（工商管理专业论文）电动汽车行业发展环境分析.pdf

中文摘要 本文对电动汽车发展的历史、特点、现状以及技术成本效益进行 了系统地阐述和分析，并结合中国电动汽车发展情况进行了战略分 析，围绕电动汽车发展各个环节提出了促进中国发展电动汽车的政策 体系。希望能为关注中国电动汽车行业的各界人士有所借鉴。 在分析电动汽车国内外发展现状的基础上，首先，运用系统分析 的方法，对电动汽车行业发展的总体状况和自身运行的各个方面逐项 剖析。 然后利用汽车生产的成本价格模型分析了电动汽车的成本构成， 以及影响电动汽车推广因素的分析。通过与传统汽车生产、销售以及 使用方面对比，比较细致地分析了动力电池的成本对电动汽车生产与 销售的影响，并提出了解决途径。 接着重点分析了中国电动汽车直接面对的国内外汽车发展的大 环境，采用回归分析方法预测了我国汽车保有量的发展数量，提出了 电动汽车行业今后可选的发展战略，以及可持续发展的运作机制。运 用简单外推方法对行业未来的发展规模进行了预测。 最后结合电动汽车研发、生产、销售、购买、使用和回收等各个 环节，提出了我国发展电动汽车的相关政策体系。汽车燃油税作为普 及汽车消费的重要推动因素，本文在最后也通过分析燃油价格弹性特 性以及燃油税对汽车消费倾向的影响的基础上，提出了通过采取征收 燃油税促进电动汽车普及的措施。 关键词：电动汽车发展环境分析 a b s t r a c t t h i sa r t i c l ep r e s e n t ss y s t e ma n a l y s i so nt h eh i s t o r y , f e a t h e r ，s t a t u sa n d t e c h n o l o g y e f f e c to fe l e c t r i cv e h i c l e ，a sw e l l a s s t r a t e g ya n a l y s i s c o m b i n i n gc h i n ae l e c t r i cv e h i c l ed e v e l o p m e n t a c c o r d i n gt oe a c hd e t a i l o fe l e c t r i cv e h i c l ed e v e l o p m e n to f f e rt h ep o l i c i e sa b o u td e v e l o p m e n to f e l e c t r i cv e h i c l e ih o p et h i sa r t i c l ew i l lb eu s e f u lt oe v e r y o n ef o c u s i n go n c h i n ae l e c t r i cv e h i c l e o nt h eb a s i so fa n a l y s i sh o m e l a n da n do u t s i d ec o u r t 乜yd e v e l o p m e n t s t a t u s ，f i r s t l y , t h i s a r t i c l es y s t e m a t i c a l l ya n dp a r t i c u l a r l ya n a l y s i st h e e v e r ya s p e c to fe l e c t r i cv e h i c l e t h e nu s i n gt h ec o s t - p r i c em o d e lo fa u t o m o t i v ep r o d u c i n gt h ea r t i c l e a n a l y z e st h ec o s to r g a n i z a t i o no fe l e c t r i cv e h i c l e am o r ed e t a i la n a l y s i s o fp o w e rb a t t e r yc o s ti sc a r r i e do u t a f t e rt h a t ，t h ee m p h a s i sa n a l y s i si sf o c u s e do nw h o l ee n v i r o n m e n to f t h ee l e c t r i cv e h i c l e ，a n do f f e rs t r a t e g yo fe l e c t r i cv e h i c l ei n c l u d ec u r r e n t s i t u a t i o na n dt r e n do fd e v e l o p m e n t s i m p l ee x t r a p o l a t em e t h o di su s e dt o f o r e c a s tt h ei n c r e a s eo fe l e c t r i cv e h i c l e a tl a s t c o m b i n i n g c h i n ae l e c t r i cv e h i c l er e s e a r c h d e v e l o p m e n t ， p r o d u c i n g ，s a l e ，p u r c h a s i n g ，u s i n ga n dr e c y c l i n g ，e t cd e t a i l s o f f e rt h e p o l i c i e ss y s t e ma b o u td e v e l o p m e n to f e l e c t r i cv e h i c l e a tt h ee n do ft h i s a r t i c l ea n a l y z e so i l - t a xt h ee f f e c to fu s i n ge l e c t r i cv e h i c l e ，o f f e ra c t i o no f d e v e l o p i n ge l e c t r i cv e h i c l eb yu s i n go i l - t a x k e yw o r d s ：e l e c t r i cv e h i c l e ，d e v e l o p m e n t ，e n v i r o n m e n t ，a n a l y s i s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁注盘茎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：签字日期：国年，a 月；a 月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨盔盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权盘盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名 饥魍艺、 导师签名 勤i 圯 签字日期：2 ，弘年f 月；。目 签字目期： 7 。怍，。月3 。日 第一章前言 第一章前言 l1 研究意义 随着经济的快速发展，环境污染已经成为我国特别是城市经济发展和社会进 步的严重障碍。2 0 0 2 年的环境质量监测数据表明，在4 7 个环境重点城市中，达 到国家环境空气质量二级标准的占1 3 弱，超过二级标准和三级标准的城市占2 y 3 强。因此摆在我们面前的改善城市环境空气质量的任务十分艰巨。由于电动汽车 能够达到零排放或超低排放，因此，开发和推广应用电动汽车是改善空气质量的 重要措施之一。随着人类环保意识的不断提高，电动汽车将成为二十一世纪汽车 发展的必然趋势，特别是北京成功申办2 0 0 8 年奥运会，国家对汽车排放的要求 将会越来越严，电动汽车作为“绿色奥运”的交通工具，市场需求将越来越显著。 显而易见，加快电动汽车发展对于我国已追在眉睫。 电动汽车的开发和推广应用有利于缓解我国石油供需的紧张局面。1 9 9 3 年 我国从石油净出口国变成进口国，进口的原油和油品总量超过了出口。业界预计 中国的石油消费量到2 0 0 5 年将达到2 4 3 亿吨和2 0 1 0 年的2 9 6 亿盹，而中国原 油产量估计2 0 1 0 年为1 7 5 2 0 亿吨，可见中国石油供应缺口会逐步扩大，对进 口外国石油的依赖也便随之不断增加。电动汽车具有能量效率高、能源多样化等 优点，推广应用电动汽车，一方面可以降低能量消耗，同时还可以减少对石油资 源的过分依赖，缓解石油供应紧缺的矛盾，对保障我国能源安全非常有利。 电动汽车的开发是汽车新技术竞争的焦点，是我国汽车技术实现跨越发展的 契机，也是未来汽车技术竞争的焦点。对提升我国汽车工业的技术水平，提高汽 车产业的国际竞争力，具有十分重要的战略意义。 表1 - l 我国未来的原油供需情况单位：十亿吨 年份 2 0 0 5 2 0 1 0 2 0 1 5 原油需求量 o 2 5 3 0 2 6 70 3 0 5 03 2 l03 7 i - 03 9 5 国内供应量 o 1 6 01 7 o 1 7 o 1 8 o 1 8 0 1 9 短缺量 o 0 9 3 0 0 9 7o 1 3 5 - 0 1 4 10 1 9 1 - 0 2 0 5 从可持续发展战略角度看，中国发展电动汽车的紧迫性则更为突出。然而， 电动汽车的普及还有很多障碍，例如充电后续驶行程有限，动力电池寿命太短， 充电站等基础设施不完善等，其中最主要的问题还是电动汽车生产成本比传统汽 第一章前言 车高得多，国家要推广电动车就需要关注和研究电动汽车的发展政策环境，制定 有关促进电动汽车发展的政策，从而促进电动汽车市场化。 1 2 研究内容 本文将要应对的主要问题是研究电动汽车的科研开发、产业化和推广应用方 面所需要的政策环境。图1 所示为电动汽车生命周期网络图。 科技攻关 i 管l， 0 磊f _ i 国外技术或产品 零 l i 2 品开发、产业化1 - 门 r | 1 1 部 件 + t 。i 市场 国外市场 市 i注册、登记 用 投入使用 场 能 +基_ 户 础 l各种审验、检查 i 源 设 旌 l车辆报废 - 一 图1 , - l ：电动汽车生命周期网络图 图l 一2 ：电动汽车开发企业的效益平衡图 第一章前言 在电动汽车完整的生命周期网络图中有三个关键节点： 第1 个节点：车辆开发和生产部门； 第2 个节点：能源基础设施建设和经营部门； 第3 个节点：车辆用户。 国1 2 、图i - 3 分别为电动汽车开发企业的效益平衡图和电动汽车用户的效 益平衡图，其中箭头方向表示利益的流动方向。从图卜2 中可以看出，车辆开发 与生产企业面临如下问题： 一开发费用昂贵。生产企业从电动汽车( 包括纯电动汽车、混合动力汽车 和燃料电池汽车) 关键技术攻关、产品开发等开发阶段到产业化、进入、 市场和用户使用、直至最终报废，要付出高昂的开发费用。 - 产品成本昂贵。纯电动汽车、混合动力汽车的成本较传统的汽车有较大 幅度的提高，燃料电池汽车成本的增长幅度更大。 _ 近期收益小。从能源的生产到基础设施建设等各个环节中，对国家来说 所取得的是环境保护和保证国家能源安全等社会效益，或长远的可持续 发展的潜力。但对于汽车制造厂和用户来说，并未获得眼前的利益，直 接感觉到的首先是成本高、价格高、销售困难、使用不方便等电动汽车 不利的一面。电动汽车在发展初期不具备完全接市场运做的基本条件。 从图卜3 中可以看出，车辆最终使用用户面临如下障碍： 图i - 3 ：电动汽车用尸的效益平衡图 _ 相关的标准、法规尚不健全，从而影响制约了电动汽车的推广应用。 因此对于企业来说，最需政府给予解决如下问题： _ 需要国家给予开发资金的大量投入，以分担巨额的开发费用，促进电动 第一章前言 汽车的开发周期； 、 - 需要国家给予电动汽车产品的税收优惠，以降低产品的成本 _ 需要国家建设大量相应基础设施，以方便用户的使用： _ 需要国家制订相关的标准、法规，以推动电动汽车的快速发展； 需要国家组织各职能部门联合制订出科学系统的电动汽车扶持政策，创 造使用电动汽车的良好环境； 一 使用成本高( 这里主要是指纯电动汽车、燃料电池汽车) ，用户要付出 昂贵的购置费用，由于电池的使用寿命和价格问题，电动汽车( 除混合动力 外) 使用成本高于传统汽车。 _ 使用不方便，相应的充电、加氢等基础设施少，方便纯电动汽车的运行 需要建立充电站网络，燃料电池汽车需要建立加氢站网络，这些基础没 旋的建设需要较大的投入。 因此对于用户来说，最需给予解决如下问题： 一 需要国家给予购置车辆税等各种税费的减免或优惠，以分担买车的费用， 使电动汽车的价格与其他车辆相当； 需要国家建设大量相应基础设施，以方便充电、加氢等使用： 需要国家组织各职能部门联合制订出科学系统的电动汽车使用政策与法 一一 规，如可以到限制其他车辆进入的区域行驶的特权或者可以免去每年非常烦 琐的车辆年检等措施，刨造使用电动汽车的良好环境； 开发和推广应用电动汽车首先得益的是国家和公众，因此必须充分发挥政府 职能，制定相关的激励政策。我国关于电动汽车方面的政策几乎是空白( 只有在 汕头电动汽车示范区允许电动汽车注册上牌运营一项直接的鼓励政策) ，而且没 有形成科学的政策体系，不能真正起到促进电动汽车发展的作用。 本文应对的问题是电动汽车新技术的发展和推广应用中的相关政策问题。将 围绕以下几个问题展开研究：以上述三个重要的节点为核心，分析电动汽车整个 生命周期中所涉及到的有可能提供政策的政府部门的作用，研究相关部门有可能 出台的相关政策及这些政策之间的关系，探讨各种政策的优化组合、合理配置， 提出合理的政策体系的建议。 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 何谓电动汽车? 通常所说的电动汽车源于英文e l e c t r o n i cv e h i c l e ，简写 为e v ，主要是指由蓄电池供电、由电动机驱动的汽车。 2 1 电动汽车的发展历史 21 1 电动车辆的产生 电动车辆比内燃机车辆出现的要早。1 8 5 9 年，法国人普兰特( p l a n t e ) 发 明了蓄电池，即为电动车辆的实际应用开辟了道路。1 8 8 1 年，法国工程师g u s t a v e t r o u v e 制造了第一辆电动三轮车1 8 8 2 年，英格兰的w e a g c t o n 和j h o n p e r r y 组 装了第二辆电动三轮车。1 8 9 0 年，美国依阿化州诞生了第一辆电动汽车。1 8 9 9 年，法国制造出第一辆电动汽车。1 9 0 0 年，德国出现了第一辆电动汽车。1 9 1 2 年，美国已大量生产电动汽车，2 0 世纪2 0 年代初，在美国汽车保有量中，电动 汽车占3 8 ，而内燃机作动力的车辆仅占2 2 ，1 9 1 5 年，美国电动汽车保有量达 到了5 万辆。1 9 1 2 年，美国工程师c h a r l e sk e t t e r i n g 发明了起动机，这促进 了内燃机汽车的发展。而电动汽车由于续驶里程短，发展几乎停滞。 2 1 2 电动车辆的复苏和发展 2 0 世纪5 0 年代到6 0 年代中期，电动汽车开始得到复苏。一是内燃机汽 车排气污染，成为发达国家的公害之一，人们的环保意识不断增强，对汽车的排 放控制愈来愈严格，只有电动汽车才能满足零排放污染要求。二是石油资源枯竭， 西方发达国家要大量进口石油，因而人们再次将目光投向电动汽车。电动汽车在 2 0 世纪2 0 年代末、3 0 年代初，在与内燃机汽车的竞相发展中之所以走了下 坡路，是因为制约其发展的关键因素是蓄电池技术和电力电子控制技术。在严格 控制排放和节省能源的今天，依靠发展了电力电子控制技术和计算机技术，加上 对蓄电池的不断改进和开发新动力电源，电动车辆终将战胜内燃机车辆，成为2 1 世纪广泛采用的交通工具。 目前，美国、日本、德国、英国等汽车发达国家竞相发展电动汽车。世界各 国( 地区) 竞相研究，并且相继研制出多种电动车辆，有很多己商品化。其行驶 里程、行驶车速已达到人们可以接受的程度，表2 一l 列出了部分主要生产厂家 ( 公司) 制造的电动汽车的性能参数。 在我国也曾多次兴起研究电动汽车的热潮，目前更是方兴未艾。2 0 世纪4 0 年代及5 0 年代末展开的电动汽车的研究与试验，由于受技术条件的限制，未取 得很大的发展。1 9 6 2 年，上海公用事业研究所针对国内石油奇缺问题，以解决 第二章电动汽车的发艘历史、特点和现状 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 们谓电动汽车? 通常所说的电动汽车源于英文e l e c v r o n i cv e h i e l e ，简写 为e v ，主要是指由蓄电池供电、由电动机驱动的汽车。 2 1 电动汽车的发展历史 211 电动车辆的产生 电动车辆比内燃机乖辆出现的要早。1 8 5 9 年，法国人普兰特( p l a n t e ) 发 明了蓄电池，即为电动车辆的实际应用开辟了道路。1 8 8 1 年，法副工程师g u s t a v e t r o u v e 制造了第一辆电动三轮车1 8 8 2 年，英格兰的w ，e a g c t o n 和 h o n p e r r y 组 装了第二辆电动三轮车。1 8 9 0 年，美国依阿化州诞生了第一辆电动汽车。1 8 9 9 年，法国制造出第一辆电动汽车。1 9 0 0 年，德国出现了第一辆电动汽车。1 9 1 2 年，美国己大量生产电动汽车，2 0 世纪2 0 年代初，在美国汽车保有量叶 ，电动 汽车占3 8 ，而内燃机作动力的车辆仅占2 2 ，1 9 1 5 年，美国电动汽车保有量达 到了j 万辆。1 9 1 2 年，美国工程师c h a r l e sk e t t e r i n g 发明了起动机，这促进 了内燃机汽车的发展。而电动汽车由于续驶里程短，发展几乎停滞。 21 ，2 电动车辆的复苏和发展 2 0 世纪5 0 年代到6 0 年代中期，电动汽车开始得到复苏。一是内燃机汽 车排气污染，成为发达国家盼公害之一，人们的环保意识不断增强，对汽车的排 放控制愈来愈严格，只有电动汽车才能满足零排放污染要求。二是石油资源枯竭， 西方发达国家要大量进口石油，因而人们再次将目光投向电动汽车。电动汽车在 2 0 世纪2 0 年代末、3 0 年代初，在与内燃机汽车的竞相发展中之所蛆走了下 坡路，是因为制约其发展的关键因素是蓄电池技术和电力电子控制技术。在严格 控制排放和节省能源的今天，依靠发展了电力电子控制技术和计算机技术，加上 对蓄电池的不断改进和开发新动力电源，电动车辆终将战胜内燃机车辆，成为2 1 世纪广泛采用的交通工具。 目前，美国、日本、德国、英国等汽车发达国家竞相发展电动汽车。世界各 国( 地区) 竟相研究，并且相继研制出多种电动车辆，有很多已商品化。其行驶 里程、行驶车速已达到人们可以接受的程度，表2 一l 列出了部分主要生产厂家 ( 公司) 制造的电动汽车的性能参数。 在我国也曾多次兴起研究电动汽车的热潮，目前更是方兴未艾。2 0 世纪4 0 年代及j 0 年代末展开的电动汽车的研究与试验，由于受技术条件的限制，未取 得很大的发展。1 9 6 2 年，上海公用事业研究所针对国内石泊奇缺问题，以解决 得很大的发展。1 9 6 2 年，上海公用事业研究所针对国内石、捆奇缺问题，以解决 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 能源为目的，研制出s w d s 2 型电动汽车，取得不小的进展。该车的行驶速度达 到2 8 4k m h ，续驶里程达到8 8 ，2 k m 。2 0 世纪7 0 年代初，一些地方将目标瞄 向电动车技术的薄弱环节蓄电池上，但因投入的人力、物力不足，研究未取得突 破性进展。2 0 世纪8 0 年代起，电动车辆的研究热潮迭起，1 9 8 2 年，我国成立了 电动车辆研究会，组织了国内外电动汽车的学术交流，对电动车辆的发展起到了 推动的作用。清华大学、洛阳拖拉机研究所、珠海伟达电动车厂、长江动力公司 等相继开展了电动车辆的研制工作，并且生产出样车。其中最最先进了是中国远 望( 集团) 公司自1 9 9 0 年起与北京理工大学、国防科技大学、河北胜利客车厂 及北京电车公司等联合研制开发，1 9 9 6 年制造出的远望y w 6 1 2 0 型电动大客车， 其驱动电动机采用交流感应电动机，控制器采用引进美国的交流变频调速控制技 术。该电动车整备质量1 4 0 0 0 k g ，最高车速8 0k m h ，以4 0k h 的速度行驶 时，续驶里程达到了1 5 0 k m 。 表2 - 1 部分电动车辆的性能参数 车型车种生产厂家生产年份总质量行驶车速续驶里程 ( k g ) ( k m h )( k m ) i m p a c t 轿车美g m 1 9 9 0 1 3 4 71 2 91 4 5 e c o s t a r 轿车美f o r d 1 9 9 3 1 4 7 51 2 01 6 0 t e v 厢货 c h r y s l e r1 9 9 2 2 5 1 71 0 51 9 0 g 型厢货 1 3 m e p r i1 9 9 1 3 9 0 18 49 6 1 8 0 货车德b e n z 1 9 9 3 3 6 7 08 08 0 一1 0 0 1 9 0轿车德b e n z1 9 9 31 8 0 01 2 0 8 0 1 2 0 t 4 厢货德大众 1 9 9 32 9 0 0 1 0 0 6 0 7 0 一 g o i f轿车 德大众 1 9 9 31 5 0 01 0 01 0 0 3 e r 4轿车德b m w1 9 9 21 5 9 01 2 01 0 0 e 3 1 0轿车瑞士1 0 0 01 2 01 0 0 1 5 0 熊猫轿车 意f a i t 1 9 9 01 3 3 0 7 0 ( 1 0 0 )1 , 0 0 ( 18 0 1 i z a 轿车日东电力1 9 8 81 5 7 31 7 65 4 8 f e v 轿车日产日立2 0 0 01 3 02 5 0 远望客车中国远望1 9 9 61 4 0 0 04 01 5 0 q y d 5 牵引车中国北京 1 9 9 7 2 0 0 01 2 2 1 3 电动车辆的应用 电动车辆除了作为交通运输工具以外，在些特殊场所，如车站、码头、工厂、 仓库等并不要求车辆长途行驶，但要求车辆对环境保护严格的应用环境，电动车 辆如电动叉车、牵引车因无污染、噪声低，一直受到青睐，而且发展到了较高的 水平。如工业电动车辆生产厂家制造的蓄电池叉车、蓄电池牵引车、仓库物资拣 选车等在其产量中占据约1 3 。欧美发达国家的电动车辆( 机械) 制造公司出产 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 的电动车辆在世界上有很高的知名度，我国也有多家生产厂制造蓄电池机械在当 今的蓄电池机械( 车辆) 中，采用串励直流电动机驱动的占绝大部分的比重，电 动机的控制以美国通用电气( g e ) 公司、意大利萨牌( z a p a ) 电气公司的蓄电池 控制器e v l 0 0 、h 系列最为先进并应用最广。 在名胜景区、主题公园以及生活娱乐场所，因电动车辆无污染已逐步取代内 燃机车辆。以蓄电池一电动机作动力的游览车、高尔夫球场车、残疾人代步车得 到越来越广泛的应用。 在矿山机械中，由内燃机带动发电机发电，而后供应电动机驱动车车辆行走 轮的大型装卸机，因其良好的操作性也获得了广泛的应用。在一些新型的电动交 通工具中，双动力车辆，如以内燃机和蓄电池与电动机分时驱动的内燃一电动车 辆和以内燃机一发电机蓄电池一电动机为驱动顺序的内燃电动车辆，也得到了很 大的发展和应用。 2 2 电动汽车的特点 电动车辆与内燃机车辆相比，有其自身的许多特点，表2 2 给出了电动车辆 与内燃机车辆性能和用途方面的比较。电动车辆的价格比内燃机车辆高，决定了 电动车辆的初期投入大、费用支出多，但是电动车辆的维修保养的费用低，随着 使用年限的延长，其使用费用支出会逐渐降低，甚至会低于内燃机车辆的使用成 本。图2 一l 为电动车辆与内燃机车辆的比较。 表2 - 2 电动车辆与内燃机车辆性能和用途的比较 项目性能用途 机 废 噪 操购 维 大连 不 低狭易低 动气 尸作置修范续通噪 窄 燃温 性排 震难 费费围作风 士 尸场爆场 放动易用用 作 业 场场所 场 所 业 所所所 电动车辆o o o ooo o o o o 汽油车辆0 ooo 柴油车辆o o0o 注：o 一好( 适用) ：一一般；一差( 不适用) 2 2 。1 无污染，噪声低 电动车辆无内燃机车辆工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和 空气的洁净是十分有益的，故有“零污染”车辆( z e v ) 的美称。众所周知，内 燃机车辆废气中的c o 、h c 及n o 。、s o ：、微粒等污染物形成酸雨、酸雾及光化学 烟雾，对人类健康、农作物、禽畜、建筑和森林及自然生态系统的危害是巨大的。 香港研究电动车辆的某知名专家曾指出：“由于空气污染引起的疾病，需要关怀 健康的费用，车辆上每消耗1 加仑( 4 5 4 6 1 l ) 燃油需1 美元( 1 9 a lt o1 5 ) 。” 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 如果考虑具体应用环境，如仓库、车站，尤其是窄小通风不畅的环境，内燃机的 废气是久散不尽的，因而电动车辆更加显示出其应用的重要性。 电动车辆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。图2 - 2 为电动车辆 与内燃机车辆噪声的比较。 但是，使用电动车辆也并非绝对无污染，例如使用铅酸电池作动力源，制造、 使用中要接触到铅，充电时要产生酸气，会造成一定的环境污染。蓄电池充电所 用的电力，在用煤炭作燃料时会产生c o 、s o 。、粉尘等。但它的污染较内燃机的 废气要轻得多。更何况随着技术的发展，可以用其他电池做电动车辆的电源，如 发展水电、核电、太阳能充电。 2 ，22 能源效率高，多样化 电动车辆的研究表明，其能源效率已超过汽油机车辆，特别是在城市运行， 车辆走走停停，行驶速度不高，电动车辆更加适宜。电动车辆停止时不消耗能量， 在制动过程中，电动机可自动转化成发电机，实现制动减速进能量的再利用。据 研究，具有再生制动的电动车辆，其续驶里程可增加1 0 一1 5 。 123 使用期( 年) 图2 - i 电动车辆与内燃机车辆的应用成本的比较 12 3 45678 91 0 距离( m ) 图2 - 2 电动车辆与内燃机车辆噪声的比较 美国电力研究院1 9 9 3 年4 月发表的电动货车与汽油机货车对比试验结果表 明，在同城市环境备件下运行，电动车辆的能量消耗较汽油车减少0 6 5 k w h i ( m 。 能源消耗中包括了开矿、能源转化及电力输送过程中的损耗。研究表明，电动车 辆在拥挤的城市交通中运行时，能源效率较汽油车高4 0 。另一方面，电动车辆 的应用可有效地减少对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，还可避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 2 2 3 结构简单，使用维修方便 电动车辆较内燃机车辆结构简单，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。更重要的是电动车辆易操纵，可 以说，开电动车与开无级变速器的传统汽车一样方便。 2 2 4 动力电源使用成本高，续驶里程短 目前电动车辆尚不如内燃机车辆技术完善，尤其是动力电池的寿命短，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，电动车辆的问题会逐 步得到解决。扬长避短，电动车辆会逐渐普及，其价格和使用成本必然会降低。 2 3 电动汽车的发展现状 2 3 1 国外电动汽车发展现状及趋势 ( 1 ) 国外电动汽车技术发展动向 目前，电动汽车分为三种：1 、纯电动汽车。2 、燃料电池汽车。其中的燃料 电池是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的能量转化装置，它的特点是 能量转化效率高，约是内燃机的2 3 倍，生成物是水，不污染环境，缺点是造价 太高。3 、混合动力电动车。即装有两个以上动力源的汽车，最常见的是电机和 内燃机混合动力汽车。 纯电动汽车 在美国，已有几个州要求制造商开发和销售零排放汽车( z e v ) 。加利弗尼亚 州和7 个主要制造商( 克莱斯勒、福特、通用、本田、马自达、日产和丰田) 在1 9 9 6 年签订协议，要求在这个州销售新的汽车和轻型载货车必须有2 的车为 零排放，2 0 0 0 年1 2 月2 5 日公布修订的新z e v 要求到2 0 0 3 年有1 0 为零排放。 同样在马萨诸塞州和纽约及缅因州、马里兰州和新泽西州，也要求到1 9 9 8 年至 少有2 汽车为零排放，到2 0 0 3 年有1 0 为零排放。表2 - 3 列出了几个世界上研 制成功的纯电动汽车。 表2 - 3 世界上研制成功的纯电动汽车技术水平一览表 序 车型国家与公司 技术参数 号 e - c o m 电动日本丰田汽车公司 续驶里程 1 0 0k m ，晟高车速1 0 0k m h ，镍氢电池， 1 微型车 交流同步电机，额定乘员2 人。 r a v 4 e v 电日本丰田汽车公司 续驶里程 2 3 0k m ，最高时速1 2 5k m h ，镍氢电池 2 动吉普车 交流同步电机，额定乘员5 人。 e v l 美国通用汽车公司 续驶里程 1 1 2k m ，最高时速1 2 8k m h ，铅酸电池， 3 交流感应电机，额定乘员2 人。 4 t h ! n kc i t y美国福特汽车公司 续驶里程 8 5k m ，最高时速9 0k m l ，铅酸电池， 交流感应电机，额定乘员2 人。 第二章电动汽车的发展历史；特点和现状 由于z e v 法案的颁布和实施，美国几大主要汽车制造商已广泛深入地开展了 电动车研究及开发。其中，通用汽车公司已开发了s a t u r n ，e v l 两种铅酸电池电 动汽车。1 9 9 8 年，g m - - o v o n i c 公司与美国能源部合作，用镍氢电池取代铅酸电 池，使电动车的一次充电行驶距离达到1 6 0k m ，福特汽车公司在1 9 9 8 年生产 的r a n g e r 载货车，使用阀控式免维护9 0 8 k g 铅酸电池。克莱斯勒公司在1 9 9 8 年的e p i c 汽车上使用的是先进的铅酸电池。 在日本，日本国际贸易与工业厅( m i z i ) 在东京发起个大的工程锂电 池贮能及技术联合会( l i b e s ) ，发展电动车用二次电池。日本电动车协会于1 9 9 1 年1 0 月制定了2 0 0 0 年电动汽车普及计划，因而也大大推动了电动车用电池的发 展。由于加州z e v 法案及世界各国对环保的要求，日本的几大主要汽车制造商开 发研制电动汽车的活动均较为活跃。在发展电动车技术中，丰田汽车公司较为积 极，其r a v 4 l v 电动汽车使用镍氢电池，一次充电行驶距离为2 1 5k m ，最大速度 为1 2 5 k m h ，在展览会上展出的p e m f c 型电动车，使用燃料电池和镍氢电池。 而日产公司，1 9 9 8 年在日本市场销售电动车，并将在美国销售a l t r a e v 。该电 动车采用镍氢电池，一次充电行驶距离为1 9 3 k m ，最大速度为1 2 0 k m h 。在欧洲， 欧洲电动汽车联合体、欧洲电池研究与发展联合会主要研究镍氢电池和锂离子电 池。欧洲第一辆电动汽车于1 9 9 7 年1 0 月在法国p o t i o n - - c h a r e n t e s 地区进行测 试，标致1 0 6 是其中的一种。锌空气电池在电动汽车上应用也得到飞速发展，其 质量能量事铅酸电池的l o 倍，是镍氢电池的7 倍，美国e v o n y x 公司在长达两年 的开发试验中，将锌空气电池装到轿车上，已经创下一次充电行驶3 4 7 公里的好 成绩。 混合动力汽车 目前，美国的汽车制造商正在开发某种仅依靠电能低速行驶的“完全混合 式”汽车，它们的重点主要放在电能辅助的汽油发动机汽车上。这种发动机的成 本与传统发动机相比几乎没有什么增加，但所用的技术却不用像某些环保主义者 要求的那么高，它将在未来几年中成为许多汽车型号的重要选择或标准配置。表 2 4 列出了几个世界上研制成功的混合动力汽车。 表2 - 4 世界上研制成功的混合动力汽车技术水平一览表 f 零 车型国家与公司技术参数 p r i u s 日本丰田汽车公司 最高车速1 6 0k m h ，1 s l 发动机，镍氨电池， l 交流同步电帆，3 5 7 l ! 1 0 0l o n ，额定乘员5 人。 2 i n s i g h t 日本本田汽车公司 最高时速1 6 0k m h ，1 l 发动机，镍氢电池，交 流同步电机，3 3 l 1 0 0k m ，额定乘员2 人。 3p r e c e p t美国通用汽车公司3 5 3l 1 0 0k m 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 4 s u ve s c a p e 美国福特汽车公司 3 0 0 v 镍氢电池，6 4k 州加仑，符合加州超低排 放法规和部分零排放汽车标准、 汽车公司的执行官们认为轻度混合动力汽车以很低的成本就能获得高度混 合动力汽车的许多优点。一些汽车制造商计划在生产一些高度混合动力汽车的同 时，推出大量轻度型混合汽车。福特、通用和戴姆勒克莱斯勒公司最近几个月 宣布了2 0 0 4 年出售全混合式多用途运动汽车( s u v ) 的计划。通用公司还计划届 时销售一些全混合式轻型卡车和中型轿车。 福特汽车公司今年1 月初宣布，将从2 0 0 4 年起为其在全国最畅销的探索者 家用汽车系列安装4 2 伏电能系统。几年来，其他许多汽车制造商也在研制类似 的汽车，虽然它们迄今还没有说要大批量生产。据麻省列克星敦咨询企业d r i 公 司估计，按行业短期标准看，到2 0 1 0 年安装4 2 伏电能系统的车辆至少会占北美、 欧洲和日本汽车销售额的3 0 。d r i 公司说，混合动力汽车在工业化国家会另外 占据5 的市场。2 0 0 0 年夏天，福特汽车公司许诺要将其多用途运动汽车的平均 节油率提高2 5 ，而通用汽车公司不甘示弱，称无论福特公司有何行动，该公 司都会更胜一筹。之后，汽车制造商们对混合技术的兴趣便大力提高，业内人士 认为，通用和福特之间的m p v 节油竞争之战导致的结果将是该型汽车和轻型汽车 会首先使用混合动力技术。 采用混合动力技术是极少数不用重新设计车辆就可以提高燃油效率的技术 之一。该技术目前正成为一项现实的选择，因为许多汽车制造商在政府的大力支 持下，已经最终掌握了用来协调电子和机械动力所需的复杂计算机控制技术。 混合动力汽车不需要整晚充电，而这正是纯电动汽车的最大缺陷。混合动力 汽车用的蓄电池和纯电动汽车的有所不同，高能性电池适合于纯电动汽车，而高 功率型电池则适合于发动机和电动机共同驱动的混和动力汽车使用。混和动力汽 车使用的电池部分用发动机充电，部分用“再制动”充电：汽车用来减速的能量 中有三分之一可转变成电能。令美国的汽车制造商最感兴趣的，是在耗油量大的 多用途运动汽车上使用混合技术，而不是销售为环保主义者所青睐的油耗量低的 小型轿车。业内人士认为，制造商们对公众易接受的多用途运动汽车兴趣r 渐高 涨。例如，戴姆勒一克莱斯勒公司称，全混合式的道奇d u r a n g o 汽车在2 0 0 4 年 上市时，每加仑汽油可行驶1 8 英里，相对于常规的d u r a n g o 汽车每加仑行驶1 5 英里，燃油经济性提高2 0 。 燃料电池汽车 与纯电池电动汽车、混合动力电动汽车相比，燃料电池车的开发难度要大许 多，产业化的道路也更漫长，而且国外大公司企业以此为主攻方向，竞争更为激 烈。但同时，燃料电池车也是最有前途的电动车类型，它以氢为主要原料，可循 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 环利用并实现零排放，是真正意义上的汽车技术革命。表2 - 5 列出了几个世界上 、 研制成功的燃料电池汽车。 序 号 车型公司技术参数 n e c a ri v戴姆勒一克莱斯勒 最高时速达到1 4 5k m h ，与n e c a r i i i 型相比，燃 l 公司 料电池发出的电力增加了4 0 ，能量转换效率从 5 0 提高到8 0 。 氢动三号美国通用汽车公司 能量密度高达1 7 5k w l ，0 , - - 1 0 0k m j h 的加速时间 2 仅为1 6s ，最高时速可达1 5 0k m h 。 ：3 f c x v 4 日本本田汽车公司 续驶里程达到3 0 0 公里，最高时速为1 3 0 一1 4 0 公里。 x t r a i l 日本日产汽车公司 最高速度为1 2 5 k m h ，其驱动电机为最大输出功率 4 5 8 k w 的减速器一体型同轴电机，燃料的最大充填 压力为3 5 m p a 。 在燃料电池车领域，氢燃料电池的样车也已在我国出炉，可问题是其成本确 能让你瞠目结舌。燃料电池产生每千瓦功率的直接成本是3 0 0 美元，是内燃机的 5 倍以上。 燃料电池是等温地按照电化学方式直接将燃料( 氢和氧) 的化学能转化为电 能。由于不经过热机过程，能量转化效率高，达4 0 n6 0 ，而且几乎不排放任 何氮或硫的氧化物。正因为有这些突出的优越性，燃料电池技术的研发极受各国 政府和跨国大公司的重视，是替代传统能源的最佳选择。美国总统科技顾问将燃 料电池技术列为2 7 项涉及国家安全的技术之一，时代周刊将燃料电池电动汽 车列为2 l 世纪1 0 大高技术之首：日本政府认为该技术是2 l 世纪能源环境领域 的核心；加拿大计划将该项技术发展成国家的支柱产业。 近十年来，国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超过1 0 0 亿美元。1 9 9 7 年至2 0 0 1 年，各大公司更是研制出4 1 种车用燃料电池。国际燃料电池产业巨头 加拿大巴拉德公司筹资3 2 亿美元，建成世界上第一个燃料电池厂，去年2 月正 式投产。该公司去年在欧洲接到了价值3 6 0 0 万美元的第一批商业订单。戴姆勒 一克莱斯勒公司每年投入1 0 亿美元用于开发燃料电池，丰田公司的年投资额超 过5 0 亿日元。 当全球面临着环境恶化和潜在能源危机的情况下，中国今天宣布加入同发达 国家之间在清洁能源研究开发领域的战略竞争。中国科学院启动科技创新战略行 动计划重大项目一”大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢源技术”。中科院和科 技部为这项2 l 世纪首选的洁净、高效的发电技术投资逾l 亿元人民币。这标志 着中国科学家在新世纪初开始决战氢能时代。 第二章电动汽车的发展历史、特点和现状 在燃料电池研发领域，中国在4 年问走过了发达国家l o 多年的历程，国家 科技决策层希望到2 0 0 5 年，研究人员能开发出具有自主知识产权的燃料电池电 动汽车实用车。据了解，国产燃料电池还将在2 0 0 5 年同洋品牌竞标，争夺装备 北京奥运会绿色环保车队的商机。 ( 2 ) 国外电动汽车产业化情况 电动汽车的研究是从单独依靠蓄电池供电的纯电动汽车开始的，但是由于动 力电池的性能和价格还没有取得重大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达到预 期的目的。混合动力电动汽车正是在纯电动汽车开发过程中为有利于市场化而产 生的一种新的车型。它将现有内燃机与一定容量的储能器件( 主要是高性能电池 或超级电容器) 通过先进控制系统相组合，可以大幅度降低油耗，减少污染物排 放。国外普遍认为它是投资少、选择余地大、易于满足未来排放标准和节能目标、 市场接受度高的主流清洁车型，从而引起各大汽车公司的关注。 日本、美国开展了混合动力电动汽车的研究。混合动力电动轿车多采用并联 和混联的结构型式不同，混合动力电动公共汽车的结构型式以串联为主。 1 9 9 7 年1 2 月，丰田首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合 动力汽车“p r i u s ”，该轿车于2 0 0 0 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2 0 多个国家上市销售。为适应美国市场的需求，丰田公 司已推出第二代p r i u s ，2 0 0 0 年1 1 月底前已售出5 万辆，动力更强劲。 在2 0 0 1 年的6 月和8 月，丰田公司相继推出了“e s t i m a ”混合动力汽车和 搭载软混合动力系统( m i l dh y b r i d ) 的“皇冠( c r o w n ) ”轿车。“e s t i j i i a ”的 混合动力系统采用了全世界首次批量生产的电动4 轮驱动及4 轮驱动力$ t j 动力 绞合控制系统，它给混合动力汽车的行驶性能带来了革新性的改进。另外软混合 动力系统在全世界首次使用了4 2 v 电源系统。所有这些都表明丰田在普及混合动 力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面已经走在了全世界的前列，而丰田 混合动力汽车在全世界所有混合动力汽车总数当中约占比例为9 0 。 据丰田调查统计，截止到2 0 0 2 年3 月底，丰田汽车公司生产的混合动力车 在日本国内和海外的累计销量已经分别突破了1 0 万3 千辆和1 0 万辆。丰田公司 的混和动力汽车累计销售情况见表2 6 。 丰田公司公布了在2 0 0 5 年销售高级s u v “r 3 3 0 ”的油电混合车的计划。 表2 - 6 丰田公司混和动力汽车的累计销量单位：辆 1 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 21 3合计 |