为什么我们有必要考虑使用电动汽车?有很多原因使电动汽车成为有吸引力的传统燃油汽车替代车型,比如:电动汽车产生更少的管道排放(如一氧化碳和二氧化碳),可以减轻空气污染,还可以帮助减少国家对进口石油的依赖等。

电动汽车是指使用电力驱动,或使用电力提高效率的车辆。美国替代燃料汽车数据中心的数据显示,驱动电动汽车所用的电力,可由电网提供并存储在车辆的动力电池内(如第二代普锐斯),也可以车载发电。目前,大部分的给电动汽车充电使用的电能,是通过发电厂利用国内资源,如煤炭、天然气和核能所产生,或者使用美国能源部认为的可再生能源,包括太阳能、风能、水力发电和地热发电这些日益广泛使用的新型能源所产生。

一、电动汽车分类及发展背景

电动汽车的发展背景

电力作为一种燃料已经有100多年的历史了。一些早期的电池驱动电动车即是像保时捷LOHNER-PORSCHE(混动汽车)这样没有马的“四轮马车”。

随着石油产量的增加,燃料价格的下降,使得燃油汽车在二十世纪初变得流行起来,电动汽车逐渐在历史舞台中隐去,可是,现今社会里汽油价格的上涨和环境问题的日益加剧,电动汽车将会再次变得越来越受到欢迎。

电动汽车的分类

目前电动汽车可以被分为三大类:混合动力汽车——HEV(包括插电式混合动力汽车——PHEV), 纯电动汽车或电池电力汽车——BEV,还有比较少见的燃料电池汽车——FCEV (例如氢燃料电池汽车)。基于这些类别的划分,电动汽车也有着不同的配置构造。例如,通用汽车旗下的雪佛兰Volt增程式电动汽车EREV, 即是插电式混合动力汽车(PHEV)的改装。但所有这些类别的车辆都使用电力、能源储存装置和电动机来提高功率或驱动。

混合动力汽车和插电式混合动力能以它们的传动系统的运作方式来作进一步的划分和解释。这类汽车因为电动机的附加效益而具有更简单的变速器,主要的系统结构有串联式和并联式两种,其中最常见的结构是并联式结构。

混合动力汽车的分类

并联式混合动力能使用发动机和电动机共同驱动车辆。发动机和电动机能根据情况同时运行、分开运行、或以不同组合形式来驱动车辆。串联式混合动力不同的地方在于,它的发动机只用来产生电力,产生的电力之后被输送至电机处,作为汽车运行的唯一驱动力来源。并联式混合动力结构的一个典型例子是丰田普锐斯车型,大部分雪弗兰Volt车型使用的是串联式混合动力结构。

电动汽车最后一个主要的类别是纯电动汽车。这类车辆的操作完全依赖于电力,且不含发动机。它与混合动力汽车的主要部件有相同点,亦有所不同:

结构相同点:都使用动力电池。电动汽车采用的最常见的电力储存方法是储存电力于电池。通用的电池类型是有锂离子电池/锂聚合物电池(如第三代普锐斯动力电池),仍有部分电动汽车使用镍氢电池。因为发电效率高、环境污染少等优点,燃料电池有望成为未来主流的动力电池。被储存于电池的电力被用来驱动电动机,这些电动机能够产生宽阔速度范围内的大扭矩。

结构不同点:混合动力电动汽车和插电式混合动力车通常由电动机、常规电池和内燃机构成。而纯电动汽车只用电力作为能量来源,且不配备内燃机来车载发电, 行驶范围受到电动充电站基础设施的限制(虽然目前在美国有超过6800台公共充电站)。

二、电动汽车的特点

1. 应用车型多。目前混合动力汽车,插电式混合动力汽车和纯电动汽车在各大汽车生产商处都有相应的车型产品,从轻型客车版本,到重载版本,例如公交车、快递送货车等。

2. 先进的车用技术——制动能量回收技术。以混合动力汽车为例,混合动力汽车使用传统燃料如汽油来产生电能(如混合动力汽车普锐斯C),它的发动机一般会搭配一个到两个电动机,这些电动机与发动机连接,用于车载发电和回收汽车制动时产生的能量,这项技术被称为“再生能源制动回收”技术。纯电动汽车亦有使用该技术。电动汽车能提供比传统燃料汽车更好的燃油经济性,并且减少了地方排放。

3. 插电式混合动力汽车是改进版的混合动力汽车,这些车辆通常配有更大容量的动力电池组以储存更多电能。它们能用电网中的能量给电池充电,可以在公共充电站或在家充电,有着比混合动力汽车还要好的燃油经济性和更长的电动行驶范围。

三、电动汽车的优势体现

所有种类的电动汽车都有轻载和重载车的应用,每种车型都可以最好的服务于特定的消费者群体,但它们都有着相似的优势和益处,主要集中在卫生、环境、经济和能源安全方面。

1. 电动汽车的健康效益

与传统的汽油或柴油为燃料的汽车相比,电动汽车产生更少的本地排放。在使用纯电动模式运行时,这些车辆甚至没有本地尾气排放,这非常适用于交通拥挤,人口众多的现代都市。因此,众多消费者和运输公司都以使用电动汽车来降低当地的污染水平。

2. 电动汽车的环境效益

燃烧化石燃料对全球变暖、烟雾和酸雨等环境问题有着重要影响。电动汽车比传统汽车具有更好的燃油经济性,这意味着它们能减少有害排放。但在分析电动汽车对环境的影响时,也应该考虑到,使用从主电网产生的电力时所产生的排放量。

值得期待的是,目前可再生能源发电正在日益普及,并逐步用于电动汽车充电方面。例如使用太阳能或者风能发电时,不会产生本地排放或者全球排放,对一些电动车意味着几乎没有碳足迹,对环境意味着更少的污染和更好的环境。

3. 电动汽车的经济效益

电动汽车使用的电能是从国家电网中获得的。天然气,煤炭和可再生能源也都是产自于本国,这些能源使得车辆不仅可以更清洁、更高效地行驶,而且同时也可以让国内的能源供给更加清洁和高效;对汽车业来说,也降低了本国生产的电动汽车在操作和维修方面的成本,有利于国家经济发展。

4. 电动汽车的能源安全效益

由于能源获得方式技术含量的提高,混合动力电动汽车的运行费用比传统汽车更便宜,以美国为例,其每英里行驶价格是5到7美分,而与之相比,传统汽车的每英里行驶价格要10到15美分。而以电动汽车类别对比,插电式混合动力汽车的行驶成本要更低于混合动汽车,按美国平均电费来算,混合动力汽车美英里的行驶花费大约只有2到4美分。

最近的一项研究估计,如果73%的美国汽车被电力驱动,国家每天可以减少620万桶的石油的消耗,降低美国对进口燃油的依赖,更重要的是,因为电力是国产能源,电动汽车可以创造更多的就业机会和更稳固的设施基础。

来源于:新能源汽车知多少——美国新能源汽车科普,NASA技术人员都在看

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