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浅谈电动汽车的发展前景 摘要：电动汽车的发展与应用必定能够带动汽车新的革命，随着当今油价的上涨，石油能源的不足，电动汽车的使用不仅能够降低车辆的使用成本，而且还能够降低环境污染，降低温室气体的排放，提高能源使用的经济性，降低噪声。所以电动汽车的使用以及新能源的使用必定带来新一代的汽车改革。 关键词：电动车核心——电池；电动汽车的分类；制约电动汽车发展的因素；新能源汽车 前言 20世纪90年代以来,随着技术的进步,以混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车涌现出来。近年来,随着国际能源供应的持续紧张、原油价格的持续上涨以及全球环境保护呼声的日益高涨,新能源汽车的技术研发和产业化发展受到了越来越多的重视,以美国、欧洲和日本为代表的发达国家和以巴西为代表的发展中国家都积极展开了新能源汽车产业发展的实践。 中国作为崛起中的大国,近年来汽车销售量快速增长,石油需求大幅增加,导致石油对外依存度急剧上升,并且快速的工业化导致了污染加重、温室气体排放大幅增加的局面。在这样的背景下,中国发展新能源汽车就具有了重大的现实意义,不仅有利于降低对石油的依赖、保证我国的能源安全,也有利于我国的环境保护和可持续发展,并为我国汽车产业实现跨越式发展提供了重要的战略机遇,可以说,中国对于新能源汽车的需要是越来越迫切了。 一、电动汽车定义 1 电动汽车定义 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。 2 电动汽车主要结构 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。 （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。 （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。 （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。 （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 （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。 （6）转向装置:转向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。 （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。 （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。 二、电动汽车的分类 1 纯电动汽车(BEV) 电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。 优点:技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。 　　 缺点: 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，有些使用价格比汽车贵，有些价格仅为汽车的1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。 2 混合动力汽车(HEV) 混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。 优点：一 采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。二、因为有了电池， 可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。三、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。 　　 四、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。 　　 五、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。六、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。 　　 缺点：长距离高速行驶基本不能省油。 3 燃料电池汽车(FCEV) 燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能获得。 优点：一、零排放或近似零排放。二、减少了机油泄露带来的水污染。三、降低了温室气体的排放。四、提高了燃油经济性。五、提高了发动机燃烧效率。六、运行平稳、无噪声。 4 氢动力汽车 氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比，氢动力汽车成本至少高出20%。中国长安汽车在2007年完成了中国第一台高效零排放氢内燃机点火，并在2008年北京车展上展出了自主研发的中国首款氢动力概念跑车“氢程”。几乎所有的世界汽车巨头都在研制新能源汽车。 优点：排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。 　　 缺点：氢燃料电池成本过高。 5 燃气汽车 燃气汽车是指用压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)作为燃料的汽车。近年来，世界上各国政府都积极寻求解决这一难题，开始纷纷调整汽车燃料结构。燃气汽车由于其排放性能好，可调正汽车燃料结构，运行成本低、技术成熟、安全可靠，所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。 　 6 生物乙醇汽车 乙醇俗称酒精，使用乙醇为燃料的汽车，也可叫酒精汽车。用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长，无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟，近来由于石油资源紧张，汽车能源多元化趋向加剧，乙醇汽车又提到议事日程。 三、电动汽车发展史 1 历史沿革 早在19世纪后半时期的1873年，英国罗伯特•戴维森制作了世界上最初的可以使用的电动汽车。这比德国戴姆勒和本茨发明的汽油发动机汽车要早了10年以上。戴维森发明的电动汽车是一辆载货车，长4800mm，宽1800mm，使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的一次电池。然后，从1880年开始，应用了可以充放电的二次电池。从一次电池发展到二次电池，这对于当时电动汽车来讲是一次重大的技术变革。电动汽车在19世纪下半时期成为交通运输的重要产品，说明了人们那时候对电动汽车需求量有了很大的提高，同时也在当时写下了电动汽车在人类交通史上的辉煌一页。1890年法国和英伦敦的街道上行驶着电动大客车，在当时的车用内燃机技术还很落后，行驶里程短，故障多，维修困难，但是电动汽车维修却很方便。在欧美，电动汽车最盛期是在19世纪末，1899年法国考门•吉纳驾驶一辆44kW双电动机的后轮驱动电动汽车，以时速106km创下了记录。1900年美国制造的汽车中，电动汽车就有15755辆，蒸汽机汽车1684辆，而汽油机汽车只有936辆。进入20世纪以后，由于内燃机技术的不断进步，1908年美国福特汽车公司T型车问世，以流水线生产方式大规模批量制造汽车使汽油机汽车开始普及，致使在市场竞争中蒸汽机汽车与电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足，使蒸汽机汽车被无情的岁月淘汰，电动汽车则呈萎缩状态。 2 发展背景 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。我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，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。我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，我国汽车持有量将成10倍地增加，石油进口就成为大问题。因此在我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。 　　 四、电动车发展的核心问题 1 制约发展的因素 （1）续驶里程有限 （2）蓄电池使用寿命太短 （3）蓄电池尺寸和质量的制约 （4）间接污染严重 2 电动车核心——电池 (1) 电动汽车对电池的基本要求 一 高能量密度；二 高功率密度；三 较长的循环寿命；四 较好的充放电性能；五 电池一致性好；六 价格较低；七 使用维护方便等。 (2) 电池研发方向 一 铅酸电池；二 镍金属电池；三 锂离子蓄电池；四 高温钠电池；五 锌空气电池；六 超级电容；七 燃料电池；八 太阳能电池。 3充电站的建设 一 充电站简介 汽车充电站和汽车加油站相类似，是一种“加电”的设备，是一种高效率的充电器，可以快速的给电动汽车充电。充电站按照功能可以划分为四个子模块：配电系统、充电系统、电池调度系统、充电站监控系统。充电站给汽车充电一般分为三种方式：普通充电、快速充电、电池更换。普通充电多为交流充电，可以使用220V或380V的电压。快速充电多为直流充电。 二 充电站无法短期建原因 （1） 电动汽车快速充电需要瞬时强大的功率电力，常规电网无法满足，必须要建专用充电网络，这涉及整个国家电网改造，国家电网大改造不是小事，耗资巨大，从讨论、立项到成网，非一朝一夕能实现。 （2) 充电时所消耗的电费虽然是一个很低的数字，但充电站工程和设备折旧以及管理费用、财务费用等，使得每个充电站的投资高达上亿元，这些费用除了政府补贴一部分外，还得靠消费者承担。因此，必须设计出花钱少、效率高的廉价充电站，只有这样，才能让充电总成本明显低于燃油费用，使电动汽车具有对燃油汽车的竞争优势，才能实现电动汽车的商业化。 三 预期充电地点 (1)公共停车场 (2)大型购物中心 (3)可停车的路边地 (4)居住小区 (5)单位、写字楼等 (6)特殊景区 五、我国电动汽车发展前景及促进新能源汽车发展的措施 1 我国电动汽车发展前景 新能源汽车的发展方向有多种，但其中之一的氢燃料电池技术不成熟，成本昂贵，是20年之后的技术。2007年1月，汽车和动力电池专家Menahem Anderman博士在美国参议院能源与资源委员会作证时下此结论。中国也没有氢燃料电池反应所必需的铂。虽然没有公开申明，但据传国家内部决策层曾明确表示中国不适宜发展氢燃料电池汽车，只作为科研跟踪项目。 另外就主要采用甲醇、乙醇等低成本液体燃料的技术来说，由于大量采用玉米、粮食作为原料，导致全球粮价连续上升，这也不可能成为中国的技术选择。 还有一种燃料技术清洁柴油，即含硫量低的柴油(含硫量低于350ppm的柴油)，使用能使动力平均比汽 油机节约30%的能源。不过因为国内的柴油品质不佳，频繁的油荒总是从柴油开始，此外柴油得不到国家政策支持。 市场研究表明从技术发展成熟程度和中国国情来看，纯电动汽车应是大力推广的发展方向，而混合动力作为大面积充电网络还没建立起来之前的过渡技术。今年中外车厂都先后推出了混和动力和纯电动汽车。 比亚迪先后展示了F6DM和F3DM双 模电动车和F3e纯电动车。 美国通用汽车公司推出了以电动为主的Chevy Volt混合动力车，Mini Cooper推出了其纯电动版。 纯电动车省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统，相比传统汽车的内燃汽油发动机动力