【正文】 le (S－ PHEV) （如圖 14） 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（ S－ PHEV）是綜合 SHEV 和 PHEV 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)組成的，由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng) /發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力總成組成。 S－ P HEV 兼有 SHEV 和 PHEV 的優(yōu)點(diǎn)，可以組合成更多種形式的混合驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng) /發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率可以是 S－ PHEV 總功率的 1/3～ 1 倍，車輛的整備質(zhì)量可以降低，而且性能更加完善，經(jīng)濟(jì)性更好，在動(dòng)力性能方面接近和達(dá)到內(nèi)燃機(jī)汽車的水平，有害氣體的排放更少，達(dá)到 “ 超低污染 ” 的標(biāo)準(zhǔn)要求。 由于混合動(dòng)力汽車可以較好地利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)， 近年來產(chǎn)品開發(fā)也已經(jīng)相對(duì)成熟，批量投入生產(chǎn)和市場(chǎng)的條件逐漸完善，是近期內(nèi)較為現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品。 圖 14 燃料電池電動(dòng)汽車（ Fuel Cell Vehicle－ FCV ） （如圖 15） 燃料電池電動(dòng)汽車以氫氣作為動(dòng)力源，通過燃料電池機(jī)組或燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)這一能量轉(zhuǎn)換裝置，把氫氣和氧氣以電化方式由化學(xué)能量轉(zhuǎn)化為電能從而驅(qū)動(dòng)車輛。由于這種電動(dòng)汽車唯一產(chǎn)生的是水，很多專家認(rèn)為氫能源汽車必然成為未來汽車工業(yè)的最終發(fā)展方向和世界汽車工業(yè)爭(zhēng)奪的熱點(diǎn)。 圖 15 5 電動(dòng)汽車的歷史 1885 年，世界上 第一輛汽車由德國(guó)人本茨研制成功，并于 1886 年 1 月 26日獲得專利，后人為了紀(jì)念本茨對(duì)汽車發(fā)展所做的貢獻(xiàn)，將 1886 年 1 月 26 日定為世界上第一輛汽車誕生日。電動(dòng)汽車的歷史同樣可以追溯到 19 世紀(jì)，并且早于內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)明時(shí)間，最早開發(fā)電動(dòng)車輛的人為法國(guó)人和英國(guó)人。 1881 年法國(guó)工程師古斯塔夫 特魯夫發(fā)明的第一輛電動(dòng)汽車 —— 鉛酸蓄電池動(dòng)力三輪車，并于 1881 年 11 月間在巴黎舉辦的國(guó)際電器展覽會(huì)上展出，遺憾的是這輛電動(dòng)汽車的照片沒有留下來?，F(xiàn)在留有照片的最早的電動(dòng)汽車是英國(guó)人阿頓和培里于 1882 年發(fā)明的三輪電動(dòng)車。 應(yīng)該說明的是，若把一次電動(dòng)汽車作為電動(dòng)汽車的誕生日的話，則第一輛電動(dòng)汽車的誕生時(shí)間是 1873 年，由英國(guó)人羅伯特 戴維森發(fā)明。戴維森制作的世界上最初可供實(shí)用的電動(dòng)汽車是一輛載貨車，長(zhǎng)4800mm，寬 1800mm，使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進(jìn)行反應(yīng)的一次電池。 電動(dòng)汽車在歐洲發(fā)明之后，很快傳到了美國(guó)，并在美國(guó)得到了快速發(fā)展。 1890年美國(guó)第一輛蓄電池汽車在美國(guó)衣阿華州誕生，時(shí)速達(dá)到 23km/h。在此之后的十多年里，電 動(dòng)汽車在美國(guó)飛速發(fā)展，到 1912 年保有量已達(dá)到 33384 輛。到 1900年為止，美國(guó)的電動(dòng)汽車相對(duì)來 說比內(nèi)燃機(jī)車還要多占一些優(yōu)勢(shì)。其原因是在美國(guó)遼闊的鄉(xiāng)村，當(dāng)時(shí)堅(jiān)硬道路稀少，而城市內(nèi)大多都是堅(jiān)硬的道路，市區(qū)面積狹小，因此，續(xù)駛里程為 30 英里，并不被認(rèn)為是一個(gè)嚴(yán)重的缺陷。英法兩國(guó)的情況就大不一樣了，由于歐洲歷史悠久，文化古老，在主要城市之間當(dāng)時(shí)已有公路相連無論什么天氣，車輛都能行駛。因此，在英國(guó)和法國(guó)，汽油動(dòng)力就成為主要對(duì)象。連接主要城市的公路系統(tǒng)推動(dòng)了旅游業(yè)的發(fā)展，而旅游業(yè)則要求車輛具有相當(dāng)長(zhǎng)的續(xù)駛里程。尤其是法國(guó)，當(dāng)時(shí)汽車工業(yè)比較成熟，在 1905 年之前，機(jī)動(dòng)車輛出口量居世界首位。但在 1905 年之后，由于 美國(guó)各家汽車公司零件的交換性提高，而且產(chǎn)品價(jià)格低廉，所以在此后的幾十年里，美國(guó)一直是汽車出口量最大的國(guó)家。 到 20 世紀(jì)初，美國(guó)以蓄電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車占汽車保有量的 38%,其比例僅次于占汽車保有量 40%的蒸汽機(jī)汽車。到了 1915 年，美國(guó)電動(dòng)汽車的年產(chǎn)量達(dá) 5000 輛。后來由于起動(dòng)機(jī)的發(fā)明促進(jìn)了汽油機(jī)汽車的發(fā)展和美國(guó)州際公路發(fā)展，使電動(dòng)汽車不能適應(yīng)長(zhǎng)距離行駛的缺點(diǎn)更為突出，因而電動(dòng)汽車開始走向衰落，在 1935 年到 1960 年的 25 年里，電動(dòng)汽車幾乎處于停產(chǎn)狀態(tài)，并逐步退出使用。 20 世紀(jì) 60 年代，隨著汽車保有量的 增加，汽車的排氣污染使美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼出現(xiàn)光化學(xué)煙霧等空氣污染事故，使人們的健康與生命安全受到了嚴(yán)重威 6 脅。因而，首先在受到汽車污染威脅的汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家又重新開始電動(dòng)汽車的開發(fā)。如日本在 1976 年就成立了電動(dòng)汽車協(xié)會(huì)，并開展了電動(dòng)汽車的研究與開發(fā)工作。但是，由于電動(dòng)汽車技術(shù)一直沒有重大突破，到 20 世紀(jì) 80 年代電動(dòng)汽車的研究、開發(fā)和應(yīng)用仍然處于停滯不前的狀態(tài)。 1990 年 9 月美國(guó)加州政府通過的法規(guī)規(guī)定了“零排放車輛”的銷售比例。隨后其他各州仿效立法，這些措施推動(dòng)了美國(guó)及世界范圍內(nèi)電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展。 1991 年 美國(guó)三大汽車公司簽訂協(xié)議，合作研究電動(dòng)汽車用先進(jìn)電池，成立美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體，同樣 7 月美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體， 10 月布什總統(tǒng)批準(zhǔn)了 億美元撥款資助此項(xiàng)研究。 電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì) 電動(dòng)汽車包括蓄電池 車 、燃料電池車和混合電動(dòng)汽車三類。由傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力和電力組成的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車由于裝備了內(nèi)燃機(jī)等傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力，因此，此類混合動(dòng)力車僅在以電力運(yùn)行時(shí)具備蓄電池汽車和燃料電池汽車的一些優(yōu)勢(shì)。故在以下論述一些優(yōu)勢(shì)中，對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車僅指以電力運(yùn)行時(shí)而言。 良好的環(huán)境保護(hù)效果 燃料電池電動(dòng)汽車通常 以富氫氣體為燃料，而富氫氣體的主要來源是礦物燃料制取。在富氫氣體的制取過程中，其 CO2 的排放量比熱機(jī)過程減少 40%以上，這對(duì)緩解地球的溫室效應(yīng)是十分重要的。由于燃料電池的燃料在反應(yīng)前必須脫除硫及其化合物，而且燃料電池是按電化學(xué)原理發(fā)電，不經(jīng)過熱機(jī)的燃燒過程，所以它幾乎不排放氮、硫氧化物，減輕了對(duì)大氣的污染。當(dāng)燃料電池以純氫為燃料時(shí)，它的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物僅為水，從根本上消除了 NOx 、 SOx 及 CO2 等的排放。當(dāng)燃料電池以純氫為燃料電池電動(dòng)車在行駛中不排放任何有害氣體。蓄電池以電力為動(dòng)力，混合動(dòng)力電動(dòng)車在城市運(yùn)行時(shí)也可以僅使用存儲(chǔ)的電力。因此，電動(dòng)汽車是零排放汽車。 電動(dòng)汽車可廣泛應(yīng)用于城市公交、公共場(chǎng)所以及排放控制有特殊要求的地方。但是如果算總賬，并不能說電動(dòng)汽車是零排放汽車，因?yàn)殡妱?dòng)汽車使用的電能或燃料電池車使用的燃料，在其生產(chǎn)過程中已產(chǎn)生了 NOx 和 CO2 等污染物。如表為燃料制作過程中 NOx 的排放值，圖中為單位里程的 NOx 排放量隨汽車種類的變化，其中 FCEV 的燃料氫和甲醇假定由天然氣制造。 表 11 NOx 排放量比較 燃料種類 汽油 柴油 電力 甲醇 氫 NO x 排放量/(g MJ1) ～ ～ 7 噪聲低 燃料電池按電化學(xué)原理工作，運(yùn)動(dòng)不見很少，無內(nèi)燃機(jī)的燃燒噪聲和進(jìn)氣門、排氣門、活塞與曲軸等運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械噪聲。燃料電池系統(tǒng)中最大的噪聲源是空氣壓縮機(jī)。在沒有采取隔音措施的燃料電池概念車，空氣壓縮機(jī)在汽車運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲也相當(dāng)大?？偟膩砜?，燃料電池車的噪聲明顯低于內(nèi)燃機(jī)汽車。實(shí)驗(yàn)表明， 和 11MW 的大功率磷酸燃料電池電站的噪聲水平已經(jīng)達(dá)到不高于 55db的水平。蓄電池汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車僅使用儲(chǔ)存的電力在城市運(yùn)行時(shí)也具備類似特點(diǎn)。因此可以說，電動(dòng)汽車工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲低，較傳統(tǒng)汽車安靜 。如下表汽車加速和等速運(yùn)行時(shí)噪聲構(gòu)成情況?？梢娫诩铀贂r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)及其排氣系統(tǒng)的噪聲占有很大比例，等速行駛時(shí)輪胎的噪聲大。在汽車加速時(shí)，對(duì)于電動(dòng)汽車而言，沒有與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的如排氣系統(tǒng)的噪聲；對(duì)混合動(dòng)力汽車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)仍然穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的再說大約為汽油機(jī)和柴油機(jī)的一半；燃料電池車加速時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)的噪聲作為 1，則燃料電池車 FCEV、蓄電池車及混合動(dòng)力車加速時(shí)的噪聲明顯低于普通汽車。 表 12 汽車加速和等速運(yùn)行時(shí)噪聲的構(gòu)成 噪聲源 加速所占比例 /% 等速所占比例 /% 輪胎 發(fā)動(dòng)機(jī) 牽引（地盤） 冷卻系統(tǒng) 進(jìn)氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng) 其他 熱效率高 燃料電池按電化學(xué)原理等溫地直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。他不通過熱力過程，因此不受卡諾循環(huán)的限制。在理論上它的熱電轉(zhuǎn)化率可達(dá) 85%～ 90%。但實(shí)際上，電池在工作時(shí)由于各種限制，目前各類電池實(shí)際的能量轉(zhuǎn)化效率均在40%～ 60%的范圍內(nèi)。若實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)連供，燃料的總利用率可高達(dá) 80%以上。如表為豐田汽車公司在室內(nèi)模擬道路行駛實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一例，該結(jié)果表明，電動(dòng)汽車的效率均高于 汽油車的效率，其中氫燃料電池汽車的效率最高，為汽油車的兩倍多。 表 13 燃料電池車與其他動(dòng)力車的綜合效率比較 類型 8 效率比較 汽油 電力 混合動(dòng)力（汽油機(jī)） 燃料電池車（壓縮氫氣） 燃油生產(chǎn)效率/% 88 26 88 58 汽車運(yùn)行效率/% 16 80 30 50 綜合效率 /% 29 以汽油、電力、甲醇、壓縮天然氣、柴油、壓縮氫、液氫為能源時(shí)，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車、內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力車、燃料電池車、燃料電池混合動(dòng)力車和純電動(dòng)汽車的單位里程的能 量消耗率的比較看，從節(jié)約能源的角度來看，在以汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力車、燃料電池車和燃料電池混合動(dòng)力車中，燃料電池混合動(dòng)力車最節(jié)能；在內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力車中，柴油車混合動(dòng)力車明顯低于汽油混合動(dòng)力車的能量消耗量。 排放的廢熱少 汽車運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)燃燒排出氣體溫度明顯高于環(huán)境大氣，排氣攜帶的熱量將導(dǎo)致環(huán)境大氣溫度升高，進(jìn)一步對(duì)大城市的熱島效應(yīng)產(chǎn)生一定影響。燃料電池和混合動(dòng)力汽車由于有較高的熱效率，單位里程排放的熱量少，蓄電池電動(dòng)汽車不帶出廢熱的排氣，故使用電動(dòng)汽車可以減輕城市的熱島效應(yīng)。 可回收利用的能量多 對(duì)電動(dòng)汽車而言，很容易利用發(fā)動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)電的功能回收制動(dòng)或下坡時(shí)的能量，從而使汽車的續(xù)駛里程增加、經(jīng)濟(jì)性提高。今年新開發(fā)的電動(dòng)汽車都具有下坡、制動(dòng)或減速時(shí)的能量回收系統(tǒng)，具有能量回收系統(tǒng)的電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程可增加 10%～ 15%。 可以改善能源結(jié)構(gòu)、解決汽車的替代能源問題 裝備蓄電池的電動(dòng)汽車所消耗的電能可以由普通電網(wǎng)得到，故所有獲取電能的方法都可以用作電動(dòng)汽車的能源獲取途徑。燃料電池可以以氫、甲醇等非化石燃料為能源，因此電動(dòng)汽車改變了傳統(tǒng)汽車單純依賴石油 燃料的不足，既可以改變能源結(jié)構(gòu)、彌補(bǔ)化石燃料的不足，又可以作為石油枯竭后的交通工具，因此可以說開發(fā)電動(dòng)汽車具有重要的能源戰(zhàn)略意義。 9 第二章：國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的現(xiàn)狀 我國(guó)為何高度重視電動(dòng)汽車 改革開放以來，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。然而，伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市大氣污染問題也越來越嚴(yán)重。大氣污染已危及到人們的身心健康，成為我國(guó)特別是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的障礙，同時(shí)還影響到我