【正文】 禮賓車。這已是世界上第一輛電動車誕生半個多世紀之后的事了。當(dāng)時，美國經(jīng)濟正處于擴張時期，呈現(xiàn)一派繁榮昌盛的氣象。電動車正是在這樣的形勢下發(fā)展起來的。這個時期的電動車代表了當(dāng)時車輛制造技術(shù)的精華。1897年英國倫敦的一輛電動出租車，驅(qū)動電機采用的是雙繞組的直流電機，用變換繞組連接進行變速，而不是當(dāng)時常用的調(diào)節(jié)電壓調(diào)速。法國巴黎人克瑞基爾曾為電動車的技術(shù)發(fā)展做出過重要貢獻。這輛重1147kg的電動車，采用了雙前輪電機驅(qū)動、電動方向盤以及四輪剎車?？巳鸹鶢柌焕橛掠趧?chuàng)新且才華橫溢的人，早在1902年他就實驗了酒精和電的混合型電動車，1904年他將電與汽油的混合型電動車推向了市場，但未能成功。1899年，金納茨的“永不滿足號”(The Never Satisfied)電動車曾在美國創(chuàng)下了110km/h的當(dāng)時最高時速記錄。在1900年，美國售出的4200輛機動車中，38％是電動車，22％是內(nèi)燃機車，還有40%是蒸汽機車。富有的家庭能夠乘坐配有專職司機和跟班的豪華型維多利亞式電動轎車出入劇院、時裝商店以及其他社交場所。1912年是電動車的全盛時期，其中包括轎車、卡車等等。由于那時的道路狀況較差，城市擁擠，并不允許車輛有太高的時速，因此那時電動車的性能足以滿足人們的要求。電動車日漸衰落的原因是多方面的。凱特林的發(fā)明淘汰了使用長達25年之久的汽車手搖起動曲柄，這在汽車發(fā)展史上是一項重大的革命。電動車不敵燃油汽車的另外一個原因是它在當(dāng)時無法進入鄉(xiāng)村地區(qū)，因為那時美國的大部分鄉(xiāng)村地區(qū)還沒有電力供應(yīng)。在這段時期，除了業(yè)余愛好者們還在鍥而不舍地改裝各種電動車，改善它們的性能之外，大汽車制造商們很少再投資發(fā)展電動車了[7]。據(jù)統(tǒng)計，美國汽車保有量最高的一些大都市中，12％的新生兒肺活量達不到正常指標。此后于1966年和1967年，美國的通用、福特和美洲汽車公司分別開發(fā)了新型電動車，電動車進入了現(xiàn)代發(fā)展時期。70年代的一場石油危機對美國這個車輪上的國家產(chǎn)生了強烈的震撼，人們不得不尋找石油以外的能源作為車輛的驅(qū)動能源。福特汽車公司開始研究先進的鈉硫蓄電池。除了三大汽車公司之外，許多獨立的專業(yè)電動車開發(fā)公司也紛紛成立，投入電動車的市場競爭之中。油價逐步回落至70年代初的水平。盡管加裝了排氣凈化裝置后，燃油汽車的廢氣排放大大減少了，但由于汽車保有量和行駛路程的急劇增加，汽車造成的空氣污染日趨嚴重。雖然該法案未能通過議會表決而最終成為法律，但對電動車進入市場已產(chǎn)生了巨大的影響。新材料、新技術(shù)的發(fā)展，為電動車的發(fā)展注入了新的活力。盡管現(xiàn)今的電動車還存在這樣或那樣的問題，特別是目前蓄電池的能量密度遠低于汽油，導(dǎo)致電動車的行駛里程還達不到燃油汽車的水平，限制了電動車在某些長程交通場合的使用。09年下半年量產(chǎn)的奔馳Smart For Two電動版靠電池電力驅(qū)使，從靜止加速到60公里/，時速可達135公里/小時。其中，電動機由鋰離子電池提供電能(最大儲能14千瓦)，續(xù)航里程可達115公里。據(jù)統(tǒng)計，美國人每天平均開車行駛65km，而高速公路限速為88km/h(以加州為例)。而對其他國家，人們對機動車性能的要求比美國還要低一些。 電動車發(fā)展戰(zhàn)略如今，環(huán)保節(jié)能的電動車越來越受到人們關(guān)注，它的價格問題自然被廣泛熱議。其中蓄電池的成本占到電動車總成本的一半左右，電動車的一次性投資高于燃油車。據(jù)美國通用汽車公司的一項統(tǒng)計，在美國，一般用戶駕駛?cè)加推嚕吭缕唾M花費50~60美元，而使用電動車每月耗電費僅為10~12美元。由于電動車的結(jié)構(gòu)比燃油汽車簡單，除了定期更換蓄電池之外，主要部件基本上是免維護的，電動車比燃油汽車更經(jīng)久耐用，因此電動車的使用成本遠遠低于燃油汽車。但是我們應(yīng)該從綜合經(jīng)濟效果來分析電動車在其整個壽命期間行駛每公里的總費用。電動車的維修費用根據(jù)各國的經(jīng)驗大概為燃油車的25％~50％。關(guān)鍵在于初始購置費。因為燃油車沒有電池，只有油箱，因此電池可以考慮采用租賃的方式，把電池折舊費作為運行費用。電動車的電費加電池的租賃費(折舊費)低于燃油車的燃油費。表26是20輛電動和燃油小型巴士每運行5萬公里的總費用在不同的電價和柴油價格下的比較。這里要特別指出的是有待成立的新的能源公司，可由電池制造商、電力公司甚至和石油公司合資組建，由這個公司擁有、出租、充電和維修電池，用戶只付租賃費，而一切服務(wù)由該公司負責(zé)提供。這樣不僅解決電動車用戶的財務(wù)負擔(dān)，更可以免除他們的后顧之憂。h70057001070015700207002570030700137536258625136251862523625286253450155065501155016550215502655055255254475947514475194752447576002600240074001240017400224009675467532553251032515325203251175067501750325082501325018250圖26電動與柴油小型公共巴士運行總費用比較電動車結(jié)構(gòu)簡單，毋需更換機油、油泵、汽化器以及消聲裝置等等，毋需添加冷卻水，它的日常維修工作極少。因此，盡管目前電動車還不能像燃油汽車加油那樣，能在幾分鐘之內(nèi)充滿電，但總的來看，使川電動車還是很方便的。隨著日新月異的技術(shù)進步和人們環(huán)保意識的不斷提高，21世紀必將成為電動車全面發(fā)展的世紀?？梢灶A(yù)見，普及電動車將不再需要50年這么長的時間。盡管現(xiàn)代電動車以其相當(dāng)高的技術(shù)性能而媲美于傳統(tǒng)的燃油汽車，從世界各國的電動車發(fā)展現(xiàn)狀來看，我們還不能說電動車已具備了全面普及的條件。目前電動車整車價格昂貴的主要原因一方面是由于蓄電池價格昂貴，另一方面也因為電動車的產(chǎn)量小，其部件大部分都為電動(2) 車專用部件，而不是通用部件。(3) 提高一次充電后的行駛里程。(4) 延長蓄電池的使用壽命。(5) 發(fā)展包括充電設(shè)施在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施。為此必須形成一個由國家、地方團體、電力公司以及生產(chǎn)廠商共同參與的協(xié)作機制。(7) 由于電動車的電氣驅(qū)動特性與燃油汽車的引擎驅(qū)動有著本質(zhì)的不同，電動車工程中的主要問題，是要將汽車工程、電氣、電子工程以及化學(xué)工程領(lǐng)域中最新的技術(shù)發(fā)展結(jié)合到電動車的設(shè)計中來實現(xiàn)能量的最優(yōu)化利用。純電動式或混合式；(7) 決定驅(qū)動系統(tǒng)，包括電動機、控制器和變速器的類型，單電機或多電機驅(qū)動，有齒輪減速或無齒輪減速及其安裝方式等等；(8) 根據(jù)電動車的行駛要求，決定電驅(qū)動的技術(shù)條件和能源容量；(9) 采用智能化的能量管理系統(tǒng)；(10) 分析各個子系統(tǒng)之間的相互作用，以及對安全和成本的影響；(11) 優(yōu)化電機驅(qū)動的效率；(12) 通過計算機仿真計算，優(yōu)化整個系統(tǒng)[11]。而取之不盡、用之不竭的海水也將成為人類的主要能源。為了解決空氣污染以及二氧化碳所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，實現(xiàn)21世紀可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，電動車正面臨著前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。在這樣的形勢下，世界各國的主要汽車制造商和研究部門競相投資研究開發(fā)各種不同類型的電動車，已取得了巨大的進展。亞太區(qū)域是全球經(jīng)濟發(fā)展最快的地區(qū)。由于原有的汽車工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，對建立新的電動車工業(yè)體系以及新的基礎(chǔ)設(shè)施，來自原有的汽車工業(yè)的阻力和約束較小。因此在發(fā)展電動車方面可以說有著得天獨厚的條件。不同國家或不同制造商的電動車發(fā)展策略有所不同，而且影響發(fā)展的各種因素非常復(fù)雜。制造商、政府和電力部門可以共同培育市場，制訂開拓市場的策略。(2) 綜合社會優(yōu)勢：集中政府、工業(yè)、電力、交通、用戶的優(yōu)勢，進行大協(xié)作，共同分擔(dān)風(fēng)險和享受成果。我國的國情有別于西方國家，為了加速我國的電動車發(fā)展，我們應(yīng)該考慮如下措施：(1) 充分利用本地區(qū)經(jīng)濟增長迅速、資源豐富和勞動力廉價的優(yōu)勢；(2) 合理地分配市場、自然資源和人力資源；(3) 制定技術(shù)規(guī)范、標準以及特別適合中國地區(qū)的新型交通體系；(4) 發(fā)展具有本地特色的創(chuàng)新設(shè)計概念；(5) 政府采取優(yōu)惠政策和扶持措施；(6) 成立電動車信息中心，促進技術(shù)和經(jīng)驗交流[12]。電動車能否成功地實現(xiàn)商品化，一方面取決于制造商能否提供性能優(yōu)良、經(jīng)久耐用、使用方便及價格低廉的車輛，另一方面還取決于電動車是否有足夠的市場，得以激勵制造商不斷地改進和開發(fā)新型電動車，因此成功發(fā)展電動車的關(guān)鍵在于開發(fā)電動車本身與開發(fā)市場并舉。 推動電動車發(fā)展的動力來源于環(huán)境保護和市場需求。但是用戶、政府和企業(yè)對電動車的興趣和側(cè)重點各有不同，尋求它們的共識，則將是電動車發(fā)展和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，如圖27所示。其中主要原因是電池問題，有人說要等新型電池有突破才可以推廣電動車?，F(xiàn)在電動車已經(jīng)開始初步進入市場，但燃油發(fā)動機仍占絕大多數(shù)份額。預(yù)計10年后，純電動車將占據(jù)一個明顯的市場份額，而混合式電動車和燃料電池電動車市場份額將與燃油汽車所占的份額相當(dāng)。在未來的10年內(nèi)，初始能源將從現(xiàn)在的石油、天然氣、煤和核能逐漸發(fā)展到使用可再生的能源；燃料從現(xiàn)在汽油、柴油和壓縮天然氣，逐漸發(fā)展到電能，再逐漸發(fā)展到使用乙醇和氫氣。先進的電機驅(qū)動技術(shù)發(fā)展將同時推動純電動車和混合式電動車的發(fā)展。未來的發(fā)展趨勢將是燃料電池電動車和混合式電動車將有長遠的市場前景。純電動車則適合特定的市場，如(1)社區(qū)交通；(2)電價便宜、使用方便的地區(qū)；(3)零排放管制地區(qū)。其根本原因是：在小型車輛中，電池的不利因素較少。未來20年內(nèi)燃料電池電動車的商業(yè)化也將增長，總而言之，未來30年內(nèi)的前景十分令人鼓舞，因為越來越多的人將駕駛潔凈的交通工具，而電源和電力驅(qū)動仍是關(guān)鍵技術(shù)，環(huán)境問題仍是發(fā)展電動車的推動力。中國的大城市普遍存在著十分嚴重的交通問題和空氣污染問題，這些城市人口稠密，道路狹窄。并已在“八五”和“九五”期間將電動車列為國家重大項目，可以預(yù)期電動車的研制和開發(fā)將會快取得一批重要成果，為電動車在我國的推廣應(yīng)用，減少空氣污染，保護環(huán)境發(fā)揮重要的推動作用[14]。但是，在很多人的眼里，電動車既神秘又有很強的吸引力。從廣義來看，電動車還不僅僅是一部機動車輛，而且是涉及交通、能源、汽車工業(yè)、電力部門、環(huán)境保護、政治、經(jīng)濟等諸多方面的一個全新的領(lǐng)域。為了提高電動車的性能，必須對電動車的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進行系統(tǒng)的分析研究。其中，電力驅(qū)動子系統(tǒng)又由電控系統(tǒng)、電機、機械傳動系統(tǒng)和驅(qū)動車輪等部分組成(如圖32)；主能源子系統(tǒng)由主電源和能量管理系統(tǒng)構(gòu)成，能量管理系統(tǒng)是實現(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)主要是為電動車提供控制電源，具有輔助電源的控制、動力轉(zhuǎn)向、充電控制、空氣調(diào)節(jié)等功能[15]。燃油汽車的能量是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的，而電動車的能量則基本上是通過柔性的電線傳輸?shù)模虼?，電動車各部件的放置具有很大的靈活性。不同類型的電動機，像直流電動機、交流電動機、輪式電動機等等都可以作為電動車的驅(qū)動電機，并直接導(dǎo)致電動車不同的行駛性能。這些不同的選擇，賦予了電動車的設(shè)計者很大的靈活性。對于傳統(tǒng)汽車來說，變速箱是必要的部件，設(shè)計時主要考慮的是采用什么類型的變速器。既可用傳統(tǒng)的齒輪變速箱變速，也可用先進的自動變速傳動橋變速，還可以用電子驅(qū)動器控制電動機直接變速。采用齒輪變速箱的主要優(yōu)缺點有：(1) 帶有多級變速齒輪箱的傳動系統(tǒng)可以顯著地減小驅(qū)動電機和控制器的額定容量、體積和重量；(2) 使用齒輪箱，驅(qū)動系統(tǒng)能夠在電動車的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩要求范圍內(nèi)達到高效和優(yōu)化地運行；(3) 能夠在較寬的范圍內(nèi)達到制動能量的再生回饋；(4) 手動變速具有技術(shù)成熟、能量效率高的優(yōu)點；(5) 齒輪箱的使用可能會增加電動車的重量和體積；(6) 由于齒輪箱的效率問題，例如傳統(tǒng)的自動變速箱的效率通常只有75％~85%使用齒輪箱變速會降低驅(qū)動系統(tǒng)的總效率[16]。傳統(tǒng)的自動變速器因為附加損耗很大，重量大，最大轉(zhuǎn)速受限制等缺點而很少直接使用在電動車中。這種傳動橋?qū)⒆兯冽X輪組與高速異步電動機完全結(jié)合為一體，并且直接安裝在電動車驅(qū)動輪的驅(qū)動軸上，構(gòu)成重量輕、體積小、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊和成本低廉的傳動系統(tǒng)。自動變速傳動橋可以用微處理器實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的全電子控制。控制器將根據(jù)駕駛員所掛的檔位自動地決定變速齒輪在哪一級變速檔上，并將適當(dāng)?shù)男盘査偷揭簤嚎刂葡到y(tǒng)以執(zhí)行變速控制。采用不同的動力驅(qū)動方式和不同的能源系統(tǒng)可以構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)形式的電動車。這種電動車只是將汽車的引擎和油箱替換成電動機和蓄電池，而保留燃油汽車的離合器、變速齒輪箱和差速器等機械部件。對于一般的轎車，通常采用4級或5級變速。對于改裝電動車，由于離合器、變速箱這類機械部件本身業(yè)已存在，采用多級變速驅(qū)動是最簡單的方法。(2)采用固定減速比的電動車采用固定減速比的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速驅(qū)動特性。因而，用一個固定速比的減速箱取代汽車中的離合器和變速箱已成為可能，從而可以大大減輕電動車的自重，提高能量傳輸效率并降低電動車的成本。(3)采用電動輪驅(qū)動的電動車如果將驅(qū)動電動機直接安裝在車輪中，可以使電動車的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊，進而進一步縮小電動車的體積減輕其重量，提高傳輸效率并降低成本。這種結(jié)構(gòu)采用低速外轉(zhuǎn)子電機，徹底取代了笨重的減速齒輪箱，使得電動車的車速控制完全取決于電動機的轉(zhuǎn)速控制。采用電動輪驅(qū)動的電動車通常采用兩輪或四輪驅(qū)動。對于傳統(tǒng)的燃油汽車，無論是前輪驅(qū)動或是后輪驅(qū)動，機械式差速器是必備的部件。在這種情況下，電動車可以不用機械差速器。然而目前普及電子差速器的障礙在于它的可靠性以及進一步降低成本。就目前的技術(shù)發(fā)展來看，帶機械差速器的單電機驅(qū)動系統(tǒng)仍占主導(dǎo)地位，是電動車驅(qū)動的主流形式。(5)能源系統(tǒng)對電動車結(jié)構(gòu)的影響除了電力驅(qū)動系統(tǒng)對電動車結(jié)構(gòu)的影響之外，不同的能源系統(tǒng)，如各種蓄電池、燃料電池、高速飛輪及超大電容器等不同的儲能手段，都能構(gòu)成不同的電動車結(jié)構(gòu)，對電動車的性能產(chǎn)生很大的影響[17]。因此，大多數(shù)的電動車參數(shù)都可以從發(fā)展成熟的燃油汽車體系中借鑒，但是由于電動車的特殊性，她的蓄電重量、效率、再生能量的利用效率等性能參數(shù)卻是傳統(tǒng)的燃油汽