【正文】 根據(jù)技術(shù)與充電方式的不同，電動(dòng)汽車(chē)充電站的運(yùn)營(yíng)模式基本上可以分為“整車(chē)充電”與“電池更換”兩種 模式。 14 4 電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的解決方式 目前解決電動(dòng)汽車(chē)電池續(xù)航時(shí)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。作為動(dòng)力源的各類(lèi)型蓄電池不同程度地存在著成本高、功率小、體積和重量大、充電時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，是電動(dòng)汽車(chē)發(fā) 展和普及應(yīng)用的瓶頸。 0 25 100 125 1 2 3 4 5 6..0 速度（ km/h） 75 50 能耗（MJ/km） 燃油汽車(chē) 電動(dòng)汽車(chē) 13 表 不同技術(shù)路線(xiàn)對(duì)減少碳 排放的比較 技術(shù)方式 液化石油氣汽車(chē) 醇類(lèi)汽車(chē) 天然氣汽車(chē) 混合動(dòng)力汽車(chē) 純電動(dòng)汽 車(chē) 減碳排放比（ %） 50 53 55 56 0~30 綜合比較 從環(huán)保性、全壽命成本、安全性、續(xù)駛里程等方面的全面比較可以看出，各類(lèi)技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，相比較而言，目前電動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)更趨成熟。通過(guò)比較可以得出結(jié)論，純電動(dòng)汽車(chē)可以最有效地減少對(duì)石油的依賴(lài)，是解 決能源安全問(wèn)題的最佳方案 表 不同技術(shù)路線(xiàn)的耗油量 技術(shù)方式 醇類(lèi)汽車(chē) 天然氣汽車(chē) 混合動(dòng)力汽車(chē) 純電動(dòng)汽車(chē) 消減耗油量 (%) 41 50 30 50~100 減少碳排放的比較 從表 可以看 出，對(duì)比其它的汽車(chē)動(dòng)力技術(shù)，混合動(dòng)力技術(shù)的減碳排放比可達(dá)56％；電動(dòng)汽車(chē)?yán)锰?yáng)能發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電，因此純電動(dòng)汽車(chē)碳排放為零，考慮到目前的火力發(fā)電，故而純電動(dòng)汽車(chē)平均碳排放比可以達(dá) 到 30％。盡管混合動(dòng)力汽車(chē)在啟動(dòng)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(shí)若仍然采用燃油驅(qū)動(dòng)，其能耗和排放還是明顯大于 12 純電動(dòng)汽車(chē)。內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)在同樣工況下的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純電動(dòng)汽車(chē)的能耗，據(jù)統(tǒng)計(jì)，內(nèi)燃機(jī)在低速區(qū)域的能量轉(zhuǎn)化效率最低 (僅為 12％ )。 缺點(diǎn) ：① 蓄電池使用壽命較短且續(xù)航能力不足 。③ 使用成本較低 。 優(yōu)點(diǎn) ：① 廢氣排放為零 。 純電動(dòng)汽車(chē) 純電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)車(chē)輛自身攜帶的高效儲(chǔ)能電池向電動(dòng)機(jī)供電，由電動(dòng)機(jī)直接向驅(qū)動(dòng)軸輸出扭矩，汽車(chē)取消了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、離合器、 等一些復(fù)雜的傳動(dòng)裝置。② 氫的制取成本過(guò)高。③以氫作為燃料的燃料電池，它的能量轉(zhuǎn)化不受卡諾循環(huán)規(guī)律的限制，熱效率較高。 優(yōu)點(diǎn) ：① 運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)噪聲 。 缺點(diǎn)：長(zhǎng)距離高速行駛基本不能省油。⑤ 可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資 。③ 在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放 。需要大功率內(nèi) 燃機(jī)功率不足時(shí)，由電池來(lái)補(bǔ)充；負(fù)荷少時(shí)，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車(chē)一樣 。 11 混合動(dòng)力汽車(chē) 由于目前純電動(dòng)汽車(chē)在使用中受到電池續(xù)航能力以及充電設(shè)施建設(shè)不完善，因此在傳統(tǒng)能源汽車(chē)向純電動(dòng)汽車(chē)過(guò)渡這段時(shí)期，混合動(dòng)力汽車(chē)起著關(guān)鍵的作用。③ 動(dòng)力性較差 。 缺點(diǎn) ：① 氫的沸點(diǎn)為很低且常溫下為氣體，攜帶性和安全性差 。 優(yōu)點(diǎn) ：① 排放物是純水，行駛時(shí)不產(chǎn)生任何污染物 。因此，氫燃料汽車(chē)是傳統(tǒng)汽車(chē)最理想的替代方案。②熱值較低。③ 使用方便，辛烷值高 。 優(yōu)點(diǎn) ：① 可再生，具有長(zhǎng)期使用的價(jià)值 。 醇類(lèi)燃料汽車(chē) 由于醇類(lèi)燃 料是可再生資源，它的制取可以通過(guò)生物發(fā)酵制取，從而得到很多國(guó)家的廣泛應(yīng)用。 缺點(diǎn) ：① 天然氣的能量密度低，使得隨車(chē)一次儲(chǔ)存的燃料所能維持的續(xù)駛里程明顯縮短 。④ 天然氣汽車(chē)與普通燃油汽車(chē)百公里使用成本相比，天然氣汽車(chē)較低 。② 天然氣管道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完善，加氣站的建設(shè)成本大大降低 。 天然氣汽車(chē) 天然 氣汽車(chē)由于使用的天然氣在我國(guó)儲(chǔ)量非常豐富 ,加上近幾年國(guó)家的大量開(kāi)發(fā)以及天然氣管道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的完善性，天然氣汽車(chē)將得到長(zhǎng)足性的發(fā)展。 10 3 汽車(chē)新能源技術(shù)的主要比較 各種新能源汽車(chē)技術(shù)的特點(diǎn)分析 由于目前汽車(chē)新能源技術(shù)繁多，發(fā)展進(jìn)度又有所不同，并且在使用中也存在著很多問(wèn)題。在陰極，氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)檠踉樱踉拥玫綇年?yáng)極傳過(guò)來(lái)的電子變成氧離子，和氫離子結(jié)合生成水。 質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵材料與部件為 ：① 電催化劑 ；② 電極（陰極與陽(yáng)極） ；③ 質(zhì)子交換膜 ；④ 雙極板。按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可分為五類(lèi) ：① 質(zhì)子交換膜燃料電池 ；② 堿性燃料電池 ；③ 磷酸燃料電池 ；④ 溶化的碳酸鹽燃料電池 ；⑤ 固態(tài)氧化物燃料電池。燃料電池在運(yùn)行過(guò)程中，不 需要復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)裝置，不需要潤(rùn)滑劑且沒(méi)有振動(dòng)與噪聲。 燃料電池電動(dòng)汽車(chē) 燃料電池是一種把燃料氧化的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的 “ 發(fā)電裝置 ” ，它能夠使用多種燃料，可以是石油燃料也可以是有機(jī)燃料，還可以使用包括再生燃料在內(nèi)的幾乎所有的含氫元素的燃料。盡管綜合了串、并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 (3) 混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)：在結(jié)構(gòu)上綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。與串聯(lián)式混合動(dòng)力相比，它只需要兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，即發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)通常通過(guò)不同的離合器來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或者發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)三種工作模式。 此外 ，該種混合方式的車(chē)輛的效率通常較低。 (1) 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能首先通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化后的電能一部分用來(lái)給蓄電池充電，另一部分經(jīng)由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪 。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)充分利用各種動(dòng)力源的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)自動(dòng)控制形成最優(yōu)匹配，通常其中一種動(dòng)力源可以存儲(chǔ)另一種動(dòng)力源的 多余能量以及回收存儲(chǔ)車(chē)輛減速時(shí)的制動(dòng)能，能將它們傳輸給傳動(dòng)系統(tǒng)，供附件使用或用于協(xié)助驅(qū)動(dòng)車(chē)輛 [6]。在采用電力驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的差速器。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的旋向可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變換。 (4) 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)裝置的作用是將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩傳給汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)軸，當(dāng)采用電力驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)裝置的多數(shù)部件常?？梢院雎?，如無(wú)需傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的離合器，因?yàn)殡姍C(jī)可以帶負(fù)載起動(dòng)。當(dāng)采用交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場(chǎng)三相電流的相序即可，可使控制電路簡(jiǎn)化。從技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，伴隨著新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的應(yīng)用，電動(dòng)汽車(chē)的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髂孀兗夹g(shù)的應(yīng)用，將成為必然的趨勢(shì)。目前電動(dòng)汽車(chē)上應(yīng)用較廣泛的是晶閘管斬波調(diào)速，通過(guò)均勻地改變電機(jī)的端電壓，控制電機(jī)的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速 [5]。早期的電動(dòng)汽車(chē)上，直流電機(jī)的調(diào)速采用串接電阻或改變電機(jī)磁場(chǎng)線(xiàn)圈的匝數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。原來(lái)電動(dòng)汽車(chē)上廣泛采用直流串激電機(jī)，但直流電機(jī)由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護(hù)保養(yǎng)工作量大，隨著電機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，勢(shì)必逐漸被直流無(wú)刷電機(jī) (BCDM)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) (SRM)和交流異步電機(jī)所取代 [4]。電源為電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電能，電機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪和工作裝置。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電源和電機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成。傳統(tǒng)汽車(chē)的動(dòng)力是通過(guò)剛性聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸傳遞的，而電動(dòng)汽車(chē)的能量則基本上是通過(guò)柔性的電線(xiàn)傳輸?shù)?，并且其電機(jī)及傳動(dòng)系可以有多種不同的選擇，因此電動(dòng)汽車(chē)各個(gè)部件的選擇和布置有很大的靈活性。其中，電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)由電控系統(tǒng)、電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪等部分組成；能源子系統(tǒng)由主電源和能量管理系統(tǒng)組成，能量管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)能源利用監(jiān)控、能量再生、協(xié)調(diào)控制等功能的關(guān)鍵部件；而輔 助控制子系統(tǒng) (整車(chē)控制器 )，它接受駕駛員的踏板信號(hào)和其它信號(hào)，然后作出相應(yīng)的判斷，控制各個(gè)部件作出動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)正常行駛，并盡可能實(shí)現(xiàn)比較高的能量使用效率。目前，制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的主要因素為蓄電池技術(shù)。純電動(dòng)汽車(chē)完全由蓄電池提供電能，經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛，如果一輛電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，就構(gòu)成了所謂混合型電動(dòng)汽車(chē)或稱(chēng)混合動(dòng) 6 力汽車(chē)；如果采用 燃料電池作為電源就稱(chēng)為燃料電池汽車(chē)。在外型上電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)的汽車(chē)并無(wú)顯著區(qū)別，它們的主要區(qū)別在于動(dòng)力源和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。壓縮行程開(kāi)始后，氣缸內(nèi)氣體壓力是 逐步上升的，在壓縮行程初期、中期或末期噴入缸內(nèi)氫氣壓力也必須是不同的，壓力高低需要與缸內(nèi)氣體壓力相適應(yīng)。 理論分析、試驗(yàn)結(jié)果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都表明，采用缸內(nèi)形成混合氣的氫燃料汽車(chē)的動(dòng)力性、熱效率及燃料經(jīng)濟(jì)性都明顯地優(yōu)于使用石油燃料的汽車(chē)。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(lái)石油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的 80%左右；混合氣在進(jìn)氣行程進(jìn)入氣缸，又經(jīng)過(guò)壓縮行程的作用，氫與空氣的混合時(shí)間時(shí)間較長(zhǎng)，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(chē)的動(dòng)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(chǔ)存和安全問(wèn)題 [3]。 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。因此再將醇類(lèi)燃料在柴油車(chē)上使用時(shí)，必須采用預(yù)混的方法，就是在進(jìn)氣管上加裝一個(gè)醇燃料引入器，將醇燃料引入器進(jìn)入進(jìn)氣管的醇燃料迅速霧化、蒸發(fā)并與空氣混合，壓縮行程接近終了時(shí)，柴油從噴油器噴入氣缸，引燃醇燃料空氣預(yù)混合氣。由于醇類(lèi)易于自然吸水且相對(duì)密度小于柴油，故與柴油的互溶性較差。 (2) 在純燒醇類(lèi)燃料時(shí)，應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行必要的改動(dòng) ：① 混合氣的形成裝置必須與醇較低的熱值及較少的空氣需要量相適應(yīng) ；② 加大輸油泵的供油能力，以避免氣阻 ；③ 采用高壓縮比以充分利用醇高辛烷值的特性 ；④ 更合適的混合氣形成裝置 ；⑤ 火花塞和火花塞間隙的選擇，壓縮比提高后，宜采用冷型火花塞 ；⑥ 解決冷啟動(dòng)不利的因素 ；⑦ 加大燃料箱，以保證必要續(xù)航里程 ；⑧ 改善有關(guān)零部件的抗腐蝕 性和抗溶脹性等。 (1) 摻燒是目前醇類(lèi)汽車(chē)使用的主要方式。乙醇燃料理論空燃比低，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)要求不高，自燃性能差，辛烷值高，有較高的抗爆性，揮發(fā)性好，混合氣分布均勻，熱效率較高，汽車(chē)尾氣污染可減少 30%以上。 醇類(lèi)汽車(chē) 醇類(lèi)汽車(chē)就是以甲醇、乙醇等醇類(lèi)物質(zhì)為燃料的汽車(chē)，使用比較廣泛的是乙醇，乙醇來(lái)源廣泛，制取技術(shù)成熟， 最新的一種利用纖維素原料生產(chǎn)乙醇的技術(shù)其可利用的原料幾乎包括了所有的農(nóng)林廢棄物、城市生活有機(jī)垃圾和工業(yè)有機(jī)廢棄物。液化石油氣汽車(chē)與天然氣汽車(chē)的主要區(qū)別在于液化石油氣汽車(chē)必須有蒸發(fā)調(diào)壓器。 目前，對(duì)于 LPG 加氣站不足的地區(qū)，還 不具備發(fā)展純 LPG 汽車(chē)的條件，大多數(shù)國(guó)家仍以發(fā)展液化石油氣 — 汽油兩用燃料汽車(chē)為主。氣體燃料從儲(chǔ)氣瓶輸出后，經(jīng)燃?xì)膺^(guò)濾器濾去雜質(zhì)，再經(jīng)過(guò)減壓閥降至所需求的壓力，最后電控系統(tǒng)中的電控單元根據(jù)各種傳感器隨時(shí)傳來(lái)的信息，經(jīng)過(guò)分析處理、計(jì)算出與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況相對(duì)應(yīng)的最佳供氣量，并向燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的噴氣閥發(fā)出控制指令。這些部件與一般發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣供給系統(tǒng)基本相同；燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要包括儲(chǔ)氣瓶、燃?xì)膺^(guò)濾器、調(diào)壓器、噴氣閥和輸氣管線(xiàn)等；控制系統(tǒng)主要包括傳感器、電控單元和執(zhí)行元件。 從工作原理來(lái)看電控噴氣系統(tǒng)由空氣供給系統(tǒng)、燃?xì)夤┙o系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分組成。缸外供氣方式是將氣體燃料噴射到進(jìn)氣門(mén)之間的進(jìn)氣道或進(jìn)氣管中。 電控噴射天然氣汽車(chē) 由目前市面上大部分汽車(chē)使用的汽車(chē)都是電控噴射的汽油車(chē)，因此汽油電噴兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)改裝系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 3 圖 CNG— 汽油兩用燃料汽車(chē)工作原理方塊圖 當(dāng)使用汽油作燃料時(shí)，將油氣燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)扳到“油”的位置，此時(shí)天然氣電磁閥關(guān)閉，汽油電磁閥打開(kāi)，汽油通過(guò)汽油電磁閥進(jìn)入化油器，并吸入氣缸燃料。當(dāng)使用天然氣作燃料時(shí)，手動(dòng)截止閥打開(kāi)，安裝在駕駛室內(nèi)的汽油燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)扳到“氣”的位置，此時(shí)天燃?xì)怆姶砰y打開(kāi)，汽油電磁閥關(guān)閉，儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)的 20mpa 高壓天然氣通過(guò)高壓管路進(jìn)入減壓調(diào)節(jié)器減壓，再通過(guò)低壓管路、動(dòng)力閥，進(jìn)入混合器，并與經(jīng)空氣濾清器進(jìn)入的空氣混合，經(jīng)化油器通道進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸燃燒。機(jī)電控制式車(chē)用壓縮天然氣裝置工作原理方塊圖如圖 所示。天然氣儲(chǔ)氣系統(tǒng)主要由充氣閥、高壓截止閥、天然氣儲(chǔ)氣瓶、高壓管線(xiàn)、高壓接頭、壓力傳感器及氣量顯示器等組成；天然氣供給系統(tǒng)主要由天然氣濾清器、天然氣高壓電磁閥、減壓調(diào)節(jié)閥、混合器等組成；油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要由油氣燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、天然氣電磁閥、汽油電磁閥等組成 [2]。改裝后的汽車(chē)油氣兩種燃料轉(zhuǎn)換非常方便，即可使用原來(lái)的汽油工作，也可以用天然氣工作，但不能同時(shí)使用。目前廣泛使用的就是 CNG— 汽油兩用燃料汽車(chē)。按燃料供給