国内外电动汽车的发展现状及趋势研究
截至2003年底，我国汽车的保有量已超过2383万辆，而且每年又以高速度增长。尤其是在一些大城市，汽车的尾气排放已成为城市污染的主要源头。随着人们环保意识的不断增强，以及人们对提高城市空气质量的强烈愿望和要求，减少汽车尾气污染物已成为政府和社会各界的一项极为迫切的任务。同时，我国也是能源消费大国，2003年进口原油高达9112万t．同比增长3l-3％；近期随着国际局势的变化，油价看涨，若按照目前的汽车增长速度发展下去，所造成的能源匮乏将会制约我国的经济发展。因此．从环保和节能的角度看，发展清洁无污染的电动汽车将是我国汽车工业的一个突破口。电动汽车具有传统燃油汽车无可比拟的优点，比如：电动汽车噪声低；污染物排放可以减少97％；能源多样化；能效高．电动汽车能量利用率为17．8％，燃油汽车的能量利用率仅为10．3％，即可节省大约40％的石油。所以电动汽车将成为2l世纪最有潜力的交通工具。
一、 电动汽车发展现状
1．国外主要国家电动汽车发展情况
世界各国著名的汽车厂商都在加紧研制各类电动汽车，并且取得了一定程度的进展和突破。
第一，日本一直以来，出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑，日本十分重视电动汽车的研制与开发。从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在混合动力汽车的产品发展方面，日本居世界领先地位。目前，世界上能够批量产销混合动力汽车的企业，只有日本的丰田和本田两家汽车公司。1997年12月，丰田汽车公司首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力轿车PRIUS。该轿车于2000年7月开始出口北美，同年9月开始出口欧洲，现在已经在全世界20多个国家上市销售。目前推出的产品已经是多次改进后的第二代产品，其生产工艺更为成熟。根据丰田汽车公司的测试，PRIUS轿车在城市工况下比同等排量的花冠轿车节油44．4％；在市郊节油29．7％，综合节油40．5％。有关统计数据显示，丰田汽车公司已占有全球混合动力汽车市场90％的份额。2004年9月15日，一汽集团与日本丰田汽车公司在北京举行了混合动力汽车合作项目签字仪式，宣布双方在2005年内．共同生产丰田PRIUS混合动力轿车。PRIUS混合动力轿车将在同年进入中国市场。
继PRIUS混合动力轿车之后，丰田汽车公司还推出了ESTIMA混合动力汽车和搭载软混合动力系统的CROWN轿车。丰田汽车公司在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面已经走在了世界的前列。此外．本田汽车公司开发的Insight混合动力电动汽车也已投放市场.供不应求。2002年4月，本田汽车公司在美国市场上投放了Civic混合动力汽车。日产汽车公司近日宣布，将于2006年向美国市场销售Ahima牌混合动力汽车，这是其于2002年与丰田汽车公司签署联合生产混合动力汽车协议的第一个产品。
第二，美国。美国的汽车公司在电动汽车产业化方面比来自日本的同行逊色不少，三大汽车公司仅仅小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，来自日本的混和动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。
美国能源部与三大汽车公司于1993年签订了混合动力电动汽车开发合同，其中通用汽
车公司投入1．48亿美元．福特汽车公司投入1．38亿美元，克莱斯勒汽车公司投A．8 480万美元，进行为期5年的研制开发工作，并于1998年北美国际汽车展上展出了样车。在此基础上．现已推出三款混合动力概念车GM Precept、Ford Prodigy、Daimler chrysler Dodge ESX3。2004年12月14日．通用汽车公司与戴姆勒一克莱斯勒汽车公司对外宣布．双方将在开发混合动力电动汽车的技术领域携手，共同推进此项技术的发展。
2．我国电动汽车发展情况
与世界其他国家一样．电动汽车研发工作在我国也正在如火如荼的进行着： “十五”期间，国家从维护我国能源安全、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．设立“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，集中国家、地方、企业、高校、科研院所等方面的力量进行联合攻关：为此，从2001年10月起，国家共计拨款8．8亿元作为这一重大科技专项的经费。
我国电动汽车重大科技专项实施4年来，经过200多家企业、高校和科研院所的2 000多名技术骨干的努力，目前已取得重要进展：燃料电池汽车已经成功开发出性能样车，燃料电池轿车累计运行4 000km，燃料电池客车累计运行8 000km；混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过14万km；纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家有关认证试验。
燃料电池汽车。均采用电一电混合驱动方案，在整车操控性能、行驶性能、安全性能、燃料利用率等方面均已得到较大提高。2004年5月在北京召开的世界氢能大会上，我国自主研发的燃料电池轿车和客车样车与世界领先的奔驰公司样车同堂展示，引起了世界的惊赞。在10月举行的必比登世界清洁汽车挑战赛上，我国自主研发的燃料电池轿车在7个单项奖中获得5个A(在高速蛇行障碍赛、噪音、排放、能耗、温室气体减排5个单项指标方面的最高等级)的好成绩，燃料电池城市客车也以较高的技术性能和可靠性在挑战赛中取得了良好的成绩。
混合动力汽车。一汽、东风、长安、奇瑞等汽车公司对此都投入了较大的人力、物力。各车型均已完成功能样车开发。2003年11月8日，湖北省启动武汉电动汽车试验示范运行工作，先后投A．6辆由东风电动车辆股份有限公司研制的混合动力客车，已累计运行14万km，载客15万人次；混合动力轿车按ECE城市工况与基本车型进行的对比试验显示，其燃料经济性提高40％左右，达到了节油的目的。长安汽车公司采用同轴ISG轻度混合方案，成功开发了第二轮功能样车和第三轮性能样车，并在国内率先开展了混合动力专用发动机开发。经过国家检测机构测试．动力性能接近参考车的水平，综合油耗降低接近17％，排放达到欧Ⅲ标准。
纯电动汽车。目前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：天津清源电动车辆有限公司等单位研发的纯电动轿车．其整车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标已超过法国雪铁龙公司赠送的纯电动轿车和箱式货车，初步形成了关键技术的研发能力：北京理工大学等单位初步完成了北京理工科凌电动车辆股份有限公司密云电动车辆产业化生产基地的建设．并于2003年12月30日顺利通过北京市公共交通总公司组织的示范运行车组验收。小批量研发生产的4种车型、近40辆公交车即将投入北京市奥运电动示范车队的示范运行。
二、目前电动汽车面临的主要问题
1．续驶里程有限
目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100-300 km，并且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证，而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下的续驶里程只有50~100 km。比起传统燃油汽车而言电动汽车的较短续驶里程成为其致命的弱点.
2．蓄电池使用寿命太短
普通蓄电池充放电次数仅为300~400次，即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700~900次，按每年充放电200次计算，一个蓄电池的寿命最多为4年，与燃油汽车的寿命相比太短。另外，不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和不足，例如，铅酸电池成本低，原材料丰富且易于回收，但续驶里程短、加速动力差且寿命短。镍镉电池加速动力足、寿命较长．但其成本高、可回收性差。钠硫电池的比能量较高，能够提供较长的续驶里程。但它要求的工作环境较苛刻．且其沽性物质具有强腐化性并易爆炸。就整体来看．成熟电池的寿命都相对较短
3.蓄电池尺寸和质量的制约
现有电动汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保持合理的尺寸和质量。如果电动汽车自身装备质量大．就会影响加速性能和最大车速的提高。例如，现有电动汽车电池的外体积一般要达到550 L．当把这么大体积的电池用于家庭轿车上时，就必然要挤占轿车的行李厢空间.
4．电动汽车价格昂贵
主要是电池技术复杂，成本太高，另外也由于采用一系列新材料、新技术，致使电动汽车的造价居高不下。电动汽车蓄电池的价格约为100美元／kW·h，甚至有的高达350美元／kW·h，成本太高，用户难以承受一
5．间接污染严重
电动汽车本身虽无排放污染，但其间接污染也是不容忽视的。如铅酸电池中的铅，从开采、冶炼到生产的排污，都会对环境造成污染。再如所用电能，相当大一部分来自火力发电，煤炭燃料也会造成大气污染。
三、电动汽车的发展趋势
1．纯蓄电池驱动的超微型汽车
这种汽车降低了汽车的动力性和续驶里程的要求，充电过程比较简单，车速不高．较适合于市内或社区小范围内使用。由于多数采用了镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等高性能电池，车辆性能较有保证，已进人小批量试生严阶段。比如，日本的Hypermini采用了高性能锂离子电池，最高时速为90km，一次充电可行驶115 km．是一款适合未来城市道路行驶的家庭轿车。
2．驱动电机呈多样性发展
美国倾向于采用交流感应电机，其主要优点是结构简单、可靠，质量较小，但控制器技术较复杂；日本多采用永磁无刷直流电机．优点是效率高．起动扭矩较大，质量较小，但成本较高，且有高温退磁、抗振性较差等不足；德国、英国等大力开发开关磁阻电机，优点是
结构简单、可靠．成本较低．缺点是质量较大，易于产生噪声。目前我国也研制成了稀土永磁无刷直流电机和开关磁阻电机?电动机的使用尚无定论，有待今后在使用中考验。
3．混合动力汽车
由于受到蓄电池性能的严重制约．使纯蓄电池型电动汽车的产业化进程举步维艰，于是混合动力汽车成了内燃机汽车和电动汽车之间的过渡产品，既充分发挥了现有内燃机技术优势，又尽可能发挥电机驱动无污染的优势。混合动力汽车将现有内燃机与一定的储能元器件通过先进控制系统相结合，可以大幅度降低油耗，减少污染物排放，同时技术成熟、价格便宜。
4．燃料电池汽车成为竞争的焦点
燃料电池汽车在成本和整体性能上，特别是行程和补充燃料时间上明显优于其他电池的电动汽车，开且燃科电池所用的燃科(甲醇、汽油、柴油、天然气等)来源广泛，又可再生，并可实现无污染、零排放等环保标准。所以燃料电池轿车已成为世界各大汽车公司21世纪初激烈竞争的焦点。日本《东洋经济》报道.“当代技术革命将彻底改变2l世纪汽车业的面貌，这一改变就是在近几年出现的燃料电池车”。
尽管传统的内燃机汽车仍在当今世界占据主导地位，但发展清洁无污染的电动汽车已是大势所趋，也是世界各国的必然选择。目前，在 电动汽车的商业化运作上，无论从产品技术还是从市场开发方面．都还面I临许多亟待解决的问题，这就需要政府的大力支持。比如，加快制定相关技术标准，出台对节能、 环保汽车的税费减免和补贴措施，在基础设施建设上提供便利条件等。
国内外电动汽车的发展现状及趋势研究
截至2003年底，我国汽车的保有量已超过2383万辆，而且每年又以高速度增长。尤其是在一些大城市，汽车的尾气排放已成为城市污染的主要源头。随着人们环保意识的不断增强，以及人们对提高城市空气质量的强烈愿望和要求，减少汽车尾气污染物已成为政府和社会各界的一项极为迫切的任务。同时，我国也是能源消费大国，2003年进口原油高达9112万t．同比增长3l-3％；近期随着国际局势的变化，油价看涨，若按照目前的汽车增长速度发展下去，所造成的能源匮乏将会制约我国的经济发展。因此．从环保和节能的角度看，发展清洁无污染的电动汽车将是我国汽车工业的一个突破口。电动汽车具有传统燃油汽车无可比拟的优点，比如：电动汽车噪声低；污染物排放可以减少97％；能源多样化；能效高．电动汽车能量利用率为17．8％，燃油汽车的能量利用率仅为10．3％，即可节省大约40％的石油。所以电动汽车将成为2l世纪最有潜力的交通工具。
一、 电动汽车发展现状
1．国外主要国家电动汽车发展情况
世界各国著名的汽车厂商都在加紧研制各类电动汽车，并且取得了一定程度的进展和突破。
第一，日本一直以来，出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑，日本十分重视电动汽车的研制与开发。从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在混合动力汽车的产品发展方面，日本居世界领先地位。目前，世界上能够批量产销混合动力汽车的企业，只有日本的丰田和本田两家汽车公司。1997年12月，丰田汽车公司首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力轿车PRIUS。该轿车于2000年7月开始出口北美，同年9月开始出口欧洲，现在已经在全世界20多个国家上市销售。目前推出的产品已经是多次改进后的第二代产品，其生产工艺更为成熟。根据丰田汽车公司的测试，PRIUS轿车在城市工况下比同等排量的花冠轿车节油44．4％；在市郊节油29．7％，综合节油40．5％。有关统计数据显示，丰田汽车公司已占有全球混合动力汽车市场90％的份额。2004年9月15日，一汽集团与日本丰田汽车公司在北京举行了混合动力汽车合作项目签字仪式，宣布双方在2005年内．共同生产丰田PRIUS混合动力轿车。PRIUS混合动力轿车将在同年进入中国市场。
继PRIUS混合动力轿车之后，丰田汽车公司还推出了ESTIMA混合动力汽车和搭载软混合动力系统的CROWN轿车。丰田汽车公司在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面已经走在了世界的前列。此外．本田汽车公司开发的Insight混合动力电动汽车也已投放市场.供不应求。2002年4月，本田汽车公司在美国市场上投放了Civic混合动力汽车。日产汽车公司近日宣布，将于2006年向美国市场销售Ahima牌混合动力汽车，这是其于2002年与丰田汽车公司签署联合生产混合动力汽车协议的第一个产品。
第二，美国。美国的汽车公司在电动汽车产业化方面比来自日本的同行逊色不少，三大汽车公司仅仅小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，来自日本的混和动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。
美国能源部与三大汽车公司于1993年签订了混合动力电动汽车开发合同，其中通用汽
车公司投入1．48亿美元．福特汽车公司投入1．38亿美元，克莱斯勒汽车公司投A．8 480万美元，进行为期5年的研制开发工作，并于1998年北美国际汽车展上展出了样车。在此基础上．现已推出三款混合动力概念车GM Precept、Ford Prodigy、Daimler chrysler Dodge ESX3。2004年12月14日．通用汽车公司与戴姆勒一克莱斯勒汽车公司对外宣布．双方将在开发混合动力电动汽车的技术领域携手，共同推进此项技术的发展。
2．我国电动汽车发展情况
与世界其他国家一样．电动汽车研发工作在我国也正在如火如荼的进行着： “十五”期间，国家从维护我国能源安全、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．设立“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，集中国家、地方、企业、高校、科研院所等方面的力量进行联合攻关：为此，从2001年10月起，国家共计拨款8．8亿元作为这一重大科技专项的经费。
我国电动汽车重大科技专项实施4年来，经过200多家企业、高校和科研院所的2 000多名技术骨干的努力，目前已取得重要进展：燃料电池汽车已经成功开发出性能样车，燃料电池轿车累计运行4 000km，燃料电池客车累计运行8 000km；混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过14万km；纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家有关认证试验。
燃料电池汽车。均采用电一电混合驱动方案，在整车操控性能、行驶性能、安全性能、燃料利用率等方面均已得到较大提高。2004年5月在北京召开的世界氢能大会上，我国自主研发的燃料电池轿车和客车样车与世界领先的奔驰公司样车同堂展示，引起了世界的惊赞。在10月举行的必比登世界清洁汽车挑战赛上，我国自主研发的燃料电池轿车在7个单项奖中获得5个A(在高速蛇行障碍赛、噪音、排放、能耗、温室气体减排5个单项指标方面的最高等级)的好成绩，燃料电池城市客车也以较高的技术性能和可靠性在挑战赛中取得了良好的成绩。
混合动力汽车。一汽、东风、长安、奇瑞等汽车公司对此都投入了较大的人力、物力。各车型均已完成功能样车开发。2003年11月8日，湖北省启动武汉电动汽车试验示范运行工作，先后投A．6辆由东风电动车辆股份有限公司研制的混合动力客车，已累计运行14万km，载客15万人次；混合动力轿车按ECE城市工况与基本车型进行的对比试验显示，其燃料经济性提高40％左右，达到了节油的目的。长安汽车公司采用同轴ISG轻度混合方案，成功开发了第二轮功能样车和第三轮性能样车，并在国内率先开展了混合动力专用发动机开发。经过国家检测机构测试．动力性能接近参考车的水平，综合油耗降低接近17％，排放达到欧Ⅲ标准。
纯电动汽车。目前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：天津清源电动车辆有限公司等单位研发的纯电动轿车．其整车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标已超过法国雪铁龙公司赠送的纯电动轿车和箱式货车，初步形成了关键技术的研发能力：北京理工大学等单位初步完成了北京理工科凌电动车辆股份有限公司密云电动车辆产业化生产基地的建设．并于2003年12月30日顺利通过北京市公共交通总公司组织的示范运行车组验收。小批量研发生产的4种车型、近40辆公交车即将投入北京市奥运电动示范车队的示范运行。
二、目前电动汽车面临的主要问题
1．续驶里程有限
目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100-300 km，并且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证，而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下的续驶里程只有50~100 km。比起传统燃油汽车而言电动汽车的较短续驶里程成为其致命的弱点.
2．蓄电池使用寿命太短
普通蓄电池充放电次数仅为300~400次，即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700~900次，按每年充放电200次计算，一个蓄电池的寿命最多为4年，与燃油汽车的寿命相比太短。另外，不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和不足，例如，铅酸电池成本低，原材料丰富且易于回收，但续驶里程短、加速动力差且寿命短。镍镉电池加速动力足、寿命较长．但其成本高、可回收性差。钠硫电池的比能量较高，能够提供较长的续驶里程。但它要求的工作环境较苛刻．且其沽性物质具有强腐化性并易爆炸。就整体来看．成熟电池的寿命都相对较短
3.蓄电池尺寸和质量的制约
现有电动汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保持合理的尺寸和质量。如果电动汽车自身装备质量大．就会影响加速性能和最大车速的提高。例如，现有电动汽车电池的外体积一般要达到550 L．当把这么大体积的电池用于家庭轿车上时，就必然要挤占轿车的行李厢空间.
4．电动汽车价格昂贵
主要是电池技术复杂，成本太高，另外也由于采用一系列新材料、新技术，致使电动汽车的造价居高不下。电动汽车蓄电池的价格约为100美元／kW·h，甚至有的高达350美元／kW·h，成本太高，用户难以承受一
5．间接污染严重
电动汽车本身虽无排放污染，但其间接污染也是不容忽视的。如铅酸电池中的铅，从开采、冶炼到生产的排污，都会对环境造成污染。再如所用电能，相当大一部分来自火力发电，煤炭燃料也会造成大气污染。
三、电动汽车的发展趋势
1．纯蓄电池驱动的超微型汽车
这种汽车降低了汽车的动力性和续驶里程的要求，充电过程比较简单，车速不高．较适合于市内或社区小范围内使用。由于多数采用了镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等高性能电池，车辆性能较有保证，已进人小批量试生严阶段。比如，日本的Hypermini采用了高性能锂离子电池，最高时速为90km，一次充电可行驶115 km．是一款适合未来城市道路行驶的家庭轿车。
2．驱动电机呈多样性发展
美国倾向于采用交流感应电机，其主要优点是结构简单、可靠，质量较小，但控制器技术较复杂；日本多采用永磁无刷直流电机．优点是效率高．起动扭矩较大，质量较小，但成本较高，且有高温退磁、抗振性较差等不足；德国、英国等大力开发开关磁阻电机，优点是
结构简单、可靠．成本较低．缺点是质量较大，易于产生噪声。目前我国也研制成了稀土永磁无刷直流电机和开关磁阻电机?电动机的使用尚无定论，有待今后在使用中考验。
3．混合动力汽车
由于受到蓄电池性能的严重制约．使纯蓄电池型电动汽车的产业化进程举步维艰，于是混合动力汽车成了内燃机汽车和电动汽车之间的过渡产品，既充分发挥了现有内燃机技术优势，又尽可能发挥电机驱动无污染的优势。混合动力汽车将现有内燃机与一定的储能元器件通过先进控制系统相结合，可以大幅度降低油耗，减少污染物排放，同时技术成熟、价格便宜。
4．燃料电池汽车成为竞争的焦点
燃料电池汽车在成本和整体性能上，特别是行程和补充燃料时间上明显优于其他电池的电动汽车，开且燃科电池所用的燃科(甲醇、汽油、柴油、天然气等)来源广泛，又可再生，并可实现无污染、零排放等环保标准。所以燃料电池轿车已成为世界各大汽车公司21世纪初激烈竞争的焦点。日本《东洋经济》报道.“当代技术革命将彻底改变2l世纪汽车业的面貌，这一改变就是在近几年出现的燃料电池车”。
尽管传统的内燃机汽车仍在当今世界占据主导地位，但发展清洁无污染的电动汽车已是大势所趋，也是世界各国的必然选择。目前，在 电动汽车的商业化运作上，无论从产品技术还是从市场开发方面．都还面I临许多亟待解决的问题，这就需要政府的大力支持。比如，加快制定相关技术标准，出台对节能、 环保汽车的税费减免和补贴措施，在基础设施建设上提供便利条件等。