李军

摘要：随着近年来绿色环保发展理念的不断深入，电动汽车产业得到了极大程度的开拓与发展。通过分析理解电动汽车的简单工作原理，便可知道电源系统是电动汽车发展的核心因素。为满足相比于传统汽车应有的动力性与续驶里程，以及使用寿命相当的基本要求，电动汽车的电源应当具备高比能和高比功率等性能。对此，在此基础上，进一步研究循环寿命长、效率高、成本低的电源系统是当前电动汽车发展的重要走向。

关键词：电动汽车；电源系统

前言：近年来，综合保护环境、未来可持续等发展原则，于此理念下诞生的电动汽车受到了广泛的欢迎与认可。电动汽车，简称BEV，指的就是以车载电源为运行动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。

而其与传统汽车的明显不同之处即是电源使用的根源不同。电动汽车常用的电源即蓄电池，通过蓄电池持续为电动机提供电能从而驱动动力传动系统，进而达到驱动汽车行驶的目的。本文将从分析电动汽车电源变化发展，结合现代电动汽车电源发展来进一步研究未来电动汽车电源系统。

一、电动汽车的简单概述

随着人类对资源节约与环境保护可持续发展理念的深入理解，近年来作为能在一定程度上降低环境影响力的电动汽车得到了广泛的认可与使用。

电动汽车BEV，就是将车载电源作为供电源从而驱动电机进一步使得汽车能够顺利行驶。简单说来，它的工作原理即从蓄电池提供电能产生电流开始，通过电力调节器过渡到电动机，再经过动力传动系统从而驱动汽车行驶（Road）。

对于传统的内燃机汽车来说，电动汽车与其根本性上的不同即是电力驱动及控制系统成为了电动汽车能够顺利运行的关键部件。而对电动汽车这一大类来说，由于车载电源及动力系统等方面存在的不同，继而发展出了纯电动汽车BEV、混合动力汽车PHEV和燃料电池汽车FCEV简单概括归纳的三种电动汽车。

纯电动汽车BEV是目前技术较为成熟的典型电动汽车代表。通过蓄电池充当车载电源，在有电力供应的地方都能简单实现超快充电与随时充电，进而电动机顺利工作驱动汽车行驶。

混合动力汽车PHEV则是通过从燃料在内燃机内工作或是蓄电池类的电能储存装置中获得动力的汽车，通过内燃机运转关闭与蓄电池供电给电动机的转换，完美实现油耗低、污染少的最优工况。而其又根据动力系统结构形式的不同继而分为串联式混合动力汽车SHEV、并联式混合动力汽车PHEV及混联式混合动力汽车CHEV等不同类型。

燃料电池汽车FCEV，顾名思义就是通过利用燃料电池消耗燃料，从而驱动动力系统运行的汽车。燃料电池的工作原理即是常见的电化学反应，反应过程不会产生有害物质，能量转换率在此反应中还奇高。因而燃料汽车成为了当前发展下的理想车型，近年来更是得到了极大程度的发展。

二、电动汽车电源系统的发展追溯

自电动汽车问世以来，车载电源的选用也结合着当前资源利用情况与人类发展需求而不断改进，大致可以分为蓄电池等三个阶段。

铅酸蓄电池是车载电源的早期开发的电源系统，也因为在此方面技术成熟而得到了广泛的使用。除了技术成熟外，铅酸蓄电池被广泛应用的重要原因还有其价钱便宜、可靠性高、良好的温度性能等方面。

然而实际上，铅酸蓄电池的比能量与比功率都比较低。拿城市的一辆普通公交车来说，行驶一百公里会消耗100KWh。照此计算，如果行驶300km，相应的就应该装置300KWh的电池组。如果电池组比能量按每一千克40Wh来算的话，电池组的重量都能占到7.5t！这显然是不可能的。此外，不可避免的阻率也使得铅酸蓄电池释放的电能不足进而制约电动汽车加速、爬坡等相关性能。

而后發展的镍镉电池Ni-Cb，尽管其功率强，并且储存能量高，而其生产成本高，而且重金属镉污染环境且具有致癌性。因而镍镉电池在电动汽车的发展中存在很大的限制。而无镉的镍氢电池Ni-MH则因此与镍镉电池相反不存在污染问题，保留着其绿色环保的效用。钠硫电池（Na-S）有着很高的比功率与比能量，但又由于其存在温度限制与腐蚀性的影响，存在结构设计坚固的影响。

近年来广泛发展的锂离子电池（Li-lon）尽管仍处于开发阶段，但由于其超强的比能量与使用寿命等优点，使得Nissan FEV、Altra等电动汽车都采用了锂电池电池。

三、电动汽车电源系统的未来展望

不得不说，联系到当前资源可循环可再生、绿色环保可持续的发展理念，锂离子电池等更具经济效益与绿色意义的电源系统已逐步替换了早期的铅酸蓄电池等高消耗车载电源，进而登上了电动汽车当前电源系统研究发展的舞台。

实际上，锂离子电池不仅比能量和比功率高，其价格也相较于其他蓄电池更低，性能也更安全和稳定。就拿前文铅蓄电池中举例的城市公交车来说，锂离子电池的理论比能量为每千克170Wh。照前面配置的300KWh铅酸蓄电池来说，如果替换成锂离子电池中的磷酸铁锂电池，重量就会骤然减轻至1764Kg！而锰锂电池的输出电压更高于磷酸锂电池，可见锂离子的电池前景是极为广阔待深入研究挖掘的。

此外，目前新兴的电动汽车电源还有在20世纪90年代提出的新概念电池，飞轮电池（FB）。飞轮电池与传统的化学电池有着本质上的不同，它是一种物理电池，即是通过物理方法机械能实现储能。飞轮电池中内部的电机在充电的时候就会以电动机的形式运转，即当有外部能量输入时电机能够带动飞轮高速运作。简单说来就是充电使得飞轮转速增加同时增大其储能，相对应的放电就是飞轮带动对外输出电能完成能量转换。

实际上由于其仍在开发阶段，成本高技术要求也高使得应用并不广泛。但飞轮电池所具备的方便快捷无污染，效率高且寿命长等性能使得各国对此投入大量的人力与资金开展研究。而我国例如英利集团等科技企业更在“十二五”期间投入了大容量储能飞轮研发，实现大储能装置的规模化生产。

可以说，21世纪及22世纪，在地球资源日益紧张、环境不断恶化的形势下，太阳能（包括其派生的风能、浪能）可能变为唯一允许使用的能源。在此情况下，在利用太阳能的基础上加入飞轮电池储能的效用，太阳能电厂便可以提供全天候的能源。而在这一目标的实现下，人类“绿色能源”的研究探索也能够终得以成功。

结论

在当前节约型社会建设过程中，电动汽车在各方面具备的经济效益与便利，使得电动汽车势必成为当下出行的新宠。对比早期开发使用的铅蓄电池，锂离子电池更轻便且价格便宜，更在比功率比能量方面具有极大的优势。而当下正在努力开发的飞轮电池，较于传统化学电池更为便利。可见，电动汽车电源系统仍存在广阔的开发空间待有关研究人员对此深究探索。

参考文献：

[1]段万普.电动汽车技术与商业运行。中国电力出版社，2013

[2]程灯亮.现代电动汽车电源系统的研究。南昌大学，2010

[3]范晓燕.电动汽车充电桩集中式电能规划技术研究，2013