。这种新型纯电动汽车已经在我国
吉林
省投入生产,预计首批产品将上线。
2015年6月1日起,
北京
纯电动汽车不限行,相比普通机动车的
尾号限行
,
纯电动车
的使用效纯电动汽车率将提高20%。加之今后北京市还将出台电动车
停车费
、
过路费
等减免措施,
新能源汽车
申请人数出现迅速增长的态势。
市科委相关负责人表示,6月迎来了之前从未有过的上牌小高峰,这表明本市
新能源车
在呈大幅增长趋势。
更多利好政策将于近期发布
2015年上半年,本市陆续出台了
社会资本
建设公共
充电桩
的资金支持、纯电动车出行不限号等利好政策。
在市民关心的充电桩方面,
本市共拥有225个公共充电点,共1700个充电桩,自用充电桩近3000个。
据市科委介绍,下半年公共充电桩也在市民需求的重点区域进行扩容,针对部分公共充电桩不能共通充电的问题,市科委正进行协调,未来有望统一为
电力公司
的充电卡或是
ETC
卡两种方式。
市科委相关负责人表示,纯电动车免收过路费、停车费等利好政策已经有了初步草案,有望2015年底发布。
在纯
电动汽车
的发展过程中,充电问题一直都是消费者的一个“后顾之忧”。对于居住于城市之中的电动汽车消费者而言,建立一个私有的
充电桩
并非易事。首先,停车难早已成为
城市发展
中的一大难题,2014年,
北京市
机动车保有量
超过500万辆,但只有不到50%的汽车有固定停车位,停车尚且困难,建立私人充电桩更是奢侈。其次,充电桩在全功率使用时功耗十分惊人,大多数小区电网很难承受大量电动汽车同时充电,这也是很多小区拒绝私人安装充电桩的主要理由。
所以,在私人充电桩的全面普及还存在难度的时候,电动汽车的普及必须依仗建立大量公共充电桩,公共充电桩的普及程度将直接影响着消费者购买
纯电动车
的热情。
然而,在纯电动
汽车市场
的普及推广还存在不少困难的时候,充电服务企业在投入充电桩建设时也有所顾忌。
数据显示
,北京市共有充电站225座,合计充电桩1700多个,其中,70%是由政府连同
国家电网
先行投入建设。但这些已建成的充电站普遍存在盈利难的问题。记者了解到,国家电网已建成的400余座充电站几乎全线亏损,缺乏盈利机制是最重要原因。
有
业内人士
认为,充电
服务收费
政策能够在一定程度上吸引
社会资本
进入充电
服务市场
,从长远看,服务供给的增加也将有利于充电服务市场的均衡,从而推动新能源汽车的普及推广。
充电站之忧,既有消费者对充电不便的担心,也有充电服务企业对生存盈利的顾虑。在纯电动汽车发展的过程中,这样的“忧”不可避免。推行收取
充电服务费
并非坏事,有了透明的充电服务费价格,消费者可以对电动车的
使用成本
有一个基本的心理预期,从而作出消费决定;对于充电服务企业,则可以刺激其投入充电站建设。只是希望在收取充电服务费后,充电站能真正将充电服务提升上去,让电动汽车的消费者不再有后顾之忧。
纯电动汽车
戴维森发明的电动汽车是一辆载货车,长4800mm,宽1800mm,使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的
一次电池
。其后,从1880年开始,应用了可以充放电的
二次电池
。从一次电池发展到二次电池,这对于当时电动汽车来讲是一次重大的
技术变革
,由此电动汽车
需求量
有了很大提高。在19世纪下半叶成为交通运输的重要产品,写下了电动汽车在人类交通史上的辉煌一页。1890年法国和英
伦敦
的街道上行驶着电动大客车,当时的车用内燃机技术还相当落后,行驶里程短,故障多,维修困难,而电动汽车却维修方便。
在
欧美
,电动汽车最盛期是在19世纪末。1899年法国人考门·吉纳驾驶一辆44kW双电动机为动力的
后轮驱动
电动汽车,创造了时速106km的记录。
1900年美国制造的汽车中,电动汽车为15755辆,
蒸汽机
汽车1684辆,而汽油机汽车只有936辆。进入20世纪以后,由于内燃机技术的不断进步,1908年美国
福特汽车公司
T型车问世,以流水线
生产方式
大规模批量制造汽车使汽油机汽车开始普及,致使在
市场竞争
中蒸汽机汽车与电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足,使前者被无情的岁月淘汰,后者则呈萎缩状态。
纯电动汽车
电池是
电动汽车
发展的首要关键,汽车动力电池难在 “低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三个要求上。氢镍电池单位重量储存能量比
铅酸电池
多一倍,其它性能也都优于铅酸电池。价格为铅酸电池的4-5倍,正在大力攻关让它降下来。
铁电池
采用的是资源丰富、价格低廉的
铁
元素材料,成本得到大幅度降低,也有厂家采用。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属,
锂离子电池
单位重量储能为铅酸电池的3倍,锂聚合物电池为4倍,而且锂资源较丰富,价格也不很贵,是很有希望的电池。我国在镍氢电池和锂离子电池的产业化开发方面均取得了快速的发展。电动汽车其他有关的技术,有巨大的进步,如:交流
感应电机
及其控制,
稀土永磁
无刷电机
及其控制,电池和整车能量管理系统,智能及
快速充电
技术,低阻力轮胎,轻量和低
风阻
车身,制动能量回收等等,这些技术的进步使电动汽车日见完善和走向实用化。我国大城市的大气污染已不能忽视,
汽车排放
是主要
污染源
之一,我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。我国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车,我国汽车持有量将成10倍地增加,石油进口就成为大问题。因此在我国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施,而是意义重大的、长远的战略考虑。
纯电动汽车
日本将会是这个产业的
领头羊
,到2017年,日本将生产77.9万辆电动车,占其
汽车生产
总量的9.7%。德国和美国也有可能将电动汽车的产量推升至21.83万辆和36.23万辆,分别占汽车市场
总产量
的3.55%和3%。在此期间,中国的产量可能会达到273150辆,仅为汽车总产量的1%。
随着电动汽车行业竞争的不断加剧,大型电动汽车企业间并购整合与
资本运作
日趋频繁,国内优秀的电动汽车企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对
企业发展
环境和
客户需求
趋势变化的深入研究。正因为如此,一大批国内优秀的电动汽车品牌迅速崛起,逐渐成为电动汽车行业中的翘楚。
中国汽车驶入“无油”时代
新能源汽车的发展方向有多种,但其中之一的
氢燃料电池
技术不成熟,成本昂贵,是20年之后的技术。2007年1月,汽车和动力电池专家Menahem Anderman博士在
美国参议院
能源与
资源委员会
作证时下此结论。中国也没有氢燃料电池反应所必需的铂。虽然没有公开申明,但据传国家内部决策层曾明确表示中国不适宜发展氢
燃料电池汽车
,只作为科研跟踪。
从
技术发展
成熟程度和中国国情来看,纯电动汽车应是大力推广的发展方向,而混合动力作为大面积充电网络还没建立起来之前的过渡技术。
但
混合动力车
动力系统
复杂,成本昂贵。
比亚迪F3DM
有两套动力系统,其公布的动力系统成本增加了5万元,相当于每年要节省8千元的油费才能比传统汽油车经济。
混合动力的优势是保留了传统汽油汽车的使用生活方式,根据
汽油机
和电动机
混合程度
,充电次数和传统汽油汽车加油次数相当,或者不用充电。行驶距离也不受限制。
纯电动车省去了油箱、发动机、
变速器
、
冷却系统
和
排气系统
,相比传统汽车的内燃
汽油发动机
动力系统,电动机和控制器的成本更低,且纯电动车能量
转换效率
更高。因电动车的能量来源——电,来自大型
发电机组
,其效率是小型汽油发动机甚至混合动力发动机所无法比拟的。纯电动汽车因此使用成本在下降。按
比亚迪
F3e纯电动车公布的数据,百公里行驶耗电12度,依照0.5元的电价算,百公里使用成本才6元。而其原形车F3汽油车百公里耗油7.6升,按6.2元的
油价
,成本是46.5元。相比之下,电动车的使用成本才是传统汽油汽车的八分之一。
纯电动车的缺点是它改变了传统汽车的使用生活方式,需要每天充电。传统的汽车使用习惯是大致一到两周加一次油。而且每次出行也有几百公里的距离限制,虽然一个家庭远距离出行可能一年就这么几次。
纯电动汽车
纯电动汽车采用电动机中央驱动形式,直接借用了内燃机汽车的驱动方案,由
发动机前置
前驱
发展而来,由电动机、
离合器
、变速箱和
差速器
组成。用电
驱动装置
替代了内燃机,通过离合器将电动机动力与
驱动轮
进行连接或动力切断,变速箱提供不同的
传动比
以变更转速—
功率曲线
匹配的需要,差速器实现转弯时两车轮不同车速的行驶。
纯电动汽车采用双电动机电动轮
驱动方式
,机械差速器被两个
牵引电动机
所代替,两个电动机分别驱动各自车轮,转弯时通过电子差速控制以不同车速行驶,省掉了机械
变速器
。
纯电动汽车所独有的以蓄电池作能量源的一种结构,蓄电池可以布置在上的四周,也可以集中布置在车的尾部或者布置在底盘下面。所选用的蓄电池应该能提供足够高的比能量和比功率,并且在
车辆制动
时能回收
再生制动
能量。具有高比能量和高比功率的动力电池对纯电动汽车的加速性和
爬坡能力
。
为了解决一种蓄电池不能同时满足对比能量和比功率的要求这个问题,可以在纯
电动汽车
同时采用两种不同的蓄电池,其中一种能提供高比能量,另外一种提供高比功率。两种电池作混合能量源的
基本结构
,这两种结构不仅分开了对比能量和比功率的要求,而且在汽车下坡或制动时可利用蓄电池回收能量。
燃料电池所需的氢气不仅能以压缩氢气、
液态氢
或
金属氢化物
的形式储存,还可以由常温的液态燃料如
甲醇
或汽油随车产生。一个带小型重整器的纯电动汽车的结构,燃料电池所需的氢气由重整随车产生
纯电动汽车
电池管理系统
作为电池系统的重要组成部分,具有
实时监控
电池状态
、优化使用电池能量、延长电池寿命和保证电池的使用安全等重要作用。电池管理系统对整车的安全运行、整车
控制策略
的选择、充电模式的选择以及
运营成本
都有很大影响。电池管理系统无论在车辆运行过程中还是在充电过程中都要可靠地完成电池状态的实时监控和
故障诊断
,并通过总线的方式告知车辆集成控制器或
充电机
,以便采用更加合理的控制策略,达到有效且高效使用电池的目的。
电池管理系统采用集散式
系统结构
,每套电池管理系统由1台中央控制模块(或称主机)和10个电池测控模块(或称从机)组成。电池管理系统检测模块安装在
电池箱
前面板
内;电池管理系统主控模块安装在车辆尾部高压设备仓内,
1.电体电池电压的检测
6.充放电次数记录
7.电池组SoC的估测
9. 各箱电池充放电次数记录
11.与车载设备通信,为整车控制提供必要的
电池数据
CAN1
纯电动汽车
在纯电动汽车的发展过程中,充电问题一直都是消费者的一个“后顾之忧”。对于居住于城市之中的电动汽车消费者而言,建立一个私有的
充电桩
并非易事。首先,停车难早已成为城市发展中的一大难题,2014年,北京市
机动车保有量
超过500万辆,但只有不到50%的汽车有固定停车位,停车尚且困难,建立私人充电桩更是奢侈。其次,充电桩在全功率使用时功耗十分惊人,大多数小区电网很难承受大量电动汽车同时充电,这也是很多小区拒绝私人安装充电桩的主要理由。
所以,在私人充电桩的全面普及还存在难度的时候,电动汽车的普及必须依仗建立大量公共充电桩,公共充电桩的普及程度将直接影响着消费者购买纯电动车的热情。
然而,在纯电动汽车市场的普及推广还存在不少困难的时候,充电服务企业在投入充电桩建设时也有所顾忌。数据显示,北京市共有充电站225座,合计充电桩1700多个,其中,70%是由政府连同
国家电网
先行投入建设。但这些已建成的充电站普遍存在盈利难的问题。记者了解到,国家电网已建成的400余座充电站几乎全线亏损,缺乏盈利机制是最重要原因。
有业内人士认为,充电服务收费政策能够在一定程度上吸引
社会资本
进入充电服务市场,从长远看,服务供给的增加也将有利于充电服务市场的均衡,从而推动新能源汽车的普及推广。
充电站之忧,既有消费者对充电不便的担心,也有充电服务企业对生存盈利的顾虑。在纯电动汽车发展的过程中,这样的“忧”不可避免。推行收取充电服务费并非坏事,有了透明的充电服务费价格,消费者可以对电动车的使用成本有一个基本的心理预期,从而作出消费决定;对于充电服务企业,则可以刺激其投入充电站建设。只是希望在收取充电服务费后,充电站能真正将充电服务提升上去,让电动汽车的消费者不再有后顾之忧。
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。
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。,其整车的
动力性
、
经济性
、
续驶里程
、噪声等指标已达到甚至超过国外同级别车型, 初步形成了
关键技术
的研发能力。纯电动汽车示范运行的城市有若干个, 但是规模都比较小。2005 年1 月,
天津
市的22 辆轿车和1 辆公共汽车的示范运行通过了国家验收。同年12 月,
武汉
市进行的95 辆纯电动小型公共汽车( 另有20 辆
混合动力公共汽车
和3 辆
混合动力
轿车) 的3 年示范运行也通过了国家验收。因为纯电动汽车受到续驶能力的约束, 纯电动
汽车试验
主要集中在小型公共汽车上。根据“
中国电动汽车
网”报道, 2006 年1 月,
湖南
省
株洲市
有50 台小型电动汽车进行社区内运行, 该市有若干辆电动公共汽车也在运行中。同年4 月,
浙江
省
杭州
市启动了电动汽车示范项目, 6 辆轿车和5 辆公共汽车在市内进行示范运行。
纯电动汽车
美国正在大力研制和推广使用
燃料电池电动汽车
和纯电动汽车, 政府能源部与通用、
福特
和戴- 克三大汽车制造商
联合开发
燃料电池电动汽车。美国已有7 个州加入了
零排放
计划, 到规定年限后这些地区销售的汽车必须为零排放, 即只能为纯电动汽车和燃料电池电动汽车。
英国已有数万辆电动汽车在使用;
法国是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一, 成立了电动汽车推广应用国家
部际协调委员会
,
巴黎
和拉罗舍尔已经建立了比较完善的纯
电动汽车充电站
网基础设施, 制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策, 且已经初步形成了纯电动汽车运行体系。
国际性大型运动会上, 电动汽车也成为各国展示其科技实力和
环保意识
的工具之一。亚特兰大奥运会使用了纯电动客车作为公务和
电视转播车
,
悉尼奥运会
购买了英国近400 辆电动客车作为运动员接送车辆。
混合动力电动汽车
领域,
欧洲各大汽车厂商争先恐后地推出了混合动力电动汽车, 甚至德国的
博世
等著名的零部件公司也积极与大汽车公司联手开发混合动力电动汽车技术。美国已有近20 个城市试验使用混合动力
电动公交车
,
瑞典
、法国、德国、
意大利
、
比利时
等国计划在9 个欧洲城市开通混合动力电动公共汽车线路。燃料电池电动汽车斩露头角, 国外
企业界
纷纷组成强大的跨国联盟, 以期达到优势互补的目的。
比亚迪纯电动汽车
中国电动汽车虽然没有
欧美
等国家起步早, 但国家从维护
能源安全
, 改善
大气环境
, 提高
汽车工业
竞争力, 实现我国汽车工业的
跨越式发展
的战略高度考虑,电动汽车研究一直是国家计划项目, 并在2001 年设立了“电动汽车重大科技专项”。通过组织企业、高等院校和
科研机构
, 集中各方面力量进行联合攻关, 现正处于研发势头强劲阶段, 部分技术已经赶上甚至超过世界先进水平。“电动汽车重大科技专项”实施以来, 已成功开发出
燃料电池汽车
样车, 累计运行数千公里; 混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过百万公里; 纯电动汽车已通过国家有关认证试验。
2017年12月,国家发改委官网发布消息,河南森源、江苏国新、
康迪
三家企业已经获得新建
纯电动乘用车
项目批复,这也意味着时隔半年后,国家发改委重启纯电动乘用车生产资质审核。
丰田纯电动概念车AEV
电池是电动汽车发展的首要关键,汽车动力电池难在 “低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三个要求上。
锂聚合物电池
。
氢镍电池
单位重量储存能量比
铅酸电池
多一倍,中国在
镍氢电池
和
锂离子电池
的产业化开发方面均取得了快速的发展。中国已有10个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。中国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车,但
石油资源
不足,每年已进口几千万吨石油,随着经济的发展,中国人均汽车持有量达到全球水平---每1000人有110辆汽车,中国汽车持有量将成10倍地增加,石油进口就成为大问题。因此在中国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施,而是意义重大的、长远的战略考虑。
经历了长期发展,纯电动汽车技术逐步成熟,并在美、日、欧等国家得到商业化的推广应用。世界上有近4万辆纯电动汽车在运行,其中法国8000辆,美国7000辆,在日本7400辆。主要用在
公共运输系统
。
2023年1月,据
中国汽车工业协会
最新统计显示,2022年中国新能源汽车持续爆发式增长,产销分别完成705.8万辆和688.7万辆,同比分别增长96.9%和93.4%,连续8年保持全球第一。
纯电动汽车
电池是电动汽车的动力源泉,也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要
性能指标
是
比能量
(E)、
能量密度
(Ed)、
比功率
(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与
燃油汽车
相竞争,关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。
电动汽车用电池经过了3代的发展,已取得了突破性的进展。第1代是
铅酸电池
,主要是
阀控铅酸电池
(
VRLA
),由于其比能量较高、价格低和能高
倍率
放电,惟一能
大批量生产
的电动汽车用电池。第2代是
碱性电池
,主要有
镍
镉
(NJ-Cd)、
镍氢
(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、
锂
离子(Li-ion)和
锌
空气(Zn/Air)等多种电池,其比能量和比功率都比铅酸电池高,因此大大提高了电动汽车的动力性能和
续驶里程
,但其价格却比铅酸电池高。第3代是以
燃料电池
为主的电池。燃料电池直接将燃料的
化学能
转变为电能,
能量转变
效率高,比能量和比功率都高,并且可以控制
反应过程
,
能量转化
过程可以连续进行,因此是理想的汽车用电池,还处于研制阶段,一些关键技术还有待突破问。
纯电动汽车
电力驱动及其控制技术
由感应电动机驱动的电动汽车几乎都采用
矢量控制
和
直接转矩控制
。由于直接转矩的控制手段直接、结构简单、
控制性能
优良和
动态响应
迅速,因此非常适合电动汽车的控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。永磁无刷电动机可以分为由
方波
驱动的
无刷直流电动机
系统(
BLDCM
)和由
正弦波
驱动的无刷直流电动机系统(
PMSM
),它们都具有较高的
功率密度
,其
控制方式
与感应电动机基本相同,因此在电动汽车上得到了广泛的应用。PMSM类电机具有较高的能量密度和效率,其体积小、惯性低、响应快,非常适应于电动汽车的驱动系统。由日本研制的电动汽车主要采用这种电动机。
开关磁阻电动机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可
四象限
运行、响应速度快和成本较低等优点。实际应用发现SRM存在转矩波动大、噪声大、需要位置
检测器
等缺点,应用受到了限制。
随着电动机及驱动系统的发展,控制系统趋于智能化和数字化。
变结构控制
、
模糊控制
、神经网络、自适应控制、
专家控制
、
遗传算法
等非线性智能控制技术,都将各自或结合应用于电动汽车的电动机控制系统。
纯电动汽车
能量管理技术
蓄电池是电动汽车的储能
动力源
。电动汽车要获得非常好的
动力特性
,必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能,就必须对蓄电池进行
系统管理
。
能量管理系统
是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车,除了有良好的
机械性能
、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外,还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统,它的作用是检测单个电池或电池组的
荷电状态
,并根据各种传感信息,包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、
环境温度
等,合理地调配和使用有限的车载能量;它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式,以尽可能延长电池的寿命。
世界各大汽车制造商的研究机构都在进行电动汽车车载电池能量管理系统的
研究与开发
。
电动汽车电池
当前存有多少电能,还能行驶多少公里,是电动汽车行驶中必须知道的重要参数,也是电动
汽车能量管理系统
应该完成的重要功能。应用电动汽车车载能量管理系统,可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统,确定一个最佳的能量存储及管理结构,并且可以提高电动汽车本身的性能。
在电动汽车上实现能量管理的难点,在于如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充
放电电流
的历史数据,来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的
数学模型
。
纯电动汽车原理图
混动“未明说的重点”
根据《发展规划》所述,本规划所指的
新能源汽车
主要包括纯电动汽车、
插电式混合动力汽车
及
燃料电池汽车
。之前呼声很高的混合动力并非不受重视,只是二者发展目标不一。在《发展规划》中明确提到,对“纯电动汽车和插电式
混合动力汽车
产业化”是要“重点推进”,对“非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车”是要“推广普及”。即“重点推进”是因为技术不成熟、难度大,要重点推动;“推广普及”是有较现成的技术,只要推广就能普及。业界专家解读,言外之意,混合动力成为了“未明说的重点”。另外,《
发展规划
》要求,“到2015年,当年生产的乘用车
平均燃料消耗量
降至6.9升/百公里,节能型乘用车
燃料消耗量
降至5.9升/百公里以下。到2020年,当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里,节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下。”要达到这个全球最严格的
油耗
目标,目前最可行的混合动力汽车的推广和普及,就势在必行,市场也将迅速起步。
2012年上半年汽车整车企业生产新能源汽车3167辆,其中,纯电动汽车3021辆、插电式混合动力汽车146辆;销售新能源汽车3525辆,其中,纯电动汽车3444辆、插电式混合动力汽车81辆。《发展规划》对能源未来的发展规划是:到2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计
产销量
力争达到50万辆,到2020年,累计产销量超过500万辆。
截至2022年9月底,纯电动
汽车保有量
926万辆,占新能源汽车总量的80.56%。