【文章內(nèi)容簡介】 遠比我國更多的資金和人力，已投入批量生產(chǎn)的電動汽車產(chǎn)品也寥寥無幾。隨著全球能源危機的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府及汽車企業(yè)普遍認識到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動汽車將是解決這二個技術(shù)難點的最佳途徑。 現(xiàn)代電動汽車一般可分為三類：純電動汽車（PEV）、混合動力汽車（HEV）、燃料電池電動汽車（FCEV）。但是近幾年在傳統(tǒng)混合動力汽車的基礎(chǔ)上，又派生出一種外接充電式（PlugIn）混合動力汽車，簡稱PHEV。本文將電動汽車技術(shù)研發(fā)的若干問題和趨勢，作簡要的介紹和評述。 1. 純電動汽車（PEV） 純電動汽車是指完全由動力蓄電池提供電力驅(qū)動的電動汽車，雖然它已有134年的悠久歷史，但一直僅限于某些特定范圍內(nèi)應用，市場較小。主要原因是由于各種類別的蓄電池，普遍存在價格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時間長等嚴重缺點。目前采用的鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池，它們已達到的實際性能指標和市場平均價格，如表1所示。根據(jù)實際裝車時的循環(huán)壽命和市場價格，可估算出電動汽車從各種動力電池上每取出1kWh電能所必須付出的費用。計算時，假設(shè)電池最高可充電荷電狀態(tài)（SOC），即實際可用的電池容量僅占總?cè)萘康?0%。 。 從表1的粗略計算中可知，但充入電池，再從電池取出，鉛酸電池每提供1kWh電能，，而從鎳氫電池中每提供1kWh電能，，即后二種先進電池供電成本是鉛酸電池的三倍多 目前國內(nèi)市場上用柴油機發(fā)電，價格大致為3元/kWh，若用汽油機發(fā)電，供電價格估計為4元/kWh，即從鉛酸電機提供電能的價格大致和柴油機發(fā)電價格相等，僅僅從取得能量的成本來考慮，采用鉛酸電池比汽油機驅(qū)動有一定價格優(yōu)勢，但是由于它太過笨重，充電時間又長，因此只被廣泛用于車速小于50km/h的各種場地車、高爾夫球車、垃圾車、叉車以及電動自行車上。實踐證實鉛酸電池在這一低端產(chǎn)品市場上有較強的競爭力和實用性。 鎳氫電池的主要優(yōu)點是相對壽命較長，但是由于鎳金屬占其成本的60％，導致鎳氫電池價格居高不下。鋰離子電池技術(shù)發(fā)展很快，近10年來，其比能量由100Wh/kg增加到180Wh/kg，比功率可達2000W/kg，循環(huán)壽命達1000次以上，工作溫度范圍達40～55℃。美國USABC在2002年制定的鋰離子電池技術(shù)發(fā)展目標如表2所示。 近年由于磷酸鐵鋰離子電池的研發(fā)有重大突破，又大大提高了電池的安全性。目前已有許多發(fā)達國家將鋰離子電池作為電動汽車用動力電池的主攻方向。我國擁有鋰資源優(yōu)勢，％，預計到2015年以后，鋰離子電池的性/價比有望達到可以和鉛酸電池競爭的水平，而成為未來電動汽車的主要動力電池。 示出了國內(nèi)外各種純電動車輛數(shù)量/性能和價格/性能曲線，以電動自行車為代表的低性能車輛，由于其成本低廉，僅我國在2006年已達到年產(chǎn)2000萬輛，美國通用汽車公司生產(chǎn)的沖擊1號電動跑車，雖然已達到了很高的動力性，但是由于售價高昂，僅生產(chǎn)了區(qū)區(qū)50輛，由于沒有市場而不得不停產(chǎn)。性能較低的場地車，在我國年產(chǎn)達7000～8000輛左右；天津清源電動車公司生產(chǎn)的微型電動車，最高車速僅50km/h，年產(chǎn)也可以達千輛以上，這可能是目前市場所能接受的純電動車輛性能的上限。上述所有電動車輛均采用鉛酸電池為動力。隨著高性能鋰離子電池的性/價比不斷提升，未來5～10年內(nèi)，市場上可能會出現(xiàn)最高車速≥100km/h，續(xù)駛里程≥250km的高性能純電動汽車。 （HEV） 由于完全由動力蓄電池驅(qū)動的純電動汽車，其性能/價格比長期以來都遠遠低于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車，難于與傳統(tǒng)汽車相競爭，上個世紀90年代以來各大汽車公司都著手開發(fā)混合動力汽車。日本豐田公司在1997年率先向市場推出“先驅(qū)者”（Prius）混合動力汽車，并在日本、美國和歐洲各國市場上均獲得較大成功，累計產(chǎn)銷量已超過60萬輛。隨后日本本田、美國福特、通用和歐洲一些大公司，也紛紛向市場推出各種類型的混合動力汽車。 3. 研制全混合電動汽車的必要性 混合動力電動汽車是指具備兩個以上動力源、而其中有一個可以釋放電能的汽車?；旌蟿恿ζ嚢椿旌戏绞讲煌?，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種；按混合度（電機功率與內(nèi)燃機功率之比）的不同，又可分為微混合、輕度混合和全混合三種。其中外掛式皮帶驅(qū)動起動/發(fā)電（BSG）式是微混合動力汽車的典型結(jié)構(gòu)，其電機功率一般僅2～3kW，依賴發(fā)動機的停車斷油功能，可節(jié)燃油5～7％。在發(fā)動機曲軸后端加裝一個電動/發(fā)電型盤式電機（ISG）是輕度混合動力汽車的典型結(jié)構(gòu)；具有純電力驅(qū)動功能的可作為全混合或混聯(lián)式混合動力汽車的典型。豐田公司的Prius轎車即屬于這類全混合汽車。目前我國若干汽車企業(yè)研制的混合動力汽車，大多采用ISG輕度混合或BSG微混合方案，主要是考慮這二種方案的技術(shù)難度較小，生產(chǎn)成本也較低。但是根據(jù)研究表明，混合動力汽車的節(jié)油率幾乎與汽車功率的混合度和汽車的生產(chǎn)成正比上升。因此，從長遠來看，研制全混合電動汽車是一種必然趨勢。 以節(jié)油率最佳的豐田Prius汽車為例，在我國實測它與豐田花冠油耗在不同工況下的對比數(shù)據(jù)如表3所示。％。以97號汽油價格為5元/L計算，，顯然還不足以抵消購置混合動力汽車所增加的費用。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2006年一汽豐田普銳斯（Prius）銷量僅為2152輛，％。考慮到我國用戶對汽車售價的敏感性，這一銷售業(yè)績并不令人驚奇，可以認為在近期，如果沒有政府的大力支持，混合動力乘用車在我國不會有很大的市場。2. 城市公交車的使用特點 在我國，城市公交車與私人乘用車的情況有很大的不同，具體歸納為以下三點: （1）據(jù)統(tǒng)計我國城鎮(zhèn)居民日常出門有70％是首選乘坐公交車，我國大部分城市政府都奉行公交車優(yōu)先的交通政策，我國公交車的年產(chǎn)量和保有量都居世界第一； （2）我國城市公交車大多由市政府補助公交企業(yè)采購，公交車是否符合節(jié)油減排要求，將是政府需要考慮的一個重要采購原則； （3）從技術(shù)角度來分析，在城市工況下，公交車頻繁起步、加速、制動和停車，要額外消耗許多燃油。表4列出了在國外四種典型城市工況下，汽車制動消耗能量（油耗）所占比例，％。即有近一半的燃油是被汽車頻繁制動所消耗的，這就為混合動力公交車的節(jié)油減排留下了相當大的空間。 正是考慮到以上幾個特點，我國至少有7～8家汽車企業(yè)將研發(fā)、生產(chǎn)混合動力公交車作為研發(fā)工作的重點。經(jīng)過近幾年的開發(fā)，雖然已取得了一系列重大成果，但公交車的節(jié)油率并未達到預計的要求，長11m的混合動力公交車，實際油耗大多為33～35L，平均34L/100km，若傳統(tǒng)11m公交車的平均油耗為40L/100km，則節(jié)油率僅15％。 分析節(jié)油率難以進一步提高的原因主要有二個： （1）汽車的制動過程十分短暫，一