哈工大国内外电动车的发展现状.docx

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哈工大国内外电动车的发展现状

国内外电动车的发展现状

1090740114应用化学

摘要：

本文探讨了电动汽车发展的重要性，重点分析了电动汽车的发展现状。

论文首先综合论述了纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车的研究现状,探讨了世界发达国家和地区电动汽车的发展状况，并系统了解了超级电容器、驱动电机系统和动力电池。

针对目前电动汽车发展情况，本文对电动汽车的未来做了积极展望：

驱动电机呈多样化发展；新能源汽车的突出地位日渐显现；混合动力汽车最具发展潜力。

关键词：

电动汽车发展现状展望

引言

汽车是现代社会的重要交通工具，为人们提供了便捷、舒适的出行服务，然而传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气，并加剧了对不可再生石油资源的依赖。

为了经济的可持续发展，保护人类的居住的环境和缓解能源供给。

电动汽车应运而生，电动汽车具有良好的环保性能和有多种能源为动力的显著特点，既可以保护环境，又可以缓解能源的短缺并能调整能源的结构，保障能源的安全。

经过多年讨论和探索，国内外对于汽车工业未来发展比较一致的看法是：

21世纪是一个面临能源和环境巨大挑战的世纪，传统燃油汽车将向高效低排放的电动汽车方向发展。

先进的电动汽车包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车，具有低污染排放、热辐射低、噪声低且环境友好等诸多优点。

毫无疑问，电动汽车具有广阔的发展前景。

本文将着重研究电动汽车的发展现状与趋势。

第一章电动汽车的概述

全部或部分由电机驱动、并配置大容量电能储存装置的汽车统称为电动汽车，电动汽车的组成包括：

电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。

电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。

电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。

电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。

电动汽车在工作过程中电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，驱动电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。

行驶装置将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走

图1.1电动汽车的工作原理

1.1电动汽车的定义和分类

1.1.1电动汽车的定义

电动汽车是指全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车。

驱动电动汽车的电力常见的有各种蓄电池，燃料电池、太阳能电池等。

最常见的分类方法是把电动汽车分为蓄电池电动汽车、燃料电池汽车和混合动力电动汽车三类。

其中，蓄电池电动汽车亦称二次电池电动车、纯电动汽车等，混合动力电动汽车亦称复合动力电动汽车。

应该引起注意的是混合动力电动汽车的定义，国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会建议把混合动力电动汽车定义为“有两种或两种以上的储存器、能源或转换器作驱动能源，其中至少有一种能提供电能的车辆称为混合动力电动汽车”。

根据这个定义，内燃机和蓄电池、蓄电池和燃料电池、蓄电池和超级容量电容器、蓄电池和飞轮储能器、燃料电池和超级容量电容器、燃料电池和飞轮储能器等组成的混合动力汽车都属于混合动力电动汽车。

由于单纯的燃料电池动力汽车有很多不足，如无法回收制动能量等，所以目前开发的燃料电池汽车几乎都带有蓄电池或超级容量电容器的辅助能源装置。

严格来说，常见的燃料电池大多属于混合动力电动汽车。

为了突出电动汽车的主要特点，实际上把这类混合动力电动汽车也常叫做燃料电池车，而把有内燃机和电动机两种动力驱动组成的混合动力电动汽车简称为混合动力汽车。

电动汽车还常以使用的电池名称命名，如氢燃料电池汽车、蓄电池汽车、太阳能电动汽车、铅蓄电池汽车和镍氢蓄电池汽车等。

1.1.2电动汽车的分类

电动汽车主要有纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车3种类型。

纯电动汽车是完全由二次电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等）提供动力的汽车。

混合动力电动汽车是在纯电动汽车开发过程中为有利于市场化而产生的一种新车型。

一般是指采用内燃机和电动机两种动力,将内燃机与储能器件（如高性能电池或超级电容器）通过先进控制系统相结合,提供车辆行驶所需要的动力,混合动力电动汽车并未从根本上摆脱交通运输对石油资源的依赖。

因此,混合动力电动汽车是电动汽车发展过程中的一种过渡车型。

燃料电池电动汽车是以燃料电池作为动力源的电动汽车。

燃料电池是利用氢气和氧气（或空气）在催化剂的作用下直接经电化学反应产生电能的装置,具有完全无污染（排放物为水）的优点,但现阶段,燃料电池的许多关键技术还处于研发试验阶段。

3种类型电动汽车的比较如附表所示。

表1.1蓄电池电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车的特征

电动汽车类型

蓄电池电动汽车

混合动力电动汽车

燃料电池电动汽车

驱动方式

电机驱动

电机驱动、内燃机驱动

电机驱动

能量系统

蓄电池、超级电容器

蓄电池、超级电容器、内燃机发电单元

燃料电池

能源和基础设施

电网充电设施

加油站、电网充电设施

氢气、甲醇或汽油

主要特点

零排放续驶里程短；初期成本高

很低排放续驶里程长依赖原油结构复杂

超低排放、续驶里程较长、成本高

主要问题

蓄电池和蓄电池管理、充电设施

多能源管理优化控制、蓄电池评估和管理

燃料电池、燃料处理器燃料系统

1.2电动汽车的主要结构形式及其工作原理

1.2.1主要结构形式

蓄电池电动车是由动力蓄电池向电动机供电从而驱动汽车行驶，是目前运用最广泛的电动车，其结构主要由动力蓄电池（车载电源）、控制器、接触器、控制电路、附加电路、DC/DC、DC/AC、电动机、变速器、附加电器、车身等组成。

1.2.2工作原理

电动汽车的工作原理：

蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶。

第二章我国电动汽车的发展状况

我国政府着眼长远，超前部署，长期以来积极组织开展电动汽车的自主创新。

“九五”期间，电动汽车列入国家重大科技产业工程。

“十五”、“十一五”期间电动汽车列入国家863计划。

在自主创新过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、电机驱动系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发布局，通过产学研紧密合作，我国电动汽车的发展取得了重大进展。

图2.1电动汽车“三纵三横”研发布局

资料来源：

国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目办公室

（1）燃料电池汽车。

均采用电一电混合驱动方案，在整车操控性能、行驶性能、安全性能、燃料利用率等方面均已得到较大提高。

2004年5月在北京召开的世界氢能大会上，我国自主研发的燃料电池轿车和客车样车与世界领先的奔驰公司样车同堂展示，引起了世界的惊赞。

在10月举行的必比登世界清洁汽车挑战赛上，我国自主研发的燃料电池轿车在7个单项奖中获得5个A（在高速蛇行障碍赛、噪音、排放、能耗、温室气体减排5个单项指标方面的最高等级）的好成绩，燃料电池城市客车也以较高的技术性能和可靠性在挑战赛中取得了良好的成绩.

（2）混合动力汽车。

一汽、东风、长安、奇瑞等汽车公司对此都投入了较大的人力、物力。

各车型均已完成功能样车开发。

2003年11月8日，湖北省启动武汉电动汽车试验示范运行工作，先后投A．6辆由东风电动车辆股份有限公司研制的混合动力客车，已累计运行14万km，载客15万人次；混合动力轿车按ECE城市工况与基本车型进行的对比试验显示，其燃料经济性提高40％左右，达到了节油的目的。

长安汽车公司采用同轴ISG轻度混合方案，成功开发了第二轮功能样车和第三轮性能样车，并在国内率先开展了混合动力专用发动机开发。

经过国家检测机构测试．动力性能接近参考车的水平，综合油耗降低接近17％，排放达到欧Ⅲ标准。

（3）纯电动汽车。

目前纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家质检中心的型式认证试验，各项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定：

天津清源电动车辆有限公司等单位研发的纯电动轿车．其整车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标已超过法国雪铁龙公司赠送的纯电动轿车和箱式货车，初步形成了关键技术的研发能力：

北京理工大学等单位初步完成了北京理工科凌电动车辆股份有限公司密云电动车辆产业化生产基地的建设．并于2003年12月30日顺利通过北京市公共交通总公司组织的示范运行车组验收。

小批量研发生产的4种车型、近40辆公交车投入到北京市奥运电动示范车队的示范运行。

第三章国外电动汽车发展现状

在当前全球汽车工业面临金融危机和能源环境问题的巨大挑战的情况下，发展电动汽车，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了广泛共识。

根据各大汽车公司发布的产品上市计划，预计2012年前后将迎来国际电动汽车产业化发展的一次高潮。

电动汽车一旦取得市场突破，必将对国际汽车产业格局产生巨大而深远的影响。

因此，世界各国顺应国际汽车工业发展潮流，把握交通能源动力系统转型的战略机遇，坚持自主创新，动员各方面的力量，加快推动电动汽车产业发展。

全球汽车工业为破解能源、环境制约，实现可持续发展，长期以来一直在积极探索和努力推动交通能源动力系统转型。

特别是08年以来，面对金融危机、国际油价高位震荡和日益严峻的节能减排压力，世界汽车产业进入全面交通能源转型时期，发展电动汽车成为国际取得高度共识的实现交通能源转型的技术路线，世界电动汽车产业进入了加速发展的新阶段。

3.1美国

3.1.1美国电动汽车发展概况

汽车工业是美国的支柱产业，在给美国带来繁荣昌盛的同时，也带来了能源危机、环境污染以及资源的浪费。

美国有丰富的电力资源，有强大的电力网络。

为了适应经济建设的发展和社会发展的需要，美国投入了大量的人力和物力，研制开发各种型式的电动汽车。

1991年，美国通用汽车公司、福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司共同协议，成立了“先进电池联合体”（USABC），共同研究开发新一代电动汽车所需要的高能电池。

1991年10月美国电力研究院也参加了先进电池联合体来参与高能电池与电动汽车的开发，美国通用汽车公司还在底特律建成EV—1（纯电动汽车）电动轿车总装线，每天生产10辆电动轿车。

3.1.2美国发展电动汽车的计划

美国曾一度推出PNGV计划（新一代汽车伙伴计划）、FreedomCAR计划（自由车计划）EV电池利用研究项目、2亿美元代用燃料示范、氢燃料的研究和发展、公共汽车氢燃料演示项目、绿色校车示范项目、AVP计划、DARPA计划等措施和计划以推同电动电动汽车的发展。

近期，由美国能源、电网、运输、汽车、通信等领域的十多家企业巨头共同发起并宣布成立美国电动汽车联盟（TheElectrificationCoalition）。

美国电动汽车联盟主要致力于从政策和行动上推动大规模实施电动汽车计划，最终改变美国经济、环境和对化石能源严重依赖的现状，实现美国电动汽车运输的革命性变化。

美国电动汽车联盟提出的电动汽车发展目标和行动计划，主要内容有：

1）到2040年美国将拥有2.5亿辆电动车,其中3/4的轻型车需求由电动汽车提供,届时美国轻型车耗油量将减少75%,美国基本上摆脱进口石油依赖；2）争取到2020年，全美拥有电动汽车1400万辆，近1/4的轻型汽车需求由纯电动汽车或插入式电动汽车提供；3）呼吁联邦政府拨款1300亿美元，资助电动车电池开发生产和传统汽车厂商的转型；呼吁出台有吸引力的鼓励民众使用电动车和建设电动汽车基础设施的税收激励或财务补助政策措施，先行在美国33个重点城市展开，以期到2013年，全美有75万辆电动汽车上路，到2018年全美初步形成良好的电动汽车生态系统（ElectrificationEcosystem）。

虽然近5年美国新车（主要指轻型汽车）销量逐年下滑，但混合动力汽车这一最早规模化生产的“新能源汽车”的销量在2008年之前基本是呈逐年增长态势，2008、2009年因为美国汽车整体需求下降及由此导致的油价回落等因素导致美国混合动力汽车销量出现同比下滑。

但混合动力汽车在美国新车总销量中的份额（见图2.2）却逐年上升――从2005年的1.2%逐渐上升至2009年的2.8%，未出现滑落。

图3.12005～2009年美国混合动力汽车占轻型车新车销售的份额

3.2欧盟

法国非常鼓励使用电动汽车，使法国电动汽车的发展位居世界前列。

四年前法国政府电力公司与汽车制造商签订了协议，使全国电动汽车保有量达到10万台，在20个城市推广电动汽车。

法国已有十几个城市运行电动汽车且有比较完善的充电站等服务设施，政府机关带头使用电动汽车。

法国在电池、电子控制和电机技术等电动汽车技术方面各列世界前茅，因此发展电动汽车有了技术上的保障。

德国政府十分重视环节保护，投入了大量的资金用于电动汽车的研发，1971年成立了城市电动车交通公司（GES），积极组织电动车的研究与开发。

1991年在拜尔州投入了300辆电动汽车进行运行。

拜尔州还拨400万马克，用于资助用户车价的30%购买电动汽车。

另外，汉堡市也采取资助用户车价的25%来鼓励用户购买电动汽车。

德国政府指定奔驰汽车公司和大众合资建立的德国汽车工业有限公司的科技开发机构，1992年德国政府拨款2200万马克，在吕根（Rugen）岛建立欧洲电动汽车试验基地，组织了四大公司62辆各类电动车在吕根半岛城运行试验，对64辆电动汽车和电动汽车的系统工程进行长达4年的大规模试验，并有很多国家和城市都派有电动汽车参加吕根岛的实验。

1994年展示出了19种轿车，13种面包车，4种大客车，都进入了实用阶段。

随着亚欧电动汽车产业发展迅速进行，特别是美国的2015年百万电动计划的实施，德国这个老牌汽车王国不甘在新能源汽车上落后，也于近期推出国家电动车发展规划，希望未来成为全球最大的零排放汽车市场。

新推出的产业政策的核心目标是2020年拥有电动车100万辆，为此政府安排了5亿欧元刺激基金。

用于充电站建设和电池技术开发。

英国是当今世界生产电动汽车较先进和使用最广泛的国家，使用历史已有50年之久，上个世纪80年代中期就有12万辆车在运行，目前全国已拥有40万辆电动车。

英国政府投资2000多万英磅支持开发电动车，实行多项优惠政策给使用者免收牌照税、养路费，夜间充电只收1/2的电费。

瑞士为了防止环境污染，在旅游区只用电动汽车，它是欧洲电动汽车使用效益最高的国家之一。

瑞士布赫尔轻型结构公司从1985年到1991年生产了11辆短笛微型电动汽车。

瑞典的VOLVO汽车工业公司、意大利的菲亚特公司、瑞士的荷拉奇和埃苏拉公司等，不惜投入巨额资金，研究开发新一代电动汽车，并力争早日实现产业化。

丹麦、奥地利、捷克、匈牙利等也都在开展电动汽车的研发工作。

3.3日本

为了推动油电混合动力汽车以及其它清洁能源汽车的发展，日本政府于2009年夏季起便着手考虑为消费者提供优惠措施。

根据日本政府的计划，民众在购买这些环保型汽车的时候，能够最高享受到30万日元（约合2991美元）的补贴。

2009年三菱公司推出了电动车IMIEV，售价为450万日元（约合5.1万美元），而消费者在购买IMIEV时只需支付320万日元（约合3.6万美元）。

根据日本政府的计划，电动车及其它环保汽车的热销能够提振汽车市场，进而刺激经济的进一步发展。

消费者在购买电动汽车、混合动力汽车、柴油车甚至是普通的汽油车时，只要这辆车符合一定的排放标准，都可以享受到政府的补贴。

消费者如果购买微型电动车时，将享受到10万日元的补贴，而在购买型号更大的汽车时优惠幅度将增长一倍。

根据日本政府的规定，微型车的发动机排量不得超过0.6升。

日本政府始终将电池视作开发电动汽车工作的重中之重，制订了明确的工作进程。

目前日本政府指定了八个城市和县，选作推广电动汽车的示范区。

这八个地区既包括大城市，也包括一些乡镇。

日本的地方政府还计划建设“零碳区”，在这些区域只有自行车与电动车可以通行，并且电动车的停车费也会相对较低。

以港口城市横滨为例，该市在2009年安装了100个公共快速充电设备，并且为购买电动车的民众再提供30万日元（约合3775美元）的额外补助，横滨市政府还为公务车队装配了电动汽车。

第四章电动汽车的发展趋势

展望未来未来的电动汽车发展主要有以下几个趋势：

（1）纯蓄电池驱动的超微型汽车

（2）驱动电机呈多样性发展

（3）混合动力汽车

（4）燃料电池汽车成为竞争的焦点

参考文献

[1]李兴虎.电动汽车概论[M].北京:

北京理工大学出版社，2005.

[2]刘潇潇，漆文辉，黎曦，刘金，王齐，等.电动汽车及其发展趋势分析[J].湖南电力，2010，05:

67-70.

[3].范从山.电动汽车技术原理及发展展望[J].扬州职业大学学报.2007，03

[4].祝占元.电动汽车[M].黄河水利出版社.2007，09

[5].高义民.现代电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池车[M].机械工业出版社.2008

[6].丁成斌,苏彦宏.电动汽车的研究现状及发展前景[M].甘肃；甘肃科技出版社.2004

[7].贡俊，黄苏融.电动车电机驱动系统的现状和展望.A集[C].北京；中国电工技术学会第八届学术会议论文集.2004

[8].陈全世.燃料电池电动汽车[M].北京；清华大学出版社.2003.73

[9].陈清泉，孙逢春等.现代电动汽车技术[M].北京；北京理工大学出版.2002.224～245

[10].新能源汽车近期方向在哪里.新能源汽车[OL]：