【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、風能、地熱能、生物能等，都可以高效地轉(zhuǎn)化為電能。對這樣的機電一體化電氣設(shè)備來說，除了要考慮它的機械安全性之外，電氣安全性也是非常重要的安全指標[3]。1990年，美國提出世界上第一個限制汽車廢氣排放的法案。曲軸箱散發(fā)的排放物，是發(fā)動機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一步惡化。人類面臨的最大的環(huán)境問題歸納起來有三個方面：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充電系統(tǒng)是今后我國電動汽車的發(fā)展趨勢。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。由此可見，傳統(tǒng)汽車廢氣已成為城市大氣污染的一個主要原因。20世紀60年代末，自美國政府率先頒布了較為嚴格的汽車排放標準以來，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)別在于動力和驅(qū)動系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種將控制發(fā)電機和電動機兩種混合力量相結(jié)合的技術(shù)，用戶通過按鍵，就可以使車輛在純電動(EV)和混合動力(HEV)這兩種模式之間自由切換。電動車的起動速度相當快，在遇到紅燈停車時，還可以不必讓電機空轉(zhuǎn)，大大提高能源的使用效率；重新起動，也不會產(chǎn)生大量的廢氣，可以減少空氣污染。但由于電動車的真正發(fā)展時間還是很短，技術(shù)不成熟，一些性能仍不及傳統(tǒng)燃油汽車。這類電動車采用電驅(qū)動的電動機和燃油驅(qū)動的發(fā)動機混合動力。亨利發(fā)明了直流電動機后不久的1831年，誕生了世界上第一部電動車。1885年，在德文博特的電動車問世半個世紀后，德國人卡爾1895年到1915年是早期電動車黃金時代。該車載有約600kg的鉛酸電池，自重約1300kg，行駛里程為80km。 到世紀之交時，電動車、內(nèi)燃機車以及蒸汽機車已取代了昔日的馬車和自行車成為當時的主要交通工具。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，大大刺激了人們對機動車時速和行駛里程的要求，電動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。克萊斯勒與通用汽車合作開發(fā)了ETV1型電動車。90年代，在能源和環(huán)境的雙重壓力下，電動車的研究開發(fā)再次進入一個活躍期。鋰離子電池安放在車身中部，而電動機安放在車尾，這使得電動版車型具有后驅(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，隨著電動車大批量地生產(chǎn)和蓄電池技術(shù)的改進，電動車的價格必將大幅降低。而電費和燃油價格比則根據(jù)各國的能源情況和稅收標準不同而不同。表中數(shù)字是正值的表示每5萬公里電動巴士的費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)的電動車層出不窮，給人們帶來了一個明確的信息：我們已經(jīng)走到了電動車時代的邊緣。所以蓄電池的高能化和電動車的標準化是降低電動車成本的關(guān)鍵。(6) 電動車是一門涉及多學科的工程問題，發(fā)展電動車，必須有來自不同領(lǐng)域的專家，如電氣工程師、電子工程師、機械工程師、化學工程師以及汽車工程師聚集一堂，共同參與，實現(xiàn)系統(tǒng)的整合和優(yōu)化，以改善電動車的性能。由于全球政治、經(jīng)濟和技術(shù)環(huán)境的迅速變化，國際間的合作及競爭都進一步增強，信息和資本的自由流通導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，以及比較完備的工業(yè)基礎(chǔ)，在電動車發(fā)展方面，中國具備率先取得突破性進展的條件。推動電動車發(fā)展的動力來源于市場，而市場要求電動車盡快走出實驗室，實現(xiàn)商品化。實際上即使利用現(xiàn)有的技術(shù)，只要根據(jù)上述工程哲學，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)濟措施人手，即可以取得綜合技術(shù)經(jīng)濟效益。低空氣阻力系數(shù)技術(shù)、低滾動阻力輪胎技術(shù)、重量輕的車身和部件技術(shù)將會被純電動車、混合式電動車和燃油汽車共同應用，不斷提高它們各自的性能[13]。在我國，電動車更有著獨特的市場。高性能的電動車通常是根據(jù)現(xiàn)代電動車系統(tǒng)理論專門設(shè)計制造的。不同類型的儲能裝置，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影響電動車的重量、體積、尺寸，進而影響電動車的性能。傳統(tǒng)的帶有腳踏離合器的手動變速方式因為結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，效率較高，而被早期的改裝電動車大量采用，但是這種變速器的缺點是體積和重量都較大。由于交流異步電機的轉(zhuǎn)動慣量低并有理想的轉(zhuǎn)矩特性，使得控制變速橋進行平滑的自動變速變得更加容易。通常這類改裝電動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低于汽油，因此改裝電動車難以獲得很高的性能。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是取消了傳動齒輪箱，其代價是低速電機的體積、重量和成本通常比較高。如果電動車采用的是單電機驅(qū)動，則必須裝有機械差速器。電動車的體積參數(shù)與傳統(tǒng)汽車類似，主要是：(1) 車體尺寸——車體的長、寬、高；(2) 前部面積——車體的前部等效面積，將直接影響電動車的空氣阻力系數(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。對于傳統(tǒng)的燃油汽車，最高時速和加速能力是最重要的性能指標。不同的行駛方式導致了電動車的行駛里程有很大的差異，為了合理地評價機動車 的性能，人們制定了統(tǒng)一的機動車駕駛模式。目前，適合電動車的能源系統(tǒng)有：蓄電池、燃料電池、電容器儲能和飛輪儲能等。h)。h/kg)。如果一個蓄電池的比功率較大，則表明在單位時間內(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)成功地實現(xiàn)商品化近一個世紀了，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285 W/kg；循環(huán)壽命達到1000次；快速充電能力(8 min充電到50％，不到30 min即可充至100％)；價格較低(2000美元~3000美元可裝備一輛電動車)；可靠性高；免維護以及不對環(huán)境造成污染等等。鎳鎘電池的主要優(yōu)點是比功率高(超過220 W/kg)、循環(huán)及浮充壽命長(分別為2000次和7年)、使用溫度范圍寬(40℃～85℃)、快速充電能力強(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；放電時發(fā)熱較少；有類似于鎳鎘電池的快速充電能力。h/kg；較長的循環(huán)壽命(達1000次)；充電時間短；原材料蘊藏豐富并且使用安全。燃料電池的首次實質(zhì)性的應用始于20世紀60年代美國太空總署 (NASA)，的阿波羅太空飛行計劃，當時每股通用電氣公司為阿波羅太空飛船議計了稱之為Geminni的燃料電池動力系統(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，這類電動車補充燃料也可以在幾分鐘之內(nèi)完成。為了解決電動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，隨著高強度復合材料和低耗軸承的發(fā)展，以及電動車應用的需要，超高速飛輪技術(shù)再次成為研究熱點。它的比能量可達100 W由于電動車和小汽車在一定程度上存在替代性，所以騎電動車出行的市民越多，依靠小汽車的出行的居民就越少。我國電動自行車，為全球應對氣候變暖，發(fā)展低碳經(jīng)濟，提倡節(jié)能減排所做了出巨量貢獻[30]。針對目前市場上銷售的電動自行車良莠不齊，品質(zhì)、價格相差甚遠，有些品牌的電動自行車廠家考慮回收電池的利潤微薄或其沒有先進的電池回收設(shè)備，并不提供蓄電池的回收服務(wù)，很大一部分電動自行車消費者便以低價賣給了不法的商販，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中，造成了嚴重的河流污染，最終危害人類健康。另外，我國在電動自行車行業(yè)方面的產(chǎn)品質(zhì)量標準寬松，造成大量的低品質(zhì)的電動自行車流入市場。由于新標準實施涉及面廣，實施操作性尚存在很多實際問題，尤其是在包括廣大消費者、專家學者、行業(yè)協(xié)會、廠家的積極反對，國標委下文宣布暫緩實施涉及“電動輕便摩托車”的內(nèi)容，但同時要求電動自行車行業(yè)結(jié)合實際抓緊修訂已實施了十年之久的電動自行車新國標。電動自行車，這一新興的綠色電動交通工具，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者的特征消費需求，勢必將承擔起這一偉大的歷史重任[35]。(4)我國缺少電動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)動機技術(shù)、電機控制技術(shù)、整車控制技術(shù)等，發(fā)動機和電機之間動力的轉(zhuǎn)換和銜接也是重點。(3)掌握了電動汽車整車開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，形成了各類電動汽車的開發(fā)能力。同時，一汽還抓緊了對發(fā)動機、機電一體化變速器、整車控制網(wǎng)絡(luò)、整車控制系統(tǒng)的研發(fā)，目前一汽混合動力轎車已經(jīng)取得了42％的節(jié)油效果，達到了國際先進水平。同時，各汽車企業(yè)對混合動力汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化投入顯著增強，產(chǎn)業(yè)化步伐不斷加快。截止到2009年1月31日，在混合動力車輛技術(shù)領(lǐng)域，我國知識產(chǎn)權(quán)局受理并公開的中國專利申請為1116件。人類越發(fā)的重視環(huán)境保護和石油量的日趨枯竭迫使電動車必須克服一切困難發(fā)展來代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油汽車。由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車小得多，其前景被廣泛看好，但當前技術(shù)尚不成熟。前途如何，有待國家政府部門最后的批準和回復。并且法律在這方面還不完善，這就造成了我國的一些消費者的怨氣難發(fā)，投訴無門。 電動自行車產(chǎn)品款式分析(1)電動自行車銷量以“輕摩化”為主；(2)電動自行車產(chǎn)品類同化嚴重；(3)電動自行車簡易款式正在逐步被消費者所接受；(4)電動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，這樣的價格是完全適合不同經(jīng)濟能力下的中國家庭的[31]。這有利于緩解機動車交通擁堵，更大大減少了汽車尾氣排放對大氣的污染電動自行車騎行簡便、速度快、省時、省力、價格適中、維護費用低，特別適合我過消費者的需求，這也是目前我國電動車流行的重要原因。超高速飛輪既沒有環(huán)境污染的問題，又有壽命長、可靠性高、免維護、重量輕和體積小的優(yōu)點，是電動車理想的能源系統(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，也可在電動車剎車或下坡時回收可再生的動能。正是由于上述特點，盡管燃料電池還有種種缺點，它仍然為電動車描述了一個能與燃油汽車相競爭的美好前景。h/kg，遠遠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車應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力開發(fā)、改進鎳氫電池的性能，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。正因為這些優(yōu)點，鉛酸電池不失為電動車驅(qū)動的優(yōu)先選用能源系統(tǒng)之一。他采用海綿狀鉛作為負極板，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。因此，蓄電池的比功率決定了電動車的加速性能。由此可見，汽油的比能量是鉛酸電池的250倍。td1＋Id2由于蓄電池的技術(shù)比較成熟，價格相對低廉，就近期而言，蓄電池將是電動車的主要能源。由于我國的電動車開發(fā)起步較晚，目前尚未建立自己的電動車駕駛測試標準模式，而一直沿襲美國或歐洲的標準。在環(huán)保意識不斷提高的今天，人們已不再簡單地追求汽車最高時速和加速性能，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。它的數(shù)學表達式為：Fl= Fd + Fr + Fc圖33 電動車的道路負載空氣阻力： Fd是由于機動車高速穿過空氣障礙而產(chǎn)生的運動阻力。而采用電子差速的多電機系統(tǒng)也在進一步的發(fā)展之中，兩者孰優(yōu)孰劣，目前還沒有定論。(4)單電機或多電機驅(qū)動汽車在轉(zhuǎn)彎時，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，實行差速，以使得汽車可以平穩(wěn)行駛。隨著電動機控制性能的改善，電動機驅(qū)動具有相當大的控制靈活性和理想的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性，完全可以滿足機動車的驅(qū)動性能要求。(1) 帶有多級變速齒輪箱的電動車早期的許多電動車是由燃油汽車改裝而成的。為了提高電動車的傳動效率，人們開發(fā)了電動車專用的電機和變速傳動一體化的兩速或三速自動傳動橋。變速傳動系統(tǒng)是電動車驅(qū)動子系統(tǒng)的一個重要部件，它指的是驅(qū)動電機轉(zhuǎn)軸和車輪之間的機械連接部分。 電動車基本結(jié)構(gòu)如圖31所示，電動車的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可分為3個子系統(tǒng)，即電力驅(qū)動子系統(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，電動車是十分理想的，電動車在中國有很好的發(fā)展條件和廣闊的應用前景。因為這兩種電動車具有與目前汽車基本相同的功能，但它們的結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，因此要對性能和價格兩方面進行平衡。在未來的10年里，純電動車、混合式電動車和燃料電池電動車市場份額將以穩(wěn)定的速度增加，而燃油汽車的市場份額從現(xiàn)在開始將會逐漸減少。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)電動車、完善電動車市場。盡管在市場經(jīng)濟條件下，市場起主導作用，但不等于市場決定一切。中小型廠商也不甘落后，躍躍欲試，試圖在電動車這個新的領(lǐng)域與大公司一爭長短。電動車開發(fā)中要考慮的具體問題列舉如下：(1)了解車輛使用的市場和環(huán)境；(2) 決定電動車的技術(shù)條件；(3) 決定使用電動車所需的基礎(chǔ)設(shè)施，以及蓄電池的回收設(shè)施；(4) 決定整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；(5) 設(shè)計底盤和車體；(6) 決定能量方式，采用發(fā)電方式或儲存方式電動車要大量普及，必須進一步提高一次充電后的行駛里程。在美國，汽車達到25％的普及率共花了50年時間，而隨著技術(shù)進步的加快，移動電話達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到最佳綜合經(jīng)濟效果，例如可以利用晚上電網(wǎng)低負荷時充電，以提高電網(wǎng)的負荷率。如果電動車的初始購置費包括車體、驅(qū)動系統(tǒng)和電池在內(nèi)，勢必高于燃油車。由此可見，電動車的使用成本比燃油汽車低很多。具有奔馳Smart For Two這樣性能的電動車足以滿足美國