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目录一、发展电动车的历史1二、发展电动车势在必行2三、电动汽车的优点41、广泛地利用各种能源42、能量的利用率高 43、清洁与无污染 44、电动汽车动力强劲、加速快、驾驶安全45、结构简单、维修方便和节能5四、电动汽车的分类51、纯电动汽车52、混合动力电动汽车63、燃料电池电动汽车8五、电动汽车的研究方向10六、国内外发展电动汽车的市场前景12参考文献：15 摘要：21世纪是能源挑战的世纪，近百年来传统的以石油为燃料的汽车工业势必走向一个崭新的以清洁的、可再生的能源为动力的汽车工业。由于电动车以燃气为原料，不是用（汽）驱动的，电动汽车必将随着能源和环境的压力走上历史的舞台。可以相信未来的世界，将由电动车一统天下。关键字：电动汽车 燃料电池 锂电池一、发展电动车的历史 电动汽车和内燃机汽车同样历史悠久，铅蓄电池是1895年发明的，而电动机是1834年以前就有了。在人们为车辆寻求动力的漫长过程中，很自然会想到用铅蓄电池供给电动机产生动力的方案。电动车诞生于19世纪70年代。1873年，英国人罗伯特-戴维森研制成功第一辆具有实用价值的用铅蓄电池驱动的电动车，从此拉开了人类制造电动车的序幕。使用证明，以蓄电池为能源的车辆不会像汽油车那样产生废气，并且无噪声、启动简便、清洁可靠、易于驾驶、节省石油燃料，因此受到人们欢迎。但由于当时蓄电池能量密度低、使用寿命短、充电时间长，使用一段时间就需要充电，而且需要较长时间的充电，蓄电池又比较笨重，每一次充电后的行车路程太短，废弃的蓄电池也将对环境产生污染，电动汽车没有得到发展，竞争不过汽油汽车。汽油汽车轻便、快速、舒适，一次加油后能连续400-500公里，燃料费低廉，且价格不断降低，所以人们越来越喜欢汽油汽车。尽管如此，电动车辆的生命力并未就此而结束，人们对它的研究试验活动从未停止，到20世纪初期，电动车辆的数目任然相当可观。二、发展电动车势在必行 电动车（EV）迄今为止还没有一个公认的、统一的定义，一般可以分为三个范畴：一是指以电力为动力，通过电机来来驱动行驶的车辆，它包括从公共和专用电网中获得电力的车辆，如：电动火车、地铁、轻轨电车和无轨电车等，即我们常说的“电车”；一般的理解是从车载电源获得电力，以电机驱动行驶的车辆，它包括从蓄电池、燃料电池、太阳能电池和车载发电机获得电力的各种车辆，如工业用的低速电动车（常称电瓶车）、电动叉车，机场、码头、仓库用的电动车、拖车，残疾人用车、高尔夫球场用车、观光缆车等，一般总称为电动车辆。以上两类电动车经历多年的研究和应用，技术比较成熟，许多已经商品化，已有一定的市场。 进年来成为国内外关注“热点”的电动汽车，它可以理解为从车载电池获取电力，以电机驱动行驶，但同时满足道路交通安全法规等各项要求的电动车辆。 21世纪汽车发展形态决定因素还是环保。尽管内燃机汽车在环保、节能等方面进行了很大的改进，并取得了突出的成就，但依然有排放污染，满足不了21世纪人类对汽车的要求。目前由于世界石油资源逐渐枯竭，石油争夺战异常激烈，油价经常大幅度波动，已经影响国民经济的稳定发展。我国石油资源并不丰富，加之燃油汽车废气污染十分严重，是影响人类生活、生存和社会经济可持续发展的因素之一。保护并改善环境成为人们的共识，但时至今日，环境问题不仅没有解决，反而有愈演愈烈之势。只有采取切实措施，才能遏制和改善环境日益恶化。汽车给人类带来方便舒适的同时，也带来环境污染，还引起石油短缺的矛盾。因此，开发、生产和应用电动汽车可以较好地解决这个问题。从技术可能性来看，电动汽车（EV）很可能东山再起。 （1）调整能源结构。目前，汽车消耗的能源几乎完全依赖于石油制品，以内燃机为动力的汽车消耗的燃料百分之百是以石油为原料的制成品，估计每辆汽车每年要消耗160-320L石油制品，随着世界经济的飞速发展，全球以汽油、柴油为燃料的汽车保有量大幅度增长，全球汽车保有量已超过5.2亿量，我国也已达1500万辆，而且每年仍以大约5%的速度增加，作为重要化工原料的石油将被大量消耗。有关专家预测，如果还不开展对替代能源的研究和开发，地球上有限的石油资源就会在短期内因过度开采而枯竭。寻找新能源是一项非常迫切的任务。 （2）治理环境污染。随着人们物质生活水平和国民整体素质的不断提高，人们要求保护自身环境的意识不断增强。内燃机排放的废气污染造成的危害是令人震惊的。空气污染危害健康，对农作物、家畜、建筑、森林及其它自然生态系统也造成危害。我国汽车工业高速发展的时期，为了保护环境，一方面我们要严格执行并加紧完善控制排放污染的法规，督促汽车生产商降低和治理排放污染；另一方面应鼓励他们探索生产无污染、低噪音汽车的新路子。电动车是解决上述矛盾的最佳选择之一，电力作为能源可是原料多样化。不仅煤炭、石油可作为原料，而且水力、风力、太阳能、生物能、原子能都可以转化为电能。若用电动车取代内燃车，无疑是一场能源利用的革命，是全球性大产业的一种结构转移。所以各国专家都致力于减少废气排放的研究，并将目光集中在氢氧为燃料、排放物为水的燃料电池车上，世界各汽车强国都在加紧研制新能源无污染车，纷纷推出以清洁能源代替石油能源的环保车型，其中电动汽车受到普遍欢迎。三、电动汽车的优点1、广泛地利用各种能源 电动汽车使用的能源，不仅仅可以用传统的汽油、柴油等矿转物燃料发电，也可以用取之不竭的太阳能、水能等多种能源发电，还可以利用旋转零件转动或汽车制动时的惯性能量发电。2、能量的利用率高 传统汽车使用汽油、柴油作为燃料，从原油提炼到最终从发动机输轴输出的平均能量利用率只有15%左右。而电动汽车平均能量利用率可达20%。如果利用太阳能、水力能、原子能等发电，利用率会更高一些。如果采用化学能转变为电能的燃料电池，电池能量利用率可达50%左右。因此，使用电动汽车可以节约大量的能源。3、清洁与无污染 由于电动汽车具有零排放、低噪音的特点，在一个地区广泛使用电动汽车后，可降低碳氢化合物。同时，广泛使用电动汽车还有益于降低噪声污染，电动汽车比内燃机汽车安静得多，能够大大降低人口稠密地区城市的噪声水平。4、电动汽车动力强劲、加速快、驾驶安全 电动汽车没有燃油箱（或燃气箱），从而消除了普通内燃机汽车燃油系统易起火甚至造成火灾的可能性，增加了整车的安全性。电动汽车采用无级变速系统，操作方便，有效地减少了行驶在车辆密集路段所需要的频繁的换挡操作。另外还免除了驾驶内燃机汽车所需要的加放冷却水、加注燃油、更换润滑油等项目的繁杂操作，大大降低了驾驶员的疲劳程度，从而实现轻松驾驶。电动汽车在结构上摆脱了普遍汽车最大的噪声源内燃机，因此，在设置上基本没有可产生较大噪声的生源，车厢内显得异常安静。为乘客提供了舒适的环境，无疑将有利于乘客的身心健康。5、结构简单、维修方便和节能 电动汽车的结构比内燃机汽车简单，运动部件也大为减少，大大降低了日常维修保养的工作量，驾驶操作也更加方便，可降低驾驶员的劳动强度，节省车辆维修保养的开支。电动汽车消耗电能是由发电厂提供的。发电可采用核能、风力、水力、太阳能、潮汐能等多种能源，这种对能源多元化的需求，可减少汽车对石油产品的依赖。另外，电动汽车电池充电主要是在夜间进行的，非高峰充电有利于均衡电网负荷，降低设备与管理费用，减少消费者的开销。四、电动汽车的分类1、纯电动汽车 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）提供动力的汽车。由于一次石化能源日趋缺乏，纯电动汽车被认为是汽车工业的未来。典型的纯电动汽车结构如下图所示。 纯电动汽车原理图 动力电池组输出电能驱动电动机，从而推动车辆行驶 。电池的电能通过充电系统在车辆行驶一定里程进行补充。纯电动汽车突出的优点在于用户端真正实现了“零排放”。因超级电容具有使用寿命长、充电速度快、充电效率高、功率密度高的优点，超级电容在电动汽车上也得到应用，或作为纯电动汽车的电力源或作为混合电动汽车和燃料电池电动汽车的辅助电源使用。 纯电动汽车的主要缺点：一是充电基础设施投入的社会成本高，充电站不能普及；二是续驶里程短，二次电池昂贵且电池快速充电能力有待提高。 2、混合动力电动汽车 它是介于内燃机与电动汽车之间的一种车型，它使用两种以上动力源，能按照不同的道路条件，进行动力源的组合或转换，发挥最佳的动力效率，达到高效、节能、环保的目的。其车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组等。目前，混合动力电动汽车一般是指在一辆汽车中同时采用了电动机和内燃机，再加上蓄电池的电动汽车。它采用内燃机和电动机两种动力，将现有内燃机与一定量的储能器件（如高性能电池或超级电容器），通过先进控制系统相结合，提供车辆行驶所需的动力。 （1）采用复合动力后可按平均需要的功率来确定内燃机的输出功率，使内燃机以油耗低、污染少的最优工况进行工作。当车辆需要大功率，而内燃机输出功率不足时，有车载电池来进行补充；当车载负荷减少时，富余的功率可发电给电池充电。由于内燃机可以持续工作，电池又可以得到不断充电，故其对于消费者和普通汽车一样。 （2）因为有了车载电池，可以十分方便地回收制动、下坡、怠速时的剩余能量，提高能量的利用率。 （3）在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零排放”。可以利用现有的加油站加油，不必再投资新建基础设施。 （4）但是，混合动力电动汽车没有从根本上摆脱交通运输对石油资源的消耗问题，同时，在以内燃机为主提供动力时，无法降低车辆对环境的影响。因此，从技术角度分析，混合动力电动汽车是电动汽车发展过程中一段时期内的一种过渡技术。3、燃料电池电动汽车 （1）燃料电池电动汽车是以燃料电池作为动力的电动汽车。燃料电池是利用氢气和氧（或空气）在催化剂的作用下直接经电化学反应产生电能的装置。具有无污染、只有水作为排放物的优点。燃料电池电动汽车就是利用这种电能实现车辆驱动。 燃料电池电动汽车原理图 （2）与纯电动汽车相比，混合动力电动汽车的主要特点有：燃料电池作为电动汽车的动力来源，其特点主要表现在以下几方面： 能量转换效率高。燃料电池的能量转换效率可达60%-80%，为内燃机的2-3倍。不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出，没有高温反应，也不产生氮氧化物。如果使用车载的甲醇重整催化器供给氢气，仅会产生微量的一氧化碳和较少的二氧化碳。 但现阶段，燃料电池的许多关键技术还处在研发试验阶段。此外，燃料电池的理想燃料氢气，在制备、供应、储运等方面距离产业化还有大量的技术与经济问题有待解决。在车上储存大量压缩氢气的安全性也需要深入研究。作为燃料电池反应必不可少的催化剂稀有金属被大量利用，按照现有燃料电池对铂金的消耗量，地球上所有储量都用来制作车用燃料电池，也仅仅满足几百万辆车的需求。因此如何降低稀有金属用量也是燃料电池电动汽车推广应用的技术和资源甁颈之一。混合动力电动汽车原理图五、电动汽车的研究方向 2001年国家经贸委颁布的汽车工业“十五”规划中明确指出，“十五”期间我国汽车行业要“推动电动汽车、混合动力汽车的研究开发，加快代用燃料汽车的推广使用，促进汽车工业实现跨越式发展”。就传统内燃机汽车而言我国与发达国家汽车工业发展水平的差距很大，要在短期内全面赶上并超过去他国家确实困难，但若在“十五”期间将新清洁能源汽车即电动汽车作为汽车工业超常规跨越式发展的突破口，集中人力和物力争取在不长的时间内取得突破，然后再滚动发展是完全可能的。 尽管当前世界个有关国家和汽车公司均在加紧研发电动汽车技术，并有长足进展，但总体上我国与之处在统一起跑线上，差距并不是很大。迄今，我国也有众多科研机构、高等院校和企业正在从事该项技术的开发和应用并取得了一序列成果，锻炼并培养了一批高素质专业人才。 清洁汽车的生产关键是提高大量制造的汽车的环保水平，燃料电池是达到零排放的关键，汽车环保最终的解决办法是燃料电动车。目前燃料电池已近烟知到12代，尽快推向市场，不久前通用与中国决定联合研究氢的固态存储技术，使燃料电池车离人们的生活越来越近了。据报载：大连化学物理研究所、中科院电控所和东风汽车工程院应用30KW质子交换膜燃料电池堆电动车整车试验调试，获得成功。一辆没有传统内燃机的中巴，以60Km/h的速度，无声地穿行在公路上，这是中国首次关于燃料电池车的试验并获得成功。 微型轿车要求功率小、市场容量大，技术含量要求不太高。这样不仅单车价格可降低，也可因为市场大而带来规模，最终可降低成本占有市场。所以，首先应该发展微型车型的电动车。已经被列为国家科技部“十五”期间863计划重大专项的电动汽车，目前研试工作也取得进展，国家已作为“重大科技产业工程”项目扶植，东风公司几年前成立的电动车辆有限公司，担负着发展电动车的重任，开始着手解决技术难题，推出适销对量的产品。东风公司已经开发出电动中巴；神龙汽车公司与法国雪铁龙公司接触，拟引进电动样车进行商业运行试验，并拟商谈合作建设小批量试制生产线。燃料电池车在21世纪实现商业化已不再是梦想。 电动汽车是当今世界高新技术重要领域之一，世界经济全球化及高新技术的飞速发展，使电动汽车成为传统的汽车技术、电化学、新材料、新能源、微电子学、计算机、信息、智能控制等新兴技术发展基础上的集大成产物。电动汽车新兴技术将成为改造传统汽车的替代产品，是迎接汽车工业新技术革命的重要内容，是21世纪汽车工业的发展的方向。六、国内外发展电动汽车的市场前景 使用电能驱动的汽车是未来最有可能取代汽油车的新产品。电动汽车和汽油汽车最大的区别就是汽油发电机转换成了电动机，车上多了几组蓄电池。电动汽车的关键是蓄电池能够提供多大强度的电流和多长时间消耗的电能。为了克服铅蓄电池笨重的弱点，国外就研制了一种银锌电池，体积与质量仅是铅蓄电池的1/7.据说一次充电，可是汽车行驶2万公里。不过，这种电池的成本较高，只适合于作人造卫星的电源。 目前，可能取代内燃机汽车的电动车有两种：蓄电池电动车和燃料电池电动车。而燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的“电池”，它不是蓄电池而是“发电厂”。燃料电池有多种类别，最有望用于EV的是质子交换膜燃料电池（PEMFC）,它的能量转化效率高达80%，是内燃机的2-3倍。目前燃料电池已在汽车上使用，但在性能、结构、价格等方面还在进行很多改进和研究，预计10年内燃料电池将会取得突破性进展。 100年来，虽然蓄电池电动车一直未能成为主流车，但最大优点是不消耗石油燃料、不污染空气。这对现代的大城市来讲，有很大的吸引力，所以经过五六十年的停顿之后，在世界性的石油危机声中，研究发展电动汽车有提到了人们的议事日程。据悉早些时候美国国会曾已通过法案授权能源发展总署在一年内制造2500辆电动车，作为试验、展览和示范之用，已逐步在全国范围内推广电动汽车。美国邮政总局已拟定用电动车作为加利福利亚洲和亚利桑那州各邮局的邮车。 现在，世界各国都在开展电动汽车的研究工作。美国三大汽车公司不断推出新型电动汽车，时速达105Km/h，一次充电持续里程为160Km，基本上达到了城市快车道上行驶的要求；克莱斯勒公司则推出一种电动面包车，最高时速达115Km/h，通用公司最新研制的英帕特牌电动轿车，最高时速达120Km/h，从起步、加速到90Km/h时，只需8s，一次充电的续驶里程达200Km，基本上达到先进内燃机汽车的水平。日本的日产公司推出一种未来型电动汽车，4个座位，有一套镍镉电池系统，质量为201Kg，是常规汽车蓄电池质量的一半。这种蓄电池在6分钟内就能充到40%的功率，在15分钟内就能充满电。这种电动汽车的最高时速可达130Km/h，充满电后能以72Km/h的速度行驶160Km。英国在这方面也不示弱，目前在全世界新型的钠硫电池方面，英国的卡罗德公司处以领先地位。它把1000只这种电池并联组装在贝福特厢式货车上，一次充电续驶里程可达240Km。德国宝马公司研制的高能电动汽车，最高时速100Km/h，续驶里程为150Km,电池寿命可达10年之久。不久前，美国福特、通用、克莱斯勒三大公司为保持自己的领先地位，与联邦政府组成了电池合作研究集团，计划投资2.6亿美元，尽快解决电动汽车关键技术。 在新型电池方面，正在考虑采用钠电池、锂电池等。日本正在实施锂电池的研究开发计划。锂电池与铅酸电池比较，在储存相同能量的情况下，它的电池质量和电池容积只为1/3-1/5，一旦开发成功，电池的价格也会降低。如果设立充电站、再循环利用系统等，则电动汽车的用途可望得到进一步扩大。 参考文献1、 王震波. 现代汽车艺术鉴赏. 北京：北京理工大学出版社，2008.62、 蔡兴旺. 汽车概论. 北京：机械工业出版社，2005.83、 肖永清，杨忠敏. 汽车的发展与未来. 北京：化学工业出版社，2004.2新 能 源 结 业 论 文“绿色环保新时代”电动汽车前景无限 系别：电气工程与自动化学院 专业：电气工程及其自动化 学号：B14043124 姓名：田纪超 日期：2015年11月8日