【正文】 結(jié)合以及電池密封技術(shù)，以提高電池的比能量和比功率，使電池真正地做到免維護(hù)和全封閉，即構(gòu)成所謂閥控鉛酸電池。h/kg；比功率達(dá)285 W/kg；循環(huán)壽命達(dá)到1000次；快速充電能力(8 min充電到50％，不到30 min即可充至100％)；價(jià)格較低(2000美元~3000美元可裝備一輛電動(dòng)車)；可靠性高；免維護(hù)以及不對(duì)環(huán)境造成污染等等。大多數(shù)電池制造商認(rèn)為．鎳鎘電池與鉛酸電池是當(dāng)前第一代商業(yè)化電動(dòng)車的首選電池。鎳鎘電池的主要優(yōu)點(diǎn)是比功率高(超過220 W/kg)、循環(huán)及浮充壽命長(zhǎng)(分別為2000次和7年)、使用溫度范圍寬(40℃～85℃)、快速充電能力強(qiáng)(從40％到80％僅用18 min)。氫化金屬在電池充放電時(shí)能夠進(jìn)行氫吸收和釋放的可逆反應(yīng)，與鎳鎘電池一樣，水溶性氧化鉀溶液是鎳氫電池電解液的主要成分。h/kg，這在目前的蓄電池中是較高的；比功率200 W/kg，低于鎳鎘電池；無鉻污染；放電時(shí)發(fā)熱較少；有類似于鎳鎘電池的快速充電能力。(4)鋰離子電池：鋰離子電池采用鋰碳夾雜材料(離子)作為負(fù)電極，一個(gè)鋰過渡金屬化合物作為正電極．液體質(zhì)子惰性有機(jī)溶液，如溶于丙烯碳酸二乙醚溶劑的鹽作為電解液。h/kg；較長(zhǎng)的循環(huán)壽命(達(dá)1000次)；充電時(shí)間短；原材料蘊(yùn)藏豐富并且使用安全。燃料可以是氫氣、碳?xì)浠衔?、天然氣、甲醇甚至汽油等，在催化劑的作用下，燃料慢慢地與空氣或氧氣之類的氧化劑相結(jié)合，可以不斷地產(chǎn)生電流。燃料電池的首次實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代美國(guó)太空總署 (NASA)，的阿波羅太空飛行計(jì)劃，當(dāng)時(shí)每股通用電氣公司為阿波羅太空飛船議計(jì)了稱之為Geminni的燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，它采用海綿狀的薄膜聚合物作為電池的電解液。此外，燃料電池在電動(dòng)車剎車或下坡時(shí)，不能回收利用再生能量。與燃油汽車類似，這類電動(dòng)車補(bǔ)充燃料也可以在幾分鐘之內(nèi)完成。 超大電容器輔助能源系統(tǒng)由于電動(dòng)車頻繁起動(dòng)或停車，使得蓄電池的放電過程變化很大。為了解決電動(dòng)車行駛里程與加速爬坡性能之間的矛盾，可以考慮采用兩套能源系統(tǒng)，其中由主能源提供最佳的行駛里程。研究表明，如果采用超大電容器，則可以克服普通電容器比能量低的缺點(diǎn)。近年來，隨著高強(qiáng)度復(fù)合材料和低耗軸承的發(fā)展，以及電動(dòng)車應(yīng)用的需要，超高速飛輪技術(shù)再次成為研究熱點(diǎn)。與超大電容器類似，它將電動(dòng)車正常行駛時(shí)、剎車減速時(shí)或下坡時(shí)的動(dòng)能儲(chǔ)存起來。它的比能量可達(dá)100 W第五章 電動(dòng)車的現(xiàn)狀 電動(dòng)自行車現(xiàn)狀分析電動(dòng)自行車（electric bicycle）是以蓄電池、鋰電池等電能作為輔助能源，具有兩個(gè)車輪，能實(shí)現(xiàn)人力騎行、電動(dòng)或電助動(dòng)功能的特種自行車。由于電動(dòng)車和小汽車在一定程度上存在替代性，所以騎電動(dòng)車出行的市民越多，依靠小汽車的出行的居民就越少。消費(fèi)者使用電動(dòng)自行車的主要用途如圖51所示[29]。我國(guó)電動(dòng)自行車，為全球應(yīng)對(duì)氣候變暖，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，提倡節(jié)能減排所做了出巨量貢獻(xiàn)[30]。因此，電動(dòng)自行車的電池回收問題受到了人們的廣泛關(guān)注。針對(duì)目前市場(chǎng)上銷售的電動(dòng)自行車良莠不齊，品質(zhì)、價(jià)格相差甚遠(yuǎn)，有些品牌的電動(dòng)自行車廠家考慮回收電池的利潤(rùn)微薄或其沒有先進(jìn)的電池回收設(shè)備，并不提供蓄電池的回收服務(wù)，很大一部分電動(dòng)自行車消費(fèi)者便以低價(jià)賣給了不法的商販，商販卻只需要蓄電池中的金屬鉛，大量的廢酸液被直接排放到河水當(dāng)中，造成了嚴(yán)重的河流污染，最終危害人類健康。(2)支持電動(dòng)自行車上路的地區(qū)：北京、天津、山東、安徽、江蘇、上海、浙江、河北、四川、河南、云南。另外，我國(guó)在電動(dòng)自行車行業(yè)方面的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)寬松，造成大量的低品質(zhì)的電動(dòng)自行車流入市場(chǎng)。一方面是我國(guó)消費(fèi)者購(gòu)買力的不斷提升和對(duì)消費(fèi)需求的不斷增長(zhǎng)，另一方面是電動(dòng)自行車強(qiáng)大的消費(fèi)吸引力和不斷成熟的市場(chǎng)銷售網(wǎng)絡(luò)，兩者之間產(chǎn)生了一個(gè)非常龐大的電動(dòng)自行車市場(chǎng)。由于新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施涉及面廣，實(shí)施操作性尚存在很多實(shí)際問題，尤其是在包括廣大消費(fèi)者、專家學(xué)者、行業(yè)協(xié)會(huì)、廠家的積極反對(duì)，國(guó)標(biāo)委下文宣布暫緩實(shí)施涉及“電動(dòng)輕便摩托車”的內(nèi)容，但同時(shí)要求電動(dòng)自行車行業(yè)結(jié)合實(shí)際抓緊修訂已實(shí)施了十年之久的電動(dòng)自行車新國(guó)標(biāo)。有理由相信，如果國(guó)家產(chǎn)業(yè)部門能更加積極地引導(dǎo)、扶持電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)，出臺(tái)更加符合電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)政策和扶持政策，給行業(yè)以更廣闊的發(fā)展空間和技術(shù)創(chuàng)新空間，中國(guó)的電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)必將迎來又一波發(fā)展新高潮。電動(dòng)自行車，這一新興的綠色電動(dòng)交通工具，既能符合國(guó)際節(jié)能環(huán)保潮流，又能最大程度上的滿足消費(fèi)者的特征消費(fèi)需求，勢(shì)必將承擔(dān)起這一偉大的歷史重任[35]。目前，在我國(guó)，純粹電動(dòng)車還沒有量產(chǎn)。(4)我國(guó)缺少電動(dòng)汽車所需的類似于加油站的快速電池充電站設(shè)施?；旌蟿?dòng)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車是目前主流的電動(dòng)車。除此之外，還包括發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、整車控制技術(shù)等，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間動(dòng)力的轉(zhuǎn)換和銜接也是重點(diǎn)。(2)掌握了關(guān)鍵零部件核心技術(shù)，自主開發(fā)出系列化產(chǎn)品，關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)化全面跟進(jìn)：在混合動(dòng)力汽車的核心――電池技術(shù)研發(fā)方面，我國(guó)已自主研制出容量為6Ah100Ah的鎳氫和鋰離子動(dòng)力電池系列產(chǎn)品，能量密度和功率密度接近國(guó)際水平，同時(shí)突破了安全技術(shù)瓶頸，在世界上首次規(guī)模應(yīng)用于城市公交大客車；自主開發(fā)的200kW以下永磁無刷電機(jī)、交流異步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)，電機(jī)重量比功率超過1300w/kg，電機(jī)系統(tǒng)最高效率達(dá)到93％；自主開發(fā)的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)先進(jìn)，效率超過50%，成為世界上少數(shù)幾個(gè)掌握車用百千瓦級(jí)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)、制造以及測(cè)試技術(shù)的國(guó)家之一。(3)掌握了電動(dòng)汽車整車開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，形成了各類電動(dòng)汽車的開發(fā)能力。一汽集團(tuán)：發(fā)展目標(biāo)：到2012年，、混合動(dòng)力客車1000輛的生產(chǎn)基地。同時(shí)，一汽還抓緊了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)電一體化變速器、整車控制網(wǎng)絡(luò)、整車控制系統(tǒng)的研發(fā)，目前一汽混合動(dòng)力轎車已經(jīng)取得了42％的節(jié)油效果，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。“十五”期間，一汽集團(tuán)承擔(dān)了國(guó)家“863”劃重大專項(xiàng)中“紅旗牌串聯(lián)方式混合動(dòng)力轎車研究開發(fā)”任務(wù)，正式開始了新能源汽車的研發(fā)工作。同時(shí)，各汽車企業(yè)對(duì)混合動(dòng)力汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化投入顯著增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)化步伐不斷加快。近來，力神、比亞迪、比克、萬向等動(dòng)力電池企業(yè)投入數(shù)十億資金加快產(chǎn)業(yè)化建設(shè)，上海電驅(qū)動(dòng)、大郡、湘潭電機(jī)、南車時(shí)代等電機(jī)企業(yè)加強(qiáng)與上下游企業(yè)合作，積極完善產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。截止到2009年1月31日，在混合動(dòng)力車輛技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局受理并公開的中國(guó)專利申請(qǐng)為1116件。目前，我國(guó)在新能源汽車的自主創(chuàng)新過程中，堅(jiān)持了政府支持，以核心技術(shù)、關(guān)鍵部件和系統(tǒng)集成為重點(diǎn)的原則，確立了以混合電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車為“三縱”，以整車控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力蓄電池、燃料電池為“三橫”的研發(fā)布局，通過產(chǎn)學(xué)研緊密合作，我國(guó)混合動(dòng)力汽車的自主創(chuàng)新取得了重大進(jìn)展。人類越發(fā)的重視環(huán)境保護(hù)和石油量的日趨枯竭迫使電動(dòng)車必須克服一切困難發(fā)展來代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油汽車。(2)電動(dòng)汽車的成本高，是普通燃油汽車的一倍甚至兩倍，沒形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模。由于對(duì)環(huán)境影響相對(duì)傳統(tǒng)汽車小得多，其前景被廣泛看好，但當(dāng)前技術(shù)尚不成熟。有限的道路交通資源，盡管城市不斷的擴(kuò)容，依然是道路交通的擁堵不堪，開車難，停車更難。前途如何，有待國(guó)家政府部門最后的批準(zhǔn)和回復(fù)。但看到中國(guó)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)所做出巨大成績(jī)的同時(shí)，我們不能不提及的是，如此驕人的成績(jī)是在我國(guó)當(dāng)前并不寬松的產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境中取得的，“禁止”、“禁售”、“限制上牌” 、“稱重” 、“上路罰款”等等限制，常常見諸各地城市新聞報(bào)端。并且法律在這方面還不完善，這就造成了我國(guó)的一些消費(fèi)者的怨氣難發(fā)，投訴無門。 電動(dòng)車的質(zhì)量現(xiàn)狀目前我國(guó)的電動(dòng)車質(zhì)量良莠不齊，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，監(jiān)督抽查合格率低。 電動(dòng)自行車產(chǎn)品款式分析(1)電動(dòng)自行車銷量以“輕摩化”為主；(2)電動(dòng)自行車產(chǎn)品類同化嚴(yán)重；(3)電動(dòng)自行車簡(jiǎn)易款式正在逐步被消費(fèi)者所接受；(4)電動(dòng)自行車新的款式已亮相?？紤]到其性能相比于自行車的優(yōu)勢(shì)，這樣的價(jià)格是完全適合不同經(jīng)濟(jì)能力下的中國(guó)家庭的[31]。如果按人均日出里程25公里，減排二氧化碳總量是5256萬噸。這有利于緩解機(jī)動(dòng)車交通擁堵，更大大減少了汽車尾氣排放對(duì)大氣的污染電動(dòng)自行車騎行簡(jiǎn)便、速度快、省時(shí)、省力、價(jià)格適中、維護(hù)費(fèi)用低，特別適合我過消費(fèi)者的需求，這也是目前我國(guó)電動(dòng)車流行的重要原因。在我國(guó)的大中城市，以小汽車為主的出行方式帶來了道路的擁堵，出行費(fèi)用高，帶來了高能源消耗以及較為嚴(yán)重的大氣污染等問題。超高速飛輪既沒有環(huán)境污染的問題，又有壽命長(zhǎng)、可靠性高、免維護(hù)、重量輕和體積小的優(yōu)點(diǎn)，是電動(dòng)車?yán)硐氲哪茉聪到y(tǒng)。特別是可以大大增加電動(dòng)車的行駛里程，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。超高速飛輪的基本結(jié)構(gòu)。 超高速飛輪儲(chǔ)能技術(shù)高速飛輪技術(shù)在20世紀(jì)70年代至80年代初曾是技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。輔助能源系統(tǒng)的能量可以直接取自主能源，也可在電動(dòng)車剎車或下坡時(shí)回收可再生的動(dòng)能。事實(shí)上，電動(dòng)車行駛中，用于加速或爬坡時(shí)所消耗的能量占到總能耗的2/3。正是由于上述特點(diǎn)，盡管燃料電池還有種種缺點(diǎn)，它仍然為電動(dòng)車描述了一個(gè)能與燃油汽車相競(jìng)爭(zhēng)的美好前景。因此，盡管這種燃料電池具有非常理想的比功率，但由于價(jià)格十分昂貴，降低成本是普及燃料電池的一個(gè)重大課題[26]。h/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于任何一種蓄電池。自從威廉從目前的發(fā)展來看，新型鉛酸電池，鎳氫電池及鋰離子電池是電動(dòng)車應(yīng)用中最具潛力的電池，這些蓄電池還處在不斷的發(fā)展之中[24]。放電時(shí)，鋰離子被負(fù)電極釋放，通過電解液游離至正電極，充電過程則相反。鎳氫電池是近期電動(dòng)車發(fā)展的重要選擇之一，它的發(fā)展受到很多國(guó)內(nèi)外著名電池發(fā)展商的極大重視，投人了巨大的人力和財(cái)力開發(fā)、改進(jìn)鎳氫電池的性能，以期在鎳氫電池方面取得重大突破。鎳氫電池的技術(shù)關(guān)鍵是一種能夠儲(chǔ)存氫的合金，它應(yīng)是一種能夠穩(wěn)定地經(jīng)受無數(shù)次循環(huán)反復(fù)的材料。(3)鎳氫電池：鎳氫電池的活性材料是一種氫化金屬形態(tài)的氫，以此作為負(fù)電極，正電極是羥基氫氧化鎳。h/kg，比功率225 W/kg。(2)鎳鎘電池：由于鎳鎘電池成熟的技術(shù)及優(yōu)良的性能。它的核心技術(shù)是以高強(qiáng)度輕型玻璃纖維絲為基體，擠壓成柔軟的鉛絲，再將鉛絲織成輕型的網(wǎng)格，鋪在特殊的電化學(xué)物質(zhì)上，構(gòu)成所謂雙格網(wǎng)板，最后將這些雙格網(wǎng)板水平放置，以保證極板上的活性物質(zhì)最大限度地參與電化學(xué)反應(yīng)。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，鉛酸電池不失為電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)的優(yōu)先選用能源系統(tǒng)之一。當(dāng)電池完全放電時(shí)，因?yàn)殡姵貥O板上均覆以硫酸鉛，而電解液中主要是水而非硫酸，已不能再產(chǎn)生電流了。他采用海綿狀鉛作為負(fù)極板，二氧化鉛為正極板，用硫酸作為電解液。 應(yīng)用于電動(dòng)車的主要蓄電池在目前及可以預(yù)見的將來，蓄電池是電動(dòng)車的主要能源。減小放電深度，即“淺放電”，蓄電池的充放電循環(huán)壽命可以大大延長(zhǎng)。在一定的充放電條件下，電池容量降至某一規(guī)定值之前，電池能耐受的充放電次數(shù)，稱為蓄電池的充放電循環(huán)壽命。因此，蓄電池的比功率決定了電動(dòng)車的加速性能。h）由此可見，汽油的比能量是鉛酸電池的250倍。 比能量 能源系統(tǒng)的比能量被定義為單位質(zhì)量的能量。td1＋I(xiàn)d2當(dāng)蓄電池以恒定電流放電時(shí)，它的容量(Q)等于放電電流(Id)和放電時(shí)間(td)的乘積：Q = Id由于蓄電池的技術(shù)比較成熟，價(jià)格相對(duì)低廉，就近期而言，蓄電池將是電動(dòng)車的主要能源。 電動(dòng)車的能源特點(diǎn)為了確保點(diǎn)東側(cè)合理的行駛性能，對(duì)其能源系統(tǒng)應(yīng)具有如下要求：(1)高比能量（2h放電率時(shí)至少44 W由于我國(guó)的電動(dòng)車開發(fā)起步較晚，目前尚未建立自己的電動(dòng)車駕駛測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)模式，而一直沿襲美國(guó)或歐洲的標(biāo)準(zhǔn)。因此人們?cè)谠u(píng)價(jià)電動(dòng)車的性能時(shí)，主要要考慮如下性能指標(biāo)：(1)車體重，kg；(2)載重，kg；(3)載客人數(shù)或載貨體積，m3；(4)最大重量，kg；(5)能量效率和功率效率；(6)連續(xù)最大行駛速度，km/h；(7)最大爬坡能力，％；(8)深度放電條件下的充電時(shí)間，h；(9)最大行駛里程——電動(dòng)車每次充滿電后的最大行駛里程，km；(10)加速能力——電動(dòng)車從靜止加速到一定的時(shí)速，s；(11)最高時(shí)速——電動(dòng)車所能達(dá)到的最高時(shí)速，km/h。在環(huán)保意識(shí)不斷提高的今天，人們已不再簡(jiǎn)單地追求汽車最高時(shí)速和加速性能，燃油汽車的廢氣排放已成為汽車性能的又一重要的考核指標(biāo)。坡度越大，阻力越大。它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Fl= Fd + Fr + Fc圖33 電動(dòng)車的道路負(fù)載空氣阻力： Fd是由于機(jī)動(dòng)車高速穿過空氣障礙而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)阻力。 重量和體積參數(shù) 電動(dòng)車的重量是重要的性能參數(shù)，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懙诫妱?dòng)車的行駛里程和行駛性能。而采用電子差速的多電機(jī)系統(tǒng)也在進(jìn)一步的發(fā)展之中，兩者孰優(yōu)孰劣，目前還沒有定論。電子差速器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕又可以實(shí)行精確的電子控制，提高電動(dòng)車的性能。(4)單電機(jī)或多電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于內(nèi)外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑不同，必須調(diào)整兩側(cè)車輪的速度，實(shí)行差速，以使得汽車可以平穩(wěn)行駛。左圖顯示一種采用永磁電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車結(jié)構(gòu)。隨著電動(dòng)機(jī)控制性能的改善，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)具有相當(dāng)大的控制靈活性和理想的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性，完全可以滿足機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)性能要求。在變速時(shí)，通過離合器連接或切斷發(fā)動(dòng)機(jī)到車輪的功率流。(1) 帶有多級(jí)變速齒輪箱的電動(dòng)車早期的許多電動(dòng)車是由燃油汽車改裝而成的。一個(gè)由停車、倒車、空檔、行駛以及一檔構(gòu)成的五檔選擇器為駕駛員提供了各種駕駛情況下的不同選擇。為了提高電動(dòng)車的傳動(dòng)效率，人們開發(fā)了電動(dòng)車專用的電機(jī)和變速傳動(dòng)一體化的兩速或三速自動(dòng)傳動(dòng)橋。究竟采用哪種方案，主要依據(jù)電動(dòng)車的能量和經(jīng)濟(jì)性，也涉及到電機(jī)和控制器的設(shè)計(jì)。變速傳動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的一個(gè)重要部件，它指的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸和車輪之間的機(jī)械連接部分。與傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)不同，電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)具有很大的靈活性。 電動(dòng)車基本結(jié)構(gòu)如圖31所示，電動(dòng)車的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可分為3個(gè)子系統(tǒng)，即電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。實(shí)際上，電動(dòng)車是機(jī)械、電力、磁力和化學(xué)定律巧妙結(jié)合的產(chǎn)物，現(xiàn)代電動(dòng)車更是集機(jī)、電、化、光各學(xué)科領(lǐng)域中最新技術(shù)于一體，是汽車、電力拖動(dòng)、電子、智能控制、電化學(xué)、計(jì)算機(jī)、新能源、新材料等工程技術(shù)中最新科技成果的集成產(chǎn)物。因此，作為一種小型、中速和短途的日常交通工具，電動(dòng)車是十分理想的