【正文】 一汽集團從1999年開始進行新能源汽車的理論研究和研制工作，并開發(fā)了紅旗混合動力轎車性能樣本。與此同時，混合動力汽車關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化全面跟進，生產(chǎn)配套能力顯著增強?；旌蟿恿ζ嚲褪窃诩冸妱悠嚿霞友b一套內(nèi)燃機，其目的是減少汽車的污染，提高純電動汽車的行駛里程[36]。電動汽車不能像電動自行車一樣快速發(fā)展有以下幾個主要原因：(1)電動汽車的行駛里程比傳統(tǒng)燃油汽車短的太多，部分消費者仍然無法接受。中國的汽車購買量隨著居民消費力的提升而不斷攀升，目前，中國也是全球最大的汽車消費市場。十余年來，經(jīng)過國家管理部門、行業(yè)協(xié)會、各界專家學(xué)者和各整車、配件制造企業(yè)以及消費者的精心培育，電動自行車產(chǎn)業(yè)正呈現(xiàn)出強勁的市場發(fā)展?jié)摿途薮蟮目臻g，可以驕傲的說，中國電動自行車產(chǎn)業(yè)，它是當(dāng)今中國第一個擁有真正意義上自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)，中國人民的偉大的電動自行車創(chuàng)業(yè)實踐，推動了全球電動車產(chǎn)業(yè)更快更好的發(fā)展[34]。(3)沒有明確表態(tài)的地區(qū)：遼寧、江西、湖南、湖北、廣西、新疆、內(nèi)蒙、西藏、甘肅、青海、黑龍江、重慶[33]。專家介紹，目前，我國已經(jīng)有很成熟的鉛酸蓄電池的處理技術(shù)，不但蓄電池中的鉛和塑料能得到有效回收和利用，而且，其中的酸液也不會對環(huán)境構(gòu)成威脅。圖61 消費者購買電動自行車的主要用途 擁有量現(xiàn)狀分析中國的電動自行車于1997年開始商業(yè)化，當(dāng)時全國的擁有量不足1萬輛，至2010年2月，中國的電動自行車發(fā)展極其迅速。它雖然具有普通自行車的外表特征（甚至具有摩托車的外表特征），但是主要的是，它是在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機、控制器、電池、轉(zhuǎn)把閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的機電一體化的個人交通工具[28]。在起動、加速或爬坡時為電動車提供輔助的短時動力，以改善電動車的行駛性能。用超大電容器作為輔助能源系統(tǒng)，與主蓄電池一道可以構(gòu)成電動車的混合能源系統(tǒng)，從而可大大提高電動車的驅(qū)動性能。在正常行駛時，電動車從蓄電池中吸取的平均功率相當(dāng)?shù)?，而加速或爬坡時的峰值功率又相當(dāng)高，一輛高性能的電動車的峰值功率與平均功率之比可達(dá)到16：1。在價格方面，目前燃料電池是極其昂貴的，固態(tài)聚合燃料電池的成本達(dá)到4000美元/kW，是蓄電池的數(shù)十倍。盡管燃料電池在燃燒時有熱損失，但在室溫下它的轉(zhuǎn)化效率仍能達(dá)到84％[25]。在充放電時，鋰離子通過電解液游離于正負(fù)極之間。當(dāng)電池放電時，負(fù)極上的氫化金屬被氧化成合金，正極上的羥基氫氧化鎳被減少為氫氧化鎳，而充電過程則相反。 V，比能量56 W在這類閥控電池中，最引人注目的是美國電源公司開發(fā)的HORIZON新型鉛酸電池。此時，鉛與二氧化鉛均轉(zhuǎn)化為硫酸鉛。因此，蓄電池的循環(huán)壽命成為影響整個電動車運行成本的一個重要因素[23]。蓄電池經(jīng)受一次充電和放電，稱為一次循環(huán)。能源比能量 /（W在使用過程中，放電電流的大小和電解液的溫度是影響蓄電池容量的主要因素[20]。通常以充足電后的蓄電池，放電至其端電壓到達(dá)規(guī)定的終了電壓時，電池所放出的總電量來表示。在目前以及可以預(yù)見的未來，能源系統(tǒng)是電動車實現(xiàn)市場化的瓶頸，本章將對電動車的能源系統(tǒng)進行詳細(xì)的討論和分析。這是因為， L的燃油汽車加滿汽油之后至少可行駛500 km，而大部分的現(xiàn)代電動車一次充電后的行駛里程在200 km左右，遠(yuǎn)低于燃油汽車，還不能完全滿足人們對現(xiàn)代機動車輛的性能要求，從而成為制約電動車發(fā)展的主要因素。爬坡阻力：Fc爬坡時受到更直接的地心引力。因此，大多數(shù)的電動車參數(shù)都可以從發(fā)展成熟的燃油汽車體系中借鑒，但是由于電動車的特殊性，她的蓄電重量、效率、再生能量的利用效率等性能參數(shù)卻是傳統(tǒng)的燃油汽車所沒有的。在這種情況下，電動車可以不用機械差速器。(3)采用電動輪驅(qū)動的電動車如果將驅(qū)動電動機直接安裝在車輪中，可以使電動車的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊，進而進一步縮小電動車的體積減輕其重量，提高傳輸效率并降低成本。對于一般的轎車，通常采用4級或5級變速。自動變速傳動橋可以用微處理器實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的全電子控制。既可用傳統(tǒng)的齒輪變速箱變速，也可用先進的自動變速傳動橋變速，還可以用電子驅(qū)動器控制電動機直接變速。燃油汽車的能量是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的，而電動車的能量則基本上是通過柔性的電線傳輸?shù)模虼?，電動車各部件的放置具有很大的靈活性。但是，在很多人的眼里，電動車既神秘又有很強的吸引力。其根本原因是：在小型車輛中，電池的不利因素較少。在未來的10年內(nèi)，初始能源將從現(xiàn)在的石油、天然氣、煤和核能逐漸發(fā)展到使用可再生的能源；燃料從現(xiàn)在汽油、柴油和壓縮天然氣，逐漸發(fā)展到電能，再逐漸發(fā)展到使用乙醇和氫氣。但是用戶、政府和企業(yè)對電動車的興趣和側(cè)重點各有不同，尋求它們的共識，則將是電動車發(fā)展和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，如圖27所示。(2) 綜合社會優(yōu)勢：集中政府、工業(yè)、電力、交通、用戶的優(yōu)勢，進行大協(xié)作，共同分擔(dān)風(fēng)險和享受成果。由于原有的汽車工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，對建立新的電動車工業(yè)體系以及新的基礎(chǔ)設(shè)施，來自原有的汽車工業(yè)的阻力和約束較小。而取之不盡、用之不竭的海水也將成為人類的主要能源。(5) 發(fā)展包括充電設(shè)施在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施。盡管現(xiàn)代電動車以其相當(dāng)高的技術(shù)性能而媲美于傳統(tǒng)的燃油汽車，從世界各國的電動車發(fā)展現(xiàn)狀來看，我們還不能說電動車已具備了全面普及的條件。h70057001070015700207002570030700137536258625136251862523625286253450155065501155016550215502655055255254475947514475194752447576002600240074001240017400224009675467532553251032515325203251175067501750325082501325018250圖26電動與柴油小型公共巴士運行總費用比較電動車結(jié)構(gòu)簡單，毋需更換機油、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。電動車的電費加電池的租賃費(折舊費)低于燃油車的燃油費。但是我們應(yīng)該從綜合經(jīng)濟效果來分析電動車在其整個壽命期間行駛每公里的總費用。 電動車發(fā)展戰(zhàn)略如今，環(huán)保節(jié)能的電動車越來越受到人們關(guān)注，它的價格問題自然被廣泛熱議。09年下半年量產(chǎn)的奔馳Smart For Two電動版靠電池電力驅(qū)使，從靜止加速到60公里/，時速可達(dá)135公里/小時。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。70年代的一場石油危機對美國這個車輪上的國家產(chǎn)生了強烈的震撼，人們不得不尋找石油以外的能源作為車輛的驅(qū)動能源。電動車不敵燃油汽車的另外一個原因是它在當(dāng)時無法進入鄉(xiāng)村地區(qū)，因為那時美國的大部分鄉(xiāng)村地區(qū)還沒有電力供應(yīng)。1912年是電動車的全盛時期，其中包括轎車、卡車等等。克瑞基爾不愧為勇于創(chuàng)新且才華橫溢的人，早在1902年他就實驗了酒精和電的混合型電動車，1904年他將電與汽油的混合型電動車推向了市場，但未能成功。這個時期的電動車代表了當(dāng)時車輛制造技術(shù)的精華。而1893年在芝加哥的世界博覽會上，電動車第一次取代了馬車被用做禮賓車。特魯夫的電動三輪車有兩個小的轉(zhuǎn)向輪和一個大的驅(qū)動輪，連接兩個轉(zhuǎn)向輪的軸下面裝有兩個拳頭大小的電動機，這兩個電機用兩根鏈條與大驅(qū)動輪連接。當(dāng)時1000萬輛既方便又安全的自行車把美國人從每天喂養(yǎng)馬匹中解放了出來。然而從長遠(yuǎn)考慮，由于使用成本低廉，消費者可以在后期省下的昂貴燃油費中得到補償。目前電動車的百公里耗電12度左右，以目前的電價花費10元左右。將發(fā)電廠的污染都考慮在內(nèi)，電動車也比燃油汽車造成的空氣污染少得多，全球低碳經(jīng)濟下，電動車有很大優(yōu)勢[5]。電動汽車又分為以下幾類：純電動汽車，如圖14的奔馳Smart For Two，如果一輛電動車同時采用電動機（電驅(qū)動）和發(fā)動機（燃油驅(qū)動）作為動力驅(qū)動系統(tǒng)，就構(gòu)成了所謂的混合型電動車，圖25就是本田思域Hybrid[4]。1991年10月，美國東部的9個州以及華盛頓特區(qū)也制定了類似法案。另外，化油器和燃油箱的燃料也會蒸發(fā)、排放碳?xì)浠衔?，排放量約占汽車碳?xì)浠衔锟偱欧帕康?5%。保護人類賴以生存的自然環(huán)境，珍惜地球上有限的石油資源是擺在人們面前迫切需要解決的兩個重大課題，傳統(tǒng)燃油汽車在這兩個問題上與人們的愿望正好背道而馳。但由于經(jīng)濟的高速發(fā)展和一些國家的違背承諾，《京都議定書》在十幾年并沒有取得很大成效，環(huán)境問題依然嚴(yán)峻。電動車是以電力作為能源、由電動機驅(qū)動的機動車輛，電動車是典型的零排放車，是目前最具開發(fā)潛力的綠色交通工具。我國電動車的現(xiàn)狀是：由于電池的限制和成本過高，使得電動汽車無法量產(chǎn)和應(yīng)用。溫室氣體的大量排放導(dǎo)致全球氣溫上升，恒河20年后或干枯、圖瓦盧50年后沉入海底、馬爾代夫沉沒進入百年倒計時……這并不是預(yù)言家有意制造的聳人聽聞的無聊預(yù)測，而是科學(xué)家在考慮溫室氣體排放后給地球開出的診斷書，氣候變化已經(jīng)使“拯救地球”的行動刻不容緩。 研究顯示，造成大氣污染的氣體主要由非甲烷有機物、氧化氮、一氧化碳組成。這些污染物不但污染城市空氣，還會直接竄入車廂，危害駕乘人員的健康。在美國影響下，世界上的各個主要汽車生產(chǎn)和使用國紛紛制定了類似的政策或法規(guī)，并投入巨資，開發(fā)研究新型零排放汽車——電動車[2]。我國產(chǎn)的比亞迪F3DM(如圖26)，作為世界首款即將量產(chǎn)的雙模電動車，在中國乃至世界的新能源汽車領(lǐng)域具有里程碑的意義。在都市行車時，為了等候交通燈，必須不斷地停車和起動，這既造成了大量的能源浪費，又增加了業(yè)已十分嚴(yán)重的空氣污染。目前的油價大約花費50元左右。國家也會在近幾年出臺購電動車的補助政策，這些政策會促使消費者傾向于購買電動車。自行車的大量使用促進了市區(qū)道路的發(fā)展，同時也為后來汽車工業(yè)不可缺少的冶金鑄造、軸承制造、車輪工藝以及變速機構(gòu)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。車座后面的軸上裝有6個木盒，里面是6節(jié)可充電電池，用來驅(qū)動兩個電機。1893年美國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)時的明星汽車。高雅的四輪轎車、雙輪輕便車、運貨車都可以隨時起動，加速時完全沒有噪音，在歐美各大城市可以以40km/h的速度行駛，成為當(dāng)時都市中的一道亮麗的風(fēng)景線。在1909年，克瑞基爾的公司破產(chǎn)之前，他還申請了渦輪機和電機混合型電動車的專利，這在當(dāng)時是非常先進的技術(shù)。早期電動車的時速通常在30 km/h~40km/h。在1924年的全美汽車展中，電動車銷聲匿跡了，燃油汽車迎來了一個黃金時代，而這個黃金時代一直延續(xù)到60年代末。在這樣的背景下，電動車復(fù)活了。在此情況下，美國加利福尼亞州州政府試圖通過立法來強制增加電動車在該州的銷售。電動車不再有排放尾氣的問題，它依靠新Smart For Two電動驅(qū)動，從而完全告別了汽車尾氣對環(huán)境造成污染的時代。目前電動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。電動車的總費用包括購置折舊費、維修費和燃油費(電費)。這樣電動車整個壽命期間的行駛費用比燃油車便宜而不包括電池的電動車價格可與燃油車媲美。在充電方面，對一般的電動車用戶來說，晚上在家將電動車充滿電的時間遠(yuǎn)小于他們的睡眠時間。普及電動車的關(guān)鍵在于改善其性能和降低成本，因此電動車開發(fā)工程師、科研人員、發(fā)展商、電力部門以及政府機構(gòu)所面臨的主要課題是：(1) 降低電動車的價格。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)。與此同時，人類需要開發(fā)更有效、更安全的交通工具，保護環(huán)境、保護自然。此外我國的電力主要來自于相對清潔的能源。(3) 充分利用本地的市場和資源優(yōu)勢，生產(chǎn)出性能和價格合理的電動車，并提供有效的基礎(chǔ)設(shè)施。政府社會影響全劇環(huán)保燃料經(jīng)濟性 工業(yè)界 利潤領(lǐng)先型企業(yè)形象用戶價格、燃料經(jīng)濟性、性能、舒適感 圖27 用戶、政府和企業(yè)之間的關(guān)系目前電動車存在的問題是初始成本高和行駛里程不理想。日趨成熟的、可以應(yīng)用的技術(shù)，如先進發(fā)動機、先進蓄電池、先進電機驅(qū)動系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C、超大容量電解電容、高速飛輪儲存系統(tǒng)和燃料電池，將都被用來提高純電動車和混合式電動車的性能。未來10年中，純電動車和混合式電動車在其特定市場范圍內(nèi)的商業(yè)化將增長，增長的速度主要取決于它們的價格。實際上，電動車是機械、電力、磁力和化學(xué)定律巧妙結(jié)合的產(chǎn)物，現(xiàn)代電動車更是集機、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、電子、智能控制、電化學(xué)、計算機、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。與傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動機不同，電動車的電動機具有很大的靈活性。究竟采用哪種方案，主要依據(jù)電動車的能量和經(jīng)濟性，也涉及到電機和控制器的設(shè)計。一個由停車、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。在變速時，通過離合器連接或切斷發(fā)動機到車輪的功率流。左圖顯示一種采用永磁電動機的電動輪驅(qū)動的電動車結(jié)構(gòu)。電子差速器的優(yōu)點是體積小、重量輕又可以實行精確的電子控制，提高電動車的性能。 重量和體積參數(shù) 電動車的重量是重要的性能參數(shù)，因為它們直接影響到電動車的行駛里程和行駛性能。坡度越大，阻力越大。因此人們在評價電動車的性能時，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間，h；(9)最大行駛里程——電動車每次充滿電后的最大行駛里程，km；(10)加速能力——電動車從靜止加速到一定的時速，s；(11)最高時速——電動車所能達(dá)到的最高時速，km/h。 電動車的能源特點為了確保點東側(cè)合理的行