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1、電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀和開發(fā)動向
2、第1... 1 開發(fā)電動汽車的背景 汽車的能源消費占世界能源總消費的近四分之一。隨著發(fā)展中國家經(jīng)濟水平的提高,汽車的保有數(shù)量在急劇增加,由此而引起的能源與環(huán)境問題就顯得更加嚴重。為便于說明這一發(fā)展趨勢,將世界各類能源消費在近20年來的變化示于圖1(以1971年為100),圖1 世界各類能源消費的推移圖2 汽車在世界能源消費中所占比例 并在圖2中給出汽車所消費的能源比例[1]。因石油危機的影響,發(fā)達國家領先進行節(jié)能技術的開發(fā),將產(chǎn)業(yè)部門的能源消費停留在GNP的一半水平。但是,以汽車為主的運輸部門因其急速普及,能源的消費比其它部門大,占總能源消費的2
3、4%,予計算從全世界汽車排出的CO2為64億.標準炭噸,由CO2引起的大氣污染及地球溫暖化已對人類的生活環(huán)境產(chǎn)生深刻的影響。在當今世界面臨能源與環(huán)境的雙重危機之機,要求汽車工業(yè)提高汽車的能源使用效率,減少污染物質的排出量。但是,僅通過改善現(xiàn)有內燃機車的性能來解決這一問題是很困難的。開發(fā)電動汽車(ElectricVehicle,以下簡稱EV)是解決這一問題的有效途徑之一?！ ? EV的特點 EV與常規(guī)的內燃機車比較有以下特點?！ ?1)效率高:以圖3為例,比較原油轉化成汽油和原油轉化成電的能量效率?，F(xiàn)在的內燃機效率約為38%,因汽車在市內行駛中有頻繁的停車、低速行駛、待信號燈等,其
4、最終效率不過12%。而EV無機器空轉損失,電池的80%以上的能量可由電動機轉為汽車的動力,即使考慮原油的發(fā)電效率、送配電效率、充放電效率等,其最終可得到19%左右的能量效率。另外,EV在制動時有回收能量的特點。這個比較在計算時僅以汽車行駛能量為對象,實際上電能有多種方式,還需考慮制造所用能量等,但此結果與其它文獻的結果基本相附。圖3 EV和內燃機汽車(ICEV)的能源消費比較 (2)環(huán)境污染低:EV在行駛中無廢氣排出,即使以火力發(fā)電來估計,相對于常規(guī)汽車其廢氣排出量也會被大幅度減少。 (3)可使用多種能源:因EV使用2次電力能源,其不受石油資源的限制,可利用核能、水力、太陽能等
5、?！ ?4)噪音低:汽車的噪音、振動大小決定于發(fā)動機本身和行駛條件。常規(guī)汽車和EV比較,雖然因汽車行駛而引起的噪音、振動無顯著差別,但由原動機引起的部分EV占有絕對的優(yōu)勢?！ ? EV的現(xiàn)狀和開發(fā)動向 EV是由電池和電動機驅動。近年來,由于高性能電池的研究有了較大的進展,出現(xiàn)了能在一定程度上滿足用戶要求的EV。然而,EV在價格及技術上等還有很多函待解決的課題,在性能上不如現(xiàn)有常規(guī)汽車,還未能普及?！ ?.1電源技術圖4 有代表性的EV用蓄電池的能量密度 作為EV的電源系統(tǒng),除蓄電池以外,現(xiàn)在研究開發(fā)的還有燃料電池、飛輪、電容器等。以下簡介各種蓄能技術的現(xiàn)狀。分頁 (1)EV用
6、蓄電池: 作為EV用蓄電池必需滿足:1．貯能密度高(一次充電行駛距離長);2．能量輸出密度高(加速性能、爬坡性能好);3．壽命長;4．維修、保養(yǎng)費低;5．安全性高(包括對環(huán)境的安全性);6．價格低,有再利用性等技術要求?！ ‖F(xiàn)在實際使用中的主要蓄電池的貯能密度和能量輸出密度等特性示于圖4[2]。汽油的發(fā)熱量是8320kcal/l,若把它換算成能量密度大約是13073H電池,在2000～2010年研究開發(fā)出實用性Li系電池,Li-FeS2電池等。歐州以SAFT為中心也在研究開發(fā)Ni-MH電池和Li-ion電池,同時對Ni-Cd電池也在進行研究開發(fā)。日本以LIBES公司為中心,從19
7、92年開始以10年計劃開發(fā)適合EV實用的大容量Li系電池。除各國政府外,汽車制造業(yè)和電池制造業(yè)也聯(lián)合成立了電池開發(fā)及生產(chǎn)企業(yè)進行積極的共同開發(fā)。如由GM和Ovonic聯(lián)合成立的GM-Ovonic公司(開發(fā)Ni-MH電池),由豐田和松下聯(lián)合成立的PanasonicEVEnergy公司(開發(fā)Ni-MH電池),日產(chǎn)和SONY在共同開發(fā)Li-ion電池,Benz和BallardPo在共同開發(fā)燃料電池等。 (2)燃料電池(FuelCell: FC):FC是以燃料的電化學反應發(fā)電,只要不斷提供燃料就可以不斷發(fā)電,它具有發(fā)電效率高,低噪音及低公害等特點,作為將來的汽車電源可解決蓄電池的一次充
8、電行駛距離短等問題。近年,Ballard、Benz、豐田等汽車公司正在對其加強研究開發(fā)并有所進展。各大汽車公司相繼公布了將在2003至2005年燃料電池電動汽車將投入市場。但是,現(xiàn)有水平的燃料電池單位體積的能量密度較低,體積較大,今后要求其小型化、造價低、負荷變動性強、改善出力密度等?！ ?3)太陽能電池: 太陽能電池汽車無公害,而且利用取之不盡的太陽能資源,是最理想的EV用電源。但太陽能電池的性能低,實用受天氣的限制,對要求在各種環(huán)境下實用汽車來說,作為主電源利用
