【正文】 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 比能量 能源系統(tǒng)的比能量被定義為單位質(zhì)量的能量。h）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。 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。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。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)。h/kg，比功率225 W/kg。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。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。自從威廉因此，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]。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。 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)。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。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。如果按人均日出里程25公里，減排二氧化碳總量是5256萬噸。 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。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。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。(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。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。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)?！笆濉逼陂g，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。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。(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?；旌蟿?dòng)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車是目前主流的電動(dòng)車。目前，在我國(guó)，純粹電動(dòng)車還沒有量產(chǎn)。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。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)。(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。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。消費(fèi)者使用電動(dòng)自行車的主要用途如圖51所示[29]。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。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。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)。 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。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。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。(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。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。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。為了適合電動(dòng)車的應(yīng)用，特別設(shè)計(jì)的鉛酸電池采取了一系列的改進(jìn)措施，這包括采用無銻網(wǎng)格板、內(nèi)部氣體再結(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。當(dāng)用小燈泡聯(lián)接到電池正負(fù)兩端開始放電時(shí)，一個(gè)電極上的離子通搏電解液到達(dá)另一極，從而改變了金屬電極和電解液的化學(xué)成分。然而對(duì)于電動(dòng)車，由于蓄電池隔板的自然銹蝕或者充放電過程中的人為損壞，使得蓄電池的壽命遠(yuǎn)低于電動(dòng)車本身的壽命。 循環(huán)壽命蓄電池的充放電循環(huán)壽命是衡量二次電池的一個(gè)重要參數(shù)。由于電動(dòng)車車載能源的比能量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)汽車車載能源的比能量，這就決定了在蓄電池技術(shù)還未能取得有效突破的情況下，電動(dòng)車的行駛里程仍將不敵傳統(tǒng)汽車，這就是目前電動(dòng)車還不能迅速普及的原因之一[21]。tdn蓄電池的容量并不是一個(gè)固定不變的常數(shù)，除了與極板表面能參與電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)數(shù)量有關(guān)外，還與充電的程度、放電電流的大小、放電時(shí)間的長(zhǎng)短、電液的比重、溫度的高低、蓄電池的效率以及新舊程度有關(guān)。 電動(dòng)車蓄電池 蓄電池的容量蓄電池的容量就是蓄電池的蓄電能力。第四章 電動(dòng)車心臟的能源系統(tǒng)從前一章中我們關(guān)于電動(dòng)車的主要參數(shù)和特性的分析可見，電動(dòng)車能源系統(tǒng)的體積、重量、形狀和技術(shù)參數(shù)，決定了電動(dòng)車的行駛性能，是電動(dòng)車最重要的子系統(tǒng)。對(duì)于電動(dòng)車，一次充電后的最大行駛里程則是最重要的性能指標(biāo)。影響滾動(dòng)阻力的因素主要有輪胎的形狀、壓力、溫度、胎面厚度、線網(wǎng)層、車速以及所傳遞的轉(zhuǎn)矩等等，其中胎型和壓力又是最主要的因素。 電動(dòng)車參數(shù)一般來說，電動(dòng)車和燃油汽車同樣都是機(jī)動(dòng)車，就外部性能而言，描述它們的數(shù)學(xué)和物理手段并無大異。而對(duì)于電動(dòng)車，如果采用雙電機(jī)或者四電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于每個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以有效地獨(dú)立調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)電子差速?，F(xiàn)代電動(dòng)車大都采用這種結(jié)構(gòu)。對(duì)于燃油汽車而言，變速齒輪箱是必不可少的部件，因?yàn)槠嚨霓D(zhuǎn)矩特性完全依賴于多級(jí)變速齒輪的調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)的自動(dòng)變速箱相比，電動(dòng)車的自動(dòng)變速傳動(dòng)橋同樣包括有盤形和帶形離合器、行星齒輪、差速器、執(zhí)行離合動(dòng)作的液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑油以及冷卻劑等等。但對(duì)于電動(dòng)車則不同，由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速完全可以用電子控制器進(jìn)行全范圍的控制，因此變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就可以有多種不同的選擇。圖31 電動(dòng)車的基本結(jié)構(gòu)圖32 電動(dòng)車電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)與燃油汽車相比，電動(dòng)車的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活。第三章 電動(dòng)車的組成結(jié)構(gòu)今天，電力在人們的生活中已得到廣泛應(yīng)用，因此，用電力驅(qū)動(dòng)車輛被認(rèn)為是最自然不過的事情了。一般而言，對(duì)于小型車輛包括自行車和摩托車，純電動(dòng)車更具有生命力。所有電動(dòng)車加在一起的市場(chǎng)份額將會(huì)超過燃油汽車。市場(chǎng)要求電動(dòng)車盡快降低成本，實(shí)現(xiàn)商品化。總括來說，電動(dòng)車發(fā)展的總體戰(zhàn)略可以是：(1) 綜合技術(shù)優(yōu)勢(shì)：集中汽車技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、材料技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行系統(tǒng)綜合和優(yōu)化。在發(fā)展電動(dòng)車方面，亞太地區(qū)的優(yōu)勢(shì)在于：自然資源豐富，勞動(dòng)力廉價(jià)，對(duì)電動(dòng)車的性能要求并不苛刻。不久的將來，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。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。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。 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／kW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。不怕不識(shí)貨，就怕貨比貨，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，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。由此可見，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題，而主要是一個(gè)信心問題，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]。但進(jìn)入2000年以來，它還是獲得了迅速的發(fā)展。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]。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)車的研究開發(fā)工作。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。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。最高時(shí)速24km/h，一次充電行駛里程80km。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)。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)。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。那時(shí)，美國(guó)人擁有2500萬匹馬，而主要的個(gè)人交通工具是馬車和機(jī)械奇跡——自行車。另外電動(dòng)車的電池組成本高出傳統(tǒng)燃油汽車的油箱太多，這致使目前電動(dòng)車的售價(jià)很高，幾乎是傳統(tǒng)燃油汽車價(jià)格的一倍。真正使電動(dòng)車量產(chǎn)的動(dòng)力在其經(jīng)濟(jì)性上。即使電動(dòng)汽車?yán)檬唾Y源，通過“電能——電動(dòng)機(jī)——車輪”的能量轉(zhuǎn)換和利用效率，也要比通過“石油——內(nèi)燃機(jī)——變速器——車輪”的能量轉(zhuǎn)換和利用率要高1倍左右。 電動(dòng)車的種類電動(dòng)車分類電動(dòng)車按類型分可分為：電動(dòng)自行車（如圖11），電動(dòng)摩托車（如圖12），電動(dòng)三輪車（如圖13），電動(dòng)汽車。法案規(guī)定，到1998年，所有汽車商在加利福尼亞州出售的汽車中，零排放車至少要占售出總數(shù)的2%，到2003年，零排放車至少要占總數(shù)10%。其主要成分是碳?xì)浠衔?，約占汽車碳?xì)浠衔锟偱欧帕康?5%以上。我國(guó)作為最大的發(fā)展中國(guó)家，目前也已成為全球酸雨最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。1997年在日本京都舉行的全球氣候變化高峰會(huì)議中，與會(huì)的各國(guó)政府代表一致認(rèn)為，全球氣候變暖已成為一個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此近幾十年來，世界各國(guó)政一直努力致力于研究開發(fā)和推廣使用各種低排放或零排放汽車，以解決空氣污染問題。而電動(dòng)自行車由于成本低，得以迅猛發(fā)展。2009年在丹麥舉辦的哥本哈根氣候峰會(huì)再次呼吁各國(guó)一起為減緩全球氣候變暖作出努力，我國(guó)也在會(huì)議上承諾2020年減排目標(biāo) 碳排放下降40~45%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)地區(qū)，43%的非甲烷有機(jī)物、57%的氧化氮、82%的一氧化碳都是汽車廢氣排放產(chǎn)生的，而全世界20%的一氧化碳排放量來源于汽車廢氣。 大量使用汽車對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，因此近幾十年來，世界各國(guó)政府、學(xué)術(shù)界以及工業(yè)界一直努力致力于研究開發(fā)和推廣使用各種低排放或零排放汽車，以解決空氣污染問題。第二章 電動(dòng)車概述 什么是電動(dòng)車電動(dòng)車是以電力作為能源、由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車輛。F3DM雙模電動(dòng)車搭載了全球最先進(jìn)的DM雙模系統(tǒng)。而對(duì)電動(dòng)車，遇到剎車減速或下坡行駛時(shí)，可以通過電子控制器將車輛的行車動(dòng)能“再生”地轉(zhuǎn)化為電能并貯存于蓄電池之中。電動(dòng)汽車的使用成本只是燃油汽車的20%左右[6]。為了解決行駛里程短的硬傷，混合動(dòng)力電動(dòng)車應(yīng)運(yùn)而生。早在約這輛近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。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。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。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。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。在這段時(shí)期，除了業(yè)余愛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]。福特汽車公司開始研究先進(jìn)的鈉硫蓄電池。雖然該法案未能通過議會(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。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。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。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％。表26是20輛電動(dòng)和燃油小型巴士每運(yùn)行5萬公里的總費(fèi)用在不同的電價(jià)和柴油價(jià)格下的比較。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，但總的來看，使川電動(dòng)車還是很方便的。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)