电动汽车
用电力代替汽油驱动的汽车
电动汽车(Electric Vehicle, EV)是指由可充电式车载电源或可消耗的燃料为能量来源,用电机独立驱动或与发动机组合驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。
1834年,美国人托马斯制造出第一辆用直流电动机驱动的电动车。1881年,世界上第一辆可充电电动车出现,由法国工程师古斯塔夫·特鲁夫发明。1899年5月,世界首辆车速超过100km/h的电动汽车出现。19世纪末至20世纪初,电动汽车进入商业化阶段。美国人Kettering于1911年发明的燃油汽车起动机与福特汽车公司大规模生产工艺的进步使燃油车更具吸引力,电动汽车在20世纪30至60年代间渐入冬眠期。20世纪70年代初,中东石油危机的爆发使电动汽车重新走入大众视野。20世纪90年代起,电动汽车的研究开发再次进入活跃期,世界各大汽车制造商纷纷推出各自的电动汽车。
大部分电动汽车是在传统汽车基础上进行延伸,其结构与传统汽车最大的区别在于动力系统,增加了动力电池、驱动电池、控制系统等组件。现代电动汽车的关键技术主要包括电力驱动系统、动力蓄电池、能量管理系统等。电动汽车可分为混合动力汽车、增程式电动汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车,拥有整车效率高、环境污染少、可应用多种能源、噪声相对较低、机械结构多样化、控制性能优异等特点。
简史
早期探索
1834年,美国人托马斯制造出第一辆用直流电动机驱动的电动车,由一组不可充电的干电池驱动,只能行驶一小段距离。1835年,荷兰教授Stratingh设计了一款小型电动车。1839年,苏格兰的罗伯特·安德森给四轮马车装上了电池和电动机,将其成功改造为世界上第一辆靠电力驱动的车辆。1842年,他又与托马斯·戴文波特合作制作电动汽车,该车采用的是不可充电的玻璃封装蓄电池,自此开创了电动车辆发展和应用的历史。1847年,美国人摩西·法莫制造了第一辆以蓄电池为动力、可乘坐两人的电动汽车。
快速发展
1881年,世界上第一辆可充电电动车出现,发明人为法国工程师古斯塔夫·特鲁夫,该电动车是一辆采用了可充电式铅酸蓄电池为动力源的三轮电动车。1882年,威廉姆·爱德·阿顿和约翰·培理也制成了一辆电动三轮车,车上还配备了照明灯。这辆车的总质量提高到了168kg,速度提高到了14.5km/h。1885年,奔驰造出世界上第一辆汽车(单缸水冷立式发动机,排量985mL,功率0.75马力,最高车速12ml/h),并于1886年1月29日获得汽车制造专利(注册号:37435,专利人为奔驰汽车公司),这一天被公认为世界首辆汽车诞生日。1890年,威廉姆·莫瑞逊在美国制造了一辆能行驶13h、车速为14mile/h(1mile≈1.6km)。1891年,美国人亨利·莫瑞斯制成了第一辆电动四驱车,实现了从三轮向四轮的转变,这是电动车向实用化迈出的重要一步。
1895年,由亨利·莫瑞斯和皮德罗·沙龙制造的Electrobat Ⅱ,安装了两台驱动电机,能以20mile/h的速度行驶25mile。1897年,美国费城电车公司研究制造的纽约电动出租车实现了电动车的商业化运营。1899年5月,世界首辆车速超过100km/h的电动汽车出现,速度为105km/h,比利时人卡米乐设计名为“Jamais Contente(永不满足号)”的铝制车身汽车,炮弹外形,后保存于法国贡比尼博物馆中。同年,贝克汽车公司在美国成立,开始生产电动汽车,公司生产的电动赛车的车速能超过129km/h,而且是第一辆座位上装有安全带的乘用车。1900年,BGS公司生产的电动汽车创造了单次充电行驶180mile的最长里程记录。
19世纪末期到20世纪初是电动车发展的高峰期。截至1890年,在全世界4200辆汽车中,有38%为电动汽车,40%为蒸汽车,22%为内燃机汽车。而到了1911年,就已经有电动出租汽车在巴黎和伦敦的街头上运营。美国首先实现了早期电动车的商业运营,成为发展最快、应用最广的国家。1912年,已经有几十万辆电动汽车遍及全世界,被广泛适用于出租车、送货车、公共汽车等领域。截至1912年,在美国登记的电动汽车数量达到了3.4万辆,几乎涵盖了各种车型,电动汽车产销量在1912年达到最大, 在20世纪20年代仍有不俗表现。
冬眠时期
电动汽车的黄金时代并未能维持太久,由于在美国得克萨斯州发现了石油,使得汽油价格下跌,大大降低了汽油车的使用成本。1911年,查尔斯·科特林发明了内燃机自动起动技术。1908年,福特汽车公司推出了T型车,并开始大批量生产,内燃机汽车的成本大幅度下降。1912年,电动车售价1750美元,而汽油车只要650美元。1913年,福特建立了内燃机汽车装配流水线,几乎使装配速度提高了8倍,内燃机汽车进入标准化、大批量生产阶段,亨利·福特以大批量流水线生产方式生产汽油车使得汽油车价格更加低廉,内燃机汽车应用方便、价格低廉的优点逐步显现。虽然,同一时期电动汽车用的动力电池技术也在飞速发展,但电动汽车续航里程短、充电时间长成为无法与内燃机汽车相抗衡的致命因素。随着道路交通系统的改善,导致对长距离运输车辆的需求不断增加,电动汽车的黄金时代仅仅维持了20多年,便走向衰弱。
第一次世界大战后,电力牵引技术引用的重点转移到公共交通领域,如货车、有轨电车和无轨电车。随着内燃机汽车设计和制造技术的发展,在很多地区,有轨电车和无轨电车也逐步倍柴油驱动的内燃机汽车取代。20世纪20年代,电动汽车几乎已经消失。
现代发展
第二次世界大战后,欧洲日本的石油供给紧张,电动汽车在局部地区出现了复苏迹象。1943年,仅仅在日本就有3000多辆电动汽车处于注册状态。20世纪40年代,电动汽车的性能仅能满足短途、低速运输的需求。20世纪60年代,内燃机汽车大批量的使用导致了严重的空气污染。此外,内燃机汽车对石油的过分依赖,导致一系列的政治问题和国家安全问题。20世纪70年代初,中东石油危机爆发,使得靠燃油生存的普通汽车面临挑战,各国政府和科技人员不得不重新思考和寻找新的能源来替代。由于电动汽车几乎零污染,电动机比内燃机可靠简单,电动机的转速和转矩也比内燃机更易控制等各方面的因素,使得电动汽车又重新走进了各国政府和科研人员的视野。
20世纪70年代末期,澳大利亚比利时、巴西、加拿大、中国、丹麦等国家都开始研发和生产电动汽车。1976年,美国国会通过了《纯电动汽车和混合动力电动汽车的研究开发和样车试用法令》,拨款1.6亿美元资助电动汽车的开发。1977年,第一次国际电动汽车会议在美国举行,公开展出了100多辆电动汽车。1978年,美国通过《第95-238公法》,增加对电动汽车研发的拨款,政府同时责成能源部电力研究所与电力公司加快研制电动汽车的技术,并加大资金投入,责成国家阿岗实验室与电池公司合作研制供电动汽车用的高性能蓄电池。从此,国际上开始了第二轮的电动汽车研发高潮。
意大利为了降低空气污染,于20世纪80年代末建立了电动汽车车队,共投入52辆电动汽车试验,所有车均用铅酸电池。1988年,在美国洛杉矶地区的市议会上曾有人提出引入国际竞争机制,年产1万辆电动汽车,包括5000辆货车和5000辆两座乘用车并推向市场。继洛杉矶倡议之后,1989年12月13日,加利福尼亚州空气资源委员会对汽车排放制定了规则,该项规则要求到20世纪90年代,在加利福尼亚州销售的所有车辆中,有2%要复合零排放标准,满足该标准的车辆只能是纯电动汽车或氢燃料电池电动汽车。随后,纽约马萨诸塞州等州也颁布了类似的法律。
1991年,通用汽车汽车公司、福特汽车公司克莱斯勒汽车公司共同商议,成立了先进电池联合体,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,先进电池联合体与美国能源部签订协议,在1991至1995年的4年间投资2.26亿美元来自主电动汽车用高能电池的研究。1991年10月,美国电力研究院也加入了先进电池联合体,参与高能电池与电动汽车的开发,他们研发的主要有氢、钠硫、锂聚合物和锂离子等高能电池,其中镍氢、锂聚合物和锂离子电池投入商业化生产。通用汽车汽车还在底特律建成EV1(纯电动汽车)电动小汽车总装线,每天生产10台电动轿车。但经过13年的探索,蓄电池技术还是未能取得关键性突破,以通用汽车公司为代表的汽车厂商不再积极鼓励发展纯电动汽车,转向了对燃料电池车的研究。
中国电动汽车的研发始于1996年,经过两个五年计划的科技攻关以及奥运会、世博会和“十城千辆”示范平台的应用拉动,中国电动汽车从无到有,技术处于持续进步状态,逐步建立并完善具有自主知识产权的电动汽车全产业链技术体系。2006年以后,随着全球节能和环保的要求,全世界各大汽车公司对电动汽车的技术开展了积极的研究。电动汽车的开发在中国、日本美国德国等国家得到了进一步的重视。2009年,巴拉克·奥巴马上台后转向了率先实现混合动力车商业化、燃料电池车作为远期目标的电动汽车发展战略。在国家战略的引导下,美国各类电动汽车技术成果颇丰,先后提出了针对纯电动汽车与混合动力汽车的四大类标准,并形成了世界上最完善的燃料电池汽车标准体系。2010年7月,中国电动汽车发展仅落后于美国和法国,位居世界第三。截至2012年,在混合动力汽车、燃料电池汽车等电动汽车关键技术领域,美国获得授权专利数量占绝了全球专利总数的22%。
2018年,美国多家国家实验室和大学共同组建了名为“电池500”的研究中心,着力研发可以延长电动汽车行驶里程、降低电动汽车造假的新型锂电池技术。2020年10月,中国汽车工程学会发布了《节能与新能源汽车技术线路图 2.0》,预计到2035年,传统能源动力乘用车将全面转化为混合动力,新能源汽车占总销量的50%以上,其中纯电动汽车占新能源汽车的95%以上。2022年,哈佛大学的科学家为电动汽车(EV)开发了一种新型固态锂金属电池,该电池在实验中实现3分钟内完全充电,生命周期内可循环超过1万次,并且可持续使用二十年。
构造与原理
大部分电动汽车是在传统汽车基础上进行延伸,其结构与传统汽车最大的区别在于动力系统,增加了动力电池、驱动电池、控制系统等组件。随着电动汽车产业链的逐渐成熟,出现越来越多的针对电动汽车全新平台开发车型,如特斯拉宝马i3日产聆风等。
驱动电机
驱动电机是电动汽车三大核心部件之一,是车辆行驶的主要执行机构,其特性决定了车辆的主要性能指标,直接影响车辆动力性、经济性和舒适性。电动汽车一般采用三相交流同步电机。
动力电池
在电动汽车中为车辆提供动力源的电池称为动力电池。动力电池的作用是接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置提供的高压直流电,并且为电动汽车提供高压直流电。动力电池是纯电动汽车的核心部件,也是电动汽车上价格最高的部件之一,动力电池的性能好坏直接决定了这辆车的实际价值。电动汽车的动力电池普遍采用锂电子电池。动力电池由96节电压为3.7V的单体锂离子电池组成,动力电池组的额定电压为355V。
控制系统
控制系统是新能源汽车的核心,负责在整车行驶过程中接收来自驾驶员的各项操作指令并诊断分析整车及部件状态,综合判断向各个部件控制器发送控制指令,使整车按照驾驶员预期安全行驶,其主要功能包括:工况识别、整车能量管理、制动能量回收控制功能、电机转矩控制、电动辅助部件控制(电动助力转向、电动空调、电动暖风、电动真空泵)、故障诊断、系统安全监控等。
其他构造
电动汽车变速器
电动汽车变速器一般采用固定齿轮比的单速变速器,车辆的加减速通过调节驱动电机的转速实现。以宝马X1 PHEV插电式混动车型举例,该重合性采用单速变速器与电动机配合使用,变速器通过螺纹连接在电动机上,并且附于后桥制成上。12:5:1的固定齿轮比通过壳式离合器(电动机离合器)将电动机的速度和扭矩传送至后驱动轮,在能量回收过程中,还会回传至电动机。
电动空调系统
电动汽车的空调系统和传统燃油汽车的空调系统工作原理相同,只是空调压缩机的驱动方式以及暖风产生有所不同。电动汽车采用高压电动空调压缩机,由动力电池驱动。暖风通常采用电加热方式,电加热方式有两种:一种是通过加热冷去恶业,再经过循环为暖水箱提供热量,另一种是直接加热经过蒸发箱的空气实现暖风。
电动助力转向系统
传统燃油汽车转向助力泵由发动机驱动,而电动汽车没有发动机或发动机是根据需要才起动的,如果转向助力还是由发动机驱动时,一旦发动机停止工作转向系统将失去助力从而造成很大的安全隐患,因此电动汽车转向系统普遍采用电动助力转向。
关键技术
现代电动汽车的核心是高效、清洁和智能化的利用电能驱动车辆。其关键技术包括汽车制造技术、电子技术、信息技术、能源技术、电力驱动技术、能量管理技术、自动控制技术、材料技术、电化学技术、安全技术等,还涉及交通、能源、网络和城市规划等多学科技术。将相关的技术全面整合,合理控制成本,是电动汽车技术成功的核心,现代电动汽车技术归纳为如下几个方面:
电力驱动系统
电力驱动系统是电动汽车的心脏,该系统包括驱动电机装置、机械传动装置、车轮等。驱动电机装置是电力驱动系统的核心,针对电动汽车设计的电力驱动系统需要满足以下基本要求:
动力蓄电池
现代电动汽车的动力蓄电池是电动汽车商业化和全面推广的关键因素,也是电动汽车领域的一个主要研究内容。适合现代电动汽车的动力蓄电池应满足如下要求:
能量管理系统
电动汽车的能量管理系统是人机对话的基本窗口。电动汽车不能像传统的燃油汽车那样对能量进行直接观察,它需要一套能量管理系统,以便最大限度地利用电动汽车所带动力蓄电池的能量,并获得车辆运行的各种信息。它主要由安装在电动汽车上的各种传感器和处理器组成,从而可以实现以下功能:
车辆结构
电动汽车的生产主要有两种方式:一种是改装;另一种是专门设计和生产。改装就是在原有车辆的基础上,用驱动电机、功率转换机分配装置、动力蓄电池等取代现有的发动机和相关部件。改装车仍然用原来的底盘,着对于小规模电动汽车生产而言是比较经济的。但是这类电动车却又有着天生的缺点:车体重、质心高、质量分布不平衡等。而对于专门设计的电动汽车,可以实现特定的设计目标,可以更加灵活地协调各部件和电动系统,车辆结构和质量分配也更加合理。为了提高电动汽车的整体性能,如续航里程、最高车速、加速能力和爬坡能力等,电动汽车需要重新设计,对电动汽车的外观、风阻系数、滚动阻力等问题充分考虑,更能体现较高的人机工程学水平。
系统整体优化
电动汽车是综合了多个学科、多个领域的复杂技术系统。为了提高电动汽车的总体性能,降低电动汽车的成本,系统优化尤为重要。设计可通过计算机建模仿真、有限元分析、综合评估的方式进行优化,从而降低开发成本和缩短开发时间。电动汽车整体优化需要考虑的主要问题如下:
主要特点
整车效率高
虽然经历了很长时间的发展,内燃机技术已经趋于成熟的,但是内燃机汽车对燃油的能量转化效率约为38%。相对而言,电动汽车采用电动机驱动系统,没有空转损失,电动汽车的电池能量的80%以上可以转化为汽车的驱动力,而即使考虑由原油发电,再给蓄电池系统充电运行,加上发电效率、送配电效率、充放电效率等,其最终车辆也可得到29%左右的能量转化效率。此外,电动汽车在制动时有回收能量的能力,更加提高了电动汽车的能量利用率。
对环境污染少
电动汽车在行驶过程中没有废气的排放,不同于燃油汽车,电动汽车即使以全部能量都归结为火力发电的状况计算,其废弃排出量也会有很大程度的减少。电动汽车和燃油汽车相比,几乎不会对环境造成污染。
可应用多种能源
电动汽车利用二次电力能源驱动,只要有电能的供给,就有动力源泉,不受天然石油资源的限制。而电能的获得可以利用核能发电、水力发电、风力发电、太阳能等多种形式的原始资源。若能有效地利用这些能源,不仅有利于环保,节约石油资源,还能解决全球面临地石油资源枯竭危机。
噪声相对较低
和内燃机汽车相比,电动汽车明显减小了发动机(电动机)引起的振动和噪声,而发动机的振动和噪声恰恰是整车振动和噪声的主要来源。着使得电动汽车的运行噪声比传统的燃油汽车减小了很多。通常,电动汽车的噪声比燃油汽车低约15dB。
机械结构多样化
由于电动机的驱动方式多变,而且可以采用不同轮分别驱动等方案,使电动汽车的结构形成了多样化。一方面可以更合理地对系统机械结构进行配置,另一方面也可以采用多样化的造型,以满足不同消费者的需求。在电动汽车研发的初始阶段,可以进行简单的动力部件替代,将燃油发动机电动汽车动力性的仿真用电动机替代得到与传统汽车相仿的特性。进而,双轮独立驱动乃至四轮独立驱动被认为是电动汽车一个有前景的发展方向,由此可实施更复杂和更灵活的系统控制以达到更高级的运行性能。
优异的控制性能
电动汽车以电动机取代了传统的内燃机,其带来的直接好处就是动力系统可以方便地通过电气参量进行控制,从而使电动汽车的可控性增强。另外,由于电气驱动可以采取双(四)轮独立驱动的形式,这将使可控变量的自由度(自由可控变量数)增加,从而为进一步提高车辆的动力性能和操纵性能创造了良好的硬件条件。
主要分类
电动汽车主要分为插电混合动力汽车、增程式电动汽车、纯电动汽车和氢燃料电池汽车。
混合动力汽车
定义
混合动力汽车(hybrid electric vehicle, HEV)是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆,车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由驱动系单独提供或共同提供。
油电混合动力车型主要有丰田汽车丰田凯美瑞双擎、卡罗拉双擎雷凌双擎本田技研工业雅阁锐混动、INSPIRE锐混动、C-RV锐混动、讴歌CDX混动,另外还有凌志智混动系列的ES300h、LS500h、NX300h、雷克萨斯RX450h等,吉利博瑞GE MHEV,林肯MKZH混动,别克君越30H全混动等车型。
特点
增程式电动汽车
定义
增程式电动汽车是一种在纯电动模式下可以达到其所有的动力性能,而当车载可充电储能系统无法满足续航里程要求时,打开车载辅助供电装置为动力系统提供电能,以延长续航里程的电动汽车,该车载辅助供电装置与驱动系统没有传动轴(带)等传动连接。采用这个技术的车型有车和家的理想智造ONE、广汽传祺GA5 REV、上汽通用汽车别克VELITE5、北汽E150 REEV等,日产e-power技术车型在日本已经上市。
特点
纯电动汽车
定义
纯电动汽车(blade electric vehicles, BEV)是完全由可充电电池(如铅酸电池镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池)提供动力源的汽车。以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于不使用汽油,行驶时不排放二氧化碳,也是全球新能源汽车发展的主流方向。
主流传电动汽车续航里程一般在400千米左右,可满足日常短途的出行需求。但是,纯电动汽车充电速度和充电便利性还存在不足,充电站、充电桩等基础设施需逐步完善。在汽车品牌中,特斯拉专注纯电动汽车生产,已经上市的车型有Model S、 Medel X和Model 3等。传统跨国车企,如大众、通用、丰田汽车等车企从2019年开始陆续推出插电混合动力车型,到2020年开始正式发力纯电动车型。其中,捷豹I-Pace已经上市,奔驰EQC纯电动汽车2019年国产,宝马纯电动车型iX3和奥迪纯电动车型e-tron也先行进口,2020年开始国产。
特点
燃料电池汽车
定义
燃料电池汽车是电动汽车的一种,其核心部件燃料电池通过氢气氧气的化学作用,直接生成电能。燃料电池汽车使燃料氢在汽车搭载的燃料电池中,与大气中的氧气发生化学反应,产生出电能,发动电动机,由电动机带动汽车中的机械传动结构,进而带动汽车的前后万向轴、后桥等行走机械结构,转动车轮。汽车工作过程中对外界的排出物是水,所以是真正意义上的排放零污染汽车。
特点
市场情况
中国
2018年,中国新能源汽车保有量达261万辆,占汽车总量的1.09%;增加107万辆,与2017年相比增长70%。其中,纯电动汽车保有量211万辆,占新能源汽车总量的80.84%。从统计情况看,纯电动汽车保有量逐年增加,呈加快增长趋势。总体来说,截至2020年,中国电动汽车销量的增长以小型车为主,中国本土涉足电动汽车领域的企业逐渐增多,包括北汽蓝谷比亚迪等,市场上可供选择的车型也开始丰富。2021年全球纯电动汽车(EV)新车销量达到约460万辆,增至2020年的2.2倍,首次超过混合动力车(HV)。在低价车型受欢迎的中国,纯电动汽车占到新车销量的1成。
比亚迪
截至2019年,比亚迪新能源策略为双驱战略,即公共交通和个人交通全面发展。公共交通领域推广比亚迪自主研发的电动大巴K9,个人市场领域推广插电式混合动力汽车、纯电动汽车。其中,比亚迪K9大巴已经在小行星3789主要城市宝鸡市长沙市西安市以及英国、荷兰、哥伦比亚等国家进行了市场化运营。2018年7月,比亚迪共销售1.88万辆新能源汽车。2018年,比亚迪推出了比亚迪唐,分为燃油版和DM双模插电混动版,同时比亚迪电动汽车还有秦EV450、秦100、宋DM、宋EV450、元EV360、e6等。
腾势汽车
深圳市比亚迪戴勒姆新技术有限公司(腾势汽车)成立于2010年,该公司专注于纯电动汽车的生产,其中空气动力汽车核心技术由比亚迪提供,车身技术由奔驰提供,合资公司的经营范围主要包括设计研究和开发乘用车。截至2019年,腾势汽车投产的腾势500电动SUV可达500千米的续航里程。
上海汽车
上汽集团集团股份有限公司在战略上非常重视新能源汽车市场。2015年,上汽集团开拓了十几个新能源汽车市场。2016年,上汽大通汽车有限公司推出新的插电式混合动力车型,后于2018年推出纯电动汽车,其中包括SUV车型。
国际
日本的电动汽车从2011年开始上量,但发展势头比较平缓,一直受到混合动力车的严重压制。2018年,美国电动汽车产业取得了优异成绩,全年交付超36万辆电动汽车,比2017年增加81%。纯电动汽车销量最多,占销量的66%;其余34%是插电式混合动力车。同年,欧洲电动车销量为40.8万辆,比2017年提高了33%,欧洲轻型汽车市场的电动车份额全年为2.3%。2023年,欧洲向电动汽车转型在6月份达到了新的里程碑,纯电动汽车新车销量首次超过柴油车,前者销量为158252辆,后者为139595辆。由此,纯电动汽车的市场份额达到15.1%,同比增长超过4个百分点。截至2023年12月,根据国际能源机构(IEA)的数据,全球电动汽车销量约占汽车总销量的13%
发展趋势
市场
汽车电动化是世界汽车工业未来转型的方向,各国有关机构相继发布电动汽车2020~2030年销量、份额等预期,通过为电动汽车的应用制定目标,相制造商和其他工业利益关方提供明确信号,建立对未来政策的信心,从而调动社会有关投资。此外,美国加利福尼亚州德国法国英国荷兰、挪威印度等国家制定的燃油汽车和禁售时间大多在2025~2030年,汽车动力也随之发生革命性变化。根据壳牌的研究预测,电力、氢能源将从2030年前后开始逐步“接管”汽车能源市场,2040年、2060年使用量将分别占20%和60%以上,2070年乘用车市场将全面摆脱对化石燃料的依赖,电动汽车将得到全面普及。
从全球主要汽车生产厂家的销量和发展计划来看,“低排放”汽车主要指混合动力汽车,混动车经过长时间的发展,技术最为成熟,已进入快速增长期,其销量、增幅和占比都远远高于其他车型;随着动力电池性能的提升及充电基础设施建设的完善,“零排放”汽车(主要指纯电动汽车)正逐步走上产业化道路,特别是小型的纯电动汽车更是发展迅速;燃料电池汽车在技术和经济方面仍存在诸多瓶颈,大规模推广还存在相当的距离。截至2020年,世界主要国家都制定了电动汽车中长期发展战略规划,预计电动汽车市场会在未来10年内持续增长,成为拉动经济发展的新增长点。
能源
车用能源转型的方向和重点。发展电动汽车是保证国家能源安全、减少环境污染的重要途径。车用能源主要是石油、天然气、煤层气、煤基燃料,在未来的发展中,将转向为生物燃料和化石能、核能及可再生能源。从中长期来看,煤基燃料、生物燃料、天然气燃料3种能源将是替代石油的主体。在能源转型的过程中,可以使用多种方式,如间接替换、部分替代及全部替代。并且要稳步发展,促进能源的多元化,车用燃料可以是氧,也可以是天然气等含氢的气体燃料,也可以是含氧的燃料,如甲醇等,同时也可以是合成油,如煤基合成油、生物质基合成油、天然气合成油等。作为替代能源的主体,这三种主体能源在推进过程中要因时、因地、有序地进行。含氧燃料由于技术比较成熟,成为推广重点,在使用的时候一般以掺混(部分替代)应用为主。合成油是一种优质的环保燃料,其技术体系和基础设施与现有车辆技术兼容。从中期来看,天然气是气体燃料中的主体。此外,氢气作为一种尾气排放为零的环保燃料,其来源广泛,是车用能源转型的战略目标之一。
其他
政策法规和标准
中国
2011年,按照中国电动汽车充电设施标准化总体部署,在国家标准委协调和支持下,由工业和信息化部、国家能源局组织,全国汽标委牵头,汽研中心、电力企业联合会和电器科学研究院共同起草了《电动汽车传导充电用连接装置第1部分:通用要求》《电动汽车传导充电用连接装置 第2部分:交流充电接口》《电动汽车传导充电用连接装置第3部分:直流充电接口》三项国家标准;由国家能源局、工业和信息化部组织,电力企业联合会和汽研中心共同起草了《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》国家标准。该四项标准已于2011年12月22日以“中华人民共和国国家标准公告2011年第21号”批准发布,2012年3月1日起实施。
2017年12月1日起,在上海、深圳市、南京、无锡、济南市五个城市试点启用新能源牌照,对2017年12月1日后申请注册登记的新能源车辆发放新能源车号牌,对2017年12月1日前已注册登记的新能源车辆按资源的原则换领。新能源汽车号牌以绿色为主色调,增加了专用标识,其中小型新能源汽车号牌底色采用渐变绿色,大型新能源汽车号牌底色采用黄绿双拼色。与普通汽车号牌相比,新能源汽车号牌号码由5位升为6位。
2019年6月6日,国家发展改革委、生态环境部、中华人民共和国商务部印发《推动重点消费品更新升级畅通资源循环利用实施方案(2019~2020年)》。方案强调,各地不得对新能源汽车实行限行、限购,已实行的应当取消。鼓励地方对无车家庭购置首辆家用新能源汽车给予支持。鼓励有条件的地方在停车费等方面给予新能源汽车优惠,探索设立零排放区试点。新能源车普及之后,汽油车已经达到报废条件,可以将原来的车牌进行注销,再去申领一个新能源车的指标。
2020年5月12日,工业和信息化部组织制定的GB 18384-2020《电动汽车安全要求》、GB 38032-2020《电动客车安全要求》和GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布,于2021年1月1日起开始实施。
国际
2018年,美国联邦政府公布了关于加快普及电动汽车的计划,通过政府与私营部门合作,推广电动汽车和加强充电基础设施建设,以应对气候变化、增加清洁能源使用并减少对石油的依赖。此外,欧洲相关政策要求,到2030年电动汽车市场份额需增加至40%。
目录
概述
简史
早期探索
快速发展
冬眠时期
现代发展
构造与原理
驱动电机
动力电池
控制系统
其他构造
电动汽车变速器
电动空调系统
电动助力转向系统
关键技术
电力驱动系统
动力蓄电池
能量管理系统
车辆结构
系统整体优化
主要特点
整车效率高
对环境污染少
可应用多种能源
噪声相对较低
机械结构多样化
优异的控制性能
主要分类
混合动力汽车
定义
特点
增程式电动汽车
定义
特点
纯电动汽车
定义
特点
燃料电池汽车
定义
特点
市场情况
中国
比亚迪
腾势汽车
上海汽车
国际
发展趋势
市场
能源
其他
政策法规和标准
中国
国际
参考资料