纯电动汽车_范文大全网

摘要:

内燃机汽车经过 120多年的发展和壮大,再安全,节能,环保,舒适和廉价等方面取得了重大的进展。但是内燃机汽车的发展也正在面临可持续发展能源的挑战,大气环保和地球温室效应(变暖)的挑战,以及噪声方面的限制等。在 20世纪的最后几十年,环境和能源对人类生活和社会发展的影响越来越大 , 节能, 环保, 新能源等字眼越来越紧密的与汽车联系在一起。研制开发更节能 , 更环保 , 使用替代能源的新型汽车, 成为汽车工业发展的主流, 经过对各种新燃料 , 新能源和新动力的探索,电动汽车成为最主要的选择之一。

关键字:电动汽车能源燃料电池环保 HEV

正文:

目前, 世界上各种汽车的保有量超过 7亿辆, 每年新生产的各种汽车约 5000万辆, 按平均每辆汽车消耗 10-15桶石油制品计算, 汽车的石油消耗量每年达到 80-100亿桶,约占世界石油产量的一半以上。石油资源的开采每年达到几十亿吨,经过长时期的现代化大规模地开采,石油资源日渐枯竭,按科学家预测,地球上的石油资源如果按目前的消耗水平,石油资源仅仅可以维持 60-100年。 21世纪以来, 石油价格的上涨已对世界经济的发展产生了巨大的威胁, 人类面临着更加严峻的石油资源的危机和挑战。

大多数汽车使用内燃机作为驱动动力, 燃料在内燃机中迅速燃烧, 释放的化学能转变为热能, 通过活塞和曲柄连杆运动将热能转化为机械能使汽车运行。在汽车的满负荷条件下,汽车的总效率 15%-16%,柴油机约为 18%-22%,在部分负荷条件下内燃机的效率还更低一些。

替代能源技术的研究目前发展很迅速。如各种醇类(添加)燃料、压缩天然气、液化石油气、氢气以及生物柴油等(比较前瞻性的还有可燃冰等) 。常规内燃机稍加改动, 就可以使用这些替代能源, 的确可以明显减少对石油燃料的依赖,而且其排放污染物也比汽油、柴油少得多。

但目前存在的问题主要有:替代燃料车辆的动力性比采用石油燃料要差; 替代燃料的产能远不及石油, 有的还需要牺牲大面积的耕地; 其制造和储运环节存在安全问题;其补充设施(主要是各类加气站)目前还不够普及;氢气和生物采油等制备成本并不低。

纯电动汽车顾名思义, 也就是完全由电力驱动、而没有其他动力设备和能源装臵的车辆。其动力系统很简单:电池组—电动机—车辆传动系… 电动机的效率远高于内燃机, 而且在工作时没有任何化学污染物的排放, 对节能和环保都有很大的意义。而且其机械传动和控制系统也不是非常复杂。但纯电动车辆也存在一些问题:

(1)最主要的,纯电动车辆电池组的能量密度偏低。无论采取何种先进电池技术, 就目前技术水平而言, 单位重量的电池所能储存的电能, 远低于同样重量燃油所能释放出来的机械功。这就意味着, 要么牺牲动力性和续驶历程、要么极大的增加车载电池的重量。而对于很多运输任务而言, 这两个选择都是难以接受的。

(2)另外,纯电动车辆的充电场所和充电时间都存在问题。

(3)如果我们深入研究其能量转换链,会发现,纯电动车辆最终很可能还是依赖化石燃料 (或者水电、核能; 单纯的太阳能或者风能等完全清洁能源基本上不现实) 。

石油或者煤炭经过发电设备转化成电能、经过输变电、给电动车的电池充电、再由电池放电给电机做功。能量转换次数较多, 最终对化石燃料的利用率并不很高;而且所谓“零排放”只是对于车辆行驶环境而言,发电的过程及其设备维护很可能还是存在污染。

(对于发电行业来说,虽然采用的技术在不断地升级,如开发出了超高压、超临界、超超临界机组, 开发出了流化床燃烧和整体气化联合循环发电技术, 但这种努力的结果是:机组规模巨大、超高压远距离输电、投资上升,到用户的综合能源效率仍然只有 35%左右,大规模的污染仍然没有得到根本解决。 )

(4)大容量电池组的成本较高,维护较复杂,其制造和维护过程中很可能会产生大量污染物。

燃料电池车辆目前车辆行业界的一个共识:电动车辆、乃至所有 “清洁能源汽车”的终极技术目标,就是燃料电池。

1. 基本定义燃料电池是将所供燃料的化学能直接变换为电能的一种能量转换装臵, 是通过连续供给燃料从而能连续获得电力的发电装臵。由于其具有发电效率高,适应多种燃料和环境特性好等优点,近年来已在积极地进行开发。依据电解质的不同,燃料电池分为碱性燃料电池(AFC ) 、磷酸型燃料电池 (PAFC ) 、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC ) 、固体氧化物燃料电池(SOFC )及质子交换膜燃料电池(PEMFC )等。

燃料电池不受卡诺循环限制,能量转换效率高,洁净、无污染、噪声低,模块结构、积木性强、比功率高,既可以集中供电,也适合分散供电。

2. 基本结构与工作原理

(1)燃料电池

燃料电池从本质上说是一种电化学装臵,其基本组成与一般电池相同。为实现较大功率的输出,燃料电池通常由若干“单体电池”组成。与普通电池类似, 单体燃料电池是由正负两个电极 (负极即燃料电极, 正极即氧化剂电极 ) 以及电解质组成。

不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部, 因此, 限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质, 只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时, 燃料和氧化剂由外部供给,进行反应。原则上只要反应物不断输入,反应产物不断排出,燃料电池就能连续地发电。

这里以氢 -氧燃料电池为例来说明燃料电池的基本工作原理。

氢 -氧燃料电池反应原理

这个反应是电解水的逆过程。电极应为:

负极: H2 + 2OH- → 2H2O + 2e- 正极: 1/2O2 + H2O + 2e- → 2OH- 电池反应:H2 + 1/2O2==H2O

另外, 只有燃料电池本体还不能工作, 必须有一套相应的辅助系统, 包括反应剂供给系统、排热系统、排水系统、电性能控制系统及安全装臵等。燃料电池通常由形成离子导电体的电解质板和其两侧配臵的燃料极(阳极) 和空气极(阴极) 、及两侧气体流路构成,气体流路的作用是使燃料气体和空气 (氧化剂气体) 能在流路中通过。在实用的燃料电池中因工作的电解质不同, 经过电解质与反应相关的离子种类也不同。 PAFC 和 PEMFC 反应中与氢离子(H+) 相关,发生的反应为:

燃料极: H2 =2H+ + 2e- 空气极: 2H+ + 1/2O2 +2e-= H2O 全体:

H2+1/2O2 = H2O

氢氧燃料电池组成和反应循环图

在燃料极中,供给的燃料气体中的 H2 分解成 H+ 和 e- , H+ 移动到电解质中与空气极侧供给的 O2发生反应。 e- 经由外部的负荷回路, 再反回到空气极侧, 参与空气极侧的反应。一系例的反应促成了 e- 不间断地经由外部回路,因而就构成了发电。并且从上式中的反应式(3)可以看出,由 H2 和 O2 生成的 H2O , 除此以外没有其他的反应, H2 所具有的化学能转变成了电能。但实际上,参与电化学反应的电极存在一定的电阻, 电流通过时会引起了部分热能产生, 由此减少了转换成电能的比例。

(2) 燃料电池电动车的系统组成组成燃料电池电动车的动力系统有三个关键零组件,即

① 重组器 (reformer ) :将甲醇、汽油等液体燃料重组为富氢气 (hydrogen-rich )气体燃料,提供予燃料电池反应。

②燃料电池(fuel cell stack):燃料电池是燃料电池电动车的动力源, 其提供氢气与空气中的氧气反应并产生电流与电压, 同时产生废热 (水) 等副产物。

③电力转换器(inverter /converter ):将燃料电池产生的电力转换为直流电或交流电,或具备升压或降压以调整电力输出。

3. 技术特色及发展现状

燃料电池被称为是继水力、火力、核能之后第四代发电装臵和替代内燃机的动力装臵。国际能源界预测,燃料电池是 21世纪最有吸引力的发电方法之一。根据工作温度的不同,把碱性燃料电池(AFC ,工作温度为 100℃) 、固体高分子型质子膜燃料电池(PEMFC ,也称为质子膜燃料电池,工作温度为 100℃以内)和磷酸型燃料电池(PAFC ,工作温度为 200℃)称为低温燃料电池;把熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC ,工作温度为 650℃)和固体氧化型燃料电池(SOFC , 工作温度为 1000℃)称为高温燃料电池,并且高温燃料电池又被称为面向高质量排气而进行联合开发的燃料电池。

燃料电池最大的优点在于能量转换次数少,燃料利用率高。

传统的火力发电站的燃烧能量大约有近 70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上, 燃烧时还会排放大量的有害物质。而使用燃料电池发电, 是将燃料的化学能直接转换为电能, 不需要进行燃烧, 没有转动部件, 理论上能量转换率为 100%,装臵无论大小实际发电效率可达 40%~60%,可以实现直接进入企业、饭店、宾馆、家庭实现热电联产联用,没有输电输热损失,综合能源效率可达 80%,装臵为集木式结构,容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比,非常灵活。

此外,燃料电池还具有以下优点:

(1)部分负荷时也能保持高的效率;

(2)通过与燃料供给装臵的组合,可适用较大范围的不同燃料;

(3)输出功率可按“积木式”灵活调节;

(4)电池本体的负荷响应性好;

(5) NOX 及 SOX 等的排出量少,有利环保。

近 20多年来, 燃料电池经历了碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型的发展阶段,燃料电池的研究和应用正以极快的速度在发展。 AFC 已在宇航领域广泛应用, PEMFC 已广泛作为交通动力和小型电源装臵来应用, PAFC 作为中型电源应用进入了商业化阶段, MCFC 也已完成工业试验阶段,起步较晚的作为发电最有应用前景的 SOFC 已有几十千瓦的装臵完成了数千小时的工作考核,相信随着研究的深入还会有新的燃料电池出现。

美、日等国已相继建立了一些磷酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂、质子交换膜燃料电池电厂作为示范。日本已开发了数种燃料电池发电装臵供公共电力部门使用,其中磷酸燃料电池(PAFC )已达到

在车辆工程领域,目前比较普遍的方案是氢动力质子交换膜燃料电池 (PEMFC )

混合动力汽车(HEV ) 关于“混合动力”的定义比较多,一般比较通行的是:一辆汽车,同时拥有两种、或两种以上的动力装臵(也有的用“能源装臵” 术语,但不够严谨) ,其中有一种必须是电能动力。

而一般来说,除了电力之外的动力,另一种都是车用内燃机。所以“混合动力”又常被称作“油电混合” 。

2. 基本工作原理

与纯电动车和燃料电池车 (以及单纯太阳能汽车等) 方案相比, 可以说混合动力采用的是一种不那么激进的“中庸之道” 。

其全部能源归根结底还是来自车载燃油, 燃油还是通过传统热力学过程由热机转化成机械能。

也就是说,混合动力整车的能源利用率不会高于车载内燃机的最佳热效率。其节能减排的基本出发点是:优化发动机的工作区间。

(可以类比无级变速器。无级变速器可以在某功率下寻求燃油消耗率最小的工作点,而混合动力可以将发动机控制在整个万有特性图中的最经济点。 ) 例如,发动机的最经济工作点是:n=2000rpm, Pe=40Kw。

当车辆负荷较轻时,比如,仅需要 20Kw 的功率。此时,发动机仍工作在最

经济点,输出 40Kw 功率;多余的 20Kw 由电系统回收,储存在电池中。 (或者发动机完全关闭,单纯由电系工作。 )

转速和车速的协调由传动系的传动比实现,所以很多 HEV 配臵无级变速器。当车辆负荷较大时,比如,需要 60Kw 的功率。此时,发动机仍工作在最经济点,输出 40Kw 功率;不足的 20Kw 由电系统提供,电池对外放电。 (或者发动机完全关闭,单纯由电系工作。 )

就目前技术水平而言, 与常规动力车辆相比, 混合动力车辆的油耗可以降低一半左右,排放污染物水平减少的幅度更大。

3. 技术类型

混合动力车辆,根据“油”与“电”的不同组合方式,有串联、并联和混联之分。较常见的是前两者。

(1)所谓“串联” ,就是发动机 -发电机 -电动机 -车辆传动装臵…成线形串成一列。在发电机和电动机之间是蓄电池端口,由控制器控制。能量基本流程:①发动机工作在最经济点, 燃油的化学能由内燃机转化成机械能 (或者关闭发动机,完全由电池提供能源) ;

②带动发电机全部转化成电能;

③如果发电量不足, 则由电池补充; 如果发电量超过需求, 则将多余的部分储存在电池中;

④电能经过电池的调节后传递给电动机,再次转化成机械能;

⑤机械能带动车辆传动系统,提供驱动轮驱动力…

由于所有能量都要经过发电 -电动的反复转换,效率较差;而且由于串行布臵,所有动力总成都要满足车辆最大功率的需求,体积和质量都难以控制。但串联式方案由于发动机和驱动轮之间没有直接的联接, 发动机工作不受行驶环境和驾驶员意图的影响, 容易控制在理想工作点, 整套控制系统也较简单 (相对并联和混联) 。

目前, 如果选用效率较高的发电机和电动机, 串联式混合动力车辆的效能还是可以接受的。

(2)所谓“并联” ,指的是“油”和“电”都可以单独驱动汽车行驶。它的核心电系是一个在控制器控制下的电机,可以适时的充当电动机或者发电机。 ①发动机工作在最经济点, 燃油的化学能由内燃机转化成机械能 (或者关闭发动机,完全由电池提供能源) ;

②如果该功率不足, 则电池放电, 电机对外输出机械功, 在动力合成装臵的协调下该机械功与来自内燃机的机械功汇合, 共同驱动车辆; 如果发动机功率过剩, 那么动力合成装臵将一部分功率分配给电机, 电机发电, 将剩余的能量储存起来;

③从动力合成装臵输出的机械功驱动车辆…

很显然, 并联式方案更复杂, 而且发动机与驱动轮存在机械连接, 对控制器的要求更高。

但其最大的优点是效率高。驱动轮输出功率中的很大一部分直接来自发动机,而不需要发电 -电动的转换。另外,由于内燃机和电机的功率是相加后共同满足行驶需求, 它们各自的额定功率都可以远小于整车的功率需求, 可以做到小型化、轻量化,这对于许多小型车辆而言是必须的。

(3)还有一种“混联” 。从理论上说,其综合性能最佳;但系统组成非常庞大,传动布臵非常困难,对控制系统的要求也非常高。在此不多介绍。

4. 特点总结

总之,混合动力技术的优点包括:

所采用的动力总成都是对已有技术的继承,需要完全重新研制的设备不多。由于所有能源从本质上还是来自车载燃油, 能够比较准确的定量评价对燃油经济性和排放性的贡献。

是目前唯一可以回收制动能量(部分)的技术。

对蓄电池技术要求相对不高。

利用普通加油站。

而存在的问题主要有:

没有完全摆脱对化石燃料的依赖。这是最致命的缺陷, 所以一般认为混合动力技术只是燃料电池车辆普及之前的一个过渡。

在所有电动车辆技术中, 其控制系统最为复杂。对控制器软硬件水平以及车上信号通信的要求非常高。 (因此,实际混合动力车辆的效能与仿真计算相比, 存在一定差异。 )

由于各动力装臵的工作状况切换比较频繁, 其寿命存在问题。而且大量的瞬态工作过程对油耗和排放都带来一定负面影响。

专门用于混合动力车辆的高效率、低排放内燃机的研发还需加快进度。研发和制造成本较高。

这是所有电动车辆 (乃至所有新型节能车辆) 的共性。如果没有政策性倾斜, 单凭其技术优势和消费者对环境问题的自觉认知, 市场竞争力不佳。因为其初始购车费用和日程养护、维修费用的增加,远远超过节能所带来的收益。

参考文献 :《电动汽车》胡骅 /宋惠主编人民交通出版社

《汽车工程概论》肖生发主编北京理工大学出版社

纯电动汽车

优点介绍：电动汽车是针对内燃机车辆提出来的概念。谓之“电动”，是因为它的能源是蓄电池而不是汽油（或柴油）等石油产品。纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。一般采用高效率充电电池，或燃料电池为动力源。电动汽车无需再用内燃机，因此，电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱，由于电能是二次能源，可以来源于风能、水能、热能、太阳能等多种方式。

结构介绍：电动汽车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、控制器和辅助设施蓄电池六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此蓄电池汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速控制由控制器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。纯电动汽车主要由蓄电池、电动 / 发电机等部件组成。蓄电池向电动机提供电能来驱动汽车。在制动或减速时，电机作为发电机来回收能量。

动力系统主要由动力蓄电池、驱动电机等组成，动力蓄电池向电机提供电能驱动汽车。纯电动汽车具有零排放、能效高、振动和噪音小，电机效率高、制动能量可以回馈等特点。

原理介绍：纯电动汽车，顾名思义，是由蓄电池的能量使电机驱动车轮前进；燃料电池区别于纯电动汽车，由常见的氢燃料电池不断的产生电能，并储存在蓄电池中，依然由电机驱动车轮。混合动力汽车是为解决纯电动汽车续驶里程短而提出的一种折中方案。它既有发动机，又有电机，可单独由电机驱动或发动机参与电机驱动。系统的复杂性增加，但是改善了发动机的工作状况而具有很高的燃油利用率，通常也把它归入电动汽车。

分类介绍：就开发的电动汽车来讲，可分三类：纯电动汽车（Pure EV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle：HEV）和燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle：FCV）。

面临的问题介绍：电动汽车的困难是目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1／3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。

现状介绍：

1、发达国家与主要汽车集团的电动汽车现状

国外著名汽车公司都十分重视研究开发电动汽车, 世界发达国家不惜投入巨资进行研究开发, 并制定了一些相关的政策、法规来推动电动汽车的发展。美国目前正在大力研制和推广使用燃料电池电动汽车和纯电动汽车, 政府能源部与通用、福特和戴- 克三大汽车制造商联合开发燃料电池电动汽车。现在, 美国已有7 个州加入了零排放计划, 到规定年限后这些地区销售的汽车必须为零排放, 即只能为纯电动汽车和燃料电池电动汽车。

以美国蓝鸟客车公司、英国的FRZAERNASH公司、日本丰田、日本本田为代表的电动客车和轿车已经上市, 英国已有数万辆电动汽车在使用;

法国是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一, 成立了电动汽车推广应用国家部际协调委员会,巴黎和拉罗舍尔已经建立了比较完善的纯电动汽车充电站网基础设施, 制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策, 且已经初步形成了纯电动汽车运行体系。

在近年的国际性大型运动会上, 电动汽车也成为各国展示其科技实力和环保意识的工具之一。亚特兰大奥运会使用了美国蓝鸟客车公司生产的纯电动客车作为公务和电视转播车, 悉尼奥运会购买了英国FRAZER- NASH 公司的近400 辆电动客车作为运动员接送车辆。混合动力电动汽车领域,

日本丰田公司开发的Prius 和本田公司开发的Insight2 种混合动力电动汽车已开始批量投放市场。丰田公司的Prius 销售已在2006 年累计突破150 万辆, 并于2005 年底在我国长春一汽进行了组装生产和销售。日产公司也于2003 年推出Tino 混合动力汽车, 在日本国内市场上销售了100 多辆。

欧洲各大汽车厂商争先恐后地推出了本公司研制的混合动力电动汽车, 甚至德国的博世(BOSCH) 等著名的零部件公司也积极与大汽车公司联手开发混合动力电动汽车技术。美国已有近20 个城市试验使用混合动力电动公交车,瑞典、法国、德国、意大利、比利时等国计划在9 个欧洲城市开通混合动力电动公共汽车线路。燃料电池电动汽车斩露头角, 国外企业界纷纷组成强大的跨国联盟, 以期达

到优势互补的目的。如日本丰田与美国通用公司, 日本东芝公司与美国国际燃料电池公司, 德国BMW公司与西门子公司, 雷诺汽车公司与意大利De Nora 公司分别组成联盟开发燃料电池电动汽车; 本也已投资数亿美元开发燃料电池电动汽车。其中, 以加拿大的巴拉德、美国的福特、德国的戴姆勒- 克莱斯勒联(XCELLSIS)最具代表性, 该联盟投资10亿加元开发生产电动汽车用燃料电池动力系统。在燃料电池电动汽车的研发热潮中, 几乎所有的国外大型企业集团全部介入, 投入的总额超过百亿美元。但是, 由于燃料电池的成本和寿命问题, 使得这一项目目前进展缓慢。在燃料电池电动汽车的示范运行方面, 世界各国也都不约而同地把注意力集中在大客车上, 如欧盟的CUTE 示范项目、UNDP/GEF 燃料电池商业化示范项目、美国加州的CAHFC 示范项目和日本的JHFC计划等。与此同时, 部分国家政府为促进电动汽车的发展, 通过财税手段调整汽车发展结构。像美、日等国政府对于电动车产品给予10%的鼓励性补贴, 荷兰政府的补贴更是高达30%。并对传统汽车开征燃料税, 如欧洲部分国家燃料税高达200~300%,最低的美国也有34%。

2、中国电动汽车现状

中国电动汽车虽然没有欧美等国家起步早, 但国家从维护能源安全, 改善大气环境, 提高汽车工业竞争力, 实现我国汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑, 从“八五”开始到现在, 电动汽车研究一直是国家计划项目, 并在2001 年设立了“电动汽车重大科技专项”。通过组织企业、高等院校和科研机构, 集中各方面力量进行联合攻关, 现正处于研发势头强劲阶段, 部分技术已经赶上甚至超过世界先进水平。“电动汽车重大科技专项”实施以来, 已成功开发出燃料电池汽车样车, 累计运行数千公里; 混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过百万公里; 纯电动汽车已通过国家有关认证试验。

纯电动汽车-发展

电池是电动汽车发展的首要关键，汽车动力电池难在 “低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三个要求上。要想在较大范围内应用电动汽车，要依靠先进的蓄电池经过10多年的筛选，现在普遍看好的氢镍电池，铁电池，锂离子和锂聚合物电池。氢镍电池单位重量储存能量比铅酸电池多一倍，其它性能也都优于铅酸电池。但目前价格为铅酸电池的4-5倍，正在大力攻关让它降下来。铁电池采用的是资源丰富、价格低廉的铁元素材料，成本得到大幅度降低，也有厂家采用。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属，锂离子电池单位重量储能为铅酸电池的3倍，锂聚合物电池为4倍，而且锂资源较丰富，价格也不很贵，是很有希望的电池。中国在镍氢电池和锂离子电池的产业化开发方面均取得了快速的发展。电动汽车其他有关的技术，近年都有巨大的进步，如：交流感应电机及其控制，稀土永磁无刷电机及其控制，电池和整车能量管理系统，智能及快速充电技术，低阻力轮胎，轻量和低风阻车身，制动能量回收等等，这些技术的进步使电动汽车日见完善和走向实用化。我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，中国已有10个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。中国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，假如中国人均汽车持有量达到现在全球水平---每1000人有110辆汽车，中国汽车持有量将成10倍地增加，石油进口就

成为大问题。因此在中国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。

经历了长期发展，纯电动汽车技术逐步成熟，并在美、日、欧等国家得到商业化的推广应用。目前世界上有近4万辆纯电动汽车在运行，其中法国8000辆，美国7000辆，在日本7400辆。主要用在公共运输系统。

核心技术介绍：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。

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。

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。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。

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%。

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最佳充电方式，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，确定一个最佳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精确的数学模型。

研发历史介绍：一百多年来，电动汽车在汽车发展史中经历了三次重大机遇：第一次发生在一百余年前。由于当时电池和电机的发展较内燃机成熟，而且石油的运用还没有普及，使电动汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重的位置。第一辆电动汽车（3轮）由法国人古斯塔夫?土维（Gustave Trouve）在1881年制造出来，此后三四十年间，电动汽车在当时的汽车发展中占据着重要位置。例如，世界上首辆车速超过100公里／小时的汽车就是电动汽车。那是在1899年，由比利时工程师卡米乐?热纳茨（Camille Jenatzy）设计的名为“从不满意”（La Jamais Contente）的铝制车身汽车，现在保存在法国贡批尼（Compiegne）博物馆中。据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中，有38％为电动汽车，40％为蒸汽车，22％为内燃机汽车。到了1911年，就已经有电动出租汽车在巴黎和伦敦的街头上运营，到了1912年在美国更有至少3.4万辆电动汽车运行。

第二次是在70年代石油危机的爆发时.由于石油的大量开采和内燃机的种种优越性，电动汽车渐渐被人们忽视。直到上世纪70年代石油危机的爆发，给世界各国政界一次不小的打击，开始考虑替代石油的其他能源，包括风能、太阳能、电能等可再生能源。因此从政治经济方面考虑，才又给了电动汽车第二次机遇，又一次被人瞩目。

第三次机遇开始于若干年前，世界上除了已存在的能源问题之外，环境保护问题也逐渐成为了各个方面所关心重大课题，内燃机汽车的排放污染，给全球的环境以灾难性的影响，因此开发生产零污染交通工具成为各国所追求的目标，电动汽车的无（低）污染优点，使其成为当代汽车发展的主要方向。

超级电容：电车虽无废气排放，头顶上的“蜘蛛网”却影响城市景观，有没有两全其美的办法？上海首批 7辆超级电容车月底前将在公交 11路内圈投入试运行，运营中无需连接电缆，只需在候客上车间隙充电 30秒到 1分钟，就能行驶 3到 5公里。

很多城市都曾为电车的去留问题引发争论。据统计，近年来沪上电车线路呈逐渐缩减趋势，目前全市还剩电车公交线路 16条，电车 500多辆。当公交汽车拖着黑尾奔跑在路上，行人常常掩鼻：汽车废气污染太严重，还是电车环保。据介绍，超级电容车外观与普通无轨电车相似，只是头上不见了两根“辫子”。电车底部装了一种超级电容，车辆进站后的上下客间隙，车顶充电设备随即自动升起，搭到充电站的电缆上，通过 200安培的电流强度完成充电。据介绍，电容车在一个站点充电 30秒至 1分钟后，空调车可以连续运行 3公里，不开空调则可以坚持行驶 5公里，最高时速可达 44公里。 11路里圈共有 10个站点，总长 5公里多。理论上讲，在不开空调情况下，电容车即使只在终点站充电，基本上一圈都可以坚持下来。但为了防止由于堵车等导致电力不足， 10个站点中有 7个设立了充电站。

超级电容车除了能兼顾环保和景观，运营成本的优势也比较明显。据测算，以百公里燃料消耗成本计算，柴油车约为 220元，天然气车约为 140元，电车则只需 70元左右。记者了解到，目前一辆超级电容车的造价在 80万元左右，其中包含了科研开发费用。市公交协会有关负责人表示，电容车一旦转化为产品，造价可以降到每辆 65万元。

《上海城市交通“十一五”规划纲要》中明确，上海将积极发展低能耗、环保、舒适的新型公交汽电车。交通管理部门也表示，假如电容车在 11路上运营良好，将逐步推广应用，使“蜘蛛网”淡出上海天空。

纯电动汽车

1.纯电动汽车的概述

纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车。它完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。从外形上看，电动汽车与日常见到的汽车并没有什么区别，区别主要在于动力源及其驱动系统。即纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。

2．纯电动汽车的优缺点优点

2.1.无污染、噪声小

电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。

2.2结构简单，维修方便

电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵

2.3.能量转换效率高,同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率；

2.4.平抑电网的峰谷差

可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电，起到平抑电网的峰谷差的作用。

电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用

缺点

价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点。

3.纯电动汽车的发展

3.1发达国家现状

国外著名汽车公司都十分重视研究开发电动汽车, 世界发达国家不惜投入巨资进行研究开发, 并制定了一些相关的政策、法规来推动电动汽车的发展。

美国目前正在大力研制和推广使用燃料电池电动汽车和纯电动汽车, 政府能源部与通用、福特和戴- 克三大汽车制造商联合开发燃料电池电动汽车。现在, 美国已有7 个州加入了零排放计划, 到规定年限后这些地区销售的汽车必须为零排放, 即只能为纯电动汽车和燃料电池电动汽车。在燃料电池电动汽车的示范运行方面, 世界各国也都不约而同地把注意力集中在大客车上, 如欧盟的CUTE 示范项目、UNDP/GEF 燃料电池商业化示范项目、美国加州的CAHFC示范项目和日本的JHFC计划等。

法国是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一, 成立了电动汽车推广应用国家部际协调委员会,巴黎和拉罗舍尔已经建立了比较完善的纯电动汽车充电站网基础设施, 制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策, 且已经初步形成了纯电动汽车运行体系。美国已有近20 个城市试验使用混合动力电动公交车,瑞典、法国、德国、意大利、比利时等国计划在9 个欧洲城市开通混合动力电动公共汽车线路。

欧洲各大汽车厂商争先恐后地推出了本公司研制的混合动力电动汽车, 甚至德国的博世(BOSCH) 等著名的零部件公司也积极与大汽车公司联手开发混合动力电动汽车技术。

与此同时,部分国家政府为促进电动汽车的发展, 通过财税手段调整汽车发展结构。像美、日等国政府对于电动车产品给予10%的鼓励性补贴, 荷兰政府的补贴更是高达30%。并对传统汽车开征燃料税, 如欧洲部分国家燃料税高达200~300%,最低的美国也有34%。经历了长期发展，纯电动汽车技术逐步成熟，并在美、日、欧等国家得到商业化的推广应用。

3.2中国现状

3.2.1中国电动汽车发展综述

中国电动汽车虽然没有欧美等国家起步早, 但国家从维护能源安全,

比亚迪纯电动汽车

改善大气环境, 提高汽车工业竞争力, 实现我国汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑, 从“八五”开始到现在, 电动汽车研究一直是国家计划项目, 并在2001 年设立了“电动汽车重大科技专项”。通过组织企业、高等院校和科研机构, 集中各方面力量进行联合攻关, 现正处于研发势头强劲阶段, 部分技术已经赶上甚至超过世界先进水平。“电动汽车重大科技专项”实施以来, 已成功开发出燃料电池汽车样车, 累计运行数千公里; 混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过百万公里; 纯电动汽车已通过国家有关认证试验。

3．2.2国内汽车企业的纯动力汽车发展情况

上海汽车公司已基本完成新能源产业链布局，预计在2012年10月实现批量生产纯电动轿车。

2010年，奇瑞自主成功研发了首款增程型电动汽车，有效解决了电动汽车的续航里程问题，是电动汽车真正实现大规模个人购买的核心技术。其瑞麒M1-REEV纯电动汽车是当前世界上已知续航里程最长的纯电动汽车之一，最大续航里程可达到400公里以上。

在纯电动技术方面，长安汽车按照从微型纯电动车到中级纯电动车的开发和推广顺序进行，长安汽车PLUG-IN、燃料电池研发方面都获得了不同程度的突破。

吉利的第一代纯电动车型已经投放市场

比亚迪集团推出的首款纯电动汽车E6已在深圳市作为出租车示范运营。深圳比亚迪戴姆勒新技术有限公司成立，该合资公司开发的新一代电动汽车将结合戴姆勒在汽车结构和安全领域的专有技术以及比亚迪的汽车电池和驱动技术，以进一步提升集团新能源汽车产品的市场竞争能力。

3.3纯电动汽车技术发展

3.3.1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

二次电池

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。

3.3.2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。

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。

3.3.3电动汽车整车技术

3.3.4能量管理技术

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精确的数学模型

纯电动汽车

汽车工业的快速发展在促进着世界经济的发展和给人们带来便捷的同时，也展现出了其双刃剑的另一面，给能源和环境带来了严重的问题。“能源、环境和安全成为了21世纪世界汽车工业发展的3大主题”。其中能源和环境问题作为全球面临的重大挑战和制约汽车行业持续发展的症结所在，更成为重之重。电动汽车使用电能作为动力能源，而电能具有来源广、清洁无污染等特点，电动汽车将逐步代替传统汽车，成为21世纪汽车行业的发展热点。本文就结构原理、综合性能、商业模式等方面来分析纯电动汽车和传统燃料汽车的异同。

1结构原理

燃料汽车主要有发动机、底盘、车身和电器4大部分组成，纯电动汽车的结构与燃油汽车相比，主要是采用蓄电池取代传统汽车的发动机，通过反应将电池的化学能转变为电能，在经过电动机和控制器，把电能转化为驱动轮的动能；另外和传统燃料汽车不同的是，电动汽车的制动可以进行制动能量回收，即常说的制动回馈，而传统汽车做不到。图1为纯电动汽车的动力系统结构图，传力路线如图1所示，整车的能量由蓄电池单独提供。

电动汽车的基本结构系统可分为3个子系统：电力驱动子系统、主能源系统和辅助控制子系统，如图2所示。其中电力驱动子系统由电控系统、电机、机械传动系统和驱动车轮等部分组成；主能源系统由电源盒能连管理系统构成，能量管理系统能实现能源利用监控、能量再生、协调控制等作用；而辅助控制系统主要包括辅助动力源、动力转向系统、辅助装置等。

与燃油汽车相比，纯电动汽车的结构更加灵活。燃油汽车的能量主要通过刚性联轴器和传动轴传递，而电动汽车的能量主要是通过柔性的电缆电线。

传统汽车的驱动系统主要包括离合器、变速器、万向传动装置、减速器、差速器、半桥等；而电动汽车驱动系统有多种形式，如下图3所示。

图3 电动汽车的驱动系统布置方案

图3（a）的这种布置形式的牵动汽车是在传统汽车基础上发展而来，所以其布置形式和传统汽车的驱动系统的布置形式是一样的；用一个固定速比的减速器代替了多速变速器，同时去掉离合器，实现了无变速器的传动，如图3（b）所示，这样的布置形式节省看机械传动结构的重量和体积，同时也减少了由于换挡带来的控制困难；图3（c）所示的布置形式与（b）相类似，但是驱动电机、固定速比减速器和差速器被进一步融合为一个整体，布置在驱动轴上，使得整个驱动系统大大简化和集成化；图3（d）所示的布置形式在（c）的基础，差速器被两个独立的牵引电机所代替，实现了无差速器传动；为了进一步简化系统，牵引电机与车轮之间取消了传统的传动轴，由驱动电机直接驱动车轮前进，如图3（e）所示，同时一个单排的行星齿轮用来减小转速和增强转矩，以满足不同工况要求；在完全舍弃了驱动电机和驱动轮之间机械传动装置后，轮毂电机的外转子直接连接在驱动轮上，驱动电机转速控制与车轮控制融为一体，构成了所谓的双轮毂电机时车速控制变得简单，如图3（f）所示。

2综合性能

与传统汽车相比，电动汽车具有无污染、噪声低，能源效率高等等优势。以下将从排放性、能源效率和经济性来进行比较。

2.1排放性

电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，其排放集中体现为燃烧煤火电厂对大气的排放，而传统内燃汽车的排放为尾气直接排放。下表1是长城推出的一款名为“欧拉Ⅱ”的新能源电动汽车与传统汽车排放性比较。表1 传统汽车与电动汽车排放性比较

kg/100km

由表1可知，电动汽车较传统汽车而言，向大气排放的有害气体的种类有所减少，基本不含CO和HC（碳氢化合物），而CO和HC正是大气污染中危害最大的气体成分。对于NOx和SO2两项，直接排放量然比较小，且发电厂已经采取一系列积极措施，如投运脱硫、脱硝工程，以减少NOx和SO2的排放。对于两者排放废气中占绝大多数的CO2，电动汽车的排放量减少了约31%，这对缓解温室效应引起的全球变暖及气候异常有较大的作用。

另外电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机在运转时噪声比内燃机小。

2.2能源效率

经过大量研究表明，电动汽车能源效率已远远超过汽油机汽车。特别是在城市运行工况，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明，同样的原有经过粗炼，送至发电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，后再经过汽油机驱动汽车要高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。再者，目前国内电力院的构成在逐步发生变化，谁能、风能、核能、地热能、潮汐能多种能源的不断兴起，将使电动车的环保优势更加凸显，也更符合能源安全的要求。 2.3经济性目前关于纯电动汽车经济型的指标很多，但只限制在电动汽车领域进行计算比较，不能直接与传统燃油汽车经济型进行比较分析，需建立一个指标使两者的额经济型具有可比性。本文采用“能源费率”作为统一的指标进行比较。所谓能源费率是指车辆行驶单位里程消耗能量索菲的货币量，其单位为元/100km。选取丰田汽车公司生产的纯电动汽车RAV4EV和燃油汽车RAV4作比较，如下表2在2008

年运转循环工况下的全寿命经济性比较。表2

RAV4EV和RAV4的全寿命经济性比较

根据表2可以看出，由于RAV4EV过程中没有燃油消耗，其能源费率仅为RAVA4的19.6%，其运行过程中的经济性较传统燃油汽车有明显的优势。但在RAV4EV的全寿命成本构成中整车价格和电池成本占了相当大的比重，两者占总成本烦人89.2%。这两项成本严重影响了纯电动汽车的经济性。

3 商业模式

传统汽车的销售模式主要有：专卖店模式、汽车交易市场、汽车超市等。而由于牵动汽车因你能源消耗形式发生了根本转变，决定了其能源供应网络、能源攻击事件与形式以及整车价值构成比例有很大不同，这些巨大的差别决定了电动汽车必须采取与传统汽车不同的商业模式。目前我过出现的电动汽车新型商业模式主要有：一是车电整体购买模式，在这种模式中，能源补给以充电为主、快换为辅。购买的优势在于所有权完整，缺点在于价格较高，且消费者需承担电池维护及后续更换费用，主要依靠自行充电补充电力。二是车电分离、换电为主，在这种模式中，电池充电及维护由充电站等环节负责。这种模式的好处是可以降低电动汽车初次购买成本，并避免后续电池更换压力，且电能补给迅速;但缺点是电池运营商将承担因必要的电池储备而导致的巨大资金压力，另外发生事故时电池与车辆的责任很难界定。三是整车租赁或共享模式，其中，电池充电及养护由负责。

目前出现的这些新型商业模式，均处于起步阶段，各有优劣，且并不成熟。在车用动力电池技术短期无法实现突破性进展的情况下，迫切需要进一步推动电动汽车商业模式创新，以解决当前电动汽车产业化、规模化困境。

4 结语

与传统燃料汽车相比，电动汽车有着环保节能的优势，但是其也有着难以攻克的技术难关的缺陷，不过这并不影响电动汽车在未来的产业化发展。目前世界各国都在大力发展电动汽车，形成了一个良好的局面，相信未来电动汽车的普及在不远的将来一定会实现。

纯电动汽车技术及发展趋势

一、技术概述

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。它使用存储在电池中的电来发动。在驱动汽车时有时使用12或24块电池，有时则需要更多。

1、电动车技术特点

?无污染，噪声低

?能源效率高，多样化

电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。

?结构简单，使用维修方便电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。

?动力电源使用成本高，续驶里程短目前电动汽车尚不如内燃机汽车技术完

善，尤其是动力电源(电池)的寿命短，使用成本高。电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。但从发展的角度看，随着科技的进步，投入相应的人力物力，电动汽车的问题会逐步得到解决。扬长避短，电动汽车会逐渐普及，其价格和使用成本必然会降低。

2、电动车基本结构电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。

2.1.电源

电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，许多新型电池也在发展中。这些电源(电池)主要有钠硫电池、镍铬电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等，新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。

2.2.驱动电动机

驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有"软"的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机(BCDM)、开关磁阻电动机(SRM)和交流异步电动机所取代。

2.3.电动机调速控制装置

电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。

早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结

构复杂，现在已很少采用。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管(入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。

在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。

2.4.传动装置

电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动，所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。

2.5.行驶装置

行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。

2.6.转向装置

专项装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向，工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。

2.7.制动装置

电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。

2.8.工作装置

工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。

3、电动汽车的技术内容包括:

?驱动电池技术:镍氢电池，镍镉电池，铅酸电池，钠硫电池，锂离子电池、燃料电池等，应具有比功率和比能量高，能满足动力性和续驶里程的要求:充电时间短、充电动循环多，以方便使用和保证寿命。

?电机技术:主要有四种电机:直流电机、永磁电机、开关磁阻电机、交流感应电机。要求重量轻、效率高、可靠性好。

?驱动系统控制与集成技术:多采用单片机和功率器件配合作为控制系统，功率器件主要使用IGBT(绝缘栅双极晶体管)。

?电池监视与管理系统技术

?充电系统技术

?电动汽车整车布置及匹配技术

二、现状及国内外发展趋势

二十世纪九十年代以来，国外将电动汽车技术的重点放在关键的电池技术研究上，美国三大汽车公司投资26亿美元，进行合作研究，美国电池制造商联合进行的USABC项目也把目标指向电动汽车用的电池。目前电池技术的现状与电动汽车的实用要求还有相当距离，使电动汽车在动力性能、续驶里程、制造成本和可靠性等方面无法和常规汽车相比。电动汽车的前景基本上取决于电池技术的突破。近年来镍氢、锂、燃料等类电池被相对看好，投入大量资金进行研究，铅酸、

镍镉等传统电池的改进工作也在进行。

国家科委、计委在"八五"、"九五"期间组织了电动汽车的攻关课题，最近又把电动汽车项目列入"十五"规划，国内大型汽车企业、高等院校、研究单位对电动汽车的研究也持积极的态度，通过改装电动汽车，进行了多轮试制，力争在"十五"结束时达到电动汽车的产业化。

三、"十五"目标及主要研究内容

?目标:解决关键技术，完成可实用的电动汽车的开发，并实现产业化。

?主要研究内容:电动汽车的总体设计;先进的电池技术;电动机及控制驱动系统;整车监控与管理系统、使用环境与配套技术等。

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