分析：電動汽車的各項(xiàng)電池技術(shù)大比拼

    電動汽車的坎坷成長史

    純電動汽車聽起來好像未來世界的產(chǎn)品，其實(shí)早在1837年，蘇格蘭人就發(fā)明了純電動汽車。當(dāng)然，那時候電動汽車的性能不能與現(xiàn)在的同日而語。從那以后，研究純電動汽車的熱潮就此起彼伏。曾經(jīng)有段時間，純電動汽車技術(shù)上停滯不前，大家對電動汽車失去信心，通用及福特就關(guān)閉純電動汽車的工廠。電動汽車的命運(yùn)是和能源危機(jī)相反相成的，能源危機(jī)越嚴(yán)重，大家研究電動汽車的動力越強(qiáng)。目前日益高漲的油價，又激起了汽車廠家研究純電動汽車的激情。

    電池還是電池

    純電動汽車的最大瓶頸是電池。電動汽車對電池的要求比較高，高比能、高比功率、快速充電和具有深度放電功能、循環(huán)和使用壽命長。鉛酸電池作為比較成熟的技術(shù)，雖然其比能量、比功率和能量密度都比較低，但是高的性價比及高倍率放電，成為目前唯一能大批量生成的電動汽車用電池。鎳鎘電池和鎳氫電池雖然性能好于鉛酸電池，但是其性價比不高，含重金屬，用完遺棄后對環(huán)境會造成嚴(yán)重污染。

    目前，越來越多的研究人員選用鋰離子電池作為電動汽車的動力電池，因?yàn)殇囯x子動力電池有以下優(yōu)點(diǎn)：工作電壓高（是鎳鎘電池氫-鎳電池的3倍）；比能量大（可達(dá)165WH/㎏，是氫鎳電池的3倍）；體積小；質(zhì)量輕；循環(huán)壽命長；自放電率低；無記憶效應(yīng)；無污染等。如果采用鋰離子電池，電動汽車成本難以降低。磷酸鐵鋰電池也是一種鋰電池，其比能量不到鈷酸鋰電池的一半，但是其安全性高，循環(huán)次數(shù)能達(dá)到2000次，放電穩(wěn)定，價格便宜，成為車用動力新的選擇。

    比亞迪提出的“鐵電池”由于官方?jīng)]有透露確切消息，業(yè)界人士認(rèn)為其為磷酸鐵鋰電池的可能性較大，高鐵電池的可能性較小。高鐵電池就是以高價鐵鹽陰極材料如：高鐵酸鋇、高鐵酸鉀構(gòu)成的水系電化學(xué)電池體系。首次提出高鐵酸鹽作正極材料的是以色列科學(xué)家，但是高鐵電池穩(wěn)定性及安全性很差，應(yīng)用研究進(jìn)展非常緩慢，目前還處于初步研究階段。

    表1 各種車用電池的性能比較

    電動車輛的驅(qū)動電機(jī)屬于特種電機(jī)，是電動汽車的關(guān)鍵部件。要使電動汽車有良好的使用性能，驅(qū)動電機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速，足夠大的啟動扭矩，體積小、質(zhì)量輕、效率高且有動態(tài)制動強(qiáng)和能量回饋的性能。目前電動汽車所采用的電動機(jī)中，直流電動機(jī)基本上已被交流電動機(jī)、永磁電動機(jī)或開關(guān)磁阻電動機(jī)所取代。電動汽車所用的電動機(jī)正在向大功率、高轉(zhuǎn)速、高效率和小型化方向發(fā)展。

    除了單電機(jī)驅(qū)動電動汽車外，電動汽車可以實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動，它為每個輪都分配輪轂電機(jī)。四輪驅(qū)動的電動汽車可省略內(nèi)燃機(jī)汽車所需的機(jī)械式操縱換擋裝置、離合器、自動變速器、傳動軸和機(jī)械差速器等,因而其驅(qū)動系統(tǒng)和整車結(jié)構(gòu)布置十分簡潔,傳動效率高。

    借助高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù),直接控制車輪轉(zhuǎn)速,可實(shí)現(xiàn)各電動輪的電子差速和驅(qū)動防滑,提高行駛與操縱穩(wěn)定性。通過合理分配各電動輪的驅(qū)動力，可提高加速極限性能及惡劣路面條件下的行駛性能。

    汽車瞬時多變的運(yùn)行工況需要對電機(jī)及電池進(jìn)行正確控制。控制系統(tǒng)應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)，參數(shù)變化具有魯棒性。控制系統(tǒng)還應(yīng)該擁有制動能量回收功能，以提高續(xù)航里程。制動能量回收系統(tǒng)由超級電容或飛輪及其控制器組成，利用超級電容或飛輪吸收再生制動能量，具有非常突出的優(yōu)點(diǎn)。

    當(dāng)車輛制動時，電機(jī)工作于發(fā)電機(jī)工況，將一部分動能或重力勢能轉(zhuǎn)化為電能儲存在超級電容或飛輪中，由于超級電容或飛輪的功率密度大，可以更快速、高效地吸收電機(jī)回饋能量。在車輛起動和加速時，利用雙向DC/DC將存儲的能量釋放出來，協(xié)助電池向電機(jī)供電，不但增加了電動汽車一次充電的行駛里程，而且避免了蓄電池的大電流放電，達(dá)到了節(jié)約能源、降低剎車片磨損和提高蓄電池壽命的目的。

    電動汽車的前景

    幾乎所有的人都認(rèn)為電動汽車是未來的發(fā)展趨勢，但種種跡象表明，電動汽車離我們還是比較遙遠(yuǎn)。畢竟每天提幾公斤的電池上下樓，還可以鍛煉身體，如果提幾百公斤的電池上下樓，一般人也做不到。電池的革命對電動汽車起決定性作用，看目前的發(fā)展速度，等到石油耗盡的時候，純電動汽車也就能順其自然地接過化石燃料發(fā)動機(jī)的班。