【正文】 得了重大的進(jìn)展，但是，內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)展也正在面臨可持續(xù)發(fā)展能源的挑戰(zhàn)，大氣環(huán)保和地球溫室效應(yīng)的挑戰(zhàn)，以及噪聲方面的限制等。 目前，世界上各種汽車的保有量超過 7億輛，每年新生產(chǎn)的各種汽車約為 5000萬輛，按平均每輛汽車年消耗 10～ 15桶石油制品計(jì)算，汽車的石油消耗量每年達(dá)到 80～ 100億桶，約占世界石油產(chǎn)量的一半以上。 大多數(shù)汽車是用內(nèi)燃機(jī)作為驅(qū)動動力，燃料在內(nèi)燃機(jī)中快速燃燒，使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變熱能， 通過活塞和曲柄連桿運(yùn)動將化學(xué)能轉(zhuǎn)變的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能為汽車 提供能量。汽車在滿負(fù)荷條件下，汽油車的總效率為 15%～ 16%，柴油車約為18%～ 22%，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，內(nèi)燃機(jī)汽車的效率會更低一點(diǎn)。 內(nèi)燃機(jī)由于是通過對石油制品的燃燒來得到的機(jī)械能，石油制品含有大量的碳，氮，硫元素，燃燒的同時會產(chǎn)生包括二氧化碳（ CO2）、一氧化碳（ CO）、氮氧化物（ NOX）和碳?xì)浠衔铮?HC）等有害氣體，對大氣環(huán)境造成污染同時對人體造成傷害。 內(nèi)燃機(jī)汽車的噪聲主要是燃燒噪聲、進(jìn)氣和排氣過程中氣體的空氣動力性噪聲，這些噪聲隨汽車的行駛，飄逸在人們生活的環(huán)境中，在大城市中，汽車所產(chǎn)生的 噪聲會引起人們的神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)功能的紊亂 。 電動汽車的優(yōu)點(diǎn) 與內(nèi)燃機(jī)汽車相比， 電動汽車是指 由電機(jī)驅(qū)動，并且自身裝備供電能源（不包括供電架線）的車輛。它包括蓄電池電動汽車（ ZEV），燃料電池電動汽車（ FCEV）和混合動力電動汽車（ HEV）。它與汽車相比有比較突出的優(yōu)點(diǎn)： ① 良好的環(huán)境保護(hù)效果。燃料電池電動汽車的燃料通常為富氫氣體，富氫的主要來源是通過礦物燃料制取。且在富氫氣體的提取過程中，其 CO2的排放量比熱機(jī)過程減少 40%以上，這對緩解地球的溫室效應(yīng) 是十分重要的。 2 而蓄電池電動汽車以電力為動力，幾 乎不排放有害氣體。因此，電動汽車相對于內(nèi)燃機(jī)汽車而言有著十分突出的環(huán)境保護(hù)效果。 ② 能量利用率高。從理論上來講，燃料電池的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)化效率可達(dá) 85%～90%。但實(shí)際上，在工作時，電池受各種限制，目前各類電池實(shí)際的能量轉(zhuǎn)換效率均在 40%～ 60%的范圍內(nèi)。若實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，燃料的總利用率可大 80%以上。相比內(nèi)燃機(jī)汽車的能量利用率而言，電動汽車的有了很大的提高。 ③ 噪聲低。燃料電池按電化學(xué)原理工作，運(yùn)動部件很少，無內(nèi)燃機(jī)的燃燒噪聲和進(jìn)氣門、排氣門，活塞等運(yùn)動件的機(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 隔聲措施的燃料電池概念車中，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?，燃料電池的噪聲明顯低于內(nèi)燃機(jī)汽車。 電動車的歷史 電動汽車的誕生也比較早。 1885 年，世界上第一輛汽油機(jī)汽車由德國人本茨研制成功，并于 1886 年 1 月 26 日獲得專利，后人為了紀(jì)念本茨對汽車發(fā)展所作的貢獻(xiàn)，將 1886 年 1 月 26 日定為世界上第一輛汽車誕生日。電動汽車的歷史同樣也可以追溯到 19 世紀(jì) ，并且早于內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)明時間，最早開發(fā)電動汽車的人為法國和英國人 [1]。 1881 年法國工程師古斯塔夫 特魯夫（ Gustave Trouve）發(fā)明了第一輛電動汽車 —— 鉛酸蓄電池動力三輪車 ，并于 1881 年 8 月到 11 月間在巴黎舉辦的國際電器展覽會上展出，遺憾的是這輛電動汽車的照片沒有留下來?，F(xiàn)在留有照片的最早的電動汽車是英國人阿頓和培理于 1882 年發(fā)明的三輪電動車。應(yīng)該說明的是，若把一次電池電動汽車作為電動汽車的誕生日的話，則第一輛電動汽車的誕生時間是 1873 年，由英國人羅伯特 戴維森（ Robert Davidson）發(fā)明 [2]。戴維森制作的世界上最初可供實(shí)用的電動汽車是一輛載貨車，長 4800mm，寬 1800mm，使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進(jìn)行 反應(yīng)的一次電池。 電動汽車在歐洲發(fā)明之后，很快傳到了美國，并在美國得到了快速發(fā)展。 1890年美國一輛蓄電池汽車在美國衣阿華州誕生，時速達(dá)到 23km/h。在此之后的十多年里，電動汽車在美國飛速發(fā)展，到 1912 年保有量已達(dá)到 33384 輛。到 1900年為止，美國 的電動汽車相對來說比內(nèi)燃機(jī)還要多占一些優(yōu)勢。其原因是在美國遼闊的鄉(xiāng)村，當(dāng)時堅(jiān)硬道路稀少，而城市內(nèi)大多是堅(jiān)硬的道路，市區(qū)面積狹小，因此， 續(xù)駛里程為 30 英里并不認(rèn)為是一個嚴(yán)重的缺陷。英法兩國的情況就大不 3 一樣，由于歐洲歷史悠久，文化古老，在主要城市之間當(dāng)時已有公 路相接，無論什么天氣，車輛都能行駛。因此，在英國和法國，汽油動力車就成為了主要對象。 到 20 世紀(jì)初，美國以蓄電池為動力的電動汽車占汽車保有量的 38%，其比例僅次于占汽車保有量的 40%的蒸汽機(jī)汽車。到了 1915 年，美國電動汽車的年產(chǎn)量達(dá) 5000 輛。后來由于起動機(jī)的發(fā)明促進(jìn)了汽油機(jī)汽車的發(fā)展和美國洲際公路的發(fā)展，使電動汽車不能適應(yīng)長距離行駛的缺點(diǎn)更為突出，因而電動汽車開始走向衰落，在 1935 年到 1960 年 25年里，電動汽車幾乎處于停產(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 使美國發(fā)達(dá)國家相繼出現(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)重威脅。因而，首先 在收到汽車污染威脅的汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家又重新開始電動汽車的開發(fā)。日本在 1976 年就成立了電動汽車協(xié)會，并開展了電動汽車的研究與開發(fā)工作。 1990 年 9 月美國加州政府通過的法定規(guī)定了“零排放車輛” ZEV（ Zero Emission Vehicle）的銷售比例，隨后其他各州效仿立法，推動了美國及世界范圍內(nèi)電動汽車的迅速發(fā)展。 1991 年 10 月布什總統(tǒng)批準(zhǔn)了 億美元撥款資助此項(xiàng)研究。 表 11 部分國家的電動汽車的 保有量 國家 美國 日本 法國 德國 意大利 瑞士 年份 2021 2021 2021 2021 2021 2021 電動汽車保有量 /輛 5466 5600 7592 2300 5750 2100 電動車的現(xiàn)狀及所面對的問題 在國家科技部，國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“ 863 計(jì)劃”）中，設(shè)立電動汽車重大專項(xiàng)，選擇新一代電動汽車技術(shù)作為我國汽車工業(yè)自助創(chuàng)新和科技創(chuàng)新的主攻方向，組織汽車企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)，以官、產(chǎn)、學(xué)、研四位一體的方式進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，計(jì)劃在“十五”期間，以電動車輛的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺為 重點(diǎn)，力爭在電動車輛關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等方面取得重大突破，促進(jìn)電動車輛符合現(xiàn)代企業(yè)制造和市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的研發(fā)體系等方面取得重大突破，促進(jìn)電動 4 車輛符合現(xiàn)代企業(yè)制造和市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的研發(fā)體系和機(jī)制的形成。同時在“十五”期間，我國一汽集團(tuán)、東風(fēng)集團(tuán)、上汽集團(tuán)、清華大學(xué)等高等學(xué)校以及汽車企業(yè)，承擔(dān)了“ 863”和“ 973”的研究項(xiàng)目，在“十五”期間研究和開發(fā)了多種有自主知識產(chǎn)權(quán)和多項(xiàng)技術(shù)專利的電動車輛和裝備技術(shù)。 東風(fēng)汽車公司研制了一款神龍富康純電動轎車，一汽集團(tuán)研發(fā)出了“解放牌”混合動力城市客車和“紅旗牌”混 合動力轎車。上汽則研制出“春暉一號”“超越一號”等燃 料電池轎車。進(jìn)入 21 世紀(jì)，已出現(xiàn)全新設(shè)計(jì)的電動車輛的概念車，在總布置、結(jié)構(gòu)上采用了最新設(shè)計(jì)理念，廣泛地應(yīng)用了現(xiàn)代科技成果，使電動車輛的發(fā)展邁上了新臺階。 圖 11 電動汽車重大專項(xiàng)提出的“三縱、三橫”布局及其組織管理模式 主要面對問題： 1， 續(xù)駛里程短， 載質(zhì)量小 能力密度（指單位體積的動力電池組所能輸出的能力）低是出內(nèi)燃機(jī)混合動力車外的電動汽車存在的最大的問題。目前實(shí)際使用的電池有鉛酸電池、鎳 鎘電池、鎳 氫電池、鋰離子電池等，常見的蓄電池比能量（只單位質(zhì)量的動力電 5 池組所能輸出的能量）的范圍為 35～ 110W h/kg，而汽油的低熱值為 44MJ/kg，可見汽油的能力密度約為蓄電池的 110～ 340 倍，即使把電動機(jī)的工作效率高于發(fā)動機(jī)這一因素考慮在內(nèi)，兩者之差也相當(dāng)懸殊。鎳 氫電池、鋰離子電池等電動汽車的一次充電行駛里程目前雖然已超過 200km，最高車速已超 過 130km/h，但這仍然難以和內(nèi)燃機(jī)汽車相比。 2， 制造成本高 目前純電動汽車的價格一般為同級燃油汽車的 2～ 5 倍。當(dāng)然生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大后，會有一定的幅度降低，但仍難以達(dá)到內(nèi)燃機(jī)汽車的水平。內(nèi)燃機(jī)混合動力汽車價格明顯高于同級別的燃油汽車。燃料電池汽車的價格非常昂貴，達(dá)到同級別的燃油汽車的數(shù)十倍，甚至上百倍，還處于消費(fèi)者無法接受的地步。 3， 必須重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施和解決氫的來源問題 除內(nèi)燃機(jī)混合動力車外的電動汽車存在重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施的問題。為了克服蓄電池充電時間長（ 4～ 8h）的問題，需要在停車場或車庫建設(shè)類似燃油汽車加油站的快速充電站。氫燃料電池汽車則需要解決氫的來源問題和建設(shè)加氫站等設(shè)施。 電動車未來的發(fā)展方向 21 世紀(jì)，各大汽車公司都致力于純電動汽車和混合動力汽車的商業(yè)化的同時，還致力于提高電動汽車的技術(shù)，如使用高性能