电动汽车

电动汽车是指使用电能作为动力源,通过电动机驱动行驶的汽车。它属于新能源汽车,按照动力来源分类,又细分为纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)。

进入1990年代后,以锂电池为代表的储能单元能量密度加速提升,解决了困扰电动汽车近1个世纪的续航难题,以特斯拉为代表的新兴电动汽车品牌崛起,传统燃油汽车厂商也在加速进行电动汽车的研发和生产。与此同时,电动汽车配套的充电桩、换电站、燃料电池配套,如加氢站等也在加速建设。在中国、美国,以及挪威、芬兰等欧洲国家,也给予了不同程度的政策支持,包括现金补贴、低息贷款、无偿土地等。


 中文名  电动汽车  外文名  Battery Electric Vehicle
 工作原理  驱动汽车行驶  车型种类  纯电动汽车(BEV)

电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力,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。由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好,但当前技术尚不成熟。

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(Road)。

电动汽车分类及介绍_电动汽车国家政策发展史及优缺点

电动汽车的种类:纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)。

纯电动

纯电动汽车由电动机驱动的汽车。

纯电动汽车,相对燃油汽车而言,主要差别(异)在于四大部件,驱动电机,调速控制器、动力电池、车载充电器。相对于加油站而言,它由公用超快充电站。纯电动汽车之品质差异取决于这四大部件,其价值高低也取决于这四大部件的品质。纯电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。

纯电动汽车时速快慢,和启动速度取决于驱动电机的功率和性能,其续行里程之长短取决于车载动力电池容量之大小,车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸、锌碳、锂电池等,它们体积,比重、比功率、比能量、循环寿命都各异。这取决于制造商对整车档次的定位和用途以及市场界定、市场细分。

纯电动汽车的驱动电机有直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分,再有交流步进电机等,它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。另外驱动电机之调速控制也分有级调速和无级调速,有采用电子调速控制器和不用调速控制器之分。电动机有轮毂电机、内转子电机、有单电机驱动、多电机驱动和组合电机驱动等。

优点:技术相对简单成熟,只要有电力供应的地方都能够充电。

缺点:蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵,又没形成经济规模,故购买价格较贵,至于使用成本,有些使用价格比汽车贵,有些价格仅为汽车的1/3,这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。电动汽车技术仍不成熟,充电技术、续航里程、可靠性等方面仍需改进,而报废电池的处理和电网系统的优化亦为需要解决的关键问题。

混合动力

指能够至少从下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车:

可消耗的燃料或可再充电能/能量储存装置。

根据动力系统结构形式可分为以下三类:

串联式混合动力汽车(SHEV):车辆的驱动力只来源于电动机的混合动力(电动)汽车。结构特点是发动机带动发电机发电,电能通过电机控制器输送给电动机,由电动机驱动汽车行驶。另外,动力电池也可以单独向电动机提供电能驱动汽车行驶。

并联式混合动力汽车(PHEV):车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力(电动)汽车。结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电动机作为动力源,也可以同时使用电动机和发动机作为动力源驱动汽车行驶。

混联式混合动力汽车(CHEV):同时具有串联式、并联式驱动方式的混合动力(电动)汽车。结构特点是可以在串联混合模式下工作,也可以在并联混合模式下工作,同时兼顾了串联式和并联式的特点。

(注:随着混合动力电动汽车技术的发展,其类型不局限于以上几种,还可按照其它型式划分。)

那些通常采用传统燃料的,同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗。国内市场上,混合动力车辆的主流都是汽油混合动力,而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。

优点:

1.采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时,由电池来补充;负荷少时,富余的功率可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。

2.因为有了电池,可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。

3.在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放。

4.有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。

5.可以利用现有的加油站加油,不必再投资。

6.可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本。

缺点:长距离高速行驶基本不能省油。

燃料电池

以燃料电池作为动力电源的汽车。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2~3倍,因此从能源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是一种理想的车辆。

单个的燃料电池必须结合成燃料电池组,以便获得必需的动力,满足车辆使用的要求。

近几年来,燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂,如戴姆勒-克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布,计划在2004年以前将燃料电池汽车投向市场。当下,燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力,并已取得了显著的进步。

与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点:

1.零排放或近似零排放。

2.减少了机油泄露带来的水污染。

3.降低了温室气体的排放。

4.提高了燃油经济性。

5.提高了发动机燃烧效率。

6.运行平稳、无噪声。

电动汽车分类及介绍_电动汽车国家政策发展史及优缺点

按照我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。

电力驱动

电动汽车是指以车载电源为动力,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。它使用存储在电池中的电来发动。在驱动汽车时有时使用12或24块电池,有时则需要更多。

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。

电源

为电动汽车的驱动电动机提供电能,电动机将电源的电能转化为机械能。应用最广泛的电源是铅酸蓄电池,但随着电动汽车技术的发展,铅酸蓄电池由于能量低,充电速度慢,寿命短,逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池等,这些新型电源的应用,为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。

驱动电动机

驱动电动机的作用是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。但直流电动机由于存在换向火花,功率小、效率低,维护保养工作量大;随着电机控制技术的发展,势必逐渐被直流无刷电动机(BLDCM)、开关磁阻电动机(SRM)和交流异步电动机所取代,如无外壳盘式轴向磁场直流串励电动机。

调速控制

电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的,其作用是控制电动机的电压或电流,完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。

早期的电动汽车上,直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的,且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂,现已很少采用。应用较广泛的是晶闸管斩波调速,通过均匀地改变电动机的端电压,控制电动机的电流,来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中,它也逐渐被其他电力晶体管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斩波调速装置所取代。从技术的发展来看,伴随着新型驱动电机的应用,电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用,将成为必然的趋势。

在驱动电动机的旋向变换控制中,直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向,实现电动机的旋向变换,这使得电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时,电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可,可使控制电路简化。此外,采用交流电动机及其变频调速控制技术,使电动汽车的制动能量回收控制更加方便,控制电路更加简单。

传动装置

电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴,当采用电动轮驱动时,传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动,所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换,所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时,电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时,电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。

行驶装置

行驶装置的作用是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。它同其他汽车的构成是相同的,由车轮、轮胎和悬架等组成。

转向装置

转向装置是为实现汽车的转弯而设置的,由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力,通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度,实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向,工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。

制动装置

电动汽车的制动装置同其他汽车一样,是为汽车减速或停车而设置的,通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上,一般还有电磁制动装置,它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行,使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流,从而得到再生利用。国内电动汽车在大功率载客汽车,给提供空气制动设备有耐力NAILI滑片式空气压缩机,主要是压缩空气的制动方式。

工作装置

工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的,如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。

电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。

大部分车辆直接采用电机驱动,有一部分车辆把电动机装在发动机舱内,也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子,其难点在于电力储存技术。

电动机的驱动电能,本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少。

电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。

类似于手机充电的ICM 阶梯波六段式充电,具有较好的去硫化效果,可对电池首先激活,然后进行维护式快速充电,具有定时、充满报警、电脑快充、密码控制、自识别电压、多重保护、四路输出等功能,配套万能输出接口,可对所有的电动车快速充电。 商场、超市、医院、停车场、小区门口、路边小卖部等公共场所。

汽车充电网络建设模式,在充电设施推进过程中,亟待突破的难题就是充电服务网络布点问题。电力部门依托现有的停车场设施,因地制宜地建设微电网、分布式、综合化的可充、可换全功能充电站,可避免充电模式存在的两个短板:一是充电时间长,二是停车环境有限。

充电标准的发展和争议:

2011年10月,

电动汽车充电

电动汽车充电

七家美国和德国的重要的汽车公司宣布他们的电动车将试用统一的充电插口标准,这七家公司分别是奥迪、宝马、戴姆勒、福特、通用、保时捷和大众。随后,美国汽车工程师学会(SAE)宣布,该学会已设计出一种可以适用于一级和二级充电标准的插头。三级直流快充可以在15分钟内将你的电动车电池充满电。而二级充电(在美国是110伏电压)情况下,根据车型不同,充电时间大概是4-6个小时。这七家公司达成一致的充电插口标准,还和 SAE 的J1722充电标准相兼容,与欧洲的IEC 62196二类插口也同样兼容。

这七家欧美汽车公司同时一致同意将采用家用电力线网络联盟的HomePlug GP界面技术作为共用的传输规程,这就使得充电将来可融入未来的智能电网。HomePlug电力线联盟由半导体公司、公共设施公司、市场推广公司以及其他类型的公司组成。成员包括各类的国际公司,如思科(Cisco)、法国电信、中国华为等。这些公司共同合作开发、生产以及推广可提升电力网络及连接的新技术和新应用。

Chademo标准直流快速充电站可在30分钟充电至80%。这种快速充电装置显然比普通的二级充电桩更受欢迎,但是其运行需要电网瞬时功率能达到50千瓦,从而引发了电网压力的担忧,所以Chademo标准直流快速充电不是普通家庭充电的解决方案。而SAE充电标准则通过HomePlug GP技术对家庭用电进行合理分配,确保家庭电器不受干扰。无线输电技术是一种利用无线电技术传输电力能量的技术,各个国家都在开发这种无线充电装置。

初期探索(1830~1870年)

电动汽车的历史比现在最常见的内燃机驱动的汽车要早。直流电机之父匈牙利的发明家、工程师阿纽什·耶德利克ányos Jedlik最早于1828年在实验室试验了电磁转动的行动装置。美国人托马斯·达文波特(Thomas Davenport)于1834年制造出第一辆直流电机驱动的电动车。1837年,托马斯因此获得美国电机行业的第一个专利。在1832年至1838年之间,苏格兰人罗伯特·安德森(Robert Anderson)发明了电驱动的马车,这是一辆使用不能充电的初级电池驱动的车辆。1838年,苏格兰人罗伯特·戴维森(Robert Davidson)发明了电驱动的火车。今天在路面上依然行驶的有轨电车是1840年在英国出现的专利。

19世纪初的发展(1860~1920年)

随着蓄电池技术的发展,电动汽车的运用在19世纪的下半叶在欧美得到了较为广泛的运用。1859年法国物理学家、发明家噶斯顿·普朗特(Gaston Plante)发明了可充电的铅酸电池。

1896年,Hartford Electric Light公司推出可更换电池的电动货车,买家只买下车辆,但不包括电池,然后在使用时再以每里计交付充电及保养费。

19世纪末期到1920年是电动汽车发展的一个高峰。在早期的汽车消费市场上电动车比内燃机驱动车辆有着更多优势:无气味、无震荡、无噪音、不用换挡和价格低廉,这形成了以蒸汽、电动和内燃机三分天下的汽车市场。

发展停滞(1920~1990年)

随着美国德州石油的开发和内燃机技术的提高,电动汽车在1920年之后渐渐地失去了优势。汽车市场逐步被内燃机驱动的汽车取代。只有少数城市保留着很少的有轨电车和无轨电车以及很有限的电瓶车(使用铅酸电池组,被使用在高尔夫球场、铲车等领域)。电动汽车的发展从此停滞了大半个世纪。随着石油资源不断流向市场,人们几乎忘记还有电动汽车的存在。相对的,运用在电动汽车上的技术:电驱动、电池材料、动力电池组、电池管理等也无法得到发展或运用。

复苏期(1990年至今)

随着石油资源的日益减少、大气环境的污染,人们重新关注起电动汽车。1990年之前,提倡使用电动汽车主要还是以民间为主,比如1969年建立的民间学术团体组织:世界电动车协会(World Electric Vehicle Association)。世界电动车协会每一年半在世界不同国家和地区举办专业电动车学术会议和展览(Electric Vehicle Symposium and Exposition, EVS)。

1990年代开始,随着电池储能单元的发展,以及对矿石能源储量、油价不断升高的担忧,各个主要的汽车生产厂家开始在新能源汽车领域做出尝试。在1990年1月的洛杉矶汽车展上,通用汽车的总裁向全球推介Impact纯电动概念轿车。1992年福特汽车推出钙硫电池的Ecostar,1996年丰田汽车使用镍氢电池的RAV4LEV,1996年法国雷诺汽车的Clio,1997年丰田普锐斯Prius混合动力轿车下线,日产汽车也在同年推出世界上第一辆锂离子电池的电动车Prairie Joy EV。1999年本田汽车发布、销售混合动力车本田洞察者。

除了传统汽车制造企业的尝试外,2003年新成立的特斯拉汽车公司完全生产纯电动车。2006年推出的Roadster跑车0~60英里只要3.9秒,每次充电可行驶400公里。

电动汽车在中国

2003年-2005年:中国国家中长期科技发展规划确立了节能与新能源汽车战略;2009年-2012年:科技部与工信部发展规划确立了“纯电驱动”技术转型战略;2014年:发展新能源汽车受到中共中央的重视,中共中央总书记习近平亲自确立了发展新能源汽车的汽车强国战略。

与此同时,在2008年北京奥运会期间,采用充换电站的中国京华客车厂生产的纯电动公交车进行了一定规模地实际运行。2010年,纯电驱动的比亚迪e6在深圳投入出租车运营,2012年后,北京也着手在城市远郊区县投入了以北汽ev150、北汽福田、长安ev等作为出租车运营,上海则从2014年后,以荣威插电混动为代表的新能源车投入网约车和出租车的运营中。

2015年后,受到特斯拉的鼓舞,在资本助力下,诞生了蔚来、威马、小鹏等中国本土新兴新能源汽车品牌,北汽、比亚迪、吉利、奇瑞等传统本土厂商也陆续扩大产品线,加大了新能源汽车的布局。

返回顶部