【正文】 文博特于1834年發(fā)明的，當(dāng)時(shí)這部電動(dòng)車采用的能源是不可充電的簡(jiǎn)單玻璃封裝蓄電池。1859年法國(guó)人普蘭特發(fā)明了世界第一只可充電的鉛蓄電池，為后來(lái)電動(dòng)車的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。而1910年由愛(ài)迪生發(fā)明的鎳鐵蓄電池一度成為電動(dòng)車的主要能源。法國(guó)人特魯夫于1881年第一次將直流電機(jī)和可充電的電池用于私人車輛，在同年巴黎舉辦的國(guó)際電器展覽會(huì)上，特魯夫展出了一輛能實(shí)際操作使用的電動(dòng)三輪車。特魯夫的電動(dòng)三輪車有兩個(gè)小的轉(zhuǎn)向輪和一個(gè)大的驅(qū)動(dòng)輪，連接兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪的軸下面裝有兩個(gè)拳頭大小的電動(dòng)機(jī)，這兩個(gè)電機(jī)用兩根鏈條與大驅(qū)動(dòng)輪連接。車座后面的軸上裝有6個(gè)木盒，里面是6節(jié)可充電電池，用來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)。這輛近160kg的電動(dòng)三輪車時(shí)速達(dá)到12km/h，在當(dāng)時(shí)已是一個(gè)了不起的成就了。1885年，在德文博特的電動(dòng)車問(wèn)世半個(gè)世紀(jì)后，德國(guó)人卡爾奔馳發(fā)明了燃油驅(qū)動(dòng)的三輪車，他用火花點(diǎn)火來(lái)點(diǎn)燃?jí)嚎s汽油氣體和空氣，制成了世界上第一部?jī)?nèi)燃機(jī)型的汽車。一年之后，另一德國(guó)人德姆勒制造了第一部燃油轎車。這些發(fā)明為燃油汽車日后的迅速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為人類汽車史上的偉大創(chuàng)舉。1888年金鮑爾的電動(dòng)轎車在美國(guó)波士頓投入了運(yùn)營(yíng)。而1893年在芝加哥的世界博覽會(huì)上，電動(dòng)車第一次取代了馬車被用做禮賓車。1893年美國(guó)人杜耶兄弟倆首先將燃油汽車投入商業(yè)化生產(chǎn)，他們生產(chǎn)的汽車于1895年在美國(guó)芝加哥舉辦的汽車?yán)愔幸慌e擊敗了奔馳汽車，而成為當(dāng)時(shí)的明星汽車。這已是世界上第一輛電動(dòng)車誕生半個(gè)多世紀(jì)之后的事了。1895年到1915年是早期電動(dòng)車黃金時(shí)代。當(dāng)時(shí)，美國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于擴(kuò)張時(shí)期，呈現(xiàn)一派繁榮昌盛的氣象。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，美國(guó)急需尋找新型工業(yè)，以刺激經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展。電動(dòng)車正是在這樣的形勢(shì)下發(fā)展起來(lái)的。在這個(gè)時(shí)期，電動(dòng)車占領(lǐng)了美國(guó)私人機(jī)動(dòng)車的主要市場(chǎng)。這個(gè)時(shí)期的電動(dòng)車代表了當(dāng)時(shí)車輛制造技術(shù)的精華。高雅的四輪轎車、雙輪輕便車、運(yùn)貨車都可以隨時(shí)起動(dòng)，加速時(shí)完全沒(méi)有噪音，在歐美各大城市可以以40km/h的速度行駛，成為當(dāng)時(shí)都市中的一道亮麗的風(fēng)景線。1897年英國(guó)倫敦的一輛電動(dòng)出租車，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用的是雙繞組的直流電機(jī)，用變換繞組連接進(jìn)行變速，而不是當(dāng)時(shí)常用的調(diào)節(jié)電壓調(diào)速。該車載有約600kg的鉛酸電池，自重約1300kg，行駛里程為80km。法國(guó)巴黎人克瑞基爾曾為電動(dòng)車的技術(shù)發(fā)展做出過(guò)重要貢獻(xiàn)。在1897年巴黎舉辦的汽車賽中，克瑞基爾的電動(dòng)車榮獲一等獎(jiǎng)。這輛重1147kg的電動(dòng)車，采用了雙前輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)方向盤以及四輪剎車。最高時(shí)速24km/h，一次充電行駛里程80km?？巳鸹鶢柌焕橛掠趧?chuàng)新且才華橫溢的人，早在1902年他就實(shí)驗(yàn)了酒精和電的混合型電動(dòng)車，1904年他將電與汽油的混合型電動(dòng)車推向了市場(chǎng)，但未能成功。在1909年，克瑞基爾的公司破產(chǎn)之前，他還申請(qǐng)了渦輪機(jī)和電機(jī)混合型電動(dòng)車的專利，這在當(dāng)時(shí)是非常先進(jìn)的技術(shù)。1899年，金納茨的“永不滿足號(hào)”(The Never Satisfied)電動(dòng)車曾在美國(guó)創(chuàng)下了110km/h的當(dāng)時(shí)最高時(shí)速記錄。 到世紀(jì)之交時(shí)，電動(dòng)車、內(nèi)燃機(jī)車以及蒸汽機(jī)車已取代了昔日的馬車和自行車成為當(dāng)時(shí)的主要交通工具。在1900年，美國(guó)售出的4200輛機(jī)動(dòng)車中，38％是電動(dòng)車，22％是內(nèi)燃機(jī)車，還有40%是蒸汽機(jī)車。到20世紀(jì)初時(shí)，電動(dòng)的四輪轎車已成為紐約貴族們的寵兒。富有的家庭能夠乘坐配有專職司機(jī)和跟班的豪華型維多利亞式電動(dòng)轎車出入劇院、時(shí)裝商店以及其他社交場(chǎng)所。當(dāng)時(shí)，一輛電動(dòng)轎車大約需要5000~6000美金，相當(dāng)于今日一輛豪華勞斯萊斯的價(jià)格。1912年是電動(dòng)車的全盛時(shí)期，其中包括轎車、卡車等等。早期電動(dòng)車的時(shí)速通常在30 km/h~40km/h。由于那時(shí)的道路狀況較差，城市擁擠，并不允許車輛有太高的時(shí)速，因此那時(shí)電動(dòng)車的性能足以滿足人們的要求。隨著城市道路的改善，特別是1916年美國(guó)從芝加哥通往南部各州的州際公路的開(kāi)通，大大刺激了人們對(duì)機(jī)動(dòng)車時(shí)速和行駛里程的要求，電動(dòng)車漸漸難以滿足這一要求了。電動(dòng)車日漸衰落的原因是多方面的。美國(guó)人凱特林在l911年發(fā)明的燃油汽車電起動(dòng)器是對(duì)電動(dòng)車的重大打擊之一。凱特林的發(fā)明淘汰了使用長(zhǎng)達(dá)25年之久的汽車手搖起動(dòng)曲柄，這在汽車發(fā)展史上是一項(xiàng)重大的革命。電起動(dòng)器的成功應(yīng)用大大促進(jìn)了汽車的普及，使得婦女也能夠輕易地駕駛汽車。電動(dòng)車不敵燃油汽車的另外一個(gè)原因是它在當(dāng)時(shí)無(wú)法進(jìn)入鄉(xiāng)村地區(qū)，因?yàn)槟菚r(shí)美國(guó)的大部分鄉(xiāng)村地區(qū)還沒(méi)有電力供應(yīng)。在1924年的全美汽車展中，電動(dòng)車銷聲匿跡了，燃油汽車迎來(lái)了一個(gè)黃金時(shí)代，而這個(gè)黃金時(shí)代一直延續(xù)到60年代末。在這段時(shí)期，除了業(yè)余愛(ài)好者們還在鍥而不舍地改裝各種電動(dòng)車，改善它們的性能之外，大汽車制造商們很少再投資發(fā)展電動(dòng)車了[7]。然而，燃油汽車的發(fā)展也帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)汽車保有量最高的一些大都市中，12％的新生兒肺活量達(dá)不到正常指標(biāo)。60年代末，美國(guó)政府的高級(jí)官員就曾公開(kāi)指出汽車是公眾健康的重大威脅。此后于1966年和1967年，美國(guó)的通用、福特和美洲汽車公司分別開(kāi)發(fā)了新型電動(dòng)車，電動(dòng)車進(jìn)入了現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期。1967年，美國(guó)成立了電動(dòng)車協(xié)會(huì)，從此，美國(guó)的政府部門、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)能夠在該協(xié)會(huì)的協(xié)調(diào)指導(dǎo)下進(jìn)行電動(dòng)車的研究開(kāi)發(fā)工作。70年代的一場(chǎng)石油危機(jī)對(duì)美國(guó)這個(gè)車輪上的國(guó)家產(chǎn)生了強(qiáng)烈的震撼，人們不得不尋找石油以外的能源作為車輛的驅(qū)動(dòng)能源。在這樣的背景下，電動(dòng)車復(fù)活了。福特汽車公司開(kāi)始研究先進(jìn)的鈉硫蓄電池?？巳R斯勒與通用汽車合作開(kāi)發(fā)了ETV1型電動(dòng)車。除了三大汽車公司之外，許多獨(dú)立的專業(yè)電動(dòng)車開(kāi)發(fā)公司也紛紛成立，投入電動(dòng)車的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中。在80年代，由于石油供應(yīng)充沛。油價(jià)逐步回落至70年代初的水平。汽車的燃油效率在政府的督促之下也大大改善了，因而電動(dòng)車研發(fā)的動(dòng)力大大減少，其步伐顯著放慢了[8]。盡管加裝了排氣凈化裝置后，燃油汽車的廢氣排放大大減少了，但由于汽車保有量和行駛路程的急劇增加，汽車造成的空氣污染日趨嚴(yán)重。在此情況下，美國(guó)加利福尼亞州州政府試圖通過(guò)立法來(lái)強(qiáng)制增加電動(dòng)車在該州的銷售。雖然該法案未能通過(guò)議會(huì)表決而最終成為法律，但對(duì)電動(dòng)車進(jìn)入市場(chǎng)已產(chǎn)生了巨大的影響。90年代，在能源和環(huán)境的雙重壓力下，電動(dòng)車的研究開(kāi)發(fā)再次進(jìn)入一個(gè)活躍期。新材料、新技術(shù)的發(fā)展，為電動(dòng)車的發(fā)展注入了新的活力。進(jìn)入千禧年后，電動(dòng)車更是得到了快速的發(fā)展。盡管現(xiàn)今的電動(dòng)車還存在這樣或那樣的問(wèn)題，特別是目前蓄電池的能量密度遠(yuǎn)低于汽油，導(dǎo)致電動(dòng)車的行駛里程還達(dá)不到燃油汽車的水平，限制了電動(dòng)車在某些長(zhǎng)程交通場(chǎng)合的使用。但進(jìn)入2000年以來(lái)，它還是獲得了迅速的發(fā)展。09年下半年量產(chǎn)的奔馳Smart For Two電動(dòng)版靠電池電力驅(qū)使，從靜止加速到60公里/，時(shí)速可達(dá)135公里/小時(shí)。電動(dòng)車不再有排放尾氣的問(wèn)題，它依靠新Smart For Two電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，從而完全告別了汽車尾氣對(duì)環(huán)境造成污染的時(shí)代。其中，電動(dòng)機(jī)由鋰離子電池提供電能(最大儲(chǔ)能14千瓦)，續(xù)航里程可達(dá)115公里。鋰離子電池安放在車身中部，而電動(dòng)機(jī)安放在車尾，這使得電動(dòng)版車型具有后驅(qū)車的特質(zhì)，是真正適合在城市中穿梭的零排放理想座駕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)人每天平均開(kāi)車行駛65km，而高速公路限速為88km/h(以加州為例)。具有奔馳Smart For Two這樣性能的電動(dòng)車足以滿足美國(guó)人95％的需求。而對(duì)其他國(guó)家，人們對(duì)機(jī)動(dòng)車性能的要求比美國(guó)還要低一些。由此可見(jiàn)，盡管人們對(duì)電動(dòng)車的性能有些擔(dān)心，但是實(shí)際上這種擔(dān)心并不完全是行駛里程不足的問(wèn)題，而主要是一個(gè)信心問(wèn)題，今日的電動(dòng)車在滿足人們?nèi)粘＝煌ㄟ\(yùn)輸?shù)男枨蠓矫媸峭耆梢詣偃蔚腫9]。 電動(dòng)車發(fā)展戰(zhàn)略如今，環(huán)保節(jié)能的電動(dòng)車越來(lái)越受到人們關(guān)注，它的價(jià)格問(wèn)題自然被廣泛熱議。目前電動(dòng)車的制造成本大約是燃油汽車的一倍左右，有的車型甚至達(dá)到二倍。其中蓄電池的成本占到電動(dòng)車總成本的一半左右，電動(dòng)車的一次性投資高于燃油車。但是，隨著電動(dòng)車大批量地生產(chǎn)和蓄電池技術(shù)的改進(jìn)，電動(dòng)車的價(jià)格必將大幅降低。據(jù)美國(guó)通用汽車公司的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)，一般用戶駕駛?cè)加推?，每月汽油費(fèi)花費(fèi)50~60美元，而使用電動(dòng)車每月耗電費(fèi)僅為10~12美元。由此可見(jiàn)，電動(dòng)車的使用成本比燃油汽車低很多。由于電動(dòng)車的結(jié)構(gòu)比燃油汽車簡(jiǎn)單，除了定期更換蓄電池之外，主要部件基本上是免維護(hù)的，電動(dòng)車比燃油汽車更經(jīng)久耐用，因此電動(dòng)車的使用成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃油汽車。不怕不識(shí)貨，就怕貨比貨，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，電動(dòng)車并不昂貴！目前推廣電動(dòng)車的主要障礙是一次充電的行駛里程和初始價(jià)格。但是我們應(yīng)該從綜合經(jīng)濟(jì)效果來(lái)分析電動(dòng)車在其整個(gè)壽命期間行駛每公里的總費(fèi)用。電動(dòng)車的總費(fèi)用包括購(gòu)置折舊費(fèi)、維修費(fèi)和燃油費(fèi)(電費(fèi))。電動(dòng)車的維修費(fèi)用根據(jù)各國(guó)的經(jīng)驗(yàn)大概為燃油車的25％~50％。而電費(fèi)和燃油價(jià)格比則根據(jù)各國(guó)的能源情況和稅收標(biāo)準(zhǔn)不同而不同。關(guān)鍵在于初始購(gòu)置費(fèi)。如果電動(dòng)車的初始購(gòu)置費(fèi)包括車體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電池在內(nèi)，勢(shì)必高于燃油車。因?yàn)槿加蛙嚊](méi)有電池，只有油箱，因此電池可以考慮采用租賃的方式，把電池折舊費(fèi)作為運(yùn)行費(fèi)用。由于我國(guó)的燃油價(jià)格高昂，因此對(duì)推廣電動(dòng)車更加有利。電動(dòng)車的電費(fèi)加電池的租賃費(fèi)(折舊費(fèi))低于燃油車的燃油費(fèi)。這樣電動(dòng)車整個(gè)壽命期間的行駛費(fèi)用比燃油車便宜而不包括電池的電動(dòng)車價(jià)格可與燃油車媲美。表26是20輛電動(dòng)和燃油小型巴士每運(yùn)行5萬(wàn)公里的總費(fèi)用在不同的電價(jià)和柴油價(jià)格下的比較。表中數(shù)字是正值的表示每5萬(wàn)公里電動(dòng)巴士的費(fèi)用低于柴油巴士的人民幣數(shù)[10]。這里要特別指出的是有待成立的新的能源公司，可由電池制造商、電力公司甚至和石油公司合資組建，由這個(gè)公司擁有、出租、充電和維修電池，用戶只付租賃費(fèi)，而一切服務(wù)由該公司負(fù)責(zé)提供。該公司可根據(jù)用戶需要和電網(wǎng)情況采用快速充電、慢速充電、更換電池等方法以達(dá)到最佳綜合經(jīng)濟(jì)效果，例如可以利用晚上電網(wǎng)低負(fù)荷時(shí)充電，以提高電網(wǎng)的負(fù)荷率。這樣不僅解決電動(dòng)車用戶的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)，更可以免除他們的后顧之憂。 電動(dòng)與柴油小型公共巴士運(yùn)行總費(fèi)用比較電價(jià)／元／kWh70057001070015700207002570030700137536258625136251862523625286253450155065501155016550215502655055255254475947514475194752447576002600240074001240017400224009675467532553251032515325203251175067501750325082501325018250圖26電動(dòng)與柴油小型公共巴士運(yùn)行總費(fèi)用比較電動(dòng)車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，毋需更換機(jī)油、油泵、汽化器以及消聲裝置等等，毋需添加冷卻水，它的日常維修工作極少。在充電方面，對(duì)一般的電動(dòng)車用戶來(lái)說(shuō)，晚上在家將電動(dòng)車充滿電的時(shí)間遠(yuǎn)小于他們的睡眠時(shí)間。因此，盡管目前電動(dòng)車還不能像燃油汽車加油那樣，能在幾分鐘之內(nèi)充滿電，但總的來(lái)看，使川電動(dòng)車還是很方便的。近年來(lái)，采用各種高新技術(shù)的電動(dòng)車層出不窮，給人們帶來(lái)了一個(gè)明確的信息：我們已經(jīng)走到了電動(dòng)車時(shí)代的邊緣。隨著日新月異的技術(shù)進(jìn)步和人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，21世紀(jì)必將成為電動(dòng)車全面發(fā)展的世紀(jì)。在美國(guó)，汽車達(dá)到25％的普及率共花了50年時(shí)間，而隨著技術(shù)進(jìn)步的加快，移動(dòng)電話達(dá)到相同的普及率只用了10年?？梢灶A(yù)見(jiàn)，普及電動(dòng)車將不再需要50年這么長(zhǎng)的時(shí)間。在今后的5到10年之內(nèi)，電動(dòng)車的應(yīng)用將迅速增加，我們將能夠看到電動(dòng)車得到極大的普及。盡管現(xiàn)代電動(dòng)車以其相當(dāng)高的技術(shù)性能而媲美于傳統(tǒng)的燃油汽車，從世界各國(guó)的電動(dòng)車發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，我們還不能說(shuō)電動(dòng)車已具備了全面普及的條件。普及電動(dòng)車的關(guān)鍵在于改善其性能和降低成本，因此電動(dòng)車開(kāi)發(fā)工程師、科研人員、發(fā)展商、電力部門以及政府機(jī)構(gòu)所面臨的主要課題是：(1) 降低電動(dòng)車的價(jià)格。目前電動(dòng)車整車價(jià)格昂貴的主要原因一方面是由于蓄電池價(jià)格昂貴，另一方面也因?yàn)殡妱?dòng)車的產(chǎn)量小，其部件大部分都為電動(dòng)(2) 車專用部件，而不是通用部件。所以蓄電池的高能化和電動(dòng)車的標(biāo)準(zhǔn)化是降低電動(dòng)車成本的關(guān)鍵。(3) 提高一次充電后的行駛里程。電動(dòng)車要大量普及，必須進(jìn)一步提高一次充電后的行駛里程。(4) 延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。越是高性能的電池，其價(jià)格也越昂貴，因此必須延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，以求降低年平均費(fèi)用。(5) 發(fā)展包括充電設(shè)施在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施。除了工作單位、家庭等夜間充電設(shè)備之外，還必須建立行車途中充電所必需的充電網(wǎng)絡(luò)。為此必須形成一個(gè)由國(guó)家、地方團(tuán)體、電力公司以及生產(chǎn)廠商共同參與的協(xié)作機(jī)制。(6) 電動(dòng)車是一門涉及多學(xué)科的工程問(wèn)題，發(fā)展電動(dòng)車，必須有來(lái)自不同領(lǐng)域的專家，如電氣工程師、電子工程師、機(jī)械工程師、化學(xué)工程師以及汽車工程師聚集一堂，共同參與，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整合和優(yōu)化，以改善電動(dòng)車的性能。(7) 由于電動(dòng)車的電氣驅(qū)動(dòng)特性與燃油汽車的引擎驅(qū)動(dòng)有著本質(zhì)的不同，電動(dòng)車工程中的主要問(wèn)題，是要將汽車工程、電氣、電子工程以及化學(xué)工程領(lǐng)域中最新的技術(shù)發(fā)展結(jié)合到電動(dòng)車的設(shè)計(jì)中來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的最優(yōu)化利用。電動(dòng)車開(kāi)發(fā)中要考慮的具體問(wèn)題列舉如下：(1)了解車輛使用的市場(chǎng)和環(huán)境；(2) 決定電動(dòng)車的技術(shù)條件；(3) 決定使用電動(dòng)車所需的基礎(chǔ)設(shè)施，以及蓄電池的回收設(shè)施；(4) 決定整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；(5) 設(shè)計(jì)底盤和車體；(6) 決定能量方式，采用發(fā)電方式或儲(chǔ)存方式純電動(dòng)式或混合式；(7) 決定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)、控制器和變速器的類型，單電機(jī)或多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有齒輪減速或無(wú)齒輪減速及其安裝方式等等；(8) 根據(jù)電動(dòng)車的行駛要求，決定電驅(qū)動(dòng)的技術(shù)條件和能源容量；(9) 采用智能化的能量管理系統(tǒng)；(10) 分析各個(gè)子系統(tǒng)之間的相互作用，以及對(duì)安全和成本的影響；(11) 優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)的效率；(12) 通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算，優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)[11]。不久的將來(lái)，我們的城市將會(huì)用上由太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫能及核能產(chǎn)生的電能。而取之不盡、用之不竭的海水也將成為人類的主要能源。與此同時(shí)，人類需要開(kāi)發(fā)更有效、更安全的交通工具，保護(hù)