電動(dòng)汽車發(fā)展面臨電池技術(shù)等諸多問題和障礙

　　隨著特斯拉的走紅，電動(dòng)汽車在全球范圍內(nèi)掀起一股熱潮?？陀^來說，雖然電動(dòng)汽車在能源消費(fèi)變革中占據(jù)著一個(gè)引人注目的位置，但目前電動(dòng)汽車發(fā)展面臨著諸多問題和障礙，而且號(hào)稱“零排放”的電動(dòng)車，在其生產(chǎn)制造和回收環(huán)節(jié)中卻也存在一定的污染問題。那么，制約電動(dòng)汽車發(fā)展的技術(shù)都有哪些呢？首先是電池技術(shù)。電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。車用電池的主要性能指標(biāo)包括比能量、能量密度、比功率、循環(huán)壽命和成本等。

　　要使電動(dòng)汽車能與燃油汽車相競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵是要開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)的高效電池。

　　到目前為止，電動(dòng)汽車用電池經(jīng)過了三代發(fā)展，已取得了突破性的進(jìn)展。第一代是鉛酸電池，第二代是堿性電池，第三代是以燃料電池為主的電池。燃料電池直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，能量轉(zhuǎn)換效率高，是普通內(nèi)燃機(jī)熱效率的2～3倍，比能量和比功率都高，并且可以控制反應(yīng)過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進(jìn)行，因此是理想的汽車用電池，但目前還處于研制階段。

　　其次是電力驅(qū)動(dòng)及其控制技術(shù)。電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件。要使電動(dòng)汽車有良好的使用性能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)速高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、體積小、質(zhì)量輕、效率高且有動(dòng)態(tài)制動(dòng)強(qiáng)和能量回饋等特性。隨著電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、專家控制、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將被各自或綜合應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。

　　再次是整車技術(shù)。電動(dòng)汽車是高科技綜合性產(chǎn)品，除電池、電動(dòng)機(jī)外，車體　 本身也包含很多高新技術(shù)，有些節(jié)能措施比提高電池儲(chǔ)能能力還易于實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)汽車需要全新車身結(jié)構(gòu)，而決不僅僅是由電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代替內(nèi)燃機(jī)。汽車的電動(dòng)化要求對(duì)整個(gè)車身進(jìn)行大范圍的改進(jìn)，因?yàn)殡妱?dòng)驅(qū)動(dòng)組件對(duì)結(jié)構(gòu)空間有全新的要求。

　　對(duì)于電動(dòng)汽車而言，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意義重大。因?yàn)槌姵仉娏客?，汽車重量也是行駛距離的一個(gè)限制性因素。車輛越輕，允許裝備的電池也越多，行駛距離便越遠(yuǎn)。除可增加行駛距離外，車輛重量較輕時(shí)，車輛的性能明顯增強(qiáng)。因?yàn)檩^輕的車輛加速更快，行駛彎道更敏捷，制動(dòng)時(shí)間也更短。例如寶馬電動(dòng)汽車車身部分幾乎都是由碳纖維制成的，只有承擔(dān)碰撞吸能和承載動(dòng)力系統(tǒng)的底部結(jié)構(gòu)才使用鋁合金材料。碳纖維比鋁輕30%，比鋼減輕50%，這樣的車身結(jié)構(gòu)不僅強(qiáng)度較高，更重要的是車身自重可以減輕很多。

　　最后，能量管理技術(shù)也制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展。能量管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的智能核心，它的作用是檢測(cè)單個(gè)電池或電池組的荷電狀態(tài)，并根據(jù)各種傳感信息，包括力、加減速命令、行駛路況、蓄電池工況、環(huán)境溫度等，合理地調(diào)配和使用有限的車載能量；它還能夠根據(jù)電池組的使用情況和充放電歷史選擇最佳充電方式，以盡可能延長(zhǎng)電池的壽命。電池當(dāng)前存有多少電能，還能行駛多少距離，是電動(dòng)汽車行駛中必須知道的重要參數(shù)，也是電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)應(yīng)該完成的重要功能。電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)能量管理的難點(diǎn)在于如何根據(jù)所采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數(shù)據(jù)，來建立一個(gè)確定每塊電池還剩余多少能量的較精確的數(shù)學(xué)模型。（作者系中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)文化研究會(huì)秘書長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院教授）

來源：中電新聞網(wǎng)

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