我國電動車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

I摘要隨著汽車擁有量逐年增加，汽車廢氣排放及對石油資源的過度消耗所引發(fā)的環(huán)境、能源問題日益嚴重?？刂破噺U氣污染及石油的替代能源已成為亟待解決的課題。因此近幾十年來，世界各國政一直努力致力于研究開發(fā)和推廣使用各種低排放或零排放汽車，以解決空氣污染問題。電動車是以電力作為能源、由電動機驅(qū)動的機動車輛，電動車是典型的零排放車，是目前最具開發(fā)潛力的綠色交通工具。我國電動車的現(xiàn)狀是：由于電池的限制和成本過高，使得電動汽車無法量產(chǎn)和應(yīng)用。而電動自行車由于成本低，得以迅猛發(fā)展。研究低成本高效電池和社會充電系統(tǒng)是今后我國電動汽車的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞環(huán)境保護；節(jié)能減排；低碳經(jīng)濟；電動車；蓄電池；現(xiàn)狀；趨勢AbstractWithcarownershipisincreasingyearbyyear,vehicleemissionsandexcessiveconsumptionofpetroleumresourcescausedbytheenvironment,energyissuesbecomeincreasinglyserious.Controlofvehicleemissionpollutionandoilalternativeenergyhasbecomeanurgentissue.Therefore,inrecentdecades,thepoliticalworldhasbeenworkinghardtoresearchanddevelopmentandpromotetheuseofavarietyoflow-emissionorzeroemissionvehicles,inordertosolvetheairpollutionproblem.Electriccarsareelectricityasanenergysource,themotor-drivenvehicles,electricvehiclesisatypicalzero-emissionvehicles,isthemostpotentialfordevelopmentofgreentransport.ThestatusofelectricvehiclesinChinais:Becausethebatterylimitationsandthecosttoohightoallowproductionandelectricvehiclescannotbeapplied.Theelectricbikebecauseoflowcost,rapiddevelopmentpossible.Oflow-cost,highefficiencybatterychargingsystemandsocietyinthefuturedevelopmenttrendofChina'selectriccar.KeywordsEnvironmentalProtection；EnergyConservation；Low-carbonEconomy；ElectricCars；StorageBattery；Situation；Tendency目錄摘要 IAbstract 1第一章引言 11.1大氣污染與汽車排放 11.2時代呼喚零排放 2第二章電動車概述 32.1什么是電動車 32.2電動車的種類 32.3電動車的特點 52.4電動車發(fā)展史話 62.5電動車發(fā)展戰(zhàn)略 9第三章電動車的組成結(jié)構(gòu) 163.1電動車基本結(jié)構(gòu) 163.2電動車參數(shù) 203.2.1重量和體積參數(shù) 203.2.2力參數(shù) 203.3電動車的性能評價 21第四章電動車心臟的能源系統(tǒng) 234.1電動車的能源特點 234.2電動車蓄電池 234.2.1蓄電池的容量 234.2.2比能量 244.2.3比功率 254.2.4循環(huán)壽命 254.2.5應(yīng)用于電動車的主要蓄電池 254.3其他新興的電動車能源系統(tǒng) 274.3.1燃料電池 274.3.2超大電容器輔助能源系統(tǒng) 284.3.3 超高速飛輪儲能技術(shù) 29第五章電動車的現(xiàn)狀 305.1電動自行車現(xiàn)狀分析 305.1.1擁有量現(xiàn)狀分析 315.1.2價格現(xiàn)狀分析 315.1.3電池回收現(xiàn)狀分析 315.1.4電動自行車產(chǎn)品款式分析 315.1.5政府對電動自行車上路態(tài)度 325.1.6電動車的質(zhì)量現(xiàn)狀 325.2電動汽車現(xiàn)狀分析 33第六章電動車的發(fā)展趨勢 416.1電動自行車的發(fā)展趨勢 416.1.1電動自行車產(chǎn)銷售發(fā)展趨勢分析 416.1.2電動自行車消費對象發(fā)展趨向 416.1.3電動自行車市場競爭發(fā)展趨勢 426.2電動汽車發(fā)展趨勢 42結(jié)論 44參考文獻 45致謝 47我國電動車現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢PAGE42引言大氣污染與汽車排放隨著工業(yè)化和城市化的推進，汽車廢氣排放及對石油資源的過度消耗所引發(fā)的環(huán)境、能源問題也日益嚴重，已經(jīng)引起了世界各國的普遍重視。人類面臨的最大的環(huán)境問題歸納起來有三個方面：大氣污染、水資源污染以及生態(tài)環(huán)境遭受破環(huán)。1997年在日本京都舉行的全球氣候變化高峰會議中，與會的各國政府代表一致認為，全球氣候變暖已成為一個嚴重的環(huán)境問題。但由于經(jīng)濟的高速發(fā)展和一些國家的違背承諾，《京都議定書》在十幾年并沒有取得很大成效，環(huán)境問題依然嚴峻。溫室氣體的大量排放導致全球氣溫上升，恒河20年后或干枯、圖瓦盧50年后沉入海底、馬爾代夫沉沒進入百年倒計時……這并不是預(yù)言家有意制造的聳人聽聞的無聊預(yù)測，而是科學家在考慮溫室氣體排放后給地球開出的診斷書，氣候變化已經(jīng)使“拯救地球”的行動刻不容緩。2009年在丹麥舉辦的哥本哈根氣候峰會再次呼吁各國一起為減緩全球氣候變暖作出努力，我國也在會議上承諾2020年減排目標碳排放下降40~45%。由于大量使用石油燃料，使得大氣中的二氧化硫和二氧化碳急劇增加，造成了酸雨的蔓延及溫室效應(yīng)。大氣中的二氧化硫幾乎以每年20%的速率增加。酸雨導致農(nóng)作物減產(chǎn)，大片森林死亡。目前，不少發(fā)展中國家的空氣污染還在進一步惡化。我國作為最大的發(fā)展中國家，目前也已成為全球酸雨最為嚴重的國家之一。保護人類賴以生存的自然環(huán)境，珍惜地球上有限的石油資源是擺在人們面前迫切需要解決的兩個重大課題，傳統(tǒng)燃油汽車在這兩個問題上與人們的愿望正好背道而馳。研究顯示，造成大氣污染的氣體主要由非甲烷有機物、氧化氮、一氧化碳組成。據(jù)統(tǒng)計，在美國地區(qū)，43%的非甲烷有機物、57%的氧化氮、82%的一氧化碳都是汽車廢氣排放產(chǎn)生的，而全世界20%的一氧化碳排放量來源于汽車廢氣。由此可見，傳統(tǒng)汽車廢氣已成為城市大氣污染的一個主要原因。而且汽車廢氣排放出的氮氧化物與碳氫化合物在紫外線的作用下，易形成高毒性的光化學煙霧，污染我們賴以生存的自然環(huán)境，直接危害人體健康，城市空氣污染情況日趨嚴重，控制汽車廢氣污染已成為環(huán)保部門的嚴峻課題[1]。時代呼喚零排放大多數(shù)人認為汽車廢氣僅是從排氣管跑出來，因此在加一個凈化器就更可以解決廢氣污染問題，豈不知汽車的廢氣除了從排氣管排出，還可以從發(fā)動機的曲軸箱、化油器和燃油箱等處散發(fā)出來，可謂是“氣不打一處來”。曲軸箱散發(fā)的排放物，是發(fā)動機在壓縮和燃燒過程中，一些未燃燒的燃油從燃油室漏向曲軸箱再排放到大氣的。其主要成分是碳氫化合物，約占汽車碳氫化合物總排放量的15%以上。另外，化油器和燃油箱的燃料也會蒸發(fā)、排放碳氫化合物，排放量約占汽車碳氫化合物總排放量的25%。這些污染物不但污染城市空氣，還會直接竄入車廂，危害駕乘人員的健康。大量使用汽車對環(huán)境造成了嚴重的污染，因此近幾十年來，世界各國政府、學術(shù)界以及工業(yè)界一直努力致力于研究開發(fā)和推廣使用各種低排放或零排放汽車，以解決空氣污染問題。20世紀60年代末，自美國政府率先頒布了較為嚴格的汽車排放標準以來，汽車制造業(yè)一直努力減少汽車廢氣的排放。與60年代相比，今天燃油汽車的非甲烷有機物和一氧化碳的排放以減少了96%，氧化氮的排放也減少了76%。盡管有了如此大的進步，可由于汽車總量與行駛里程的不但增加，汽車仍然是大氣的主要污染源。1990年，美國提出世界上第一個限制汽車廢氣排放的法案。法案規(guī)定，到1998年，所有汽車商在加利福尼亞州出售的汽車中，零排放車至少要占售出總數(shù)的2%，到2003年，零排放車至少要占總數(shù)10%。1991年10月，美國東部的9個州以及華盛頓特區(qū)也制定了類似法案。在美國影響下，世界上的各個主要汽車生產(chǎn)和使用國紛紛制定了類似的政策或法規(guī)，并投入巨資，開發(fā)研究新型零排放汽車——電動車[2]。電動車概述什么是電動車電動車是以電力作為能源、由電動機驅(qū)動的機動車輛。在外形上，電動車與傳統(tǒng)的汽車并無顯著區(qū)別，它們的主要區(qū)別在于動力和驅(qū)動系統(tǒng)。與電動車不同的是，傳統(tǒng)的燃油汽車是以液態(tài)的汽油或柴油為燃料，以燃油發(fā)動機為驅(qū)動系統(tǒng)。如果我們將燃油汽車看成是一臺機械動力設(shè)備，電動車則是典型的機電一體化的電氣設(shè)備。對這樣的機電一體化電氣設(shè)備來說，除了要考慮它的機械安全性之外，電氣安全性也是非常重要的安全指標[3]。電動車的種類電動車分類電動車按類型分可分為：電動自行車（如圖1-1），電動摩托車（如圖1-2），電動三輪車（如圖1-3），電動汽車。電動汽車又分為以下幾類：純電動汽車，如圖1-4的奔馳SmartForTwo，如果一輛電動車同時采用電動機（電驅(qū)動）和發(fā)動機（燃油驅(qū)動）作為動力驅(qū)動系統(tǒng)，就構(gòu)成了所謂的混合型電動車，圖2-5就是本田思域Hybrid[4]。我國產(chǎn)的比亞迪F3DM(如圖2-6)，作為世界首款即將量產(chǎn)的雙模電動車，在中國乃至世界的新能源汽車領(lǐng)域具有里程碑的意義。F3DM雙模電動車搭載了全球最先進的DM雙模系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種將控制發(fā)電機和電動機兩種混合力量相結(jié)合的技術(shù)，用戶通過按鍵，就可以使車輛在純電動(EV)和混合動力(HEV)這兩種模式之間自由切換。這種技術(shù)的好處顯而易見，純電動模式下即實現(xiàn)了零排放，混合動力的排放標準也遠遠優(yōu)越于歐Ⅳ標準。圖2-1電動自行車圖2-1電動摩托車圖2-3電動三輪車圖2-4純電動車圖2-5混合型電動車圖2-6比亞迪F3DM電動車的特點由上述電動車的定義可知，電動車是典型的零排放車，本身不產(chǎn)生任何廢氣，也無冷卻劑、機油等污染物。有人錯誤地認為電動車只是將空氣污染從市區(qū)搬到了發(fā)電廠，實際上，電力的來源可以是多樣化的，不僅可用石油、煤炭、核能,還可利用自然界的可再生能量：像水能、太陽能、潮汐能、風能、地熱能、生物能等，都可以高效地轉(zhuǎn)化為電能。即使電動汽車利用石油資源，通過“電能——電動機——車輪”的能量轉(zhuǎn)換和利用效率，也要比通過“石油——內(nèi)燃機——變速器——車輪”的能量轉(zhuǎn)換和利用率要高1倍左右。將發(fā)電廠的污染都考慮在內(nèi)，電動車也比燃油汽車造成的空氣污染少得多，全球低碳經(jīng)濟下，電動車有很大優(yōu)勢[5]。在都市行車時，為了等候交通燈，必須不斷地停車和起動，這既造成了大量的能源浪費，又增加了業(yè)已十分嚴重的空氣污染。而對電動車，遇到剎車減速或下坡行駛時，可以通過電子控制器將車輛的行車動能“再生”地轉(zhuǎn)化為電能并貯存于蓄電池之中。電動車的起動速度相當快，在遇到紅燈停車時，還可以不必讓電機空轉(zhuǎn)，大大提高能源的使用效率；重新起動，也不會產(chǎn)生大量的廢氣，可以減少空氣污染。與燃油汽車相比，由于電動機的運行噪音通常比燃油發(fā)動機小得多，電動車的運行基本上是寧靜的。而在大都市，汽車噪音已經(jīng)成文一種嚴重的污染而危害到人們的身心健康。傳統(tǒng)燃油汽車的傳能方式為剛性的物理齒輪傳動裝置，而電動車的傳能方式為電導線，這就使電動車的布局結(jié)構(gòu)能夠更加自由化，結(jié)構(gòu)簡單，維修容易，使用壽命長，并可直接利用電子技術(shù)進行傳動、顯示和控制，風阻系數(shù)大大減少，還易于實現(xiàn)自動控制，安全性也優(yōu)于內(nèi)燃機汽車。真正使電動車量產(chǎn)的動力在其經(jīng)濟性上。目前電動車的百公里耗電12度左右，以目前的電價花費10元左右。傳統(tǒng)1.6排量燃油汽車的百公里油耗7升左右，目前的油價大約花費50元左右。電動汽車的使用成本只是燃油汽車的20%左右[6]。但由于電動車的真正發(fā)展時間還是很短，技術(shù)不成熟，一些性能仍不及傳統(tǒng)燃油汽車。目前限制電動車發(fā)展的主要因素電池儲存能力較差，導致電動車的行駛里程很短，一次的行駛里程只有200公里左右，而傳統(tǒng)燃油汽車一次加油便可行駛500公里以上。燃油汽車加油只需5分鐘，電動車最快也需要半個小時充電到80%。補給速度不夠理想。另外電動車的電池組成本高出傳統(tǒng)燃油汽車的油箱太多，這致使目前電動車的售價很高，幾乎是傳統(tǒng)燃油汽車價格的一倍。然而從長遠考慮，由于使用成本低廉，消費者可以在后期省下的昂貴燃油費中得到補償。國家也會在近幾年出臺購電動車的補助政策，這些政策會促使消費者傾向于購買電動車。為了解決行駛里程短的硬傷，混合動力電動車應(yīng)運而生。這類電動車采用電驅(qū)動的電動機和燃油驅(qū)動的發(fā)動機混合動力。解決了純電動車的行駛里程短的弊端，又提供了足夠的時間進行充電。在尾氣排放方面又大大優(yōu)于傳統(tǒng)燃油汽車，是目前主流的電動車類型。電動車發(fā)展史話19世紀末，美國新興的工業(yè)城市迫切需要發(fā)展新型的城市交通工具，以替代既臟又吵的火車和馬車。那時，美國人擁有2500萬匹馬，而主要的個人交通工具是馬車和機械奇跡——自行車。當時1000萬輛既方便又安全的自行車把美國人從每天喂養(yǎng)馬匹中解放了出來。自行車的大量使用促進了市區(qū)道路的發(fā)展，同時也為后來汽車工業(yè)不可缺少的冶金鑄造、軸承制造、車輪工藝以及變速機構(gòu)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。早在約·亨利發(fā)明了直流電動機后不久的1831年，誕生了世界上第一部電動車。而第一部真正具有實際意義的電動車是由蘇格蘭人德文博特于1834年發(fā)明的，當時這部電動車采用的能源是不可充電的簡單玻璃封裝蓄電池。1859年法國人普蘭特發(fā)明了世界第一只可充電的鉛蓄電池，為后來電動車的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。而1910年由愛迪生發(fā)明的鎳鐵蓄電池一度成為電動車的主要能源。法國人特魯夫于1881年第一次將直流電機和可充電的電池用于私人車輛，在同年巴黎舉辦的國際電器展覽會上，特魯夫展出了一輛能實際操作使用的電動三輪車。特魯夫的電動三輪車有兩個小的轉(zhuǎn)向輪和一個大的驅(qū)動輪，連接兩個轉(zhuǎn)向輪的軸下面裝有兩個拳頭大小的電動機，這兩個電機用兩根鏈條與大驅(qū)動輪連接。車座后面的軸上裝有6個木盒，里面是6節(jié)可充電電池，用來驅(qū)動兩個電機。這輛近160kg的電動三輪車時速達到12km/h，在當時已是一個了不起的成就了。1885年，在德文博特的電動車問世半個世紀后，德國人卡爾·奔馳發(fā)明了燃油驅(qū)動的三輪車，他用火花點火來點燃壓縮汽油氣體和空氣，制成了世界上第一部內(nèi)燃機型的汽車。一年之后，另一德國人德姆勒制造了第一部燃油轎車。這些發(fā)明為燃油汽車日后的迅速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為人類汽車史上的偉大創(chuàng)舉。1888年金鮑爾的電動轎車在美國波士頓投入了運營。而1893年在芝加哥的世界博覽會上，電動車第一次取代了馬車被用做禮賓車。1893年美國人杜耶兄弟倆首先將燃油汽車投入商業(yè)化生產(chǎn)，他們生產(chǎn)的汽車于1895年在美國芝加哥舉辦的汽車拉力賽中一舉擊敗了奔馳汽車，而成為當時的明星汽車。這已是世界上第一輛電動車誕生半個多世紀之后的事了。1895年到1915年是早期電動車黃金時代。當時，美國經(jīng)濟正處于擴張時期，呈現(xiàn)一派繁榮昌盛的氣象。隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，美國急需尋找新型工業(yè)，以刺激經(jīng)濟進一步發(fā)展。電動車正是在這樣的形勢下發(fā)展起來的。在這個時期，電動車占領(lǐng)了美國私人機動車的主要市場。這個時期的電動車代表了當時車輛制造技術(shù)的精華。高雅的四輪轎車、雙輪輕便車、運貨車都可以隨時起動，加速時完全沒有噪音，在歐美各大城市可以以40km/h的速度行駛，成為當時都市中的一道亮麗的風景線。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，而不是當時常用的調(diào)節(jié)電壓調(diào)速。該車載有約600kg的鉛酸電池，自重約1300kg，行駛里程為80km。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。在1897年巴黎舉辦的汽車賽中，克瑞基爾的電動車榮獲一等獎。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。最高時速24km/h，一次充電行駛里程80km?？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。在1909年，克瑞基爾的公司破產(chǎn)之前，他還申請了渦輪機和電機混合型電動車的專利，這在當時是非常先進的技術(shù)。1899年，金納茨的“永不滿足號”(TheNeverSatisfied)電動車曾在美國創(chuàng)下了110km/h的當時最高時速記錄。到世紀之交時，電動車、內(nèi)燃機車以及蒸汽機車已取代了昔日的馬車和自行車成為當時的主要交通工具。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。到20世紀初時，電動的四輪轎車已成為紐約貴族們的寵兒。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。當時，一輛電動轎車大約需要5000~6000美金，相當于今日一輛豪華勞斯萊斯的價格。1912年是電動車的全盛時期，全美國注冊的電動車達3.4萬輛之多，其中包括轎車、卡車等等。早期電動車的時速通常在30km/h~40km/h。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。隨著城市道路的改善，特別是1916年美國從芝加哥通往南部各州的州際公路的開通，大大刺激了人們對機動車時速和行駛里程的要求，電動車漸漸難以滿足這一要求了。電動車日漸衰落的原因是多方面的。美國人凱特林在l911年發(fā)明的燃油汽車電起動器是對電動車的重大打擊之一。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。電起動器的成功應(yīng)用大大促進了汽車的普及，使得婦女也能夠輕易地駕駛汽車。電動車不敵燃油汽車的另外一個原因是它在當時無法進入鄉(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1924年的全美汽車展中，電動車銷聲匿跡了，燃油汽車迎來了一個黃金時代，而這個黃金時代一直延續(xù)到60年代末。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]。然而，燃油汽車的發(fā)展也帶來了一系列的問題。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。60年代末，美國政府的高級官員就曾公開指出汽車是公眾健康的重大威脅。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。1967年，美國成立了電動車協(xié)會，從此，美國的政府部門、企業(yè)和研究機構(gòu)能夠在該協(xié)會的協(xié)調(diào)指導下進行電動車的研究開發(fā)工作。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。在這樣的背景下，電動車復(fù)活了。福特汽車公司開始研究先進的鈉硫蓄電池。克萊斯勒與通用汽車合作開發(fā)了ETV-1型電動車。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。在80年代，由于石油供應(yīng)充沛。油價逐步回落至70年代初的水平。汽車的燃油效率在政府的督促之下也大大改善了，因而電動車研發(fā)的動力大大減少，其步伐顯著放慢了[8]。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。在此情況下，美國加利福尼亞州州政府試圖通過立法來強制增加電動車在該州的銷售。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。90年代，在能源和環(huán)境的雙重壓力下，電動車的研究開發(fā)再次進入一個活躍期。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。進入千禧年后，電動車更是得到了快速的發(fā)展。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。但進入2000年以來，它還是獲得了迅速的發(fā)展。09年下半年量產(chǎn)的奔馳SmartForTwo電動版靠電池電力驅(qū)使，從靜止加速到60公里/小時所需的時間為6.5秒，時速可達135公里/小時。電動車不再有排放尾氣的問題，它依靠新SmartForTwo電動驅(qū)動，從而完全告別了汽車尾氣對環(huán)境造成污染的時代。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。鋰離子電池安放在車身中部，而電動機安放在車尾，這使得電動版車型具有后驅(qū)車的特質(zhì)，是真正適合在城市中穿梭的零排放理想座駕。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)。具有奔馳SmartForTwo這樣性能的電動車足以滿足美國人95％的需求。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。由此可見，盡管人們對電動車的性能有些擔心，但是實際上這種擔心并不完全是行駛里程不足的問題，而主要是一個信心問題，今日的電動車在滿足人們?nèi)粘＝煌ㄟ\輸?shù)男枨蠓矫媸峭耆梢詣偃蔚腫9]。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。目前電動車的制造成本大約是燃油汽車的一倍左右，有的車型甚至達到二倍。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。但是，隨著電動車大批量地生產(chǎn)和蓄電池技術(shù)的改進，電動車的價格必將大幅降低。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?，每月汽油費花費50~60美元，而使用電動車每月耗電費僅為10~12美元。由此可見，電動車的使用成本比燃油汽車低很多。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。不怕不識貨，就怕貨比貨，從長遠來看，電動車并不昂貴！目前推廣電動車的主要障礙是一次充電的行駛里程和初始價格。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。電動車的總費用包括購置折舊費、維修費和燃油費(電費)。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％。而電費和燃油價格比則根據(jù)各國的能源情況和稅收標準不同而不同。關(guān)鍵在于初始購置費。如果電動車的初始購置費包括車體、驅(qū)動系統(tǒng)和電池在內(nèi)，勢必高于燃油車。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。由于我國的燃油價格高昂，因此對推廣電動車更加有利。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。這樣電動車整個壽命期間的行駛費用比燃油車便宜而不包括電池的電動車價格可與燃油車媲美。表2-6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。表中數(shù)字是正值的表示每5萬公里電動巴士的費用低于柴油巴士的人民幣數(shù)[10]。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)由該公司負責提供。該公司可根據(jù)用戶需要和電網(wǎng)情況采用快速充電、慢速充電、更換電池等方法以達到最佳綜合經(jīng)濟效果，例如可以利用晚上電網(wǎng)低負荷時充電，以提高電網(wǎng)的負荷率。這樣不僅解決電動車用戶的財務(wù)負擔，更可以免除他們的后顧之憂。電動與柴油小型公共巴士運行總費用比較電價／元／kW·h5.05.56.06.57.07.58.00.60700570010700157002070025700307000.6-137536258625136251862523625286250.70-345015506550115501655021550265500.75-5525-525447594751447519475244750.80-7600-2600240074001240017400224000.85-9675-467532553251032515325203250.90-11750-6750-1750325082501325018250圖2-6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。在充電方面，對一般的電動車用戶來說，晚上在家將電動車充滿電的時間遠小于他們的睡眠時間。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。近年來，采用各種高新技術(shù)的電動車層出不窮，給人們帶來了一個明確的信息：我們已經(jīng)走到了電動車時代的邊緣。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。在美國，汽車達到25％的普及率共花了50年時間，而隨著技術(shù)進步的加快，移動電話達到相同的普及率只用了10年?？梢灶A(yù)見，普及電動車將不再需要50年這么長的時間。在今后的5到10年之內(nèi)，電動車的應(yīng)用將迅速增加，我們將能夠看到電動車得到極大的普及。盡管現(xiàn)代電動車以其相當高的技術(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。普及電動車的關(guān)鍵在于改善其性能和降低成本，因此電動車開發(fā)工程師、科研人員、發(fā)展商、電力部門以及政府機構(gòu)所面臨的主要課題是：(1)降低電動車的價格。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。所以蓄電池的高能化和電動車的標準化是降低電動車成本的關(guān)鍵。(3)提高一次充電后的行駛里程。電動車要大量普及，必須進一步提高一次充電后的行駛里程。(4)延長蓄電池的使用壽命。越是高性能的電池，其價格也越昂貴，因此必須延長蓄電池的使用壽命，以求降低年平均費用。(5)發(fā)展包括充電設(shè)施在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施。除了工作單位、家庭等夜間充電設(shè)備之外，還必須建立行車途中充電所必需的充電網(wǎng)絡(luò)。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。(6)電動車是一門涉及多學科的工程問題，發(fā)展電動車，必須有來自不同領(lǐng)域的專家，如電氣工程師、電子工程師、機械工程師、化學工程師以及汽車工程師聚集一堂，共同參與，實現(xiàn)系統(tǒng)的整合和優(yōu)化，以改善電動車的性能。(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。電動車開發(fā)中要考慮的具體問題列舉如下：(1)了解車輛使用的市場和環(huán)境；(2)決定電動車的技術(shù)條件；(3)決定使用電動車所需的基礎(chǔ)設(shè)施，以及蓄電池的回收設(shè)施；(4)決定整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；(5)設(shè)計底盤和車體；(6)決定能量方式，采用發(fā)電方式或儲存方式·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]。不久的將來，我們的城市將會用上由太陽能、風能、氫能及核能產(chǎn)生的電能。而取之不盡、用之不竭的海水也將成為人類的主要能源。與此同時，人類需要開發(fā)更有效、更安全的交通工具，保護環(huán)境、保護自然。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)。由于全球政治、經(jīng)濟和技術(shù)環(huán)境的迅速變化，國際間的合作及競爭都進一步增強，信息和資本的自由流通導致了與以往不同的投資模式。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。中小型廠商也不甘落后，躍躍欲試，試圖在電動車這個新的領(lǐng)域與大公司一爭長短。亞太區(qū)域是全球經(jīng)濟發(fā)展最快的地區(qū)。在發(fā)展電動車方面，亞太地區(qū)的優(yōu)勢在于：自然資源豐富，勞動力廉價，對電動車的性能要求并不苛刻。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。此外我國的電力主要來自于相對清潔的能源。因此在發(fā)展電動車方面可以說有著得天獨厚的條件。由于中國具有巨大的、潛在的和多元化的市場，以及比較完備的工業(yè)基礎(chǔ)，在電動車發(fā)展方面，中國具備率先取得突破性進展的條件。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。盡管在市場經(jīng)濟條件下，市場起主導作用，但不等于市場決定一切。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。總括來說，電動車發(fā)展的總體戰(zhàn)略可以是：(1)綜合技術(shù)優(yōu)勢：集中汽車技術(shù)、電機技術(shù)、電子技術(shù)、材料技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢，進行系統(tǒng)綜合和優(yōu)化。(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，共同分擔風險和享受成果。(3)充分利用本地的市場和資源優(yōu)勢，生產(chǎn)出性能和價格合理的電動車，并提供有效的基礎(chǔ)設(shè)施。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]。推動電動車發(fā)展的動力來源于市場，而市場要求電動車盡快走出實驗室，實現(xiàn)商品化。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。為此，必須建立汽車工業(yè)界、政府和電力部門三者的良好協(xié)作關(guān)系，共同努力開發(fā)電動車、完善電動車市場。推動電動車發(fā)展的動力來源于環(huán)境保護和市場需求。市場要求電動車盡快降低成本，實現(xiàn)商品化。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2-7所示。政府社會影響政府社會影響全劇環(huán)保燃料經(jīng)濟性工業(yè)界利潤領(lǐng)先型企業(yè)形象用戶價格、燃料經(jīng)濟性、性能、舒適感圖2-7用戶、政府和企業(yè)之間的關(guān)系目前電動車存在的問題是初始成本高和行駛里程不理想。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。實際上即使利用現(xiàn)有的技術(shù)，只要根據(jù)上述工程哲學，根據(jù)不同的用途情況加以優(yōu)化，不僅從技術(shù)入手，更從綜合經(jīng)濟措施人手，即可以取得綜合技術(shù)經(jīng)濟效益。現(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。在未來的10年里，純電動車、混合式電動車和燃料電池電動車市場份額將以穩(wěn)定的速度增加，而燃油汽車的市場份額從現(xiàn)在開始將會逐漸減少。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。所有電動車加在一起的市場份額將會超過燃油汽車。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。日趨成熟的、可以應(yīng)用的技術(shù)，如先進發(fā)動機、先進蓄電池、先進電機驅(qū)動系統(tǒng)、燃氣輪機、超大容量電解電容、高速飛輪儲存系統(tǒng)和燃料電池，將都被用來提高純電動車和混合式電動車的性能。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。低空氣阻力系數(shù)技術(shù)、低滾動阻力輪胎技術(shù)、重量輕的車身和部件技術(shù)將會被純電動車、混合式電動車和燃油汽車共同應(yīng)用，不斷提高它們各自的性能[13]。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。因為這兩種電動車具有與目前汽車基本相同的功能，但它們的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，因此要對性能和價格兩方面進行平衡。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)。一般而言，對于小型車輛包括自行車和摩托車，純電動車更具有生命力。其根本原因是：在小型車輛中，電池的不利因素較少。未來10年中，純電動車和混合式電動車在其特定市場范圍內(nèi)的商業(yè)化將增長，增長的速度主要取決于它們的價格。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。在我國，電動車更有著獨特的市場。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。因此，作為一種小型、中速和短途的日常交通工具，電動車是十分理想的，電動車在中國有很好的發(fā)展條件和廣闊的應(yīng)用前景。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]。電動車的組成結(jié)構(gòu)今天，電力在人們的生活中已得到廣泛應(yīng)用，因此，用電力驅(qū)動車輛被認為是最自然不過的事情了。但是，在很多人的眼里，電動車既神秘又有很強的吸引力。實際上，電動車是機械、電力、磁力和化學定律巧妙結(jié)合的產(chǎn)物，現(xiàn)代電動車更是集機、電、化、光各學科領(lǐng)域中最新技術(shù)于一體，是汽車、電力拖動、電子、智能控制、電化學、計算機、新能源、新材料等工程技術(shù)中最新科技成果的集成產(chǎn)物。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。高性能的電動車通常是根據(jù)現(xiàn)代電動車系統(tǒng)理論專門設(shè)計制造的。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。電動車基本結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，電動車的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可分為3個子系統(tǒng)，即電力驅(qū)動子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。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3-2)；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]。圖3-1電動車的基本結(jié)構(gòu)圖3-2電動車電力驅(qū)動子系統(tǒng)與燃油汽車相比，電動車的特點是結(jié)構(gòu)靈活。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)?，因此，電動車各部件的放置具有很大的靈活性。與傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動機不同，電動車的電動機具有很大的靈活性。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，并直接導致電動車不同的行駛性能。不同類型的儲能裝置，例如不同的蓄電池、燃料電池、超大電容器和高速飛輪等也都會影響電動車的重量、體積、尺寸，進而影響電動車的性能。這些不同的選擇，賦予了電動車的設(shè)計者很大的靈活性。變速傳動系統(tǒng)是電動車驅(qū)動子系統(tǒng)的一個重要部件，它指的是驅(qū)動電機轉(zhuǎn)軸和車輪之間的機械連接部分。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。但對于電動車則不同，由于驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速完全可以用電子控制器進行全范圍的控制，因此變速系統(tǒng)的設(shè)計就可以有多種不同的選擇。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。究竟采用哪種方案，主要依據(jù)電動車的能量和經(jīng)濟性，也涉及到電機和控制器的設(shè)計。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)的帶有腳踏離合器的手動變速方式因為結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，效率較高，而被早期的改裝電動車大量采用，但是這種變速器的缺點是體積和重量都較大。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。為了提高電動車的傳動效率，人們開發(fā)了電動車專用的電機和變速傳動一體化的兩速或三速自動傳動橋。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)。與傳統(tǒng)的自動變速箱相比，電動車的自動變速傳動橋同樣包括有盤形和帶形離合器、行星齒輪、差速器、執(zhí)行離合動作的液壓系統(tǒng)、潤滑油以及冷卻劑等等。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。一個由停車、倒車、空檔、行駛以及一檔構(gòu)成的五檔選擇器為駕駛員提供了各種駕駛情況下的不同選擇?？刂破鲗⒏鶕?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?shù)男盘査偷揭簤嚎刂葡到y(tǒng)以執(zhí)行變速控制。由于交流異步電機的轉(zhuǎn)動慣量低并有理想的轉(zhuǎn)矩特性，使得控制變速橋進行平滑的自動變速變得更加容易。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。帶有多級變速齒輪箱的電動車早期的許多電動車是由燃油汽車改裝而成的。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。對于燃油汽車而言，變速齒輪箱是必不可少的部件，因為汽車的轉(zhuǎn)矩特性完全依賴于多級變速齒輪的調(diào)節(jié)。對于一般的轎車，通常采用4級或5級變速。在變速時，通過離合器連接或切斷發(fā)動機到車輪的功率流。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。通常這類改裝電動車的性能直接取決于蓄電池，由于目前蓄電池的能量密度遠低于汽油，因此改裝電動車難以獲得很高的性能。(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。隨著電動機控制性能的改善，電動機驅(qū)動具有相當大的控制靈活性和理想的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性，完全可以滿足機動車的驅(qū)動性能要求。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。現(xiàn)代電動車大都采用這種結(jié)構(gòu)。(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。左圖顯示一種采用永磁電動機的電動輪驅(qū)動的電動車結(jié)構(gòu)。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。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是取消了傳動齒輪箱，其代價是低速電機的體積、重量和成本通常比較高。采用電動輪驅(qū)動的電動車通常采用兩輪或四輪驅(qū)動。(4)單電機或多電機驅(qū)動汽車在轉(zhuǎn)彎時，由于內(nèi)外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑不同，必須調(diào)整兩側(cè)車輪的速度，實行差速，以使得汽車可以平穩(wěn)行駛。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。而對于電動車，如果采用雙電機或者四電機驅(qū)動，由于每個電機的轉(zhuǎn)速可以有效地獨立調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)電子差速。在這種情況下，電動車可以不用機械差速器。電子差速器的優(yōu)點是體積小、重量輕又可以實行精確的電子控制，提高電動車的性能。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。如果電動車采用的是單電機驅(qū)動，則必須裝有機械差速器。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)仍占主導地位，是電動車驅(qū)動的主流形式。而采用電子差速的多電機系統(tǒng)也在進一步的發(fā)展之中，兩者孰優(yōu)孰劣，目前還沒有定論。(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]。電動車參數(shù)一般來說，電動車和燃油汽車同樣都是機動車，就外部性能而言，描述它們的數(shù)學和物理手段并無大異。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)的燃油汽車所沒有的。重量和體積參數(shù)電動車的重量是重要的性能參數(shù)，因為它們直接影響到電動車的行駛里程和行駛性能。電動車的重量定義如下：(1)自重——不包括載重的電動車重量；(2)毛重——包括載重的電動車重量；(3)載重——乘客和貨物的總重量；(4)慣性重量——自重加標準的載重量；(5)最大重量——電動車在得以安全行駛條件下的最大毛重；(6)驅(qū)動系統(tǒng)重量——電動車整個驅(qū)動系統(tǒng)的重量；(7)蓄電池重量——電動車車載蓄電池的重量。電動車的體積參數(shù)與傳統(tǒng)汽車類似，主要是：(1)車體尺寸——車體的長、寬、高；(2)前部面積——車體的前部等效面積，將直接影響電動車的空氣阻力系數(shù)；(3)座位容積——車內(nèi)允許的乘客數(shù)量；(4)貨物容積——車內(nèi)允許的貨物容積。力參數(shù)機動車行駛要克服的阻力稱為道路負載，道路負載Fl主要由空氣阻力Fd輪胎滾動阻力Fr和爬坡阻力Fc等三個分量構(gòu)成，如圖2.7所示。它的數(shù)學表達式為：Fl=Fd+Fr+Fc圖3-3電動車的道路負載空氣阻力：Fd是由于機動車高速穿過空氣障礙而產(chǎn)生的運動阻力。輪胎滾動阻力：Fr是由于輪胎與地面摩擦產(chǎn)生的阻力。影響滾動阻力的因素主要有輪胎的形狀、壓力、溫度、胎面厚度、線網(wǎng)層、車速以及所傳遞的轉(zhuǎn)矩等等，其中胎型和壓力又是最主要的因素。爬坡阻力：Fc爬坡時受到更直接的地心引力。坡度越大，阻力越大。電動車的性能評價林林總總、洋洋大觀的電動車家族種類繁多、性能各異，如何建立一個統(tǒng)一的性能標準，以評價這些不同廠家生產(chǎn)的、不同類型的電動車，成為電動車發(fā)展的一項基礎(chǔ)研究。對于傳統(tǒng)的燃油汽車，最高時速和加速能力是最重要的性能指標。由于每次加滿油的行駛里程已遠遠超過了人們的一般需求，因而行駛里程對燃油汽車來講，只是次要的件能指標。在環(huán)保意識不斷提高的今天，人們已不再簡單地追求汽車最高時速和加速性能，燃油汽車的廢氣排放已成為汽車性能的又一重要的考核指標。此外，汽車的舒適性、安全性等等也都會成為汽車推銷商的賣點。對于電動車，一次充電后的最大行駛里程則是最重要的性能指標。這是因為，一輛1.5L的燃油汽車加滿汽油之后至少可行駛500km，而大部分的現(xiàn)代電動車一次充電后的行駛里程在200km左右，遠低于燃油汽車，還不能完全滿足人們對現(xiàn)代機動車輛的性能要求，從而成為制約電動車發(fā)展的主要因素。因此人們在評價電動車的性能時，主要要考慮如下性能指標：(1)車體重，kg；(2)載重，kg；(3)載客人數(shù)或載貨體積，m3；(4)最大重量，kg；(5)能量效率和功率效率；(6)連續(xù)最大行駛速度，km/h；(7)最大爬坡能力，％；(8)深度放電條件下的充電時間，h；(9)最大行駛里程——電動車每次充滿電后的最大行駛里程，km；(10)加速能力——電動車從靜止加速到一定的時速，s；(11)最高時速——電動車所能達到的最高時速，km/h。值得注意的是一輛電動車如果以40km/h的恒速行駛在高速公路上，可行駛200km，而在市區(qū)，則由于要不斷地起動和剎車，可能最多行駛120km。不同的行駛方式導致了電動車的行駛里程有很大的差異，為了合理地評價機動車的性能，人們制定了統(tǒng)一的機動車駕駛模式。由于不同國家或地區(qū)的駕駛條件差異很大，各個國家分別制定有自己的駕駛模式，其中主要有：美聯(lián)邦都是駕駛模式、歐洲駕駛模式、美國機動車工程師協(xié)會（SAE）J227a駕駛模式、日本電動車協(xié)會駕駛模式[18]。由于我國的電動車開發(fā)起步較晚，目前尚未建立自己的電動車駕駛測試標準模式，而一直沿襲美國或歐洲的標準。因此建立適合我國國情的駕駛測試模式已是中國發(fā)展電動車事業(yè)的當務(wù)之急。電動車心臟的能源系統(tǒng)從前一章中我們關(guān)于電動車的主要參數(shù)和特性的分析可見，電動車能源系統(tǒng)的體積、重量、形狀和技術(shù)參數(shù)，決定了電動車的行駛性能，是電動車最重要的子系統(tǒng)。在目前以及可以預(yù)見的未來，能源系統(tǒng)是電動車實現(xiàn)市場化的瓶頸，本章將對電動車的能源系統(tǒng)進行詳細的討論和分析。電動車的能源特點為了確保點東側(cè)合理的行駛性能，對其能源系統(tǒng)應(yīng)具有如下要求：(1)高比能量（2h放電率時至少44W·h/kg)，以確保電動車達到合理的行駛里程(2)高比功率，以確保電動車的加速和爬坡性能；(3)壽命長，免維護；(4)制造成本低廉；(5)自放電、自衰減??；(6)合理的運行環(huán)境要求；(7)充電快、效率高、設(shè)備簡單；(8)尺寸?。?9)發(fā)生事故時的安全性好；(10)可回收性好；(11)更換簡便。目前，適合電動車的能源系統(tǒng)有：蓄電池、燃料電池、電容器儲能和飛輪儲能等。其中蓄電池、電容器和飛輪是所謂儲能系統(tǒng)，燃料電池則是利用化學反應(yīng)產(chǎn)生電能的發(fā)電系統(tǒng)。由于蓄電池的技術(shù)比較成熟，價格相對低廉，就近期而言，蓄電池將是電動車的主要能源。最近燃料電池及電容器儲能技術(shù)的發(fā)展受到了較多的關(guān)注，成為電動車長期發(fā)展中較有前途的能源形式，而飛輪儲能技術(shù)的實用化則是電動車發(fā)展的遠期目標[19]。電動車蓄電池蓄電池的容量蓄電池的容量就是蓄電池的蓄電能力。通常以充足電后的蓄電池，放電至其端電壓到達規(guī)定的終了電壓時，電池所放出的總電量來表示。當蓄電池以恒定電流放電時，它的容量(Q)等于放電電流(Id)和放電時間(td)的乘積：Q=Id·td式中Id的單位為安(A)，td的單位為小時(h)，Q的單位為安時(A·h)。如果放電電流不是一個固定不變的常數(shù)，那么蓄電池的容量為不同的放電電流與相應(yīng)時間的乘積之和：Q=Id1·td1＋Id2·td2＋…＋Idn·tdn蓄電池的容量并不是一個固定不變的常數(shù)，除了與極板表面能參與電化學反應(yīng)的活性物質(zhì)數(shù)量有關(guān)外，還與充電的程度、放電電流的大小、放電時間的長短、電液的比重、溫度的高低、蓄電池的效率以及新舊程度有關(guān)。在使用過程中，放電電流的大小和電解液的溫度是影響蓄電池容量的主要因素[20]。比能量能源系統(tǒng)的比能量被定義為單位質(zhì)量的能量。其量綱為（w·h/kg)。電動車能源與傳統(tǒng)汽車能源最根本的差別，在于它們的比能量相差很大，表4-1給出了不同能源系統(tǒng)比能量的典型數(shù)據(jù)。由此可見，汽油的比能量是鉛酸電池的250倍。從上一章的電動車系統(tǒng)理論分析可知，電動車的行駛里程則完全是由車載總能量決定的。由于電動車車載能源的比能量遠低于傳統(tǒng)汽車車載能源的比能量，這就決定了在蓄電池技術(shù)還未能取得有效突破的情況下，電動車的行駛里程仍將不敵傳統(tǒng)汽車，這就是目前電動車還不能迅速普及的原因之一[21]。能源比能量/（W·h）·kg-1汽油天然氣甲醇氫氣煤鉛酸電池鈉硫電池鋼飛輪123009350620028000820035~50150~30012~30表4-1不同能源系統(tǒng)比能量比功率與比能量的定義相類似，能源系統(tǒng)的比功率被定義為單位質(zhì)量的功率，其量綱為W/kg。如果一個蓄電池的比功率較大，則表明在單位時間內(nèi)，單位質(zhì)量所放出的能量較多，即該電池能用較大的電流放電。而且電動車的加速性能是由其驅(qū)動系統(tǒng)的功率特性決定的。因此，蓄電池的比功率決定了電動車的加速性能。與比能量特性不同的是，蓄電池的比功率與傳統(tǒng)的汽油或柴油相當，因此電動車的加速性能一般不低于傳統(tǒng)的燃油汽車[22]。循環(huán)壽命蓄電池的充放電循環(huán)壽命是衡量二次電池的一個重要參數(shù)。蓄電池經(jīng)受一次充電和放電，稱為一次循環(huán)。在一定的充放電條件下，電池容量降至某一規(guī)定值之前，電池能耐受的充放電次數(shù)，稱為蓄電池的充放電循環(huán)壽命。充放電循環(huán)壽命越長，電池的性能越好。蓄電池的充放電循環(huán)壽命與放電深度、溫度、充放電形式等條件有關(guān)。所謂“放電深度”，是指蓄電池放出的容量占額定容量的百分比。減小放電深度，即“淺放電”，蓄電池的充放電循環(huán)壽命可以大大延長。傳統(tǒng)汽車的能源結(jié)構(gòu)即油箱，在整個汽車的壽命期內(nèi)屬于耐用部件，通常不會損壞。然而對于電動車，由于蓄電池隔板的自然銹蝕或者充放電過程中的人為損壞，使得蓄電池的壽命遠低于電動車本身的壽命。因此，蓄電池的循環(huán)壽命成為影響整個電動車運行成本的一個重要因素[23]。應(yīng)用于電動車的主要蓄電池在目前及可以預(yù)見的將來，蓄電池是電動車的主要能源。為了發(fā)展電動車的能源系統(tǒng)，美國能源部、通用、福特、克萊斯勒三大汽車公司，會同主要的蓄電池生產(chǎn)廠商于20世紀80年代末成立了美國先進蓄電池集團(USABC)，以促進用于電動車的蓄電池技術(shù)的研究和開發(fā)。(1)鉛酸電池：鉛酸電池的額定電壓是2V，比能量為35W·h/kg．比功率200W/kg。他采用海綿狀鉛作為負極板，二氧化鉛為正極板，用硫酸作為電解液。在充滿電時，硫酸濃度最高，水含量最低。當用小燈泡聯(lián)接到電池正負兩端開始放電時，一個電極上的離子通搏電解液到達另一極，從而改變了金屬電極和電解液的化學成分。此時，鉛與二氧化鉛均轉(zhuǎn)化為硫酸鉛。當電池完全放電時，因為電池極板上均覆以硫酸鉛，而電解液中主要是水而非硫酸，已不能再產(chǎn)生電流了。當電池充電時，化學反應(yīng)過程相反，電解液中的硫酸不斷地得到補充，以恢復(fù)產(chǎn)生電能的能力。鉛酸電池已經(jīng)成功地實現(xiàn)商品化近一個世紀了，就全球而言，目前它的銷量占到全部蓄電池銷量的50%左右。鉛酸電池如此成功的原因是因為它的制造技術(shù)成熟、價格低廉、電池的電壓高、高低溫性能好、高效率、長浮充壽命以及無記憶效應(yīng)等等。正因為這些優(yōu)點，鉛酸電池不失為電動車驅(qū)動的優(yōu)先選用能源系統(tǒng)之一。然而鉛酸電池的缺點是其比能量相當?shù)牡停苑烹娐矢?，循環(huán)壽命低。為了適合電動車的應(yīng)用，特別設(shè)計的鉛酸電池采取了一系列的改進措施，這包括采用無銻網(wǎng)格板、內(nèi)部氣體再結(jié)合以及電池密封技術(shù)，以提高電池的比能量和比功率，使電池真正地做到免維護和全封閉，即構(gòu)成所謂閥控鉛酸電池。在這類閥控電池中，最引人注目的是美國電源公司開發(fā)的HORIZON新型鉛酸電池。它的核心技術(shù)是以高強度輕型玻璃纖維絲為基體，擠壓成柔軟的鉛絲，再將鉛絲織成輕型的網(wǎng)格，鋪在特殊的電化學物質(zhì)上，構(gòu)成所謂雙格網(wǎng)板，最后將這些雙格網(wǎng)板水平放置，以保證極板上的活性物質(zhì)最大限度地參與電化學反應(yīng)。這些獨特的技術(shù)使得HORIZON電池的性能大大提高：比能量達到43W·h/kg；比功率達285W/kg；循環(huán)壽命達到1000次；快速充電能力(8min充電到50％，不到30min即可充至100％)；價格較低(2000美元~3000美元可裝備一輛電動車)；可靠性高；免維護以及不對環(huán)境造成污染等等。這些性能使得HORIZON鉛酸電池特別適合于電動車的應(yīng)用，是一種十分有前途的鉛酸電池。(2)鎳鎘電池：由于鎳鎘電池成熟的技術(shù)及優(yōu)良的性能。使它成為當前最具吸引力的蓄電池之一。大多數(shù)電池制造商認為．鎳鎘電池與鉛酸電池是當前第一代商業(yè)化電動車的首選電池。典型的鎳鎘電池的標稱電壓1.2V，比能量56W·h/kg，比功率225W/kg。它以羥基氫氧化鎳為正極，金屬鎘為負極．堿性電解液為一種水溶性氧化鉀溶液，其堿性密度為1.2kg/L。鎳鎘電池的主要優(yōu)點是比功率高(超過220W/kg)、循環(huán)及浮充壽命長(分別為2000次和7年)、使用溫度范圍寬(-40℃～85℃)、快速充電能力強(從40％到80％僅用18min)。但是鎳鎘電池昂貴的初期投資(為鉛酸電池的2～4倍)、比較低的標稱電壓(1.2V，鉛酸電池是2V)、記憶效應(yīng)和鎘污染等都是電動車應(yīng)用中的不利因素。(3)鎳氫電池：鎳氫電池的活性材料是一種氫化金屬形態(tài)的氫，以此作為負電極，正電極是羥基氫氧化鎳。它與鎳鎘電池的主要區(qū)別在于它的負極是氫，而不是金屬鎘。氫化金屬在電池充放電時能夠進行氫吸收和釋放的可逆反應(yīng)，與鎳鎘電池一樣，水溶性氧化鉀溶液是鎳氫電池電解液的主要成分。當電池放電時，負極上的氫化金屬被氧化成合金，正極上的羥基氫氧化鎳被減少為氫氧化鎳，而充電過程則相反。鎳氫電池的技術(shù)關(guān)鍵是一種能夠儲存氫的合金，它應(yīng)是一種能夠穩(wěn)定地經(jīng)受無數(shù)次循環(huán)反復(fù)的材料。鎳氫電池的標稱電壓為1.2V；比能量高于鎳鎘電池，達到65W·h/kg，這在目前的蓄電池中是較高的；比功率200W/kg，低于鎳鎘電池；無鉻污染；放電時發(fā)熱較少；有類似于鎳鎘電池的快速充電能力。但是，鎳氫電池的放電能力和比功率不如鎳鎘電池高。鎳氫電池是近期電動車發(fā)展的重要選擇之一，它的發(fā)展受到很多國內(nèi)外著名電池發(fā)展商的極大重視，投人了巨大的人力和財力開發(fā)、改進鎳氫電池的性能，以期在鎳氫電池方面取得重大突破。目前鎳氫電池技術(shù)還在進一步的發(fā)展之中。(4)鋰離子電池：鋰離子電池采用鋰碳夾雜材料(離子)作為負電極，一個鋰過渡金屬化合物作為正電極．液體質(zhì)子惰性有機溶液，如溶于丙烯碳酸二乙醚溶劑的鹽作為電解液。在充放電時，鋰離子通過電解液游離于正負極之間。放電時，鋰離子被負電極釋放，通過電解液游離至正電極，充電過程則相反。鋰離子電池的優(yōu)點是電壓高，達到4V；比能量高，達到120W·h/kg；較長的循環(huán)壽命(達1000次)；充電時間短；原材料蘊藏豐富并且使用安全。到目前為止，可用于電動車的蓄電池千差萬別，多達數(shù)十種，但還沒有一種蓄電池能夠在電動車應(yīng)用中占主導地位，這些電池各有千秋。從目前的發(fā)展來看，新型鉛酸電池，鎳氫電池及鋰離子電池是電動車應(yīng)用中最具潛力的電池，這些蓄電池還處在不斷的發(fā)展之中[24]。其他新興的電動車能源系統(tǒng)燃料電池燃料電池是一種利用燃料和氧化劑產(chǎn)生電能的系統(tǒng)。燃料可以是氫氣、碳氫化合物、天然氣、甲醇甚至汽油等，在催化劑的作用下，燃料慢慢地與空氣或氧氣之類的氧化劑相結(jié)合，可以不斷地產(chǎn)生電流。盡管燃料電池在燃燒時有熱損失，但在室溫下它的轉(zhuǎn)化效率仍能達到84％[25]。自從威廉·格魯夫于1839年發(fā)明了燃料電池以來，它的開發(fā)使用至今已逾150年了。燃料電池的首次實質(zhì)性的應(yīng)用始于20世紀60年代美國太空總署(NASA)，的阿波羅太空飛行計劃，當時每股通用電氣公司為阿波羅太空飛船議計了稱之為Geminni的燃料電池動力系統(tǒng)，它采用海綿狀的薄膜聚合物作為電池的電解液?，F(xiàn)階段，固態(tài)聚合燃料電池技術(shù)比較成熟，即使包括容器和附件在內(nèi)，這種燃料電池的比能量也將達到500W·h/kg，遠遠高于任何一種蓄電池。但是它的比功率卻只有60W/kg，這就限制了由燃料電池驅(qū)動的電動車的加速和爬坡能力。此外，燃料電池在電動車剎車或下坡時，不能回收利用再生能量。在價格方面，目前燃料電池是極其昂貴的，固態(tài)聚合燃料電池的成本達到4000美元/kW，是蓄電池的數(shù)十倍。因此，盡管這種燃料電池具有非常理想的比功率，但由于價格十分昂貴，降低成本是普及燃料電池的一個重大課題[26]。也許，人們還不能期望蓄電池驅(qū)動的電動車在行駛里程方面與燃油汽車相媲美，但是以燃料電池為動力的電動車的行駛里程則完全是由車載燃料量決定的，只要有適量的燃料，電動車就可具有與燃油汽車相當?shù)男旭偫锍?。與燃油汽車類似，這類電動車補充燃料也可以在幾分鐘之內(nèi)完成。燃料電池的壽命通常遠高于蓄電池并且?guī)缀跏敲饩S護的。正是由于上述特點，盡管燃料電池還有種種缺點，它仍然為電動車描述了一個能與燃油汽車相競爭的美好前景。近年來，人們對燃料電池在電動車上應(yīng)用開發(fā)的興趣日益增加。超大電容器輔助能源系統(tǒng)由于電動車頻繁起動或停車，使得蓄電池的放電過程變化很大。在正常行駛時，電動車從蓄電池中吸取的平均功率相當?shù)?，而加速或爬坡時的峰值功率又相當高，一輛高性能的電動車的峰值功率與平均功率之比可達到16：1。事實上，電動車行駛中，用于加速或爬坡時所消耗的能量占到總能耗的2/3。在現(xiàn)有的材料和技術(shù)條件下，蓄電池必須在比能量和比功率之間以及比功率和循環(huán)壽命之間作出平衡，而難以在一套能源系統(tǒng)上同時追求高比能量、高比功率和長壽命。為了解決電動車行駛里程與加速爬坡性能之間的矛盾，可以考慮采用兩套能源系統(tǒng)，其中由主能源提供最佳的行駛里程。而由輔助能源在加速和爬坡時提供短時的輔助動力。輔助能源系統(tǒng)的能量可以直接取自主能源，也可在電動車剎車或下坡時回收可再生的動能。在快速和深放電條件，電容器的特點是比功率高、循環(huán)壽命長、比能量較低。研究表明，如果采用超大電容器，則可以克服普通電容器比能量低的缺點。用超大電容器作為輔助能源系統(tǒng)，與主蓄電池一道可以構(gòu)成電動車的混合能源系統(tǒng)，從而可大大提高電動車的驅(qū)動性能。超高速飛輪儲能技術(shù)高速飛輪技術(shù)在20世紀70年代至80年代初曾是技術(shù)發(fā)展的一個熱點。在中東石油危機之后，人們對它的興趣慢慢減退了。近年來，隨著高強度復(fù)合材料和低耗軸承的發(fā)展，以及電動車應(yīng)用的需要，超高速飛輪技術(shù)再次成為研究熱點。發(fā)展能夠應(yīng)用于電動車的超高速飛輪，其豐要技術(shù)包括：能夠承受超高速運行的高強度飛輪；能夠?qū)㈦娔芎蜋C械能進行高效率雙向轉(zhuǎn)換的電機和功率變換器。超高速飛輪的基本結(jié)構(gòu)。超高速飛輪可以用作電動車的輔助能源系統(tǒng)。與超大電容器類似，它將電動車正常行駛時、剎車減速時或下坡時的動能儲存起來。在起動、加速或爬坡時為電動車提供輔助的短時動力，以改善電動車的行駛性能。特別是可以大大增加電動車的行駛里程，延長蓄電池的使用壽命。超高速飛輪還可以像蓄電池或燃料電池一樣，作為獨立的能源系統(tǒng)向電動車供電。它的比能量可達100W·h/kg，比功率達1500W/kg，儲能能力高于任何現(xiàn)存的或潛在的蓄電池，甚至可以高于內(nèi)燃發(fā)動機。超高速飛輪既沒有環(huán)境污染的問題，又有壽命長、可靠性高、免維護、重量輕和體積小的優(yōu)點，是電動車理想的能源系統(tǒng)。不久之后，超高速飛輪就可以替代超大電容器成為電動車的輔助能源系統(tǒng)[27]。電動車的現(xiàn)狀電動自行車現(xiàn)狀分析電動自行車（electricbicycle）是以蓄電池、鋰電池等電能作為輔助能源，具有兩個車輪，能實現(xiàn)人力騎行、電動或電助動功能的特種自行車。它雖然具有普通自行車的外表特征（甚至具有摩托車的外表特征），但是主要的是，它是在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機、控制器、電池、轉(zhuǎn)把閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的機電一體化的個人交通工具[28]。在我國的大中城市，以小汽車為主的出行方式帶來了道路的擁堵，出行費用高，帶來了高能源消耗以及較為嚴重的大氣污染等問題。隨著電動自行車出現(xiàn)和普及，由于其便捷、省力和廉價的特點，電動車逐漸成為上班族的主要交通工具之一。由于電動車和小汽車在一定程度上存在替代性，所以騎電動車出行的市民越多，依靠小汽車的出行的居民就越少?？梢哉f，電動車交通替代了部分小汽車交通。這有利于緩解機動車交通擁堵，更大大減少了汽車尾氣排放對大氣的污染電動自行車騎行簡便、速度快、省時、省力、價格適中、維護費用低，特別適合我過消費者的需求，這也是目前我國電動車流行的重要原因。此外，由于石油資源日益緊張，2008年以來國際油價持續(xù)上漲，而小汽車是耗油大戶，電動自行車正日益成為我國交通系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。消費者使用電動自行車的主要用途如圖5-1所示[29]。圖6-1消費者購買電動自行車的主要用途擁有量現(xiàn)狀分析中國的電動自行車于1997年開始商業(yè)化，當時全國的擁有量不足1萬輛，至2010年2月，我國電動自行車市場保有量已達1.2億輛，中國的電動自行車發(fā)展極其迅速。如果按人均日出里程25公里，去替代摩托車的節(jié)能總量是相當于一年減少化石能源標準煤2758.3萬噸，減排二氧化碳總量是5256萬噸。是全國所有空調(diào)降低1度所節(jié)能總量的18~20倍，與鋼鐵、煤炭產(chǎn)業(yè)、化工、建材、紡織業(yè)等九個高耗能產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排的總?cè)蝿?wù)基本相當。我國電動自行車，為全球應(yīng)對氣候變暖，發(fā)展低碳經(jīng)濟，提倡節(jié)能減排所做了出巨量貢獻[30]。價格現(xiàn)狀分析通過對綠源、雅迪、新日、捷安特、澳柯瑪、比德文賽克、愛瑪?shù)绕放频氖袌稣{(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前電動自行車價格低端的在1400~1900元左右，中端的在2200~2800元左右，而一些高端產(chǎn)品的價格在3000元以上?？紤]到其性能相比于自行車的優(yōu)勢，這樣的價格是完全適合不同經(jīng)濟能力下的中國家庭的[31]。電池回收現(xiàn)狀分析電動自行車的電池是快速消費品，每年我國的更換量巨大，由于蓄電池對環(huán)境的污染嚴重，如果處理不當，會造成嚴重的后果。因此，電動自行車的電池回收問題受到了人們的廣泛關(guān)注。專家介紹，目前，我國已經(jīng)有很成熟的鉛酸蓄電池的處理技術(shù)，不但蓄電池中的鉛和塑料能得到有效回收和利用，而且，其中的酸液也不會對環(huán)境構(gòu)成威脅。

針對目前市場上銷售的電動自行車良莠不齊，品質(zhì)、價格相差甚遠，有些品牌的電動自行車廠家考慮回收電池的利潤微薄或其沒有先進的電池回收設(shè)備，并不提供蓄電池的回收服務(wù)，很大一部分電動自行車消費者便以低價賣給了不法的商販，商販卻只需要蓄電池中的金屬鉛，大量的廢酸液被直接排放到河水當中，造成了嚴重的河流污染，最終危害人類健康。如何把分散在各家各戶的蓄電池都收集起來進行集中處置，是個迫切需要解決的問題[32]。電動自行車產(chǎn)品款式分析(1)電動自行車銷量以“輕摩化”為主；(2)電動自行車產(chǎn)品類同化嚴重；(3)電動自行車簡易款式正在逐步被消費者所接受；(4)電動自行車新的款式已亮相。政府對電動自行車上路態(tài)度(1)堅決禁止電動自行車上路的地區(qū)：廣東、溫州、海南、福州。(2)支持電動自行車上路的地區(qū)：北京、天津、山東、安徽、江蘇、上海、浙江、河北、四川、河南、云南。(3)沒有明確表態(tài)的地區(qū)：遼寧、江西、湖南、湖北、廣西、新疆、內(nèi)蒙、西藏、甘肅、青海、黑龍江、重慶[33]。電動車的質(zhì)量現(xiàn)狀目前我國的電動車質(zhì)量良莠不齊，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，監(jiān)督抽查合格率低。造成這中現(xiàn)象的主要原因是電動自行車的沒有核心的技術(shù)，入門門檻低。另外，我國在電動自行車行業(yè)方面的產(chǎn)品質(zhì)量標準寬松，造成大量的低品質(zhì)的電動自行車流入市場。由此，帶來了我國電動自行車的售后問題，很多廠家的產(chǎn)品質(zhì)量低，用一段時間后問題就會凸顯出來，一般這類電動自行車的售價都很低廉，考慮利潤，廠家的售后服務(wù)幾乎為零。并且法律在這方面還不完善，這就造成了我國的一些消費者的怨氣難發(fā)，投訴無門。經(jīng)過十余年的迅猛發(fā)展，電動自行車行業(yè)作為一個深系民生的產(chǎn)業(yè)，在成長的過程中也形成了鮮明的中國特色。一方面是我國消費者購買力的不斷提升和對消費需求的不斷增長，另一方面是電動自行車強大的消費吸引力和不斷成熟的市場銷售網(wǎng)絡(luò)，兩者之間產(chǎn)生了一個非常龐大的電動自行車市場。十余年來，經(jīng)過國家管理部門、行業(yè)協(xié)會、各界專家學者和各整車、配件制造企業(yè)以及消費者的精心培育，電動自行車產(chǎn)業(yè)正呈現(xiàn)出強勁的市場發(fā)展?jié)摿途薮蟮目臻g，可以驕傲的說，中國電動自行車產(chǎn)業(yè)，它是當今中國第一個擁有真正意義上自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)，中國人民的偉大的電動自行車創(chuàng)業(yè)實踐，推動了全球電動車產(chǎn)業(yè)更快更好的發(fā)展[34]。但看到中國電動自行車產(chǎn)業(yè)所做出巨大成績的同時，我們不能不提及的是，如此驕人的成績是在我國當前并不寬松的產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境中取得的，“禁止”、“禁售”、“限制上牌”、“稱重”、“上路罰款”等等限制，常常見諸各地城市新聞報端。2009年12月，社會上也因國家標準化委員會出臺電摩新國標并宣布在2010年元旦正式實施而引起軒然大波，因為按照新國標的電動自行車如果重量超過40公斤，速度超過20公里/小時，將對電動自行車按機動車道進行規(guī)范和管理，這就意味著目前社會上的絕大部分超標電動自行車將面臨走上機動車道，與汽車、摩托車爭車道的場景，車主也將由“騎行者”身份轉(zhuǎn)變?yōu)椤榜{駛員”身份，必須接受考駕照、買保險、上牌等一系列冗長的手續(xù)。由于新標準實施涉及面廣，實施操作性尚存在很多實際問