电动汽车的种类

2024年3月10日发(作者：丰田iq汽车)

电动汽车的种类

1 、纯电动汽车（PEV）

纯电动汽车是指完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车，虽

然它已有134年的悠久历史，但一直仅限于某些特定范围内应用，市

场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池，普遍存在价格高、寿命

短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点。目前采用的铅酸电

池、镍氢电池和锂离子电池，它们已达到的实际性能指标和市场平均

价格，如表1所示。根据实际装车时的循环寿命和市场价格，可估算

出电动汽车从各种动力电池上每取出1kWh电能所必须付出的费用。

计算时，假设电池最高可充电荷电状态（SOC）为0.9，放电SOC为

0.2，即实际可用的电池容量仅占总容量的70%;由电网供电价为0.5

元/kWh，电池的平均充放电效率为0.75。

目前国内市场上用柴油机发电，价格大致为3元/kWh，若用汽油

机发电，供电价格估计为4元/kWh，即从铅酸电机提供电能的价格大

致和柴油机发电价格相等，仅仅从取得能量的成本来考虑，采用铅酸

电池比汽油机驱动有一定价格优势，但是由于它太过笨重，充电时间

又长，因此只被广泛用于车速小于50km/h的各种场地车、高尔夫球

车、垃圾车、叉车以及电动自行车上。实践证实铅酸电池在这一低端

产品市场上有较强的竞争力和实用性。

镍氢电池的主要优点是相对寿命较长，但是由于镍金属占其成本的

60％，导致镍氢电池价格居高不下。锂离子电池技术发展很快，近

10年来，其比能量由100Wh/kg增加到180Wh/kg，比功率可达

2000W/kg，循环寿命达1000次以上，工作温度范围达-40～55℃。

近年由于磷酸铁锂离子电池的研发有重大突破，又大大提高了电

池的安全性。目前已有许多发达国家将锂离子电池作为电动汽车用动

力电池的主攻方向。我国拥有锂资源优势，锂电池产量到2004年已

占全球市场的37.1％，预计到2015年以后，锂离子电池的性/价比

有望达到可以和铅酸电池竞争的水平，而成为未来电动汽车的主要动

力电池。

2 、混合动力电动汽车（HEV）

由于完全由动力蓄电池驱动的纯电动汽车，其性能/价格比长期

以来都远远低于传统的内燃机汽车，难于与传统汽车相竞争，上个世

纪90年代以来各大汽车公司都着手开发混合动力汽车。日本丰田公

司在1997年率先向市场推出“先驱者”（Prius）混合动力汽车，并

在日本、美国和欧洲各国市场上均获得较大成功，累计产销量已超过

60万辆。随后日本本田、美国福特、通用和欧洲一些大公司，也纷

纷向市场推出各种类型的混合动力汽车。

3 、外接充电式混合动力汽车

外接充电式混合动力汽车是最新的一代混合动力汽车类型，近年

来受到各国政府、汽车企业和研究机构的普遍关注，国内外专家认为，

PHEV有望在几年后得到广泛的推广使用。

据统计，法国城镇居民80％以上日均驾车里程少于50km，在美国，

汽车驾驶者也有60％以上日均行驶里程少于50km，80％以上日均行

驶里程少于90km。PHEV特别适合于一周有5天仅驾车用于上下班，

行驶里程50～90km之间的工薪族使用。PHEV是在混合动力汽车上增

加了纯电动行驶工况，并且加大了动力电池容量，使PHEV采用纯电

动工况可行驶50～90km，超过这一里程，即必须起动内燃机，采用

混合驱动模式。

所以PHEV的电池容量一般达5～10kW?h，约是纯电动汽车电

池容量的30～50％，是一般混合动力汽车电池容量的3～5倍，可以

说它是介于混合动力汽车与纯电动汽车之间的一种过渡性产品。与传

统的内燃机汽车和一般混合动力汽车（HEV）对比（见表5），PHEV由

于更多的依赖动力电池驱动汽车，因此它的燃油经济性进一步提高，

二氧化碳和氮氧化物排放更少。由于动力电池容量的加大，每辆车的

售价至少比一般HEV高2000美元。

图3示出了四种不同类型乘用车，它们的蓄电池容量与汽车价格、燃

油消耗及尾气排放的对比关系。可见随着蓄电池容量的加大，汽车价

格将上升，但是燃油消耗和尾气排放则下降。因此可以认为，电动汽

车是以使用和损耗蓄电池为代价来换取节油、减排的效果，动力电池

性/价比的大幅提升将是电动汽车能否迅速推广使用的关键所在。

一般HEV动力电池SOC仅在较小范围内波动（例如±2％～3％）

因此循环寿命次数很长，而PHEV的动力电池SOC必须在很大的范围

内波动（例如±40％），属于深充深放，因此循环工作寿命短得多，

和纯电动汽车（PEV）相似。

目前在PHEV上都采用先进的锂离子电池，由表1可知，锂离

子电池每放出1kWh电能，能耗费为10.2元，相当于内燃每kWh能耗

费用的3倍。随着全球石油价格不断上升，燃油内燃机的能耗费用也

将不断上升，而锂离子电池随着技术进步和产量的扩大，其能耗费用

将不断下降（如图4所示），二者可能在2015至2020年内达到平衡

点。因此PHEV有望在10年内得到大面积推广使用。

4 、燃料电池电动汽车

早在1839年，英国人格罗孚就提出了氢和氧反应发电的原理。

20世纪60年代，研发出了液氢和液氧发电的燃料电池，由美国UTC

公司首先用于航天和军事用途。近20年来，由于石油危机和大气污

染日趋严重，以质子交换膜式为代表的燃料电池技术，受到世界各国

普遍重视。各大跨国汽车公司纷纷投入巨资，研发出了各种类型的燃

料电池电动汽车(FCEV)。

5 、电机及电动车轮

电动汽车驱动电机是所有电动汽车必不可少的关键部件。目前使

用较多的有直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻等四种电机。

美国和德国开发的电动汽车大多采用交流感应电机，主要优点是

价格较低、效率高、重量轻，但启动转矩小。日本研制的电动汽车几

乎全部使用永磁无刷电机，其主要优点是效率可以比交流感应电机高

6个百分点，但价格较贵，永磁材料一般仅耐热120℃以下。开关磁

阻电机结构较新，优点是结构简单、可靠、成本较低、起动性能好，

没有大的冲击电流，它兼有交流感应电机变频调速和直流电机调速的

优点，缺点是噪声较大，但仍有一定改进余地。表6列出四类电机比

较。

此外，在国外已有越来越多的电动汽车采用性能先进的电动轮

（又称轮毂电机），它用电机（多为永磁无刷式）直接驱动车轮，因

此无传统汽车的变速箱、传动轴、驱动桥等复杂的机械传动部件，汽

车结构大大简化。但是它要求电机在低转速下有很大的扭矩，特别是

对于军用越野车，要求电机基点转速∶最高转速=1∶10。

近几年，美、英、法、德等国纷纷将电动轮技术应用于军用越野

车和轻型坦克上，并取得了重大成果。例如美海军陆战队在“悍马”

基础上研制出串联式“影子”新型混合动力越野车，采用了电动轮技

术，其结构及主要技术参数如表7所示。与传统“悍马”车对比试验，

在同样侦察试验条件下，“悍马”耗油472kg，而“影子”仅耗油200kg；

同一越野路段，“悍马”耗时32分钟跑完，而“影子”仅耗时13分

50秒，此外它还具有在纯电动模式下，汽车静音、无“热痕迹”等

优点。

如此优异的性能，据闻美军已决定停产传统“悍马”车，全部改

产新型混合动力电动轮驱动的“影子”型军车。这一重要发展趋势，

应引起高度关注。