纯电动汽车研究前景文献综述

1、纯电动汽车研究前景文献综述摘要纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。3发展历史早在19世纪后半叶的1873年，英国人罗伯特·戴维森（RobertDavidsson）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（GottliebDaimler）和本茨（KarlBenz）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，长4800mm，宽1800mm，使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的一次电池。其后，从1880年开始，应用了可以充放电的二次

2、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，由此电动汽车需求量有了很大提高。在19世纪下半叶成为交通运输的重要产品，写下了电动汽车在人类交通史上的辉煌一页。1890年法国和英伦敦的街道上行驶着电动大客车，当时的车用内燃机技术还相当落后，行驶里程短，故障多，维修困难，而电动汽车却维修方便。在欧美，电动汽车最盛期是在19世纪末。1899年法国人考门·吉纳驾驶一辆44kW双电动机为动力的后轮驱动电动汽车，创造了时速106km的记录。1900年美国制造的汽车中，电动汽车为15755辆，蒸汽机汽车1684辆，而汽油机汽车只有936辆。进入20世纪以后，由于内燃机

3、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。4发展背景电动汽车电池发展电池是电动汽车发展的首要关键，汽车动力电池难在“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”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。但目前价格为铅酸电池的4-5倍，正在大力攻关让它降下来。

4、铁电池采用的是资源丰富、价格低廉的铁元素材料，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，价格也不很贵，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。我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，我国已有16个城市被列

5、入全球大气污染最严重的20个城市之中。我国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，假如中国人均汽车持有量达到现在全球水平-每1000人有110辆汽车，我国汽车持有量将成10倍地增加，石油进口就成为大问题。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。电动汽车行业发展美国在今年第二季度在全世界范围内销售了7931台电动车，这一数字领先于其他所有市场，销量环比上涨28%。其他市场的数字分别是日本4240台，法国2056，德国1284。而在中国，今年的第一季度仅有235台电动汽车售出，比上一季度的343台下

6、降了31%。日本将会是这个产业的领头羊，到2017年，日本将生产77.9万辆电动车，占其汽车生产总量的9.7%。德国和美国也有可能将电动汽车的产量推升至21.83万辆和36.23万辆，分别占汽车市场总产量的3.55%和3%。在此期间，中国的产量可能会达到273150辆，仅为汽车总产量的1%。随着电动汽车行业竞争的不断加剧，大型电动汽车企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的电动汽车企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的电动汽车品牌迅速崛起，逐渐成为电动汽车行业中的翘楚！中国汽车驶入“无油”时代新能源汽车的发展方向有多种

7、，但其中之一的氢燃料电池技术不成熟，成本昂贵，是20年之后的技术。2007年1月，汽车和动力电池专家MenahemAnderman博士在美国参议院能源与资源委员会作证时下此结论。中国也没有氢燃料电池反应所必需的铂。虽然没有公开申明，但据传国家内部决策层曾明确表示中国不适宜发展氢燃料电池汽车，只作为科研跟踪从技术发展成熟程度和中国国情来看，纯电动汽车应是大力推广的发展方向，而混合动力作为大面积充电网络还没建立起来之前的过渡技术。今年中外车厂都先后推出了混和动力和纯电动汽车。比亚迪先后展示了F6DM和F3DM双模电动车和F3e纯电动车。长安与加拿大绿色电池生产商Electrovaya合作，共同拓展

8、加拿大新能源汽车市场，首推奔奔纯电动版。美国通用汽车公司推出了以电动为主的ChevyVolt混合动力车，MiniCooper推出了其纯电动版。2011年江淮同悦推出纯电动版新车。但混合动力车动力系统复杂，成本昂贵。比亚迪F3DM有两套动力系统，其公布的动力系统成本增加了5万元，相当于每年要节省8千元的油费才能比传统汽油车经济。不过混合动力车省油有限，丰田Prius省油大致10%-20%，奇瑞A5-ISG在北京奥运试运期间公布的省油参数为10%。可以算一笔帐，假设家庭年行驶2万公里，汽油车百公里油耗7.5升，年油费9450元，混合动力车省油20%节省了1890元，无法抵消其车价成本的增加。混合动

9、力的优势是保留了传统汽油汽车的使用生活方式，根据汽油机和电动机混合程度，充电次数和传统汽油汽车加油次数相当，或者不用充电。行驶距离也不受限制。纯电动车省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统，相比传统汽车的内燃汽油发动机动力系统，电动机和控制器的成本更低，且纯电动车能量转换效率更高。因电动车的能量来源电，来自大型发电机组，其效率是小型汽油发动机甚至混合动力发动机所无法比拟的。纯电动汽车因此使用成本在下降。按比亚迪F3e纯电动车公布的数据，百公里行驶耗电12度，依照0.5元的电价算，百公里使用成本才6元。而其原形车F3汽油车百公里耗油7.6升，按目前6.2元的油价，成本是46.5元。相比之

10、下，电动车的使用成本才是传统汽油汽车的八分之一。纯电动车的缺点是它改变了传统汽车的使用生活方式，需要每天充电。传统的汽车使用习惯是大致一到两周加一次油。而且每次出行也有几百公里的距离限制，虽然一个家庭远距离出行可能一年就这么几次。5汽车优点无污染、噪声小电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。单一的电能源相对于混合动力

11、汽车和燃料电池汽车，纯电动汽车以电动机代替燃油机，噪音低、无污染，电动机、油料及传动系统少占的空间和重量可用以补偿电池的需求；且因使用单一的电能源，电控系统相比混合电动车大为简化，降低了成本，也可补偿电池的部分价格。2结构简单，维修方便电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵能量转换效率高同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率；电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化

12、为发电机，实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，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。平抑电网的峰谷差可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电，起到平抑电网的峰谷差的作用。电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。6基本分类纯电动汽车发展至今，种类较多，通常按车辆用途、车载电源数

13、目以及驱动系统的组成进行分类。按照用途不同分类，纯电动汽车可分为电动轿车、电动货车和电动客车三种。（1）电动轿车是目前最常见的纯电动汽车。除了一些概念车，纯电动轿车已经有了小批量生产，并已进入汽车市场。（2）电动货车用作功率运输的电动货车目前还比较少，而在矿山、工地及一些特殊场地，则早已出现了一些大吨位的纯电动载货汽车。（3）电动客车，目前纯电动小客车也较少见；纯电动大客车用作公共汽车，在一些城市的公交线路以及世博会、世界性的运动会上，已经有了良好的表现。7基本结构电动汽车的结构布置各式各样，比较灵活，概括起来分为纯电动汽车电动机中央驱动和电动轮驱动两种形式。电动机中央驱动形式借用了内燃机汽车

14、的驱动方案，将内燃机换成电动机及其相关器件，用一台电动机驱动左右两侧的车轮。电动轮驱动形式的机械传动装置的体积与质量较电动机中央驱动形式的大大减小，效率显著提高，代价是增加了控制系统的复杂程度与成本。纯电动汽车采用电动机中央驱动形式，直接借用了内燃机汽车的驱动方案，由发动机前置前驱发展而来，由电动机、离合器、变速箱和差速器责成。用电驱动装置替代了内燃机，通过离合器将电动机动力与驱动轮进行连接或动力切断，变速箱提供不同的传动比以变更转速功率曲线匹配的需要，变速器实现转弯时两车轮不同车速的行驶。纯电动汽车采用双电动机电动轮驱动方式，机械差速器被两个牵引电动机所代替，两个电动机分别驱动各自车轮，转弯

15、时通过电子差速控制以不同车速行驶，省掉了机械变速器。现在纯电动汽车所独有的以蓄电池作能量源的一种结构，蓄电池可以布置在上的四周，也可以集中布置在车的尾部或者布置在底盘下面。所选用的蓄电池应该能提供足够高的比能量和比功率，并且在车辆制动时能回收再生制动能量。具有高比能量和高比功率的动力电池对纯电动汽车的加速性和爬坡能力。为了解决一种蓄电池不能同时满足对比能量和比功率的要求这个问题，可以在纯电动汽车同时采用两种不同的蓄电池，其中一种能提供高比能量，另外一种提供高比功率。两种电池作混合能量源的基本结构，这两种结构不仅分开了对比能量和比功率的要求，而且在汽车下坡或制动时可利用蓄电池回收能量。燃料电池所

16、需的氢气不仅能以压缩氢气、液态氢或金属氢化物的形式储存，还可以由常温的液态燃料如甲醇或汽油随车产生。一个带小型重整器的纯电动汽车的结构，燃料电池所需的氢气由重整随车产生8电池管理纯电动汽车电池管理系统作为电池系统的重要组成部分，具有实时监控电池状态、优化使用电池能量、延长电池寿命和保证电池的使用安全等重要作用。电池管理系统对整车的安全运行、整车控制策略的选择、充电模式的选择以及运营成本都有很大影响。电池管理系统无论在车辆运行过程中还是在充电过程中都要可靠地完成电池状态的实时监控和故障诊断，并通过总线的方式告知车辆集成控制器或充电机，以便采用更加合理的控制策略，达到有效且高效使用电池的目的。电池

17、管理系统采用集散式系统结构，每套电池管理系统由1台中央控制模块（或称主机）和10个电池测控模块（或称从机）组成。电池管理系统检测模块安装在电池箱前面板内；电池管理系统主控模块安装在车辆尾部高压设备仓内，电池管理系统的功能如下：1.电体电池电压的检测2.电池温度的检测3.电池组工作电流的检测4.绝缘电阻检测5.冷却风机控制6.充放电次数记录7.电池组SoC的估测8.电池故障分析与在线报警9.各箱电池充放电次数记录10.各箱电池离散性评价11.与车载设备通信，为整车控制提供必要的电池数据CAN112.与车载监控设备通信，将电池信息送面板显示CAN213.与充电机通信，安全实现电池的充电RS4851

18、4.有简易的设备实现纯电动汽车电池管理系统的初始化功能，能满足电池快速更换以及电池箱重新编组的需要。9应用方向纯电动汽车是完全由二次电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等)提供动力的汽车。目前纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家质检中心的型式认证试验,各项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定。天津清源电动车辆有限公司、深圳雷天公司等单位研发的纯电动轿车,其整车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标已达到甚至超过国外同级别车型,初步形成了关键技术的研发能力。目前,进行纯电动汽车示范运行的城市有若干个,但是规模都比较小。2005年1月,天津市的22辆轿车和1辆公共汽车的示范运行通过了国

19、家验收。同年12月,武汉市进行的95辆纯电动小型公共汽车(另有20辆混合动力公共汽车和3辆混合动力轿车)的3年示范运行也通过了国家验收。因为纯电动汽车受到续驶能力的约束,纯电动汽车试验主要集中在小型公共汽车上。根据“中国电动汽车网”报道,2006年1月,湖南省株洲市有50台小型电动汽车进行社区内运行,该市有若干辆电动公共汽车也在运行中。同年4月,浙江省杭州市启动了电动汽车示范项目,6辆轿车和5辆公共汽车在市内进行示范运行。10技术难题电动汽车的困难是目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1

20、/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。现阶段电池的容量还达不到需要，续航能力还达不到全天候的应用。11发展现状发达国家现状国外著名汽车公司都十分重视研究开发电动汽车,世界发达国家不惜投入巨资进行研究开发,并制定了一些相关的政策、法规来推动电动汽车的发展。美国目前正在大力研制和推广使用燃料电池电动汽车和纯电动汽车,政府能源部与通用、福特和戴-克三大汽车制造商联合开发燃料电池电动汽车。现在,美国已有7个州加入了零排放计划,到规定年限后这些地区销售的汽车必须为零排放,即只能为纯电动汽车和燃料电池电动汽车。以美国蓝鸟客车公司、英国的FRZAERNASH公司、日本丰田、日本本田为代表的电动客车

21、和轿车已经上市,英国已有数万辆电动汽车在使用;法国是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一,成立了电动汽车推广应用国家部际协调委员会,巴黎和拉罗舍尔已经建立了比较完善的纯电动汽车充电站网基础设施,制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策,且已经初步形成了纯电动汽车运行体系。在近年的国际性大型运动会上,电动汽车也成为各国展示其科技实力和环保意识的工具之一。亚特兰大奥运会使用了美国蓝鸟客车公司生产的纯电动客车作为公务和电视转播车,悉尼奥运会购买了英国FRAZER-NASH公司的近400辆电动客车作为运动员接送车辆。混合动力电动汽车领域,日本丰田公司开发的Prius和本田公司开发的Insight2

22、种混合动力电动汽车已开始批量投放市场。丰田公司的Prius销售已在2006年累计突破150万辆,并于2005年底在我国长春一汽进行了组装生产和销售。日产公司也于2003年推出Tino混合动力汽车,在日本国内市场上销售了100多辆。欧洲各大汽车厂商争先恐后地推出了本公司研制的混合动力电动汽车,甚至德国的博世(BOSCH)等著名的零部件公司也积极与大汽车公司联手开发混合动力电动汽车技术。美国已有近20个城市试验使用混合动力电动公交车,瑞典、法国、德国、意大利、比利时等国计划在9个欧洲城市开通混合动力电动公共汽车线路。燃料电池电动汽车斩露头角,国外企业界纷纷组成强大的跨国联盟,以期达到优势互补的目的

23、。如日本丰田与美国通用公司,日本东芝公司与美国国际燃料电池公司,德国BMW公司与西门子公司,雷诺汽车公司与意大利DeNora公司分别组成联盟开发燃料电池电动汽车;本也已投资数亿美元开发燃料电池电动汽车。其中,以加拿大的巴拉德、美国的福特、德国的戴姆勒-克莱斯勒联(XCELLSIS)最具代表性,该联盟投资10亿加元开发生产电动汽车用燃料电池动力系统。在燃料电池电动汽车的研发热潮中,几乎所有的国外大型企业集团全部介入,投入的总额超过百亿美元。但是,由于燃料电池的成本和寿命问题,使得这一项目目前进展缓慢。在燃料电池电动汽车的示范运行方面,世界各国也都不约而同地把注意力集中在大客车上,如欧盟的CUTE

24、示范项目、UNDP/GEF燃料电池商业化示范项目、美国加州的CAHFC示范项目和日本的JHFC计划等。与此同时,部分国家政府为促进电动汽车的发展,通过财税手段调整汽车发展结构。像美、日等国政府对于电动车产品给予10%的鼓励性补贴,荷兰政府的补贴更是高达30%。并对传统汽车开征燃料税,如欧洲部分国家燃料税高达200300%,最低的美国也有34%。中国现状中国电动汽车虽然没有欧美等国家起步早,但国家从维护能源安全,改善大气环境,提高汽车工业竞争力,实现我国汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑,从“八五”开始到现在,电动汽车研究一直是国家计划项目,并在2001年设立了“电动汽车重大科技专项”。通过组织

25、企业、高等院校和科研机构,集中各方面力量进行联合攻关,现正处于研发势头强劲阶段,部分技术已经赶上甚至超过世界先进水平。“电动汽车重大科技专项”实施以来,已成功开发出燃料电池汽车样车,累计运行数千公里;混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过百万公里;纯电动汽车已通过国家有关认证试验。12发展历程电池是电动汽车发展的首要关键，汽车动力电池难在“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”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

26、目前价格为铅酸电池的4-5倍，正在大力攻关让它降下来。铁电池采用的是资源丰富、价格低廉的铁元素材料，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，价格也不很贵，是很有希望的电池。中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。我国大城市的大气污染已不能

27、忽视，汽车排放是主要污染源之一，中国已有10个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。中国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，假如中国人均汽车持有量达到现在全球水平-每1000人有110辆汽车，中国汽车持有量将成10倍地增加，石油进口就成为大问题。因此在中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。不死的经历了长期发展，纯电动汽车技术逐步成熟，并在美、日、欧等国家得到商业化的推广应用。目前世界上有近4万辆纯电动汽车在运行，其中法国8000辆，美国7000辆，在日本7400辆。主要用在公共运输系统。

28、13行业发展国内外形势2010年年初国际气候组织曾对40名电动汽车相关行业专家进行访谈，结果表明充电基础设施建设的重要程度在电动汽车发展众多影响因素中排名第2，超过了购买价格因素，仅次于排名第1的电池技术提高因素。充电设施的基础性、关键性作用各方已达成共识。从国外发展情况来看，尽管国外主要发达国家的充电设施建设还处于起步阶段，但是政府支持力度非常大。从国内发展情况来看，我国充电设施建设主要参与者包括国家电网公司、南方电网公司、普天海油、中石化、比亚迪等企业。近几年来，我国已经投产了一定数量的充电站与充电桩，充电方式有快充、慢充、换电池等多种，先期的工作为后续建设提供了宝贵经验。目前，国家电网公

29、司、南方电网公司、普天海油、中石化等企业已经与多数地方政府签订了战略合作协议，制定了较为明确的建设目标和计划，充电站建设开始呈现加速发展的势头。尽管充电基础设施建设在国内外普遍得到高度重视，但是目前世界各国都面临着相关技术标准与运营模式不明确等一系列问题，我国亟待在试点基础上加大研究和创新力度，探索一条适合我国国情的充电基础设施发展道路。国外发展情况世界各国著名的汽车厂商都在加紧研制各类电动汽车，并且取得了一定程度的进展和突破。第一，日本一直以来，出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑，日本十分重视电动汽车的研制与开发。从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展

30、速度最快的少数几个国家之一，特别是在混合动力汽车的产品发展方面，日本居世界领先地位。目前，世界上能够批量产销混合动力汽车的企业，只有日本的丰田和本田两家汽车公司。1997年12月，丰田汽车公司首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力轿车PRIUS。该轿车于2000年7月开始出口北美，同年9月开始出口欧洲，现在已经在全世界20多个国家上市销售。目前推出的产品已经是多次改进后的第二代产品，其生产工艺更为成熟。根据丰田汽车公司的测试，PRIUS轿车在城市工况下比同等排量的花冠轿车节油44.4%；在市郊节油29.7%，综合节油40.5%。有关统计数据显示，丰田汽车公司已占有全球混合动力汽车

31、市场90%的份额。2004年9月15日，一汽集团与日本丰田汽车公司在北京举行了混合动力汽车合作项目签字仪式，宣布双方在2005年内。共同生产丰田PRIUS混合动力轿车。PRIUS混合动力轿车将在同年进入中国市场。继PRIUS混合动力轿车之后，丰田汽车公司还推出了ESTIMA混合动力汽车和搭载软混合动力系统的CROWN轿车。丰田汽车公司在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面已经走在了世界的前列。此外。本田汽车公司开发的Insight混合动力电动汽车也已投放市场.供不应求。2002年4月，本田汽车公司在美国市场上投放了Civic混合动力汽车。日产汽车公司近日宣布，将于2006年向美国

32、市场销售Ahima牌混合动力汽车，这是其于2002年与丰田汽车公司签署联合生产混合动力汽车协议的第一个产品。第二，美国。美国的汽车公司在电动汽车产业化方面比来自日本的同行逊色不少，三大汽车公司仅仅小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，来自日本的混和动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。14核心技术发展电动汽车必须解决好4个方面的关键技术：电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。电池技术电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环

33、寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。到目前为止，电动汽车用电池经过了3代的发展，已取得了突破性的进展。第1代是铅酸电池，目前主要是阀控铅酸电池(VRLA)，由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电，因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池。第2代是碱性电池，主要有镍镉(NJ-Cd)、镍氢(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、锂离子(Li-ion)和锌空气(Zn/Air)等多种电池，其比能量和比功率都比铅酸电池高，因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程，但其价格却比铅酸电池高。第3代是以燃料电池为主的电池。燃料电池直

34、接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反应过程，能量转化过程可以连续进行，因此是理想的汽车用电池，但目前还处于研制阶段，一些关键技术还有待突破问。电力驱动及其控制技术电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件，要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。目前，电动汽车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)4类。近几年来，由感应电动机驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。由于直接转矩的控制手段直接、

35、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速，因此非常适合电动汽车的控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。永磁无刷电动机可以分为由方波驱动的无刷直流电动机系统(BLDCM)和由正弦波驱动的无刷直流电动机系统(PMSM)，它们都具有较高的功率密度，其控制方式与感应电动机基本相同，因此在电动汽车上得到了广泛的应用。PMSM类电机具有较高的能量密度和效率，其体积小、惯性低、响应快，非常适应于电动汽车的驱动系统，有极好的应用前景。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电动机。开关磁阻电动机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快和成本较低等优点。

36、实际应用发现SRM存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，应用受到了限制。随着电动机及驱动系统的发展，控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家控制、遗传算法等非线性智能控制技术，都将各自或结合应用于电动汽车的电动机控制系统。电动汽车整车技术电动汽车是高科技综合性产品，除电池、电动机外，车体本身也包含很多高新技术，有些节能措施比提高电池储能能力还易于实现。采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料，优化结构，可使汽车自身质量减轻30%-50%；实现制动、下坡和怠速时的能量回收；采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎，可使汽车的滚动阻力减少50%；汽车车身特别

37、是汽车底部更加流线型化，可使汽车的空气阻力减少50%。能量管理技术蓄电池是电动汽车的储能动力源。电动汽车要获得非常好的动力特性，必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能，就必须对蓄电池进行系统管理。能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车，除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外，还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统，它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态，并根据各种传感信息，包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等，合理地调配和使用有限的车载能量；它还能够根据电池组的使用情况和充放

38、电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。世界各大汽车制造商的研究机构都在进行电动汽车车载电池能量管理系统的研究与开发。电动汽车电池当前存有多少电能，还能行驶多少公里，是电动汽车行驶中必须知道的重要参数，也是电动汽车能量管理系统应该完成的重要功能。应用电动汽车车载能量管理系统，可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统，确定一个最佳的能量存储及管理结构，并且可以提高电动汽车本身的性能。在电动汽车上实现能量管理的难点，在于如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。15发展前景国务院印发了节能与新能源汽车产业发展规划（2

39、012-2020年）（以下简称发展规划）的通知，其中删除了征求意见稿中“近期以混合电动车为重点”和“中/重度混合动力乘用车占乘用车年产销量的50%以上”的字句。对此业界专家认为，这样有效避免之前直接点明以混合电动车为重点而可能引起的新能源发展路线之争，又回避了之前定出的难以达到的高指标，再次明晰了未来新能源发展目标。混动“未明说的重点”根据发展规划所述，本规划所指的新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。之前呼声很高的混合动力并非不受重视，只是二者发展目标不一。在发展规划中明确提到，对“纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化”是要“重点推进”，对“非插电式混合动力汽车、节

40、能内燃机汽车”是要“推广普及”。即“重点推进”是因为技术不成熟、难度大，要重点推动；“推广普及”是有较现成的技术，只要推广就能普及。业界专家解读，言外之意，混合动力成为了“未明说的重点”。另外，发展规划要求，“到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下。”要达到这个全球最严格的油耗目标，目前最可行的混合动力汽车的推广和普及，就势在必行，市场也将迅速起步。2012年上半年汽车整车企业生产新能源汽车3167辆，其中，

41、纯电动汽车3021辆、插电式混合动力汽车146辆；销售新能源汽车3525辆，其中，纯电动汽车3444辆、插电式混合动力汽车81辆。发展规划对能源未来的发展规划是：到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆，到2020年，累计产销量超过500万辆。我国一直很重视清洁、高效汽车技术的开发。电动汽车被列入国家863重大专项后，在整车开发方面主要有燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车3种技术。相对于混合动力汽车和燃料电池汽车，纯电动汽车有自身的优势。纯电动汽车以电动机代替燃油机，噪音低、无污染，电动机、油料及传动系统少占的空间和重量可用以补偿电池的需求；且因使用单一的电能

42、源，电控系统相比混合电动车大为简化，降低了成本，也可补偿电池的部分价格。而且，纯电动车的电池可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电，可以平抑电网的峰谷差。对车主而言，利用分时计价的廉价“谷电”，也许花23元电费就能省下50元的油费。总之，对国家、对电网、对环境、对用户，都是利益多多。所以应该大力发展纯电动车，和以纯电动为主要运行模式的“电油混合电动车”。目前，有的企业已经开始尝试，如：咸阳威力克能源有限公司用磷酸铁锂锂离子动力电池在北京科技大学的协作下装成了纯电动小轿车；博信电池(上海)有限公司用生产的锌空气电池研制成纯电动客车并向其他公司成组地提供多种纯电动车的电源。还有，解放军某部队与上海

43、交通大学合作研究了电油双动力技术，并且应用到了电动车上。业内人士现在普遍估计，燃料电池汽车能成气候至少是10年15年后。而在纯电动汽车方面，由于二次动力电池进展不断，纯电动汽车虽未得到重大科技专项的资助，但却有“柳成荫”之势。  我国从“十五”时期开始实施新能源汽车科技规划，“863”项目共投入20亿元研发经费，形成了以纯电动、油电混合动力、燃料电池三条技术路线为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”的电动汽车研发格局。共计200多家整车及零部件企业、高校和科研院所，以及3000多名科技人员直接参加了电动汽车专项研发。经

44、过近十年的发展，我国电动汽车的研发取得明显进展。到2009年，我国已形成约1800项专利，并开发出了多款电动汽车样车。目前，共有48个型号的各类电动汽车获得机动车新产品公告，其中，比亚迪、奇瑞、长安等企业的插电式和油电混合动力汽车已具备上市销售的条件。电动汽车在我国正在进入快速发展新阶段。    纯电动汽车主要是指从车载储能装置(蓄电池、超级电容、飞轮电池等)获得电力，以电机驱动的各种车辆。我国纯电动汽车的研究开始于20世纪60年代，到了90年代掀起了一股电动汽车热，部分高校、汽车研究所以及生产企业联合开发充电电池和纯电动汽车，并取得了一些成果。国内企业从事纯电动

45、汽车研发、少量产业化生产与试运营的有东风、天津清源、北京理工科凌、比亚迪、万向等企业。进入2010年之后，纯电动车发展不断提速，汽车企业不断推出纯电动汽车。    新能源汽车是节能减排的必然选择，我国汽车产业发展壮大的必由之路，近年来密集出台的国家政策的扶持将加速新能源汽车的产业化进程，特别是试点城市范围的扩大和私人购买补贴试点启动。中商情报网分析认为，预计2010-2105 年间，随着全球经济的复苏，石油等传统能源价格回升，环保、新能源概念的纯电动汽车产业化推进速度会加快，中国纯电动汽车产业化大幕正式拉开，纯电动汽车行业将出现爆发式增长。到2012年，我国纯电动

46、汽车保有量达到10万辆，预计2015年纯电动汽车保有量达到100万辆左右。电动车发展的几次浪潮    一百多年来，电动汽车在汽车发展史中经历了三次重大机遇。第一次发生在一百余年前。19世纪末期到1920年是电动车发展的一个高峰。由于当时电池和电机的发展较内燃机成熟，而且石油的运用还没有普及，使电动汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重的位置。    1873年，英国人罗伯特?戴维森（Robert Davidsson）制作了世界上最初的可供实用的电动汽车，比汽油发动机汽车早了10年以上。此后三四十年间，电动汽车在当时的汽车发展中占据着重要位

47、置。据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中，有38为电动汽车，40为蒸汽车，22为内燃机汽车。到了1911年，就已经有电动出租汽车在巴黎和伦敦的街头上运营，到了1912年在美国更有至少3.4万辆电动汽车运行。    随着美国德州石油的开发和内燃机技术大大提高，电动车在1920年之后渐渐地失去了优势。汽车市场逐步给内燃机驱动的汽车所取代。    20世纪70年代第一、第二次石油危机促使发达国家启动电动汽车研发，日美德英政府规划并资助电动汽车研发，当时出现了少量具有实用价值的产品，政府组织这些电动车在区域试运行。到1990年第三次石

48、油危机爆发，多国政府推出电动汽车推广计划，消费方面，税费减免等鼓励措施出现，欧洲部分城市加快电动汽车配套设施的建设。多数世界级汽车企业启动新能源汽车项目，具有实用价值的二代产品出现。     发达国家电动车研发情况    美国：政府持续投资电动车项目    1976年7月，美国国会通过电动汽车和复合汽车的研究开发和样车试用法令，以立法、政府资助和财政补贴等手段加速发展电动汽车。1991年，美国通用汽车公司、福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司共同协议，成立了“先进电池联合体”（USABC），共同研究开

49、发新一代电动汽车所需要的高能电池，并且与美国能源部签订协议在19911995年间投资2.26亿美元来资助电动汽车用高能电池的研究。    2002年，美国能源部批准经费l500万美元，用于“工业研究、开发和演示使用电池的电动汽车”的费用共担项目，包括使用效率和动力储存、供电质量等。小型、低速、特种用途的纯电动汽车不断发展。    2009年奥巴马上台后明确表示，到2015年美国要有100万辆充电式混合动力车上路。美国能源部将设立20亿美元的政府资助项目，用以扶持新一代电动车所需的电池组及其部件的研发。   

50、;  欧洲：政府企业联动电动汽车普及良好    相对于国内市场而言，西欧有着一个非常成熟的电动汽车市场及商业推广电动汽车产品的市场环境。与美国相比，欧洲更崇尚追求完美零污染的纯电动汽车。成立于1990年的欧洲“城市电动车”协会至今在欧共体组织内已有60座城市参与，帮助各城市进行电动汽车可行性的研究和安装必要的设备，并指导城市的电动汽车运营。德国政府十分重视环境保护，投入大量资金用于电动汽车的研制。1971年，成立了城市电动车交通公司(GES)，积极组织电动车的研究与开发。1991年，在拜尔州投入了300辆电动汽车进行运行。拜尔州还拨400万马克，购买电动

51、汽车的消费者可以得到车价30%的资助。另外，汉堡市也采取了资助用户车价的25%，用来鼓励用户购买电动汽车的措施。  英国是当今世界生产电动汽车较先进和使用最广泛的国家，使用历史已有50年之久，上个世纪80年代中期英国就有12万辆电动汽车在运行。英国政府投资二千多万英镑支持电动汽车的开发，实行多项优惠政策给使用者，例如免收牌照税、养路费，夜间充电只收12的电费等。英国国际汽车设计公司从1979年开始研制电动汽车，卢卡斯、贝德福电动送货车及轿车。1991年克罗德里蓄电池公司投资建立电动汽车生产集团，研制成MOLC3型混合瓶动电动汽车，行程130km。    

52、  目前，在欧洲还有一些机构继续在做纯电动汽车的研究开发，例如体现法国政府意向的法国重要的国营企业，法国电力公司与达索集团签约了纯电动汽车的合作开发项目。追随法国进行理论研究和产品开发的是比利时，主要集中在高等院校之中，例如布鲁塞尔和列日（Liege）大学。但是比利时没有自己的汽车工业，没有很多的企业投资，只有有限的政府资助，缺乏实际运用效果。此外还有意大利着重两轮纯电动车的研发和运营，瑞士则侧重研究超级电容器，尤其是电动城市轻轨方面的研究。 日本：政府规划持续推进    日本通产省1965年正式把电动车列入国家项目，开始进行电动汽车的研制。1967年，

53、日本成立了日本电动汽车协会，促进了电动汽车事业的发展。1971年，日本通产省制定了电动汽车的开发计划。    1991年，日本通产省又制定了第三届电动汽车普及计划，提出到2000年日本电动汽车的年产量要达到10万辆，保有量达到20万辆的目标。到了90年代之后，由于环境等问题，一些大汽车企业重新开始研发第二代纯电动车，丰田、本田、日产等陆续进行了一些产品发布与销售运行。然而由于技术与价格等方面的原因，在新能源汽车研发战略中，更多的日本汽车企业选择了混合动力汽车作为重点发展方向，坚持纯电动汽车蓄电池技术研发的重点落在三菱重工、富士重工等动力装备类企业。纯电动汽车的产品

54、开发向小型化发展，单人和2人车型成为主力车型，车辆技术、零部件技术、充电设施技术都已相对成熟。截止到2002年，日本纯电动汽车的保有量为2696台。    2007年，日本贸易部表示在未来的五年之间，会耗资17亿美元，日本政府希望能在2010年将一台电动车的价格压至24660美元，而2020年则可以降低至16440美元，开发便宜的混合动力车型。日本政府计划要减少燃料电池车的研究发展，而把重点放在电动车的开发上。      我国电动车研发进程    我国电动汽车发展始于上世纪九十年代。2001年，

55、确立“十五”国家高新技术研究发展计划（863计划）电动汽车重大专项项目，明确了我国的电动汽车战略发展基本原则，即燃料电池汽车发展居首位、第二为混合动力电动汽车、纯电动汽车兼顾一下，提出“三横三纵”研发布局，并招标确定纯电动轿车由上汽奇瑞、天津汽车来牵头研制。    中科院电工所、上海811所、清华大学、上海同济大学、北京理工大学等单位，在“863”计划和“十五”国家科技专项等国家项目的支持下，取得了阶段性的研究成果，培养了一支能力较强的研发队伍，人才储备体系正在日趋完善。    2006年开始实施的国家中长期科技规划对电动汽车研发战略

56、也大体相同。按照项目规定进程，纯动力电动汽车功能样车已经实现，纯电动轿车和纯电动客车在国家质检中心的型式认证试验中各项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定，关键零部件高功率镍氢电池、锂离子电池性能有了较大提高。因此，虽然在传统汽车的开发上，我国与世界先进水平相比有30年以上的差距，但在纯电动汽车技术开发上的差距并不大，几乎站在同一起跑线上，而且关键零部件技术平台相同，有专家认为研发水平最大差距不超过5年。甚至在某些领域，如锌-空气电池和锂电池研究方面，已经达到世界领先水平。2009年，国际金融危机不断蔓延，汽车工业调整和振兴规划颁布，提出新能源汽车战略，提出未来3年行程新能源整车50万辆产能

57、，占乘用车总销量的5，给电动车发展带来重大机遇。财政部、科技部等部门制定了节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法，推出了“十城千辆”计划等一系列国家行动方案。在激励政策的鼓舞下，国内汽车企业纷纷增加对电动汽车及相关零部件的研发投入，我国电动汽车产业正在进入高速发展的新阶段。     从09上海车展可以看到企业在新能源产品的巨大投入，23款新能源中，有13款为纯电动车。 上海车展新能源参展车辆汇总 企业车型类型上汽上海牌燃料电池轿车燃料电池荣威750轿混合动力城市公交车纯电动混动城市公交客车混合动力依维可宝迪电动车纯电动东风风

58、神BSG混合动力风神iCar纯电动比亚迪F3DM双模电动E6纯电动海马Me纯电动Mpe纯电动长安E301混合动力杰勋混合动力奇瑞A3ISG混合动力风云2BSG混合动力吉利IG 概念车纯电动远景电子等平衡动力版混合动力广汽A-HEV概念车混合动力华晨EV概念车纯电动长城欧拉纯电动长丰猎豹CS7混合动力众泰2008EV纯电动青年莲花竞悦纯电动注：23款参展新能源中，13款电动车     鼓励发展电动汽车大发展的争议    虽然有政府大力支持，业界对电动车为方向的新能源战略还是存在争议。支持者认为，我国处于汽车普及初期，具有发展纯

59、电动汽车的资源和市场环境优势，我国电动汽车的技术水平相对来说与世界先进技术相差不大，利用电动车发展的机会，可以扬长避短，实现跨越式发展。未来3年，最关键的电池技术有望产业化，在35年的产品导入期后，电动车有望实现大规模量产我们看好当前国内的电动车发展势头。    反对者认为，当前电动汽车重复建设较多，缺乏资源整合，“中国患上电动车躁狂症”。但是电动车在短期内难以“全面取代”传统汽车，若不注重传统汽车优化，会再次拉大和全球汽车业的技术差距。而且电动车产业化资金投入大，技术瓶颈短期无法克服，纯电动与插电式汽车运营需要的电网、充电站和计费系统不健全。此外，电池污染环境，回收等问题都尚未解决。纯电动汽车已经成为继内燃机汽车之后的最被看好的新能源汽车，各个政府以及全球各大汽车企业纷纷都把电动车作为未来的发展方向，在新世纪的下一个百年，作为拥有全球最大汽车市场的中国似乎也不能例外，不管