四项技术制约电动汽车发展
发布时间：2014-10-15 13:25:19 作者：高峰 来源：中国保险报·中保网
随着特斯拉的走红，电动汽车在全球范围内掀起一股热潮。客观来说，虽然电动汽车在能源消费变革中占据引人注目的地位，但目前电动车发展面临着诸多问题和障碍，而且号称“零排放”的电动车，在其生产制造和回收环节中却也是“污染大户”。那么，制约电动汽车发展的技术都有哪些呢？
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。车用电池的主要性能指标包括比能量、能量密度、比功率、循环寿命和成本等。
要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键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三代的发展，已取得了突破性的进展。第一代是铅酸电池，第二代是碱性电池，第三代是以燃料电池为主的电池。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，是普通内燃机热效率的2-3倍，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。
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、起动转矩大、体积小、质量轻、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。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，都将被各自或综合应用于电动汽车的电动机控制系统。
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。电动汽车需要全新车身结构，而决不仅仅是由电动驱动系统代替内燃机。汽车的电动化要求对整个车身进行大范围的改进，因为电动驱动组件对结构空间有全新的要求。
对于电动汽车而言，轻质结构设计意义重大。因为除电池电量外，汽车重量也是行驶距离的一个限制性因素。车辆越轻，允许装备的电池也越多，行驶距离便越远。除可增加行驶距离外，车辆重量较轻时，车辆的性能明显增强。因为较轻的车辆加速更快，行驶弯道更敏捷，制动时间也更短。例如宝马电动汽车车身部分几乎都是由碳纤维制成的，只有承担碰撞吸能和承载动力系统的底部结构，才使用铝合金材料。碳纤维比铝轻30%，比钢减轻50%，这样的车身结构不仅强度较高，更重要的是车身自重可以减轻许多。
能量管理技术
能量管理系统是电动汽车的智能核心，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电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。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。电动汽车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。
（作者系中科院教授）
随着特斯拉的走红，电动汽车在全球范围内掀起一股热潮。客观来说，虽然电动汽车在能源消费变革中占据引人注目的地位，但目前电动车发展面临着诸多问题和障碍，而且号称“零排放”的电动车，在其生产制造和回收环节中却也是“污染大户”。那么，制约电动汽车发展的技术都有哪些呢？
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。车用电池的主要性能指标包括比能量、能量密度、比功率、循环寿命和成本等。
要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键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三代的发展，已取得了突破性的进展。第一代是铅酸电池，第二代是碱性电池，第三代是以燃料电池为主的电池。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，是普通内燃机热效率的2-3倍，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。
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、起动转矩大、体积小、质量轻、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。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，都将被各自或综合应用于电动汽车的电动机控制系统。
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。电动汽车需要全新车身结构，而决不仅仅是由电动驱动系统代替内燃机。汽车的电动化要求对整个车身进行大范围的改进，因为电动驱动组件对结构空间有全新的要求。
对于电动汽车而言，轻质结构设计意义重大。因为除电池电量外，汽车重量也是行驶距离的一个限制性因素。车辆越轻，允许装备的电池也越多，行驶距离便越远。除可增加行驶距离外，车辆重量较轻时，车辆的性能明显增强。因为较轻的车辆加速更快，行驶弯道更敏捷，制动时间也更短。例如宝马电动汽车车身部分几乎都是由碳纤维制成的，只有承担碰撞吸能和承载动力系统的底部结构，才使用铝合金材料。碳纤维比铝轻30%，比钢减轻50%，这样的车身结构不仅强度较高，更重要的是车身自重可以减轻许多。
能量管理技术
能量管理系统是电动汽车的智能核心，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电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。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。电动汽车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。
（作者系中科院教授）