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sunmlw铁杆木虫 (著名写手)
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电动汽车的特点
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电动汽车与内燃机汽车相比，有其自身的许多特点，下面表中给出了电动汽车与内燃机汽车性能和用途方面的比较。电动汽车的价格比内燃机汽车高，决定了电动汽车的初期投入大、费用支出多，但是电动汽车的维修保养费用低，随着使用年限的延长，其使用费用支出会逐渐降低，甚至会低于内燃机汽车使用成本。 ◆ 无污染，噪声低 电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，有"零污染"的美称。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。 电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。 但是，使用电动汽车并非绝对无污染，例如使用铅酸蓄电池做动力源，制造、使用中要接触到铅，充电时产生酸气，会造成一定的污染。蓄电池充电所用的电力，在用煤炭作燃料时会产生CO、SO2、粉尘等。但它的污染较内燃机的废气要轻得多。更何况随着技术得发展，可以用其他电池做电动汽车的电源，如发展水电、核电、太阳能充电。 ◆ 能源效率高，多样化 电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。 另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。 ◆ 结构简单，使用维修方便 电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。 ◆ 动力电源使用成本高，续驶里程短 目前电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力电源（电池）的寿命短，使用成本高。电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。但从发展的角度看，随着科技的进步，投入相应的人力物力，电动汽车的问题会逐步得到解决。扬长避短，电动汽车会逐渐普及，其价格和使用成本必然会降低。 [ Last edited by imrking on 2005-12-6 at 13:54 ] |
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电动汽车发展简介
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电动汽车 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。电动汽车的优点是：它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，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。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。有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，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"。 电动汽车的困难是目前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，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1／3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。 电池是电动汽车发展的首要关键，要想在较大范围内应用电动汽车，要依靠先进的蓄电池经过10多年的筛选，现在普遍看好的氢镍电池，锂离子和锂聚合物电池。氢镍电池单位重量储存能量比铅酸电池多一倍，其它性能也都优于铅酸电池。但目前价格为铅酸电池的4-5倍，正在大力攻关让它降下来。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，近年都有巨大的进步，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10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，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，假如我国人均汽车持有量达到现在全球水平---每1000人有110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。 燃料电池电动汽车 燃料电池是把燃料中的化学能直接转化为电能的能量转化装置，它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能"储电"而是一个"发电厂"。燃料电池也有多种类型，经过多年的探索，最有望用于汽车的是质子交换膜燃料电池。它的工作原理是：将氢气送到负极，经过催化剂（铂）的作 用，氢原子中两个电子被分离出来，这两个电子在正极的吸引下，经外部电路产生电流，失去电子的氢离子（质子）可穿过质子交换膜（即固体电解质），在正极与氧原子和电子重新结合为水。由于氧可以从空气中获得，只要不断给负极供应氢，并及时把水（蒸汽）带走，燃料电池就可以不断地提供电能。燃料电池的优点是：1、能量转化效率高。燃料电池的能量转换效率可高达60-80％，为内燃机的2-3倍。2、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C O和 C O2，也没有硫和微粒排出，没有高温反应，也不产生 N OX。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 C O和较少的 C O2。3、寿命长。燃料电池本身工作没有噪声，没有运动性，没有振动，其电极仅作为化学反应的场所和导电的通道，本身不参与化学反应，没有损耗，寿命长。经90年代的研究，燃料电池在汽车上的应用已取得重大进展质子交换膜电池（简称 P EM燃料电池）功率密度已大大提高。1990年时每公升体积可产生140W电力，1995年提高至1000W。每公斤重量也从100多瓦提高到几百瓦最高可达700W。2001年每公斤体积已提高到2200W。质子交换膜的价格下降到540美元／ cm2，工作寿命可长达57000h。质子交换膜燃 料电池工作温度为80℃。用于催化的铂的用 量大大下降，过去用量是5mg ／cm2，一辆汽车 燃料电池光铂就要3万美元，比整个汽车还贵现在已下降到0．4mg ／cm2，近日报道已有 做到0．25mg／cm2，甚至0．10mg／cm2。燃料电池的核心部件反应堆的能量转换效率，加拿大巴拉德公司已达到总速时为60％，满负荷时为40％。德国在额定负荷时为59％，20％额定负荷时为69％。各种供给氢气的方法：高压储氢瓶、液化氢储存器、金属储氢技术都有明显进步，从甲醇和汽油经重整器获得高密度氢气的技术有很大进步，为利用现有加油站"加 油"而保持汽车长距离行驶提供可能，尤其是从甲醇获取氢得到更多的重视，因为它的重整工作温度较低，耗能较少，伴生的 C O等副产品较少。 P EM燃料电池要在性能及价格方面达到与内燃机汽车有竞争力的水平还有大量的工作要做，特别是价格方面，20世纪80年代时燃料电池每千瓦功率的价格为1500-2000美元，预计本世纪末可达到500-600美元，也就是说一辆功率为50kw的汽车，光燃 料电池的价格仍需25000-3000美元，为了降低价格，正在大力研究新材料（如新的质子交换膜，新的催化材料及技术等）、新结构、新工艺和新技术。2000年巴拉德公司开发出最新一代燃料电池 MK900，2001年MK902，并已建成年产1万个电池的生产线。 混合动力电动汽车 复合动力电动汽车（亦称混合动力电动汽车）是指车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规的汽车，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，当前复合动力电动汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的电动汽车。复合动力电动汽车的优点是：1、采用复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。复合动力电动汽车有两种基本的工作方式，即串联式、并联式和串并联（或称混联）式。复合动力驱动汽车的缺点是：有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，价格较高。由于"新一代汽车伙伴合作"（ P NGV）计划的推动美国三大汽车公司对各种单元技术及其不同组织进行成百种方案的筛选、比较，认为采用复合动力是实现中级轿车百公里3升油耗的可行方案因此而受到更大的关注。经过多年研究，混合动力电动汽车已开发出一些成功的例子。日本丰田汽车公司1997年12月宣布将复合动力电动轿车 P rius投入小批量商业化生产，该车自重1515kg，装用顶置凸轮轴四缸，1500cc排量汽油机，最大功率42．6kW／4600r／min，带永磁无刷发电机，驱动电机亦为永磁无刷的额定功率30kW，采用氢镍电池，实现串并联控制方式，百公里油耗为3．4L，比原汽油车减少了一半， C O2排量也相应减少了一半， C O、 HC、NOX仅为现行法规允许值的10％，售价每辆216万日元（约15000美元）。 美国克莱斯勒汽车公司1998年2月在底特律展出第二代道奇无畏 E SX2型复合动力电动轿车，该车装用1500cc排量直喷柴油机带发电机，采用铅酸电池，交流感应电机驱动，铝车架，复合材料车身，自重1022kg，百公里油耗降至3．4L。2000年通用，福特，戴姆勒·克莱斯勒已开发出100公里油耗已达到3升汽油或接近3升汽车的样车，只是价格仍较贵。 |
2楼2005-08-07 20:19:18
sunmlw
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燃料电池发动机的特点
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1、 燃料电池的优点 1) 节能、转换效率高、不需要石油燃料 a) 除用汽油重整产生氢气外，其他（甲醇、碳氢化合物等）燃料基本不用石油燃料。 由发动机经驱动系统到车轮的综合效率，内燃机汽车为11％左右。以氢气为燃料的FCEV实际效率达到50％～70％；用甲醇为燃料，经过重整产生氢气FCEV，实际效率达到34％。可见，FCEV的实际效率大大高于内燃机汽车。 b) 内燃机在额定功率附近才有最高效率，而在部分功率输出条件下运转，效率迅速降低。 燃料电池在额定功率下的效率可以达到60％，而在部分功率输出条件下运转效率可以达到70％，在过载功率输出条件下运转效率可以达到50～55％。高效率随功率变化的范围很宽，在低功率下运转下率高，特别适合于汽车动力性能的要求。 c) 内燃机过载能力低，在过载运转时容易"熄火"。 燃料电池短时间的过载能力，可以达到额定功率的200％，非常适合汽车在加速和爬坡时动力性能的特征。 综上几点，燃料电池的节能远远超过内燃机，而且稳定性和可靠性高于内燃机。 2) 排放达到零污染 内燃机排放废气中的有害气体，对环境造成的污染是内燃机汽车的致命缺点，尽管采取了各种各样的机内和机外的技术措施，只能是达到"低污染"的水平，由于内燃机汽车的数量庞大，即使是"低污染"也给地球环境带来巨大影响。用氢气作为燃料的燃料电池发动机主要生成物质为水，属于"零污染"。用碳氢化合物作为燃料的燃料电池发动机主要生成物质为水、二氧化碳和一氧化碳等，属于"超低污染"。出于对地球环境保护的要求和谋求新的能源，燃料电池发动机是比较理想的动力装置，并有可能逐渐取代石油作为车辆的主要能源。 3) 车辆性能接近内燃机汽车 内燃机的比功率约为300W/kg，目前燃料电池本体的比功率为700 W/kg，功率密度1000W/L。如果包括燃料电池的重整器、净化器和附属装置在内，比功率为300～350 W/kg，功率密度280W/L。在能量方面燃料电池与内燃机相接近，因此其动力性能可以达到内燃机汽车的水平。 4) 结构简单、运行平稳 a) 燃料电池发动机的能量转换是在静态下完成，结构件构造简单。加工精度要求比内燃机低得多。特别是质子交换膜燃料电池能量转换效率高，能够在80℃得低温条件下起动和运转，对结构件的耐热性能要求也不高。结构件大多数为板状和管件，没有运动零部件和各种摩擦副，没有因零部件磨损引起的故障，维修、保养方便。 b) 燃料电池发动机由多个单体燃料电池串联组成，可以配置成各种不同规格的系列燃料电池发动机组，可以装配在不同用途和不同型号的车辆上。在车辆上可以根据车辆的轴荷分配车辆有效空间的利用等具体情况，灵活、机动地进行总布置。 c) 燃料电池发动机在运行过程中，噪声小、振动小、散热系统比内燃机简单得多、热管理系统也更加简单；产出物不需要进行净化和消声处理，整个燃料电池系统容易实现自动化系统管理。 2、 燃料电池的缺点 1) 燃料种类单一 目前，不论是液态氢、气态氢、储氢金属储存的氢，还有碳水化合物经过重整后转换的氢是燃料电池的唯一燃料。氢气的产生、储存、保管、运输和灌装或重整，都比较复杂，对安全性要求很高。但燃料种类的单一性，可以建立标准化、统一的供给系统。 2) 要求高质量的密封 燃料电池的单体电池所能产生的电压约为1V，不同种类的燃料电池的单体电池所能产生的电压略有不同。通常将多个单体电池按使用电压和电流的要求组合成为燃料电池发动机组，在组合时，单体电池间的电极连接时，必须要有严格的密封，因为密封不良的燃料电池，氢气会泄漏到燃料电池的外面，降低了氢的利用率并严重影响燃料电池发动机的效率，还会引起氢气燃烧事故。由于要求严格的密封，使得燃料电池发动机的制造工艺很复杂，并给使用和维护带来很多困难。 3) 比功率还要进一步提高 内燃机的比功率约为300W/kg，以氢为燃料的燃料电池比功率约为300～350W/kg，功率密度为280W/L。甲醇经过重整产生的氢为燃料的燃料电池综合功率密度（包括重整器质量）降低到220W/L。为了满足FCEV动力性能的要求，需要进一步提高燃料电池发动机的比功率。 4) 造价太高 目前质子交换膜燃料电池是最有发展前途的燃料电池之一，但质子交换膜燃料电池需要用贵金属铂（Pt）作为催化剂，其使用量要求达到0.1～0.2mg/cm3，目前用量要求达到0.5mg/cm3，距离要求还较远。而且铂（Pt）在反应过程中受CO 的作用会"中毒"而失效。铂（Pt）的使用和铂（Pt）的失效使质子交换膜燃料电池的造价持高不下。 5) 需要配备辅助电池系统 燃料电池可以持续发电，但不能充电和回收FCEV再生制动的反馈能量。通常在FCEV上还要增加辅助电池，来储存燃料电池富裕的电能和在FCEV减速时接受再生制动时的能量。 |
3楼2005-08-07 20:20:04
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电动车是如何工作的？
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电动车不在发动机内燃烧汽油。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。正如远距离控制的模拟电动汽车一样，电动车配有用来旋转车轮的电发动机以及使发动机运转的电池。 Impact，通用公司的现代电动车之一，外形看起来很圆滑，竟然创造了每小时行车180公里的世界纪录！ 电动车的电池充电过程通常在夜间进行。例如，Impact汽车，一辆用于测试的汽车，在房间的一个特殊的充电器上进行充电。Impact目前还没有开始进行销售。有些电动车可以直接的插到一般墙上的插口上进行充电。其他的则需要一个更大的插座，比如使用炉子或者电熨斗的插座。 电能，与点燃台灯和点亮电视一样的能量，储存在电动车的电池中。 电池可以是铅酸电池，如我们用在手电筒和普通（三油）汽车中的电池。或者是镍铬蓄电池，如在便携式电视录音机中或者是便携式计算机游戏器中的电池——或者更大的电池。 |
4楼2005-08-07 20:20:44
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高效能电动汽车技术
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目前，改进电动汽车连续行驶能力的技术大致可分为以下三个方面： 1.降低车型的阻力系数，如减小风阻、滚动阻力等。国外在这方面的改进已经使电动汽车的连续行驶距离延长了50%左右； 2.提高蓄电池的电能含量储量：现在比较成熟的镍氢蓄电池已经比常用的铅酸蓄电池提高了60%的电能储量，但成本也提高3倍以上； 3.通过提高电能的转换效率，达到使电动汽车延长行驶距离的目的：在这方面，目前国内外水平相差不大。 由于电动汽车蓄电池电能含量有限，提高电能的转换效率显得尤为重要。高效能电动汽车技术是一项以提高电动汽车电能转换效率为目的、以全新的动力匹配系统和驱动方式为主要内容的技术改进方案，已于1995年11月获得中国发明专利权，并于2000年4月收到美国专门商标局的授予专利权的通知。 此项技术改进方案的内容如下：以两台以上的功率大小不同的电动机作为电动汽车的驱动力系统，运行时采用分别对每台电动机进行控制的方法，使驱动系统形成三个以上的功率动力输出级，根据电动汽车行驶时需求功率大小不同的变化，采用相应的功率动力输出级。由于每个功率动力输出级的电动机都是在其最佳效率工作区运行的，所以电动汽车就至少可以有三个以上的最佳效率工作区，基本上可以覆盖电动汽车的全部运行工况，也就是在电动汽车的全部功率需求状况下，组合电动机基本上都可以在最佳效率状态下运行，从而大幅度提高了电能的平均转换效率，大约可以在70%以上。 过去虽然有过多电动机驱动的方法，但由于没有采取分别控制，所以在电能的转换效率上并没有提高，也达不到改进方案的技术效果。 如果以同等车型和相同容量电能的蓄电池，采用此项新的改进技术方案，就可以使电动汽车的连续行驶距离比过去的电动汽车提高50%以上。 |
5楼2005-08-07 20:21:20
6楼2006-04-03 18:10:16
7楼2006-04-04 10:02:25