国内外纯电动汽车技术现状分析

1、国内外纯电动汽车技术现状分析一、 纯电动汽车的技术动态 电动汽车的关键技术为动力蓄电池、驱动电机和电子控 制技术。 在锂离子电池技术、 超级电容技术相结合的基础上， 许多企业进行技术改造与集成，研发了双电源电动汽车、多 能源电动汽车等，或者进行换电站系统建设试验，开发超快 充电技术，其目的都是为了克服纯电动车补充电能困难与续 行里程短的缺陷。1、锂离子电池技术 在蓄电池技术领域，具有重量轻、储能大、功率大、无 污染（也无二次污染）、寿命长、自放电系数小、温度适应 范围宽泛等优点的锂离子电池技术逐渐取代铅和镍氢电池， 成为纯电动汽车中的核心技术之一。截至 2006 年 10 月为 止，全球主要国

2、家已有 20 余家车厂进行锂离子电池研发， 如富士重工、NEC、东芝、Johnson Controls、Degussa AG/Enax、 Sanyo 电机、 Panasonic EV Energy 等。我国在锂离子电池方 面的研究水平， 有多项指标超过了 USABC 提出的 2010 年长 期指标所规定的目标。目前，专家认为锂离子电池技术还需 进一步发展。一方面，各企业所公布的大部分纯电动汽车蓄电池实验室测试数据，如加速性能、充电时间、持续里程数等，还须在复杂的外部环境实际运行下，进一步验证其可靠 性，以及生产批量化质量控制。另一方面，我国锂离子电池 所需隔膜材料依赖进口， 成本尚待降低。 此

3、外， 有专家认为， 蓄电池使用寿命还不长，造成高额使用成本，成为其商业化 的一大瓶颈。2、超快充电技术 采用传统的慢速充电法，纯电动汽车充满一次电要好几 个小时。这虽然能够保证相对较长的续驶里程，但由于要安 装许多电池，增加了车辆的重量和成本，对电池一致性的要 求也较高。 现在， 快速充电电池技术出现， 具有寿命长 （可 充电 2000 次以上）、没有记忆性、可以大容量充电及放电 等特点，在几分钟内就可充 70%80%的电。前面所述的东 芝可急速充电锂离子技术，即是快速充电技术的其中之一， 这为纯电动汽车的商业化提供了技术支持。但是也有学者对于蓄电池的快速充电提出疑问，认为快速充电时的过充电和

4、 过放电有可能会恶化各电池在电池组内协同工作的环境，造 成电池组整体的瓦解崩溃。现在许多企业在这方面积极进行 研发，也有所进展。 2005 年参考消息报导内华达州有 企业研制出纳米电池，只需 6 分钟就能充满电，每次充电后 的使用时间能达到目前充电电池的 10 倍，使电池充电次数 量高达到 2 万次，所提供的电流强度最大能到现在的 3 倍。 这也成为目前纯电动汽车电池技术的发展动向之一。3、电池与电容相结合技术 超级电容具有充电快、无记忆充放电、充放电循环次数 高、无二次污染等优异特性，但有放电快的缺点；锂离子电 池具有储电量大、储存时间长的优点，但充电时间比较长。 取两者之长，结合起来使用在

5、电动汽车上，除了可以具有传 统纯电动汽车的“电代油”和“零排放”主要优点外，还具 有一次充电行驶距离长 （可达 300 公里） 、速度快（可达 100 公里 /小时）、行使过程中能量回收效率高等优点，代表了纯电动汽车的最新发展方向之一。目前已有富士重工和NEC联合开发“锂离子电容器”，能量密度达 30 瓦时 /千克，为先前电容器的 4 倍，达到了用于电动汽车的实用水平。中国 有上海瑞华集团研制环保型混合电能超级电容电动汽车，还 有国家电网公司在这方面已经完成了 3 种电池 -电容混合型 电力工程车辆的改装和性能测试，并将开展示范应用。4、CTC 电车蓄电池和 360°聚光太阳能电池车

6、载充电技 术CTC 电车蓄电池和 360°聚光太阳能充电技术通过在换 电站快速更换大容量蓄电池的技术手段获取足够的电能，并 通过 360°聚光太阳能电池车载充电技术进行能源补充。这 种技术手段简单实用，克服了纯电动车补充电能困难与续行 里程短的缺陷，可使续行里程提高至 400KM ，并能延长蓄电 池的使用寿命。不过这种技术尚在试验过程之中。5、电动轮技术电动轮亦称轮内电动机( In-Wheel Motor )。目前大部 分重型矿用自卸汽车所采用的电动轮是直流电动机，而第二 代纯电动汽车所采用的是交流传动系统。其工作原理如下： 交流传动系统中的永磁式三相同步伺服交流电动机紧凑

7、地 收藏于车轮内，电动机的转子通过转子托架与车轮轮毂相 联，而轮毂支撑于转向节上，轮胎随同电动机的转子一同旋 转；而电动机的定子则通过定子托板、轮毂、转向节连接于 车身上。该电动机的转子为永久磁铁，当向电动机的定子线圈中通以交流电流时，定 子便会产生旋转磁场，使永磁式转子连同轮胎一起旋转，即 整个车轮旋转起来。目前已有三菱公司与东洋公司合作开发 了用于蓝瑟（Lancer）四轮驱动纯电动轿车的电动轮。每个 电动轮的最大功率为50千瓦，最大扭矩为518牛米，最高 转速为 1500转/分，一次充电的行驶里程可达 250公里，最高 车速可达到 150公里 /小时。二、 电动汽车用锂离子电池技术的国内外

8、进展简析1、电动汽车电池技术获得突破性发展 蓄电池及其管理系统是电动汽车的关键技术之一。在以 往几年中，大部分企业在电动汽车研制中曾遭遇尴尬，主要 是因为采用了铅酸、镍镉、镍氢电池（ Ni-MH ）等。现在， 经过研制与实验比较，采用能量密度更高的锂离子电池取代 铅和镍氢电池，运用于汽车领域正成为一项核心技术，它具 有重量轻、储能大、功率大、无污染、也无二次污染、寿命 长、自放电系数小、温度适应范围宽泛，是电动自行车、电 动摩托车、电动小轿车、电动大货车等较为理想的车用蓄电 池。缺点是价格较贵、安全性较差。不过现在已有技术开发 锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂等新型材料，大大提高了锂离 子电池的安全

9、性，而且降低了成本。2、锂离子电池产业化动态 随着成本的急剧降低和性能的大幅度提高，已有许多汽 车生产厂家开始投入使用锂离子电池。下表是主要锂离子电 池厂商研发与生产概要。截至 2006年 10月为止，全球主要国 家已有 20余家车厂进行锂离子电池研发。如富士重工与NEC合作开发廉价的单体（ Cell ）锰系锂离子电池（即锰酸锂电 池），具有高安全性、低制造成本特点，在车载环境下的寿 命高达 12年、 10万公里，与纯电动汽车的整车寿命相当。东芝开发的可急速充电锂离子蓄电池组，除了小型、大容量的 特点之外，采用了能使纳米级微粒均一化固定技术，可使锂 离子均匀地吸附在蓄电池负极上，能在一分钟之内

10、充电至其 容量的 80% ，再经 6分钟便可充满电。美国的主要电池厂Johnson Controls针对电动车需求特性的锂离子电池于2005年9月在威斯康星州 Milwaukee 设立研发地点， 2006年 1月另出资50%与法国电池厂 Saft共同成立Johnson Controls SaftAdvanced Power Solution (JCS)。JCS 于 2006年 8月承接了 美国能源部(DOE)所主导 2年 USABC(United States AdvancedBatteryConsortium) 纯电动车锂离子电池研发计划合约，另外 亦与车厂签约提供高功率锂离子电池。我国在锂

11、离子电池方面的研究水平，有多项指标超过了USABC提出的2010年长期指标所规定的目标，已能自主开发出用量在 5080公斤以下，可适用于电动自行车、电动摩托 车、电油混合动力车、油电混合动力电动车，行驶距离在 80 公里以内的小型、轻型供上下班使用的家用电动小轿车的锂 离子蓄电池，并有足够好的安全行驶性能。从1 997年开始产业化经验的苏州星恒作为国家锂离子动力电池产业化示范 工程项目基地， 其研发的动力电池组已通过美国 UL 和欧盟独 立组织 Extra Energy 的测试认证， 并在苏州建成第一条动力锂 离子电池的生产线并顺利试产，目前已实现量产。3、蓄电池技术还需继续进一步发展 目前，锂离子电池应用于电动车的课题，有电池寿命机 理（高功率电池老化特征、老化电池诊断、老化电池电化学 模型、电池寿命预测方法开发）、电池的低温性能表现（低 温性能特点、 低温电解质模型、 低温性能模拟） 、容许偏差、 过热偏差、过负载偏差、检查诊断与降低电池成本（材料筛 选与开发、低成本制造）等。而长期探索研究主要集中在系 统与材料两方面。