電動(dòng)汽車技術(shù)畢業(yè)論文

1、武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論 文）說(shuō)明書論文題目 電動(dòng)汽車技術(shù) 目 錄摘 要iabstractii第一章 緒論11. 1本課題的研究意義：11.2 本課題的基本內(nèi)容簡(jiǎn)介1第二章 電動(dòng)車論32.1電動(dòng)車輪的發(fā)展32.2電動(dòng)車輪類型4第三章 電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)73.1電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展的背景73.2純電動(dòng)車與混合動(dòng)力電動(dòng)車73.3研發(fā)及市場(chǎng)情況93.4混合力電動(dòng)車與燃料電池電動(dòng)車11總 結(jié)16致 謝17參考文獻(xiàn)18摘 要 我國(guó)在研發(fā)電動(dòng)汽車方面，投入了大量人力、物力和財(cái)力，并取得一系列科研成果。但迄今為止，這些研究成果真正轉(zhuǎn)為產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目并不多。隨著全球能源危機(jī)不斷加深，石油資

2、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(guó)政府及汽車生產(chǎn)企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來(lái)汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是解決這兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑。隨著全球能源危機(jī)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，為了解決這些不斷出現(xiàn)問(wèn)題,發(fā)展電動(dòng)汽車將是最佳的途徑。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車 ； 發(fā)展趨勢(shì) abstractin the development of electric vehicles, china has invested a lot of manpower, material and financial resources, and made a

3、 series of scientific research. so far, these findings really into the project of industrialization. with the deepening global energy crisis, oil resources are depleting and air pollution, the hazards of global warming intensify. general awareness of governments and car manufacturers to energy conse

4、rvation and emission reduction is the main direction of future automotive technology development, development of electric vehicles will solve these two the best way to technical difficulties.with the deepening of the global energy crisis, oil resources are depleting and air pollution, the dangers of

5、 global warming intensifies, in order to solve these emerging problems, the development of electric vehicles is the best way.第一章 緒論1. 1本課題的研究意義：我國(guó)在研發(fā)電動(dòng)汽車方面，投入了大量人力、物力和財(cái)力，并取得一系列科研成果。但迄今為止，這些研究成果真正轉(zhuǎn)為產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目并不多。隨著全球能源危機(jī)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(guó)政府及汽車生產(chǎn)企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來(lái)汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是解決這兩個(gè)技術(shù)難

6、點(diǎn)的最佳途徑。隨著全球能源危機(jī)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，為了解決這些不斷出現(xiàn)問(wèn)題,發(fā)展電動(dòng)汽車將是最佳的途徑。純電動(dòng)汽車以電動(dòng)機(jī)代替燃油機(jī)，噪音低、無(wú)污染，電動(dòng)機(jī)、油料及傳動(dòng)系統(tǒng)少占的空間和重量可用以補(bǔ)償電池的需求；燃料電池汽車具有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車所不具備的高效節(jié)能環(huán)保特性，所以有廣闊的發(fā)展前景；混合動(dòng)力汽車的起動(dòng)控制參數(shù)的優(yōu)化匹配，降低了起動(dòng)污染物的排放，提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性。這些好的優(yōu)點(diǎn)確定了電動(dòng)汽車在未來(lái)發(fā)展中的重要位置。 1.2 本課題的基本內(nèi)容簡(jiǎn)介：上世紀(jì)70年代，全球三次石油危機(jī)爆發(fā)后，各跨國(guó)汽車公司開始研發(fā)各種類型的電動(dòng)汽車。論文從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩

7、個(gè)角度出發(fā)，對(duì)純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車、燃料電池汽車以及動(dòng)力電池、電機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行研究和論述，展望電動(dòng)汽車的未來(lái)發(fā)展前景。在目前國(guó)內(nèi)l價(jià)格的基礎(chǔ)上，可粗略計(jì)算出各種提供電能技術(shù)的價(jià)格比。即電網(wǎng)供電柴油機(jī)供電鉛酸電池供電鎳氫電池供電鋰離子電池供電燃料電池供電=16619.220.480。這從一個(gè)側(cè)面反映了各種供電方式距離電動(dòng)汽車市場(chǎng)的遠(yuǎn)近。當(dāng)然，隨著石油價(jià)格的上升、電池技術(shù)的進(jìn)步，這些比例關(guān)系將發(fā)生很大的變化；由于鉛酸電池的供電成本大體和柴油機(jī)供電相等，因此它仍然是低端電動(dòng)車市場(chǎng)的主要?jiǎng)恿﹄姵?。磷酸鋰離子電池技術(shù)進(jìn)步較快，它最有可能成為鉛酸電池的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，率先成為高端電動(dòng)車市場(chǎng)的主要?jiǎng)恿﹄姵兀?/p>

8、由于混合動(dòng)力汽車僅需裝用純電動(dòng)汽車1/10的動(dòng)力電池容量，整車有較為接近市場(chǎng)的性/價(jià)比，因此它仍將是近期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要電動(dòng)汽車種類?？紤]到我國(guó)國(guó)情，目前仍應(yīng)大力推廣使用混合動(dòng)力大客車，進(jìn)一步降低制造成本，減少油耗和排放；在鋰離子電池性/價(jià)比進(jìn)一步提升后，外接充電式混合動(dòng)力汽車有望成為理想的上班族乘用車，它可大幅度減少油耗和降低排放，但是由于較高的價(jià)格，它可能首先在發(fā)達(dá)國(guó)家得到推廣應(yīng)用；燃料電池雖然是理想的清潔能源，但是目前它的性/價(jià)比太低，要達(dá)到可以進(jìn)入市場(chǎng)的性/價(jià)比，可說(shuō)是任重而道遠(yuǎn)，必須從基礎(chǔ)材料和基本理論上有重大突破，才可能進(jìn)入汽車市場(chǎng)；電動(dòng)輪已成為國(guó)外電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)，并已

9、在軍用越野車上得到實(shí)際應(yīng)用，證實(shí)它在技術(shù)/經(jīng)濟(jì)上的重要優(yōu)勢(shì)，我國(guó)雖也有不少單位研發(fā)，但始終未進(jìn)入“863”計(jì)劃，技術(shù)進(jìn)步緩慢，因此有必要奮起直追，盡快掌握這一先進(jìn)的電驅(qū)動(dòng)技術(shù)。第二章 電動(dòng)車論2.1電動(dòng)車輪的發(fā)展1.背景隨著汽車保有量的不斷增加和能源的日益緊缺，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)逐步增強(qiáng)，汽車在帶給人類方便、快捷、舒適的現(xiàn)代生活的同時(shí)，也引起了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和不斷發(fā)動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代汽車動(dòng)力系統(tǒng)中的統(tǒng)治地位也逐漸被動(dòng)搖。目前，電動(dòng)車作為唯一能達(dá)到零排放的機(jī)動(dòng)車越來(lái)越受到人們的歡迎，電動(dòng)車輪技術(shù)作為電動(dòng)車的一個(gè)重要的發(fā)展方向，以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到汽車開發(fā)商的關(guān)注。電動(dòng)車輪作為獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)部件

10、，集電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器等于輪轂，是一種獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)單元。使用電動(dòng)車輪技術(shù)的電動(dòng)車普遍具有控制靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、綠色環(huán)保、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。2.電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展最早的電動(dòng)車輪結(jié)構(gòu)產(chǎn)生在20世紀(jì)50年代初，是由美國(guó)人羅伯特發(fā)明的，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該輪轂裝置中融合了電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器。電動(dòng)機(jī)的輸出力矩傳遞到減速機(jī)構(gòu)的輸入軸，經(jīng)減速后，增大的力矩傳遞給輪輞，最后驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)最早應(yīng)用在大型礦用自卸車上，是美國(guó)通用電氣公司于1968年推出的。到20世紀(jì)70年代，我國(guó)也開始研制大型礦用電動(dòng)車輪自卸車，自1977年湖南湘潭電機(jī)廠研制成功第一臺(tái)電動(dòng)車輪自卸車樣車以后，又先后生產(chǎn)了一系列電

11、動(dòng)車輪自卸車，目前我國(guó)的電動(dòng)車輪自卸車性能日臻完善，某些型號(hào)也達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。20世紀(jì)90年代初期，清華大學(xué)輕型電動(dòng)車科研組首先將電動(dòng)車輪的思想勇勇于電動(dòng)自行車的研制，并研制出半軸式鳥籠結(jié)構(gòu)的電動(dòng)輪轂，因此成為世界上最早將電動(dòng)車輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于電動(dòng)自行車的單位。這種電動(dòng)輪轂采用了告訴有刷電機(jī)、減速齒輪和離合器。半軸式鳥籠結(jié)構(gòu)，就是將中心軸，即自行車輪軸的中段膨脹成一個(gè)“鳥籠”，軸也就分為左、右兩段，即左、右半軸式結(jié)構(gòu)，鳥籠中放置盤式電機(jī)。這種“鳥籠式”的特點(diǎn)是把電機(jī)很好地保護(hù)了起來(lái)，除工作力矩外，沒(méi)有任何外力會(huì)作用到電機(jī)上，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。整個(gè)輪轂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常精巧、緊湊，總重35kg，體積

12、為190mm110mm。電動(dòng)車輪電動(dòng)汽車被認(rèn)為具有集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車喝傳統(tǒng)電動(dòng)車無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)燃料電池汽車高端車輛的理想選擇，世界上多家汽車公司和研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行電動(dòng)車輪電動(dòng)車的研究。自1991年日本人在美國(guó)申請(qǐng)專利以后，日本在電動(dòng)汽車的電動(dòng)車輪研究方面一直處于領(lǐng)先地位。2.2電動(dòng)車輪類型根據(jù)電動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)類型，可以將電動(dòng)車輪分為減速驅(qū)動(dòng)型和直接驅(qū)動(dòng)型。減速驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)車輪多采用內(nèi)轉(zhuǎn)子高速電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)一般轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小，為了滿足車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速要求，通常需匹配一個(gè)相應(yīng)的減速機(jī)構(gòu)。減速機(jī)構(gòu)一般安裝在電動(dòng)機(jī)與車輪之間，起到減速和增矩的作用，以保證電動(dòng)車在低速時(shí)能獲得足夠大的轉(zhuǎn)矩。減速驅(qū)動(dòng)型

13、電動(dòng)車輪具有比功率較高、質(zhì)量輕、效率高、噪聲小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，必須用減速機(jī)構(gòu)降低轉(zhuǎn)速以獲得較大的轉(zhuǎn)矩，因此作為非簧載質(zhì)量的整個(gè)電動(dòng)輪的質(zhì)量依然比傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車重。減速機(jī)構(gòu)多為行星齒輪減速裝置，其結(jié)構(gòu)緊湊、減速比較大，也有采用外嚙合圓柱齒輪減速裝置的，但軸向尺寸過(guò)大，徑向質(zhì)量分布不均。為了減少電動(dòng)車輪的非簧載質(zhì)量，出現(xiàn)了直接驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)車輪，這種電動(dòng)車輪去掉了減速驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)車輪中的減速機(jī)構(gòu)，大大減少了非簧載質(zhì)量，也簡(jiǎn)化了整個(gè)電動(dòng)車輪的結(jié)構(gòu)。這種電動(dòng)車輪多采用外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，直接將外轉(zhuǎn)子安裝在車輪的輪輞上驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。然而電動(dòng)車在起步時(shí)一般需要較大的轉(zhuǎn)矩，也就是說(shuō)安裝在直接驅(qū)動(dòng)

14、型電動(dòng)輪中的電動(dòng)機(jī)，必須具有較好的轉(zhuǎn)矩特性，能在低速時(shí)提供大轉(zhuǎn)矩。另外，還必須具有很寬的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍。直接驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)車輪中采用的外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸小，能夠在很寬的速度范圍內(nèi)控制轉(zhuǎn)矩，且響應(yīng)速度快，又因?yàn)闆](méi)有減速機(jī)構(gòu)，所以效率較高。如果要獲得較大的轉(zhuǎn)矩，必須增大電動(dòng)機(jī)的體積和質(zhì)量，但成本較高，在加速時(shí)效率卻很低，且噪聲很大。電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)電動(dòng)車采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)后能量源與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的功率傳遞采用軟電纜，擺脫了傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì)約束，給整車帶來(lái)了很多優(yōu)點(diǎn)：（1）采用電動(dòng)車輪技術(shù)，在同樣功率需求的情況下，可以將單個(gè)電動(dòng)機(jī)功率分配給多個(gè)電動(dòng)機(jī)。相應(yīng)地，對(duì)電氣和機(jī)械傳動(dòng)零部件的要求

15、都可以降低，便于設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。在大型礦用載重汽車上，機(jī)械傳動(dòng)很難傳遞的大轉(zhuǎn)矩，就是利用電動(dòng)車輪結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳遞的。（2）取消了離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器等部件，使傳動(dòng)系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化，有利于汽車實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)；由于減少了精密機(jī)械部件的加工費(fèi)用，使整車生產(chǎn)成本也有望降低；由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪甚至兩者集成為一體，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。（3）由于去掉了機(jī)械傳動(dòng)部分，相對(duì)于保留機(jī)械傳動(dòng)系的電動(dòng)車，其傳動(dòng)效率得到提高。（4）提高汽車的通過(guò)性能。這主要來(lái)自于兩方面，一方面，簡(jiǎn)化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以提高車輛的離地間隙，另一方面，使用全輪驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)輪單獨(dú)控制的措施，可以最大限度地利用地面的附著能力。（5）電動(dòng)車輪與動(dòng)力源之

16、間采用軟電纜鏈接，且占用空間少，因此使整車布置設(shè)計(jì)非常靈活，對(duì)于電動(dòng)客車來(lái)說(shuō)，便于實(shí)現(xiàn)低地板化行李箱及乘客位置設(shè)計(jì)更靈活，并且也有更多的空間來(lái)布置電池。整車質(zhì)量分布設(shè)計(jì)自由度大，可以更合理地分配軸向載荷。電動(dòng)車輪的關(guān)鍵技術(shù)電動(dòng)車輪由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得這一技術(shù)在電動(dòng)汽車上有廣泛的應(yīng)用前景，但是，目前電動(dòng)車輪的關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有完全突破，主要有以下四個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：（1）研制調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)矩變化范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊的電動(dòng)機(jī)。（2）解救電動(dòng)機(jī)的冷卻、密封和抗振動(dòng)技術(shù)。（3）開發(fā)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊和重量輕的減速裝置。（4）可靠性高、性能好的電子差速器。2.3電動(dòng)車輪的發(fā)展趨勢(shì) 電動(dòng)車輪在汽車上推廣主要受兩

17、個(gè)方面因素制約，一方面要解決電動(dòng)車輪的關(guān)鍵技術(shù)；另一方面是在關(guān)鍵技術(shù)解決之后，電動(dòng)車輪的成本應(yīng)大幅度下降，用戶能接受因使用電動(dòng)車輪后而增加的成本。 轎車采用電動(dòng)車輪技術(shù)還有許多問(wèn)題需要解決，不會(huì)很快推廣使用。轎車的舒適性要求高，行駛速度高，電動(dòng)車輪引起的非簧載質(zhì)量增加會(huì)引起平順性下降，需要進(jìn)一步解決；轎車的速度變化范圍寬，采用固定速比的減速裝置，對(duì)電動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩性要求高，技術(shù)上還存在一定困難；轎車的車輪直徑較小，電動(dòng)車輪的不止有一定困難，電動(dòng)車輪的密封、冷卻和抗振性還有許多問(wèn)題需要解決。 大客車采用電動(dòng)車輪技術(shù)日益增多。大客車的車輪旋轉(zhuǎn)速度較低。采用固定速比的減速裝置后，電動(dòng)車輪的性能可以滿足

18、車輛行駛性能的要求；大客車特別是低地板大客車采用電動(dòng)車輪結(jié)構(gòu)后，可以容易實(shí)現(xiàn)原來(lái)中央驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)由主減速器和論辯減速兩級(jí)減速才能完成的功能，既簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)，又有利于解決電動(dòng)車輪引起的非簧載質(zhì)量對(duì)平順性的影響；電動(dòng)車輪引起的成本增加在大客車的成本中所占比重不大，能夠?yàn)橛脩羲邮堋?電動(dòng)車輪技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、可以改善車輛驅(qū)動(dòng)性能和行駛性能，有利于整車布置等特短，無(wú)論是在電動(dòng)自行車之類的輕型車輛，還是電動(dòng)汽車或是重型礦用車上，都有著廣闊的應(yīng)用前景。雖然電動(dòng)車輪技術(shù)中有些關(guān)鍵問(wèn)題還沒(méi)有得到完全解決，但采用電動(dòng)車輪技術(shù)哦的電動(dòng)車與傳統(tǒng)車相比，確實(shí)存在著許多不可比擬的優(yōu)勢(shì)，所以，以電動(dòng)車輪技術(shù)

19、為特征的電動(dòng)車是未來(lái)電動(dòng)車的發(fā)展方向。第三章 電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì) 3.1電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展的背景 上世紀(jì)70年代全球三次石油危機(jī)爆發(fā)后，各跨國(guó)汽車公司先后開始研發(fā)各種類型的電動(dòng)汽車。我國(guó)經(jīng)過(guò)“八五”、“九五”、“十五”三個(gè)五年計(jì)劃，在研發(fā)電動(dòng)汽車的專項(xiàng)上投入了大量的人力、物力和財(cái)力，并取得了一系列科研成果，但是,迄今為止，這些科研成果真正能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的項(xiàng)目并不多。國(guó)外大汽車公司投入遠(yuǎn)比我國(guó)更多的資金和人力，已投入批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車產(chǎn)品也寥寥無(wú)幾。隨著全球能源危機(jī)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(guó)政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來(lái)

20、汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是解決這二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑。 現(xiàn)代電動(dòng)汽車一般可分為三類：純電動(dòng)汽車（pev）、混合動(dòng)力汽車（hev）、燃料電池電動(dòng)汽車（fcev）。但是近幾年在傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車的基礎(chǔ)上，又派生出一種外接充電式（plug-in）混合動(dòng)力汽車，簡(jiǎn)稱phev。本文將電動(dòng)汽車技術(shù)研發(fā)的若干問(wèn)題和趨勢(shì)，作簡(jiǎn)要的介紹和評(píng)述。3.2純電動(dòng)車與混合動(dòng)力電動(dòng)車 1. 純電動(dòng)汽車（pev） 純電動(dòng)汽車是指完全由動(dòng)力蓄電池提供電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)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(yīng)用，市場(chǎng)較小。主要原因是由于各種類別的蓄電池，普遍存在價(jià)格高、壽命短、外形尺寸和重量大

21、、充電時(shí)間長(zhǎng)等嚴(yán)重缺點(diǎn)。目前采用的鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池，它們已達(dá)到的實(shí)際性能指標(biāo)和市場(chǎng)平均價(jià)格，如表1所示。根據(jù)實(shí)際裝車時(shí)的循環(huán)壽命和市場(chǎng)價(jià)格，可估算出電動(dòng)汽車從各種動(dòng)力電池上每取出1kwh電能所必須付出的費(fèi)用。計(jì)算時(shí)，假設(shè)電池最高可充電荷電狀態(tài)（soc）為0.9，放電soc為0.2，即實(shí)際可用的電池容量?jī)H占總?cè)萘康?0%;由電網(wǎng)供電價(jià)為0.5元/kwh，電池的平均充放電效率為0.75。 。 從表1的粗略計(jì)算中可知，雖然從電網(wǎng)取電僅需0.5元/kwh，但充入電池，再?gòu)碾姵厝〕?，鉛酸電池每提供1kwh電能，價(jià)格為3.05元左右，其中2.38元為電池折舊費(fèi)，0.67元為電網(wǎng)供電費(fèi)，而從鎳

22、氫電池中每提供1kwh電能，費(fèi)用為9.6元，鋰離子電池為10.2元，即后二種先進(jìn)電池供電成本是鉛酸電池的三倍多 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上用柴油機(jī)發(fā)電，價(jià)格大致為3元/kwh，若用汽油機(jī)發(fā)電，供電價(jià)格估計(jì)為4元/kwh，即從鉛酸電機(jī)提供電能的價(jià)格大致和柴油機(jī)發(fā)電價(jià)格相等，僅僅從取得能量的成本來(lái)考慮，采用鉛酸電池比汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)有一定價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但是由于它太過(guò)笨重，充電時(shí)間又長(zhǎng)，因此只被廣泛用于車速小于50km/h的各種場(chǎng)地車、高爾夫球車、垃圾車、叉車以及電動(dòng)自行車上。實(shí)踐證實(shí)鉛酸電池在這一低端產(chǎn)品市場(chǎng)上有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和實(shí)用性。 鎳氫電池的主要優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)壽命較長(zhǎng)，但是由于鎳金屬占其成本的60，導(dǎo)致鎳氫電池價(jià)格居高

23、不下。鋰離子電池技術(shù)發(fā)展很快，近10年來(lái)，其比能量由100wh/kg增加到180wh/kg，比功率可達(dá)2000w/kg，循環(huán)壽命達(dá)1000次以上，工作溫度范圍達(dá)-4055。美國(guó)usabc在2002年制定的鋰離子電池技術(shù)發(fā)展目標(biāo)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(dá)國(guó)家將鋰離子電池作為電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的主攻方向。我國(guó)擁有鋰資源優(yōu)勢(shì)，鋰電池產(chǎn)量到2004年已占全球市場(chǎng)的37.1，預(yù)計(jì)到2015年以后，鋰離子電池的性/價(jià)比有望達(dá)到可以和鉛酸電池競(jìng)爭(zhēng)的水平，而成為未來(lái)電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿﹄姵亍?示出了國(guó)內(nèi)外各種純電動(dòng)車輛數(shù)量/性能和價(jià)格/性能

24、曲線，以電動(dòng)自行車為代表的低性能車輛，由于其成本低廉，僅我國(guó)在2006年已達(dá)到年產(chǎn)2000萬(wàn)輛，美國(guó)通用汽車公司生產(chǎn)的沖擊1號(hào)電動(dòng)跑車，雖然已達(dá)到了很高的動(dòng)力性，但是由于售價(jià)高昂，僅生產(chǎn)了區(qū)區(qū)50輛，由于沒(méi)有市場(chǎng)而不得不停產(chǎn)。性能較低的場(chǎng)地車，在我國(guó)年產(chǎn)達(dá)70008000輛左右；天津清源電動(dòng)車公司生產(chǎn)的微型電動(dòng)車，最高車速僅50km/h，年產(chǎn)也可以達(dá)千輛以上，這可能是目前市場(chǎng)所能接受的純電動(dòng)車輛性能的上限。上述所有電動(dòng)車輛均采用鉛酸電池為動(dòng)力。隨著高性能鋰離子電池的性/價(jià)比不斷提升，未來(lái)510年內(nèi)，市場(chǎng)上可能會(huì)出現(xiàn)最高車速100km/h，續(xù)駛里程250km的高性能純電動(dòng)汽車。 2.混合動(dòng)力電動(dòng)

25、汽車（hev） 由于完全由動(dòng)力蓄電池驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車，其性能/價(jià)格比長(zhǎng)期以來(lái)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車，難于與傳統(tǒng)汽車相競(jìng)爭(zhēng)，上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)各大汽車公司都著手開發(fā)混合動(dòng)力汽車。日本豐田公司在1997年率先向市場(chǎng)推出“先驅(qū)者”（prius）混合動(dòng)力汽車，并在日本、美國(guó)和歐洲各國(guó)市場(chǎng)上均獲得較大成功，累計(jì)產(chǎn)銷量已超過(guò)60萬(wàn)輛。隨后日本本田、美國(guó)福特、通用和歐洲一些大公司，也紛紛向市場(chǎng)推出各種類型的混合動(dòng)力汽車。 3. 研制全混合電動(dòng)汽車的必要性 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是指具備兩個(gè)以上動(dòng)力源、而其中有一個(gè)可以釋放電能的汽車。混合動(dòng)力汽車按混合方式不同，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種；按混合度（電機(jī)

26、功率與內(nèi)燃機(jī)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(dòng)起動(dòng)/發(fā)電（bsg）式是微混合動(dòng)力汽車的典型結(jié)構(gòu)，其電機(jī)功率一般僅23kw，依賴發(fā)動(dòng)機(jī)的停車斷油功能，可節(jié)燃油57;在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸后端加裝一個(gè)電動(dòng)/發(fā)電型盤式電機(jī)（isg）是輕度混合動(dòng)力汽車的典型結(jié)構(gòu)；具有純電力驅(qū)動(dòng)功能的可作為全混合或混聯(lián)式混合動(dòng)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(guó)若干汽車企業(yè)研制的混合動(dòng)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(dòng)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

27、正比上升。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，研制全混合電動(dòng)汽車是一種必然趨勢(shì)。3.3研發(fā)及市場(chǎng)情況1.下面分別介紹混合動(dòng)力乘用車和混合動(dòng)力公交車的研發(fā)及市場(chǎng)情況。 以節(jié)油率最佳的豐田prius汽車為例，在我國(guó)實(shí)測(cè)它與豐田花冠油耗在不同工況下的對(duì)比數(shù)據(jù)如表3所示。各種工況下的平均節(jié)油率為39.6，平均百公里可節(jié)油3.07l。以97號(hào)汽油價(jià)格為5元/l計(jì)算，每百公里可節(jié)省油費(fèi)15.35元，行駛20萬(wàn)km也僅省油費(fèi)3.07萬(wàn)元，顯然還不足以抵消購(gòu)置混合動(dòng)力汽車所增加的費(fèi)用。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2006年一汽豐田普銳斯（prius）銷量?jī)H為2152輛，占全國(guó)乘用車總銷量的0.04。考慮到我國(guó)用戶對(duì)汽車售價(jià)的敏感性

28、，這一銷售業(yè)績(jī)并不令人驚奇，可以認(rèn)為在近期，如果沒(méi)有政府的大力支持，混合動(dòng)力乘用車在我國(guó)不會(huì)有很大的市場(chǎng)。2. 城市公交車的使用特點(diǎn) 在我國(guó)，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(diǎn): （1）據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)城鎮(zhèn)居民日常出門有70是首選乘坐公交車，我國(guó)大部分城市政府都奉行公交車優(yōu)先的交通政策，我國(guó)公交車的年產(chǎn)量和保有量都居世界第一； （2）我國(guó)城市公交車大多由市政府補(bǔ)助公交企業(yè)采購(gòu)，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(gè)重要采購(gòu)原則； （3）從技術(shù)角度來(lái)分析，在城市工況下，公交車頻繁起步、加速、制動(dòng)和停車，要額外消耗許多燃油。表4列出了在國(guó)外四種典型城市工況下，汽車制

29、動(dòng)消耗能量（油耗）所占比例，其算數(shù)平均值達(dá)47.1。即有近一半的燃油是被汽車頻繁制動(dòng)所消耗的，這就為混合動(dòng)力公交車的節(jié)油減排留下了相當(dāng)大的空間。 正是考慮到以上幾個(gè)特點(diǎn)，我國(guó)至少有78家汽車企業(yè)將研發(fā)、生產(chǎn)混合動(dòng)力公交車作為研發(fā)工作的重點(diǎn)。經(jīng)過(guò)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(dá)到預(yù)計(jì)的要求，一輛總重15.5t，長(zhǎng)11m的混合動(dòng)力公交車，實(shí)際油耗大多為3335l，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。3.節(jié)油率難以進(jìn)一步提高的原因 分析節(jié)油率難以進(jìn)一步提高的原因主要有二個(gè)： （1）汽車的制動(dòng)過(guò)程十分短暫，一半不超過(guò)

30、10s，在短短的幾秒內(nèi)，電機(jī)要求發(fā)出很大的電流，才能有效回收制動(dòng)能量，但是電池的充電倍率只有放電倍率的一半，因此電池不能接受大電流充電。理論上汽車有5060的制動(dòng)能量可回收，實(shí)際回收的制動(dòng)能量200大巴)售價(jià)約80100元/kg。按1kg氫可發(fā)10kwh電能計(jì)算，僅燃料費(fèi)即約為10元/kwh，按燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)工作壽命1000小時(shí)計(jì)算，折舊費(fèi)為30元/kwh。所以總的動(dòng)力成本達(dá)40元/kwh。與表1對(duì)照可知，至少在目前，由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)提供1kwh電能的成本遠(yuǎn)高于各種動(dòng)力電池，這從一個(gè)側(cè)面反映了作為汽車動(dòng)力源，燃料電池汽車還有相當(dāng)?shù)木嚯x。5.目前燃料電池電動(dòng)汽車的研究課題 盡管存在如此多的問(wèn)題，

31、但是燃料電池仍然是人類迄今為止，發(fā)明的最清潔、安靜又可無(wú)限再生的能源，值得我們?yōu)閷?shí)現(xiàn)燃料電池電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化，付出更大的努力。 為此建議從以下幾個(gè)方面進(jìn)行工作: （1）以更為創(chuàng)新的思維，對(duì)燃料電池的基本理論和基礎(chǔ)材料進(jìn)行深入研究，例如努力探尋非鉑金屬催化劑;努力研制抗電腐蝕金屬雙極板和耐高溫(110)高機(jī)械強(qiáng)度質(zhì)子交換膜等; （2）努力實(shí)現(xiàn)如炭紙、增壓空氣泵等關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化，以降低整機(jī)成本; （3）進(jìn)一步提高整機(jī)的優(yōu)化集成技術(shù)，著力提高整機(jī)的耐候性（高、低氣溫變化）、抗大氣污染能力和耐電負(fù)荷急劇變化能力等。6.電機(jī)及電動(dòng)車輪電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)是所有電動(dòng)汽車必不可少的關(guān)鍵部件。目前使用較多的有

32、直流有刷、永磁無(wú)刷、交流感應(yīng)和開關(guān)磁阻等四種電機(jī)。美國(guó)和德國(guó)開發(fā)的電動(dòng)汽車大多采用交流感應(yīng)電機(jī)，主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較低、效率高、重量輕，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。日本研制的電動(dòng)汽車幾乎全部使用永磁無(wú)刷電機(jī)，其主要優(yōu)點(diǎn)是效率可以比交流感應(yīng)電機(jī)高6個(gè)百分點(diǎn)，但價(jià)格較貴，永磁材料一般僅耐熱120以下。開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)較新，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、成本較低、起動(dòng)性能好，沒(méi)有大的沖擊電流，它兼有交流感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速和直流電機(jī)調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是噪聲較大，但仍有一定改進(jìn)余地。表6列出四類電機(jī)比較。 四種電機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是對(duì)于電動(dòng)汽車而言，由于電能是由各類電池提供，價(jià)格昂貴而彌足珍貴，所以使用相對(duì)效率最高的永磁無(wú)刷電機(jī)是較為

33、合理的，它已被廣泛用于功率小于100kw的現(xiàn)代電動(dòng)汽車上。此外，在國(guó)外已有越來(lái)越多的電動(dòng)汽車采用性能先進(jìn)的電動(dòng)輪（又稱輪轂電機(jī)），它用電機(jī)（多為永磁無(wú)刷式）直接驅(qū)動(dòng)車輪，因此無(wú)傳統(tǒng)汽車的變速箱、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋等復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)部件，汽車結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。但是它要求電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下有很大的扭矩，特別是對(duì)于軍用越野車，要求電機(jī)基點(diǎn)轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速=110（見(jiàn)圖5）。近幾年，美、英、法、德等國(guó)紛紛將電動(dòng)輪技術(shù)應(yīng)用于軍用越野車和輕型坦克上，并取得了重大成果。例如美海軍陸戰(zhàn)隊(duì)在“悍馬”基礎(chǔ)上研制出串聯(lián)式“影子”新型混合動(dòng)力越野車，采用了電動(dòng)輪技術(shù)，其結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)如表7所示。與傳統(tǒng)“悍馬”車對(duì)比試驗(yàn)，在同樣偵察

34、試驗(yàn)條件下，“悍馬”耗油472kg，而“影子”僅耗油200kg；同一越野路段，“悍馬”耗時(shí)32分鐘跑完，而“影子”僅耗時(shí)13分50秒，此外它還具有在純電動(dòng)模式下，汽車靜音、無(wú)“熱痕跡”等優(yōu)點(diǎn)。如此優(yōu)異的性能，據(jù)聞美軍已決定停產(chǎn)傳統(tǒng)“悍馬”車，全部改產(chǎn)新型混合動(dòng)力電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的“影子”型軍車。這一重要發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)引起高度關(guān)注。雖也有不少單位研發(fā)，但始終未進(jìn)入“863”計(jì)劃，技術(shù)進(jìn)步緩慢，因此有必要奮起直追，盡快 綜上所述，可以從技術(shù)/經(jīng)濟(jì)分析出發(fā)，對(duì)電動(dòng)汽車技術(shù)的現(xiàn)狀和未來(lái)作如下結(jié)論： （1）在目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格的基礎(chǔ)上，可粗略計(jì)算出各種提供電能技術(shù)的價(jià)格比。即電網(wǎng)供電柴油機(jī)供電鉛酸電池供電鎳氫電池

35、供電鋰離子電池供電燃料電池供電=16619.220.480。這從一個(gè)側(cè)面反映了各種供電方式距離電動(dòng)汽車市場(chǎng)的遠(yuǎn)近。當(dāng)然，隨著石油價(jià)格的上升、電池技術(shù)的進(jìn)步，這些比例關(guān)系將發(fā)生很大的變化； （2）由于鉛酸電池的供電成本大體和柴油機(jī)供電相等，因此它仍然是低端電動(dòng)車市場(chǎng)的主要?jiǎng)恿﹄姵亍Ａ姿徜囯x子電池技術(shù)進(jìn)步較快，它最有可能成為鉛酸電池的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，率先成為高端電動(dòng)車市場(chǎng)的主要?jiǎng)恿﹄姵兀?（3）由于混合動(dòng)力汽車僅需裝用純電動(dòng)汽車1/10的動(dòng)力電池容量，整車有較為接近市場(chǎng)的性/價(jià)比，因此它仍將是近期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要電動(dòng)汽車種類。考慮到我國(guó)國(guó)情，目前仍應(yīng)大力推廣使用混合動(dòng)力大客車，進(jìn)一步降低制造成本，減少油耗和排放； （4）在鋰離子電池性/價(jià)比進(jìn)一步提升后，外接充電式混合動(dòng)力汽車（phev）有望成為理想的上班族乘用車，它可大幅度減少油耗和降低排放，但是由于較高的價(jià)格，它可能首先在發(fā)達(dá)國(guó)家得到推廣應(yīng)用；（5）燃料電池雖然是理想的清潔能源，但是目前它的性/價(jià)比太低，要達(dá)到可以進(jìn)入市場(chǎng)的性/價(jià)比，可說(shuō)是任重而道遠(yuǎn)，必須從基礎(chǔ)材料和基本理論上有重大突破，才可能進(jìn)入汽車市場(chǎng)；（6）電動(dòng)輪已成為國(guó)外電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)，并已在軍用越野車上得到實(shí)際應(yīng)用，證實(shí)它在技術(shù)/經(jīng)濟(jì)上的重要優(yōu)勢(shì)，我國(guó)掌握這一先進(jìn)的電