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浅谈电动汽车核心技术及其发展趋势
来源:汽车维修  作者:佚名  2018-07-03 09:48:23

    自从1834年世界上第一辆电动汽车诞生以来,电动汽车前进的脚步就从未停止过。1859年法国物理学家噶斯顿·普朗特发明了可充电的铅酸蓄电池;1896年Hartford ElectricLight公司推出可更换电池的电动货车;1990年美国洛杉矶车展上,通用汽车公司推出Impact纯电动轿车;1997年丰田的Prius混合动力轿车下线;2014年,第一批特斯拉Model S进入中国市场。时至今日,电动汽车还未在汽车市场上普及。2017年1.11月,全国汽车销量2584.5万辆,其中新能源汽车销量60.9万辆,仅占2.3%,当中大部分是被汽车租赁公司购买。在“十三王”期间,中国将优先并格外支持电动汽车的发展,大幅提升电动汽车的销量。但目前我国电动汽车电池、动力控制技术等核心技术不够成熟,还需要核心技术的突破和关键零部件的国产化。

    一、电动汽车核心技术
      1.电池
    电池作为电动汽车的动力源,一直是制约电动汽车发展的重要瓶颈。电池比能量的大小是影响电动汽车续航里程的重要因素。电池的充电特性对电动汽车的日常使用也有很大影响。
      电池一般可分为物理电池、化学电池和生物电池3类。其中物理电池和化学电池在电动汽车上广泛应用,生物电池是未来电动汽车能源的发展方向。物理电池包括超级电容和飞轮电池两种,是依靠物理变化来储存、提供电能的。化学电池是目前电动汽车领域应用最为广泛的电池类型,其包括镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池和燃料电池等,各种电池的特性见表1。

    锂电池是目前电动汽车上最常用的电池种类,在售的电动汽车中普遍使用磷酸铁狸电池和三元锂电池。锂电池重量能量密度较高,可循环使用次数多,非常适合于装配在电动汽车上,如特斯拉Model S使用的就是三元锂电池。三元锂电池重量能量密度很高,达到200Wh/kg,这就意味着同样重量的三元锂电池比其它电池的续航里程更高,特斯拉Model S 75D的工信部续航里程是490km。三元锂电池的安全性较差,当温度处于250一350℃时,其内部的化学成分就开始分解,因此需要给每节电池加装保险装置,对电池管理系统提出了极高要求。三元锂电池单体体积很小,所以单车需要的电池数量非常庞大,以特斯拉Model S为例,1辆Model S需要7000余节18650电池才能满足整车的动力要求。特斯拉电池的组成见图1。

    特斯拉电池砖包含了若干节18650三元锂电池,若干个电池砖又组成一个电池片,最终若干个电池片组成了一个电池总成。电池总成的容量与18650电池的数量有关。
    磷酸铁锂电池广泛用在比亚迪电动汽车上,如秦、宋、腾势等。其能量密度约为100~110Wh/kg,当电池处于500~600℃时,内部的化学成分才开始分解。磷酸铁锂电池的热稳定性是目前锂离子电池中最好的,其安全性得到了保障。
    镍氢电池是现在电动汽车上除锂离子电池外应用较广的电池类型,普遍用在以丰田普锐斯为代表的混合动力车型上。镍氢电池属于新型绿色电池,主要特点是高能量、长寿命、无污染。其重量能量密度约为70~100Wh/kg,电池单体电压为1.2V,只有钻酸锂电池的1/3,因此在电压一定的情况下,其电池组的体积要比一般锂电池大。镍氢电池具有记忆效应,过度充放电对电池的容量会有所损耗,所以其电池控制系统更注重对充放电的管理。镍氢电池的比能量和成本仍有空间,性价比仍可以提高,高性能、低成本贮氢电极及相关材料、电池管理系统的开发是高功率镍氢电池今后的研究重点。

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