180km/h，一次充电行驶里程500km以上。

4.1.2 美国电动汽车的发展现状美国和日本在电动车的研制开发方面均处于世界领先地位。