【正文】 用石油、煤炭、核能,還可利用自然界的可再生能量：像水能、太陽能、潮汐能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物能等，都可以高效地轉(zhuǎn)化為電能。對(duì)這樣的機(jī)電一體化電氣設(shè)備來說，除了要考慮它的機(jī)械安全性之外，電氣安全性也是非常重要的安全指標(biāo)[3]。1990年，美國提出世界上第一個(gè)限制汽車廢氣排放的法案。曲軸箱散發(fā)的排放物，是發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮和燃燒過程中，一些未燃燒的燃油從燃油室漏向曲軸箱再排放到大氣的。目前，不少發(fā)展中國家的空氣污染還在進(jìn)一步惡化。人類面臨的最大的環(huán)境問題歸納起來有三個(gè)方面：大氣污染、水資源污染以及生態(tài)環(huán)境遭受破環(huán)?？刂破噺U氣污染及石油的替代能源已成為亟待解決的課題。研究低成本高效電池和社會(huì)充電系統(tǒng)是今后我國電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢(shì)。由于大量使用石油燃料，使得大氣中的二氧化硫和二氧化碳急劇增加，造成了酸雨的蔓延及溫室效應(yīng)。由此可見，傳統(tǒng)汽車廢氣已成為城市大氣污染的一個(gè)主要原因。20世紀(jì)60年代末，自美國政府率先頒布了較為嚴(yán)格的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)以來，汽車制造業(yè)一直努力減少汽車廢氣的排放。在外形上，電動(dòng)車與傳統(tǒng)的汽車并無顯著區(qū)別，它們的主要區(qū)別在于動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種將控制發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種混合力量相結(jié)合的技術(shù)，用戶通過按鍵，就可以使車輛在純電動(dòng)(EV)和混合動(dòng)力(HEV)這兩種模式之間自由切換。電動(dòng)車的起動(dòng)速度相當(dāng)快，在遇到紅燈停車時(shí)，還可以不必讓電機(jī)空轉(zhuǎn)，大大提高能源的使用效率；重新起動(dòng)，也不會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，可以減少空氣污染。但由于電動(dòng)車的真正發(fā)展時(shí)間還是很短，技術(shù)不成熟，一些性能仍不及傳統(tǒng)燃油汽車。這類電動(dòng)車采用電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)和燃油驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力。亨利發(fā)明了直流電動(dòng)機(jī)后不久的1831年，誕生了世界上第一部電動(dòng)車。1885年，在德文博特的電動(dòng)車問世半個(gè)世紀(jì)后，德國人卡爾1895年到1915年是早期電動(dòng)車黃金時(shí)代。該車載有約600kg的鉛酸電池，自重約1300kg，行駛里程為80km。 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。隨著城市道路的改善，特別是1916年美國從芝加哥通往南部各州的州際公路的開通，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。然而，燃油汽車的發(fā)展也帶來了一系列的問題?？巳R斯勒與通用汽車合作開發(fā)了ETV1型電動(dòng)車。90年代，在能源和環(huán)境的雙重壓力下，電動(dòng)車的研究開發(fā)再次進(jìn)入一個(gè)活躍期。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。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。而電費(fèi)和燃油價(jià)格比則根據(jù)各國的能源情況和稅收標(biāo)準(zhǔn)不同而不同。表中數(shù)字是正值的表示每5萬公里電動(dòng)巴士的費(fèi)用低于柴油巴士的人民幣數(shù)[10]。近年來，采用各種高新技術(shù)的電動(dòng)車層出不窮，給人們帶來了一個(gè)明確的信息：我們已經(jīng)走到了電動(dòng)車時(shí)代的邊緣。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。(6) 電動(dòng)車是一門涉及多學(xué)科的工程問題，發(fā)展電動(dòng)車，必須有來自不同領(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。由于全球政治、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)環(huán)境的迅速變化，國際間的合作及競(jìng)爭(zhēng)都進(jìn)一步增強(qiáng)，信息和資本的自由流通導(dǎo)致了與以往不同的投資模式。由于中國具有巨大的、潛在的和多元化的市場(chǎng)，以及比較完備的工業(yè)基礎(chǔ)，在電動(dòng)車發(fā)展方面，中國具備率先取得突破性進(jìn)展的條件。推動(dòng)電動(dòng)車發(fā)展的動(dòng)力來源于市場(chǎng)，而市場(chǎng)要求電動(dòng)車盡快走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)商品化。實(shí)際上即使利用現(xiàn)有的技術(shù)，只要根據(jù)上述工程哲學(xué)，根據(jù)不同的用途情況加以優(yōu)化，不僅從技術(shù)入手，更從綜合經(jīng)濟(jì)措施人手，即可以取得綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。低空氣阻力系數(shù)技術(shù)、低滾動(dòng)阻力輪胎技術(shù)、重量輕的車身和部件技術(shù)將會(huì)被純電動(dòng)車、混合式電動(dòng)車和燃油汽車共同應(yīng)用，不斷提高它們各自的性能[13]。在我國，電動(dòng)車更有著獨(dú)特的市場(chǎng)。高性能的電動(dòng)車通常是根據(jù)現(xiàn)代電動(dòng)車系統(tǒng)理論專門設(shè)計(jì)制造的。不同類型的儲(chǔ)能裝置，例如不同的蓄電池、燃料電池、超大電容器和高速飛輪等也都會(huì)影響電動(dòng)車的重量、體積、尺寸，進(jìn)而影響電動(dòng)車的性能。傳統(tǒng)的帶有腳踏離合器的手動(dòng)變速方式因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，效率較高，而被早期的改裝電動(dòng)車大量采用，但是這種變速器的缺點(diǎn)是體積和重量都較大。由于交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低并有理想的轉(zhuǎn)矩特性，使得控制變速橋進(jìn)行平滑的自動(dòng)變速變得更加容易。通常這類改裝電動(dòng)車的性能直接取決于蓄電池，由于目前蓄電池的能量密度遠(yuǎn)低于汽油，因此改裝電動(dòng)車難以獲得很高的性能。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是取消了傳動(dòng)齒輪箱，其代價(jià)是低速電機(jī)的體積、重量和成本通常比較高。如果電動(dòng)車采用的是單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則必須裝有機(jī)械差速器。電動(dòng)車的體積參數(shù)與傳統(tǒng)汽車類似，主要是：(1) 車體尺寸——車體的長(zhǎng)、寬、高；(2) 前部面積——車體的前部等效面積，將直接影響電動(dòng)車的空氣阻力系數(shù)；(3) 座位容積——車內(nèi)允許的乘客數(shù)量；(4) 貨物容積——車內(nèi)允許的貨物容積。對(duì)于傳統(tǒng)的燃油汽車，最高時(shí)速和加速能力是最重要的性能指標(biāo)。不同的行駛方式導(dǎo)致了電動(dòng)車的行駛里程有很大的差異，為了合理地評(píng)價(jià)機(jī)動(dòng)車 的性能，人們制定了統(tǒng)一的機(jī)動(dòng)車駕駛模式。目前，適合電動(dòng)車的能源系統(tǒng)有：蓄電池、燃料電池、電容器儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等。h)。h/kg)。如果一個(gè)蓄電池的比功率較大，則表明在單位時(shí)間內(nèi)，單位質(zhì)量所放出的能量較多，即該電池能用較大的電流放電。蓄電池的充放電循環(huán)壽命與放電深度、溫度、充放電形式等條件有關(guān)。(1)鉛酸電池：鉛酸電池的額定電壓是2V，比能量為35W鉛酸電池已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)商品化近一個(gè)世紀(jì)了，就全球而言，目前它的銷量占到全部蓄電池銷量的50%左右。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。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)。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。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。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。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。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)。它的比能量可達(dá)100 W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。我國電動(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]。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。另外，我國在電動(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)。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)自行車新國標(biāo)。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]。(4)我國缺少電動(dòng)汽車所需的類似于加油站的快速電池充電站設(shè)施。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)。(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。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)到了國際先進(jìn)水平。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。截止到2009年1月31日，在混合動(dòng)力車輛技術(shù)領(lǐng)域，我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局受理并公開的中國專利申請(qǐng)為1116件。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。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。前途如何，有待國家政府部門最后的批準(zhǔn)和回復(fù)。并且法律在這方面還不完善，這就造成了我國的一些消費(fèi)者的怨氣難發(fā)，投訴無門。 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)能力下的中國家庭的[31]。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，這也是目前我國電動(dòng)車流行的重要原因。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)。超高速飛輪的基本結(jié)構(gòu)。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。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。h/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于任何一種蓄電池。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]。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。(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。(2)鎳鎘電池：由于鎳鎘電池成熟的技術(shù)及優(yōu)良的性能。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。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。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)。因此，蓄電池的比功率決定了電動(dòng)車的加速性能。由此可見，汽油的比能量是鉛酸電池的250倍。td1＋I(xiàn)d2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。由于我國的電動(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，而一直沿襲美國或歐洲的標(biāo)準(zhǔn)。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)。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。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。(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。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。(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。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。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。 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)。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，電動(dòng)車在中國有很好的發(fā)展條件和廣闊的應(yīng)用前景。因?yàn)檫@兩種電動(dòng)車具有與目前汽車基本相同的功能，但它們的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，因此要對(duì)性能和價(jià)格兩方面進(jìn)行平衡。在未來的10年里，純電動(dòng)車、混合式電動(dòng)車和燃料電池電動(dòng)車市場(chǎng)份額將以穩(wěn)定的速度增加，而燃油汽車的市場(chǎng)份額從現(xiàn)在開始將會(huì)逐漸減少。為此，必須建立汽車工業(yè)界、政府和電力部門三者的良好協(xié)作關(guān)系，共同努力開發(fā)電動(dòng)車、完善電動(dòng)車市場(chǎng)。盡管在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，市場(chǎng)起主導(dǎo)作用，但不等于市場(chǎng)決定一切。中小型廠商也不甘落后，躍躍欲試，試圖在電動(dòng)車這個(gè)新的領(lǐng)域與大公司一爭(zhēng)長(zhǎng)短。電動(dòng)車開發(fā)中要考慮的具體問題列舉如下：(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。在美國，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。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。如果電動(dòng)車的初始購置費(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。由此可見，電動(dòng)車的使用成本比燃油汽車低很多。具有奔馳Smart For Two這樣性能的電動(dòng)車足以滿足美國