表1 几种国外电动汽车的性能参数比较

　　2 电动汽车的关键技术

　　发展电动汽车必须解决好4个方面的关键技术：电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。

　　2.1 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。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就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3代的发展，已取得了突破性的进展。第1代是铅酸电池，目前主要是阀控铅酸电池(VRLA)，由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电，因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池。第2代是碱性电池，主要有镍镉(NJ-Cd)、镍氢(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、锂离子(Li-ion)和锌空气(Zn/Air)等多种电池，其比能量和比功率都比铅酸电池高，因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程，但其价格却比铅酸电池高。第3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，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，一些关键技术还有待突破问。第2代电动汽车用电池与美国先进联合会(USABC)制定的电动汽车用电池的中、长期目标的简单对比见表2。

表2 第2 代EV用电池参数与USABC中、长期目标的对比

　　由表2可见，现有任何一种电池都很难xx达到USABC的长期发展目标，但通过比较分析，可以发现阀控铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池的性能基本满足近期要求，具有极大的潜力。因为铅酸电池已有100多年的历史，阀控铅酸电池技术比较成熟、成本低廉、可靠性好，仍将得到广泛的应用，而镍镉电池基本上已被镍氢电池代替，镍氢电池性能比较优越，也具有很大的吸引力。锌空气电池、钠硫电池和锂离子电池的技术参数比较接近中期目标，其中钠硫电池也是近期普遍看好的电动汽车电池，而锂离子电池的比能量、放电率、充放电寿命及密封性均可以满足USABC制定的中期目标。因此，只要能采用廉价材料，电动汽车用锂离子电池将获得长足的发展，目前关键是要降低批量化生产的成本，提高电池的可靠性、一致性及寿命。

　　燃料电池(FC)是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，通过电极反应直接转化为电能的发电装置。现在应用于电动汽车的是一种称为质子交换膜的燃料电池(PEMFC)，它以纯氢为燃料，以空气为氧化剂，不经历热机过程，不受热力循环限制，因此能量的转换效率高，是普通内燃机热效率的2-3倍。同时，它还具有噪声低、无污染、寿命长、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整等特性，使得PEMFC非常适合用作交通工具的动力源。有关专家预言：21世纪燃料电池电动汽车将可能成为汽车的主体。因此，目前世界各国政府以及各大汽车公司纷纷投入巨资，进行PEMFC电动汽车的研究与开发。

　　2.2 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、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。目前，电动汽车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)4类，它们的性能对比如表3所示。

表3 电动汽车用电动机及驱动系统的性能比较

　　近几年来，由感应电动机驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。由于直接转矩的控制手段直接、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速，因此非常适合电动汽车的控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。永磁无刷电动机可以分为由方波驱动的无刷直流电动机系统(BLDCM)和由正弦波驱动的无刷直流电动机系统(PMSM)，它们都具有较高的功率密度，其控制方式与感应电动机基本相同，因此在电动汽车上得到了广泛的应用。PMSM类电机具有较高的能量密度和效率，其体积小、惯性低、响应快，非常适应于电动汽车的驱动系统，有极好的应用前景。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电动机。

　　开关磁阻电动机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快和成本较低等优点。实际应用发现SRM存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，应用受到了限制。

　　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，都将各自或结合应用于电动汽车的电动机控制系统。

　　2.3 电动汽车整车技术

　　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。采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料，优化结构，可使汽车自身质量减轻30%-50%；实现制动、下坡和怠速时的能量回收；采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎，可使汽车的滚动阻力减少50%；汽车车身特别是汽车底部更加流线型化，可使汽车的空气阻力减少50%。

　　2.4 能量管理技术

　　蓄电池是电动汽车的储能动力源。电动汽车要获得非常好的动力特性，必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能，就必须对蓄电池进行系统管理。

　　能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车，除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外，还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统，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{zj0}充电方式，以尽可能延长电池的寿命。

　　世界各大汽车制造商的研究机构都在进行电动汽车车载电池能量管理系统的研究与开发。电动汽车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。应用电动汽车车载能量管理系统，可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统，确定一个{zj0}的能量存储及管理结构，并且可以提高电动汽车本身的性能。

　　在电动汽车上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xx的数学模型。

　　3 电动汽车核心技术发展趋势

　　近年来，电动汽车的电力驱动及其控制技术和整车技术等关键技术已经开始进入实际应用阶段。而蓄电池技术仍不是十分成熟，且成本较高，是当前制约电动汽车应用的主要瓶颈技术。电动汽车的发展前景基本上取决于电池技术的突破。电池技术的发展方向和突破口主要在于两个方向：一是进一步研究比能量大、比功率大、使用寿命长、成本低、使用xx可靠的商品化高能电池；二是开发节能高效的电池能量管理系统。在当前电池技术暂时没有重大突破的情况下，对动力电池有限的能量加以合理地利用则显得尤为重要。

　　为了充分、合理地利用电动汽车上有限的能源，延长电池的寿命，必须重视电动汽车能量管理系统的研究和开发。电动汽车能量管理系统的研究和开发主要依赖于电动汽车试验技术。利用试验技术进行动力电池性能试验和实际行驶工况模拟，为电动汽车能量管理系统研究与开发提供平台。

　　从国内外研究现状和发展趋势来看，目前发达国家已投人大量的资金和人力开发电动汽车(尤其是混合动力电动汽车)试验技术。如美国能源部和三大汽车公司共同出资支持国家再生能源试验室、阿贡试验室都开展了电动汽车的试验技术。各汽车公司也都建立了自己的试验室发展试验技术。再生能源试验室开发了试验仿真评价软件ADVISOR，阿贡试验室也开发出了基于试验台架的动态仿真试验系统软件PSAT，供美国三大汽车公司开发电动汽车使用。

　　国内在混合动力电动汽车的开发领域已取得了一些可喜的成绩，而在电动汽车试验技术方面还比较落后，因此应尽快建立我国的电动汽车标准体系和测试、评价基地。

　　4 结束语

　　现在，零排放电动汽车的技术已经逐渐成熟，并已开始商品化，一次充电行程基本能满足市区交通的要求。大规模应用的主要问题是电动汽车的初始成本高和续驶里程不理想，而燃料电池电动汽车仍处于研发阶段，要想低成本批量生产仍有待时日。无论从环保角度还是从能源角度来看，未来的电动汽车都需要有一个大的发展，其开发关系到众多工业的兴衰，可能成为未来新的经济增长点。根据我国国情，我国大部分城市普遍存在着十分严重的交通问题和汽车尾气排放污染问题，因此发展中小型电动汽车的市场更独特、应用前景更广阔。

　　我国从20世纪70年xx始研制电动汽车，曾经制造出一些样车进行试验，但由于资金、人力有限，未取得进展。1992年，电动汽车{dy}次被列入国家科技攻关项目，由国家科委、国家计委、国防科工委、国家经贸委等资助研制微型电动汽车、电动大客车及与之配套的电池、电机、充电器等，使我国电动汽车水平有了明显的提高。1996年，国家科委把电动汽车列入“九五”国家重大产业工程项目，所列的4个课题全部启动，即电动概念车的研制、电动改装车的研制、电动汽车应用示范区的建立和有关电动汽车的政策、法规、标准、运行机制和关键技术的研究。至此，我国全面拉开了电动汽车研究与开发的序幕。