【正文】 。但隨著充電站以及換電站的建立，純電動汽車技術(shù)將會逐步取代目前的任何新能源汽車技術(shù)，最終發(fā)揮其在零排放、動力性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性、使用成本低方面的優(yōu)勢 。 而純電動汽車將是未來新能源汽車發(fā)展的最終方向。代用燃料會得到迅速運(yùn)用，天然氣汽車和乙醇汽車會率先大規(guī)模投入使用， 純電動汽車 和 燃料電池汽車將 會逐步擴(kuò)大應(yīng)用?？紤]到差異化需求和特殊情況下電能補(bǔ)給的需要，以更換電池為主、整車充電為輔的運(yùn)營模式將成為我國電動汽車充電站未來發(fā)展的主流模式。 快速充電大量發(fā)展將帶來 電網(wǎng)諧波污染 換電池模式集中充電便于統(tǒng)一調(diào)度、管理和監(jiān)控，能夠最大程度發(fā)揮削峰填谷作用，提高電力系統(tǒng)負(fù)荷率，最大限度減少諧波污染等對電網(wǎng)的不利影響，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和 電力資源的優(yōu)化利用 [22]。能將太陽能發(fā)的電儲存在蓄電設(shè)備中，然后利用太陽能發(fā)電和蓄電設(shè)備的電力為車輛充電。 無線快速充電將成為最理想充電方式 無線快速充電技術(shù)將會為電動汽車提供便捷的充電方式， 隨時隨地利用各種新的清潔能源進(jìn)行充電，例如風(fēng)能、太陽能等。 換電池模式屬于能源新物流模式 換電池模式有利于電池生產(chǎn)企業(yè)規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有利于能源供給企業(yè)的規(guī)?；少徟c集約化管理，能夠顯著降低總運(yùn)營成本。 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 23 第 6 章 未來電動汽車充電技術(shù)的發(fā)展方向 整車充電中的慢速充電方式可以充分利用 低谷電力充電，電費(fèi)相對降低，但是充電時間過長使車輛的使用十分不便；快速充電方式下充電時間短易于車輛的使用，但是充電費(fèi)用較高，且會大大縮短電池的使用壽命。這樣長期循環(huán)使用下去，電動汽車動力電池的容量會越來越不均衡，一次充滿電的行駛里程會大大降低。 電池的維護(hù) 當(dāng)電池在使用過程中，個體電池的容量會出現(xiàn)嚴(yán)重不均衡的現(xiàn)象。 電池的快速更換 為了使得更換更加快捷，需要更換電池的車輛進(jìn)站之前應(yīng)向站臺提出電池更換請求，以便站臺調(diào)度安排停車位置、通知電池更換庫準(zhǔn)備整車更換電池并運(yùn)至更換電池區(qū)、準(zhǔn)備卸載設(shè)備。租賃的手續(xù)及租金由相關(guān)部門協(xié)商而定，對于租金可以肯定的是，因為換給消費(fèi)者的是一塊充滿電的電池，加上一些其它成本，租賃電池的價格肯定要比消費(fèi)者自己在家充電貴，但是絕對遠(yuǎn) 遠(yuǎn)低于燃油的費(fèi)用。 電池租賃 能源供給企業(yè)購買電池后通過向中間運(yùn)營商 (建站企業(yè) )支付一定的建站費(fèi)用來進(jìn)行更換站的建設(shè)。它的運(yùn)營模式是通過各個電池更換站集中 對標(biāo)準(zhǔn)化的電池充電，電動汽車用戶需要補(bǔ)充能源時，可以非常方便地到任意一個更換站更換充好的電池。用戶只購買汽車，由專門的電池租賃公司負(fù)責(zé)電池的購買、租賃、充電、快速更換及管理。當(dāng)然也可以采用更換電池的方式來進(jìn)行能量的補(bǔ)給 [18]。充電時 間 短；充電電池壽命長 (可充電 2021 次以上 )；沒有記憶性，可以大容量充電及放電，在幾分鐘內(nèi)就可充 70％ ~80％的電；由于充電在短時 間 內(nèi) (約為 10~15min)就能使電池儲電量達(dá)到 80％ ~90％，與加油時間相仿，使電動汽車使用起來非常方便。現(xiàn)階段技術(shù)條件下，電池的續(xù)駛里程大約為 200km，像私家車、市內(nèi)環(huán)衛(wèi)車、企業(yè)商務(wù)車等車輛日均行駛里程都在電池的續(xù)駛里程范圍之內(nèi)，均可采用常規(guī)充 電的方式。盡管充電時間較長，但因為所用功率和電流的額定值并不關(guān)鍵，因此充電器和安裝成本比較低；可充分利用電力低谷時段進(jìn)行充電，降低充電成本；可提高充電效率和延長電池的使用壽命 [17]。 常規(guī)充電 蓄電池在放電終止后，應(yīng)立即充電，充電電流相當(dāng)?shù)停笮〖s為 15A，這種充電叫做常規(guī)充電 (普通充電 )。根據(jù)技術(shù)與充電方式的不同，電動汽車充電站的運(yùn)營模式基本上可以分為“整車充電”與“電池更換”兩種模式。 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 20 第 5 章 電動汽車應(yīng)用的解決方式 目前解決電動汽車電池續(xù)航時間短的方法是加快充電站以及換電站的建設(shè) ,只有將這些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善才能彌補(bǔ)目前蓄電池技術(shù)的不足。歸納起來存在： ； 命太短； ； 決等問題。 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 19 電動汽車的應(yīng)用缺陷和瓶頸 目前，電動汽車技術(shù)趨于成熟，但在續(xù)駛里程、制造成本等方面還無法與傳統(tǒng)燃油汽車相比。 表 43 各種能源方案優(yōu)缺點(diǎn)綜合分析表 類 別 能源來源 能源效率 排 放 制造成本 使用成本 維護(hù)成本 補(bǔ)充燃料 功 率 重 量 行駛里程 配套設(shè)備 普通內(nèi)燃機(jī) 受 限 低 差 一 般 一 般 一 般 方 便 大 輕 ＞ 400 完 善 純電動力 一般 最高 無 高 最低 高 不 便 小 重 ＜ 300 不完善 混合 動力 受 限 較 高 一般 較 高 一 般 最 高 方 便 一般 較重 ＞ 500 完 善 氫燃料電池 困難 高 無 高 最高 高 不便 小 輕 ＜ 300 不完善 從表中可以看出混合動力汽車發(fā)展比較成熟，但從長遠(yuǎn)來看，純電動汽車技術(shù)更節(jié)能環(huán)保，更能解決將來能源緊張問題。 所以采用清潔能源發(fā)電配合純電動車技術(shù)是解決機(jī)動車環(huán)境污染問題的最佳方案。 減少碳排放的比較 表 42 對不同新能源技術(shù)路線在碳排放上作了比較。在對多種動力汽車技術(shù)計算其整體擁有成本時，按照 5 年的平均擁有期將車輛的起初成本、再銷售價值以及預(yù)計節(jié)油量納入考量范圍 。盡管混合動力汽車在啟動和低速運(yùn)行工況下，避免了高能耗和排放，但在高 速行駛時若仍然采用燃油驅(qū)動，其能耗和排放還是明顯大于純電動汽車。內(nèi)燃機(jī)汽車在同樣工況下的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純電動汽車的能耗，據(jù)統(tǒng)計，內(nèi)燃機(jī)在低速區(qū)域的能量轉(zhuǎn)化效率最低 (僅為 12％ )。預(yù)期在缺乏其他能源、日照充足的沙漠干旱地區(qū)，太陽能汽車會有用武之地。 。 ，目前太陽能電池的最高效率約為 20%。 ，易于制造。太陽能汽車主要特點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)： ，來源非常豐富。 太陽能汽車 太陽能汽車的能源來自太陽，是真正的綠色能源汽車。 。 缺點(diǎn)： 。 3.辛烷值高，熱值高。氫燃料汽車主要特點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)： ，無污染、零排放。 氫燃料汽車 氫燃料汽車是在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上加以修改后可以直接用氫為燃料燃燒，產(chǎn)生動力的汽車。 現(xiàn)狀與前景：甲醇、乙醇燃料汽車以獲得一定程度上的應(yīng)用；可以作為能源的一種補(bǔ)充，在某些國 家和地區(qū)可能保持較大的比例。 。 。 ，辛烷值高 。 ，具有長期使用的價值。由于乙醇再運(yùn)用中可將其摻入汽油使用，所以可以大大減少石油的使用。 生物燃料汽車 生物燃料是指生物資源生產(chǎn)的醇類燃料和生物才有等。 現(xiàn)狀與前景：天然氣汽車在許多國家獲得廣泛使用并被大力推廣，已有約 100 多萬輛；目前世界上液化石油氣汽車的保有量大 400 多萬輛。 。 缺點(diǎn)： 。 ，污染小。氣體燃料汽車主要特點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)： ，可廣泛使用。 氣體燃料汽車 氣體燃料汽車主要包括天然氣汽車和液化石油氣汽車。 現(xiàn)狀與前景：燃料電池汽車近些年來取得了很大進(jìn)展，但從目前各大汽車公司推出的制造成本 上百萬美元的燃料電池概念汽車來看，現(xiàn)階段燃料電池電動汽車的推廣還面臨很大的困難。 ，且質(zhì)量和體積較大。 靈活，可以在空間和重量等問題上進(jìn)行靈活的配置。 ，其短時過載能力可達(dá)額定功率的 200%或更大。 ，其長途行駛能力及動力性已經(jīng) 接近于傳統(tǒng)汽車。燃料電池汽車驅(qū)動電機(jī)的選型必須結(jié)合整車開發(fā)目標(biāo)，所以受到一定限制。 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 15 現(xiàn)狀與前景：混合動力電動汽車是當(dāng)今最具有實(shí)際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車，未來將繼續(xù)被各廠家升級更新，達(dá)到理想狀態(tài)。 缺點(diǎn)： 。 口密集的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等地可用純電動方式驅(qū)動汽車，實(shí)現(xiàn)零排放。 助原動機(jī)的動力，可帶動空調(diào)、真空助力、轉(zhuǎn)向助力及其他輔助電器?；旌蟿恿﹄?動汽車主要特點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)： 輔助動力，蓄電池的數(shù)量和質(zhì)量可減少，因此汽車自身中重量可減小。 現(xiàn)狀與前景：從總體看仍處于實(shí)驗研究階段，要完全解決技術(shù)上的難題并降低成本，還需要一定的時間；但隨著電動汽車技術(shù)的發(fā)展，存在的缺點(diǎn)會逐步得到解決，電動汽車將成為未來汽車發(fā)展的主體。 。 、使用維修方便 [ 10]。 ，且運(yùn)行平穩(wěn)。 因此很多人認(rèn)為純電動汽車將是未來新能源汽車發(fā)展的主要方向。 太陽能汽車由太陽能電池板在向日自動跟蹤器的控制下始終正對太陽，接收太陽光，并轉(zhuǎn)化成電能，向電動機(jī)供電，再由電動機(jī)驅(qū)動汽車行駛，它實(shí)際上是一種 電動汽車，其工作原理與串聯(lián)式混合動力汽車（ SHEV） 基本相同。 太陽能汽車 太陽能汽車是利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并利用該電能作為能源驅(qū)動行駛的汽車。由于氫的分子量很小，在等能量情況下，氣態(tài)氫比甲烷等其他氣體占的體積大，因此機(jī)外混合的容積效率低，功率只有原來石油燃料發(fā)動機(jī)的 80%左右；混合氣在進(jìn)氣行程進(jìn)入氣缸，又經(jīng)過壓縮行程的作用，氫與空氣的混合時間時間較長，又較容易從外界創(chuàng)造條件促進(jìn)混合氣混合均勻，因此 混合氣的品質(zhì)容易保證，但這種汽車的動力性較低，易產(chǎn)生回火，綜合性能較差。氫的質(zhì)量能量密度是各種燃料中最高的一種，但體積能量密度最低，其最大的使用障礙是儲存和安全問題 [9]。 其燃燒效率比汽油高，混合氣可以較大程度地變稀，所需點(diǎn)火能量小，有利于節(jié)約燃料。我國與國際二甲醚燃料發(fā)動機(jī)研究幾乎同步。 由于二甲醚具有低沸點(diǎn)、 高飽和蒸汽壓、低黏性、優(yōu)良的壓縮性、高十六烷值、含氧 %、較低熱值等特點(diǎn)，二甲醚燃料發(fā)動機(jī)技術(shù)以引起西方發(fā)達(dá)國家政府和專家的高度重視。 二甲醚燃料汽車 二甲醚作為環(huán)保、清潔、安全的新型替代能源，已得到國際社會的公認(rèn)。一直以來，生物乙醇備受爭議，因為有人批評大規(guī)模使用乙醇作 為燃料，會導(dǎo)致食品價格上漲，此外，傳統(tǒng)制造乙醇過程中會消耗很多能源，因此，從“從油井到車輪”的全過程來看，乙醇燃料并不環(huán)保。摻燒是指將甲醇以不同的比例（如 M M1 M30 等）摻入汽油中，作為發(fā)動機(jī)的燃料，一般稱為甲醇汽油；純甲醇替代是指將高比例甲醇（如 M18 M100）直接用作汽車燃料。 生物燃料汽車 甲醇燃料汽車 甲醇燃料汽車是指利用甲醇燃料作為能源驅(qū)動的汽車。液化石油氣汽車與天然氣汽車的主要區(qū)別在于液化石油氣汽車必須有蒸發(fā)調(diào)壓器。 目前，對于 LPG 加氣站不足的地區(qū)，還不具備發(fā)展純 LPG 汽車的條件，大多數(shù)國家仍以發(fā)展液化石油氣 — 汽油兩用燃料汽車為主。目前世界上使用較多的是壓縮天然氣汽車。 液化天然氣是指常壓下、溫度為－ 162℃ 的液體天然氣，儲存于車載絕熱氣瓶中。 壓縮天然氣是指壓縮到 ～ 的天然氣，儲存在車載高壓氣瓶中。 氣體燃料汽車 天然氣汽車 天然氣是指以天然氣作為燃料的汽車。 燃料電池電動汽車的結(jié)構(gòu)原理 目前燃料電池電動汽車絕大多數(shù)采用的是混合式燃料當(dāng)電池驅(qū)動系統(tǒng)，將燃料電池與輔助動力源相結(jié)合，燃料電池可以只滿足持續(xù)功率需求，借助輔助動力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率，而且在制動時可以將回饋的能量儲存在輔助動 力源中，混合式燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)有并聯(lián)式和串聯(lián)式兩種，如圖 37[ 7]。 在該動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池、蓄電池和超級電容一起為驅(qū)動電機(jī)提供能量， 驅(qū)動電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給傳動系，從而驅(qū)動汽車行駛。相對于蓄電池，超級電容充放電效率較高，能量損失小，功率密度大，在回收制動能量方面比蓄電池有優(yōu)勢，循環(huán)壽命長但是超級電容的能量密度較小隨著超級電容技術(shù)的不斷進(jìn)化，這種結(jié)構(gòu)將成為一種新的研究方向。在汽車制動時，驅(qū)動電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，蓄電池將儲存回饋的能量。 二、燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動（ FC+B）的