電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)車(chē)用電源及其發(fā)展戰(zhàn)略

雷驚雷，張占軍，吳立人，潘國(guó)宏，黃少卿，楊邁之，蔡生民

（1．北京大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院 北京 100871；2．江蘇雙登電源有限公司 江蘇 姜堰 225526；3．北京大學(xué) 物理系 北京 100871；4．北京大學(xué)先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司 北京 100871）

汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了全球機(jī)械、能源等工業(yè)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)、交通等方面的發(fā)展。但是，汽車(chē)在造福于人類(lèi)的同時(shí)，也帶來(lái)了很大的弊端。內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)造成的污染日益嚴(yán)重，尾氣、噪聲和熱島效應(yīng)對(duì)環(huán)境造成的破壞，已經(jīng)到了必須加以控制和治理的程度；特別在一些人口稠密、交通擁擠的大中城市，情況更為嚴(yán)重。而且，內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)是以燃燒油料、天然氣等寶貴的資源為動(dòng)力，而這些資源同時(shí)又是重要的、不可再生的化工原料，作為燃料直接燒掉是極大的浪費(fèi)。按照目前的消耗速度，石油、天然氣等資源僅僅能再維持?jǐn)?shù)十年的時(shí)間。顯然，內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)造成的環(huán)境污染以及對(duì)資源的消耗，極大地威脅著人類(lèi)的健康與生存。隨著保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的呼聲日益高漲，新一代電動(dòng)車(chē)作為無(wú)污染、能源可多樣化配置的新型交通工具，引起了人們的普遍關(guān)注并得到了極大的發(fā)展。

電動(dòng)車(chē)以電力驅(qū)動(dòng)、行駛無(wú)排放（或低排放）、噪聲低、能量轉(zhuǎn)化效率比內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)高得多。同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（可以直接利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)、顯示和控制）、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，安全性也優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。

電動(dòng)車(chē)的發(fā)明可以追溯到1834年，距今已有一百多年歷史。在其開(kāi)發(fā)應(yīng)用過(guò)程中，曾經(jīng)于19世紀(jì)末在歐美等地區(qū)達(dá)到一個(gè)高潮，但后來(lái)由于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)有了突破性進(jìn)展，而電動(dòng)車(chē)始終沒(méi)有解決電池的比容量、功率以及壽命等方面的問(wèn)題，因此電動(dòng)車(chē)的性能遠(yuǎn)不及內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，只好讓內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)壟斷市場(chǎng)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，節(jié)能與環(huán)保問(wèn)題成為世界各國(guó)所關(guān)注的主要社會(huì)問(wèn)題，電動(dòng)車(chē)項(xiàng)目已經(jīng)成為許多國(guó)家和各個(gè)大汽車(chē)公司的重要發(fā)展項(xiàng)目，電動(dòng)車(chē)的研究進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。

新一代電動(dòng)車(chē)是一種綜合性的高科技產(chǎn)品，其關(guān)鍵技術(shù)包括高度可靠的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電子技術(shù)、新型輕質(zhì)材料、電池技術(shù)、整車(chē)優(yōu)化設(shè)計(jì)與匹配的系統(tǒng)集成技術(shù)等。由于受到每一種單元技術(shù)的制約以及人們對(duì)這種新生事物的重視程度不夠的影響，盡管研制電動(dòng)車(chē)的意義重大，項(xiàng)目開(kāi)展也經(jīng)歷了數(shù)十年，但現(xiàn)在世界上真正能上路行車(chē)的電動(dòng)車(chē)還是寥寥無(wú)幾。目前，電動(dòng)車(chē)存在的主要問(wèn)題在于價(jià)格、續(xù)駛里程、動(dòng)力性能等方面，而這些問(wèn)題都是與電源技術(shù)密切相關(guān)的。如燃油汽車(chē)一次加油行駛距離可達(dá)500 km左右，而電動(dòng)汽車(chē)一次充電行駛距離一般不會(huì)超過(guò)200 km。因此，電動(dòng)車(chē)實(shí)用化的難點(diǎn)仍然在于電源技術(shù)，特別是電池（化學(xué)電源）技術(shù)。

電動(dòng)車(chē)用動(dòng)力蓄電池與一般啟動(dòng)用蓄電池不同，它是以較長(zhǎng)時(shí)間的中等電流持續(xù)放電為主，間或以大電流放電（用于啟動(dòng)、加速或爬坡）。電動(dòng)車(chē)對(duì)電池的基本要求可以歸納為以下幾點(diǎn)：第一，高能量密度（高質(zhì)量比能量、高體積比能量）；第二，高功率密度（高質(zhì)量比功率、高體積比功率）；第三，較長(zhǎng)的循環(huán)壽命（充放電循環(huán)次數(shù)、工作年數(shù)多）；第四，較好的充放電性能（快速充放電性能和抗過(guò)充、過(guò)放能力好）；第五，電池一致性好；第六，價(jià)格較低；第七，使用維護(hù)方便；第八，其它性能好，如安全性能（發(fā)生交通事故時(shí)的安全性）好，無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題（電池生產(chǎn)、使用、報(bào)廢回收的過(guò)程中不能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響）等。

1.電動(dòng)車(chē)的制式

由于沒(méi)有滿意的電源，到目前為止，電動(dòng)汽車(chē)的許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)仍然不及內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。世界各國(guó)政府、全球各主要汽車(chē)公司都在積極進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)的研究和開(kāi)發(fā)工作，不斷提高電動(dòng)汽車(chē)的性能，同時(shí)降低電動(dòng)汽車(chē)的成本和銷(xiāo)售價(jià)格。美國(guó)公司如通用、福特、克萊斯勒等，日本公司如日產(chǎn)、豐田、本田、馬自達(dá)、三菱等，歐洲公司如奔馳、大眾、PSA-標(biāo)致-雪鐵龍集團(tuán)、雷諾、寶馬等，都在大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)。正是由于這些大公司的介入與重視，電動(dòng)車(chē)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，開(kāi)始步入實(shí)用化階段。目前的研究主要集中于電池電動(dòng)車(chē)（BEV），混合電動(dòng)車(chē)（HEV），燃料電池電動(dòng)車(chē)（FCFV）這3種電動(dòng)車(chē)。

電池電動(dòng)車(chē)是只以車(chē)載蓄電池提供動(dòng)力的電動(dòng)車(chē)，它能真正實(shí)現(xiàn)“零排放”，徹底解決能源與污染的問(wèn)題。這種電動(dòng)車(chē)常用的電池種類(lèi)有鉛酸電池、金屬氫化物鎳電池、鎘鎳電池或鋰離子電池等，其續(xù)駛里程已基本能滿足市區(qū)交通的要求，技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟并開(kāi)始商品化，但尚不能大規(guī)模地應(yīng)用。究其原因，制約因素主要在于電池。首先，有限的貯能不能滿足長(zhǎng)距離行駛的需要；其次，電池充電時(shí)間較長(zhǎng)；再次，社會(huì)缺乏配套的充電基礎(chǔ)設(shè)備，使用不便；還有由于生產(chǎn)、銷(xiāo)售量不大，不能形成規(guī)模效應(yīng)，使得電動(dòng)汽車(chē)造價(jià)較高。因此，盡管有許多公司推出了許多型號(hào)的電池電動(dòng)車(chē)，但其生產(chǎn)銷(xiāo)售狀況并不盡如人意，大大低于生產(chǎn)廠家的預(yù)計(jì)和商品化的要求。這種現(xiàn)象給生產(chǎn)廠商帶來(lái)了很大困難，有些廠商如本田公司，甚至宣布停止生產(chǎn)這種電動(dòng)車(chē)產(chǎn)品。

混合電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)中同時(shí)包括電池組和內(nèi)燃機(jī)，它兼有電池電動(dòng)車(chē)和內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)二者的優(yōu)點(diǎn)。一般可將混合電動(dòng)車(chē)分為串聯(lián)型（S-型）和并聯(lián)型（P-型）。串聯(lián)型混合電動(dòng)車(chē)中，由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)給蓄電池充電，蓄電池再給電動(dòng)機(jī)提供電能，只有電動(dòng)機(jī)能直接驅(qū)動(dòng)汽車(chē)；并聯(lián)型混合電動(dòng)車(chē)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)都可以直接驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，其動(dòng)力性能更象傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，它可以在郊外長(zhǎng)途行駛中用內(nèi)燃機(jī)按“低排放”標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，在啟動(dòng)時(shí)或人口稠密地區(qū)用電池組按“零排放”標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行?；旌想妱?dòng)車(chē)的優(yōu)點(diǎn)主要是內(nèi)燃機(jī)一直在低排放、高效率區(qū)工作，從而提高了內(nèi)燃機(jī)效率并大大降低了污染物的排放：其耗油量只有普通汽車(chē)的一半，同時(shí)CO2的排出量大約是普通汽車(chē)排出量的一半左右，CO，CH，NOx等廢氣和微塵的排出量只有普通汽車(chē)的1/10；混合電動(dòng)車(chē)的行駛距離是由油箱容積決定，因此續(xù)駛里程長(zhǎng)，且仍然使用加油站（不必另外配備充電器等公共設(shè)備），其成本和銷(xiāo)售價(jià)格比較低。但不足之處是這種車(chē)仍然會(huì)消耗石油等資源；它也不能作到“零排放”，因此不能徹底解決污染問(wèn)題；并且它同時(shí)包括兩套動(dòng)力裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜。混合電動(dòng)車(chē)對(duì)電池的要求與電池電動(dòng)車(chē)的要求有所不同，混合電動(dòng)車(chē)要求電池在充、放電時(shí)有較大功率以便和內(nèi)燃機(jī)功率匹配并為驅(qū)動(dòng)車(chē)輛提供足夠的動(dòng)力，所以要求電池有高功率密度；另一方面，由于在混合電動(dòng)車(chē)中一般采用小容量電池，電池的體積、質(zhì)量稍大也無(wú)妨，因而能量密度要求則允許低一些。通常用于混合電動(dòng)車(chē)的電池有MH-Ni電池、鋰離子電池，由于有內(nèi)燃機(jī)一直在對(duì)電池充電，其容量可以很小。

由于電池電動(dòng)車(chē)價(jià)格仍然很高，續(xù)駛里程又不夠長(zhǎng)；混合電動(dòng)車(chē)雖然續(xù)駛里程長(zhǎng)，但仍不能作到零排放，因此一些汽車(chē)制造廠商致力于第三類(lèi)電動(dòng)車(chē)——燃料電池電動(dòng)車(chē)的開(kāi)發(fā)研制。燃料電池和普通的化學(xué)電源有很大不同，它實(shí)際是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)器：燃料不斷輸入，電能不斷輸出，其副產(chǎn)物一般是無(wú)害的水或再加上二氧化碳。它沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件，工作時(shí)很安靜；它沒(méi)有原理上的熱機(jī)效率的理論限制，實(shí)際效率可達(dá)50%～70%，遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)，因此被公認(rèn)為21世紀(jì)的理想的“發(fā)電廠”。

燃料電池有許多種類(lèi)，一般認(rèn)為目前用于電動(dòng)車(chē)最現(xiàn)實(shí)的是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）。最簡(jiǎn)單的質(zhì)子交換膜燃料電池以氫為燃料，可以安靜地、無(wú)任何污染地、高效地、長(zhǎng)期地工作。但是，目前純氫燃料電池技術(shù)仍然面臨不少挑戰(zhàn)。首先，燃料電池的制造成本比較高，如陰、陽(yáng)極電極材料和質(zhì)子交換膜等，電極材料一般都含有鉑等貴金屬，而質(zhì)子交換膜目前幾乎被美國(guó)杜邦公司壟斷。氫質(zhì)子交換膜燃料電池面臨的第二個(gè)挑戰(zhàn)是如何貯存氫氣：采用高壓鋼瓶太重，采用稀土吸氫金屬材料太貴，因此低價(jià)、安全、能大量吸附并快速釋放氫氣的新材料是目前的研究重點(diǎn)。目前先進(jìn)的、有所突破的主要有碳納米管、碳凝膠、玻璃微球、碳晶須等，我國(guó)在碳納米管貯氫方面的研究取得了世界領(lǐng)先的成果，但它們現(xiàn)在還處于實(shí)驗(yàn)室研究的階段。另外，純氫燃料電池電動(dòng)車(chē)還面臨一個(gè)根本的制約因素是缺乏氫氣的制備和灌充基礎(chǔ)設(shè)施。這些困難制約了這種電動(dòng)車(chē)的發(fā)展和實(shí)用化。

為緩解氫氣充氣的問(wèn)題，不少?gòu)S商正積極研究開(kāi)發(fā)燃料重整器，以便從液體燃料（如甲醇等）中制得氫氣。用甲醇有許多優(yōu)點(diǎn)，如可以用化工方法大量生產(chǎn)（但制取甲醇仍然需要某些化工原料，如煤等），且不用貯氫容器等等。但是甲醇毒性大，作為電動(dòng)車(chē)的燃料，無(wú)論在使用中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)性事故而導(dǎo)致甲醇泄漏，其后果都相當(dāng)嚴(yán)重；另外其燃料電池的排放物中除了水、二氧化碳以外還可能會(huì)有其它有毒的污染物質(zhì)；而且重整器的引入會(huì)使燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，造價(jià)也會(huì)上升；另外，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間將會(huì)延遲，這在冷啟動(dòng)的過(guò)程中更為突出（裂解甲醇需要在300 ℃左右的高溫下進(jìn)行，往往需要幾十秒到幾分鐘的時(shí)間才能使燃料重整器工作正常）。

直接甲醇燃料電池（DMFC）可以直接利用甲醇，無(wú)需重整器等中間轉(zhuǎn)化裝置，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積能量密度高、燃料補(bǔ)充方便等優(yōu)點(diǎn)，也具有應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)的前景，但其缺點(diǎn)是電池性能還不夠理想，目前還需要解決甲醇的電催化氧化技術(shù)，主要是提高陽(yáng)極催化劑的催化性能。另外，這種電池也存在著上述甲醇毒性大的問(wèn)題。直接乙醇燃料電池的技術(shù)更不成熟，因?yàn)榱呀庖掖迹ù驍郈C鍵）需要的能量比裂解甲醇需要的能量更大，因而對(duì)催化劑的要求更高。但乙醇可以通過(guò)發(fā)酵植物的途徑制取而不需要另外的自然資源（如煤、石油等），具有來(lái)源廣泛、沒(méi)有毒性等優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的燃料，因此直接乙醇燃料電池也是人們開(kāi)發(fā)研究的長(zhǎng)久目標(biāo)之一。

另一種值得關(guān)注的還有固體氧化物燃料電池（SOFC）。傳統(tǒng)的固體氧化物燃料電池是采用ZrO2-CaO或ZrO2-Y2O3系的固體電解質(zhì)，這些電解質(zhì)只允許O2-通過(guò)，其電子導(dǎo)電性很差，低溫時(shí)比電阻很大，因此工作溫度需要維持在8 00℃～1 000 ℃左右才能有較高的發(fā)電效率。這種電源的優(yōu)點(diǎn)在于可以不用貴金屬催化劑，主要缺點(diǎn)在于其高溫的工作條件以及隨之而來(lái)的材料耐高溫、耐腐蝕的問(wèn)題。新型中溫燃料電池采用稀土氧化物基復(fù)合陶瓷材料，這種材料在400℃～600 ℃的條件下具有比傳統(tǒng)材料高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的電導(dǎo)率，在電動(dòng)車(chē)中應(yīng)用新型中溫燃料電池效率比用傳統(tǒng)高溫固體氧化物燃料電池有著顯著優(yōu)點(diǎn)，可大大降低成本；這種電池還可以利用乙醇作為燃料。這也是一種極具潛力的電動(dòng)車(chē)用電源。

綜上所述，燃料電池電動(dòng)車(chē)具有燃料多樣，效率高，排放少等優(yōu)點(diǎn)，有可能成為未來(lái)汽車(chē)的主流動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)，因此受到了各大汽車(chē)公司以及一些石油公司的重視。但目前它還面臨著許多技術(shù)困難，仍處于研制開(kāi)發(fā)階段而沒(méi)有批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，距離低成本、大量生產(chǎn)的水平尚有一定的差距。

2.我國(guó)電動(dòng)車(chē)研究發(fā)展的歷史及現(xiàn)狀

早在解放前，我國(guó)就在一些特殊的場(chǎng)合使用電瓶車(chē)（如電動(dòng)叉車(chē)）作為短途運(yùn)輸工具；1958—1959年試制出我國(guó)第一輛電動(dòng)轎車(chē)；以后電動(dòng)車(chē)的發(fā)展經(jīng)歷了三起三落的曲折歷程。從20世紀(jì)80年代末的情況看，主要是忽略了蓄電池的設(shè)計(jì)及其維護(hù)這個(gè)最重要的問(wèn)題，而把注意力放到了整車(chē)及其電動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。例如，車(chē)身設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮蓄電池的快速替換；對(duì)作為電動(dòng)車(chē)能源的蓄電池的性能、質(zhì)量、充電設(shè)備及其正確使用、維護(hù)都沒(méi)有作為關(guān)鍵問(wèn)題認(rèn)真解決，這帶來(lái)了一系列惡果：電動(dòng)車(chē)價(jià)格較高；使用電動(dòng)車(chē)有諸多不便，甚至不能正常使用；電動(dòng)車(chē)往往因?yàn)殡姵厥Ф崆皥?bào)廢。對(duì)電動(dòng)車(chē)，用戶是想用不敢用，廠商則因?yàn)樯a(chǎn)、銷(xiāo)售狀況不佳而不得不放棄生產(chǎn)。因此電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不快的主要原因仍然是電池的問(wèn)題。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，基于能源、環(huán)保以及發(fā)展經(jīng)濟(jì)的需要我國(guó)開(kāi)始大力發(fā)展電動(dòng)車(chē)，世界各國(guó)研制電動(dòng)車(chē)及其蓄電池的熱潮也促進(jìn)了我國(guó)電動(dòng)車(chē)研制工作的開(kāi)展。我國(guó)屬于石油資源短缺的國(guó)家，目前已經(jīng)成為了石油進(jìn)口國(guó)，發(fā)展電動(dòng)車(chē)能充分利用我國(guó)比較豐富的水力、風(fēng)力等資源以解決汽車(chē)發(fā)展與石油資源短缺之間的矛盾，因此發(fā)展電動(dòng)車(chē)是合理利用資源的需要。發(fā)展電動(dòng)車(chē)也是環(huán)保的需要。目前我國(guó)的環(huán)境污染已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，這不僅嚴(yán)重地危害人民健康，還嚴(yán)重地影響了中國(guó)的國(guó)際形象，不利于我國(guó)招商引資的進(jìn)行，因此必須提高到政治和改善投資環(huán)境的高度看待環(huán)保問(wèn)題。發(fā)展電動(dòng)車(chē)能大大減少汽車(chē)尾氣排放，是環(huán)保的一個(gè)重要方面。發(fā)展電動(dòng)車(chē)還必然會(huì)促進(jìn)我國(guó)高新技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)車(chē)是集電子技術(shù)、控制技術(shù)、材料、工藝、汽車(chē)技術(shù)和電源技術(shù)等于一體的高新科技綜合體，電動(dòng)車(chē)的開(kāi)發(fā)研制必然會(huì)為這些技術(shù)的發(fā)展提供十分可觀的市場(chǎng)需求，刺激和促進(jìn)這些技術(shù)的發(fā)展。特別地，它為我國(guó)汽車(chē)工業(yè)提供了一個(gè)難得的機(jī)遇與挑戰(zhàn)：如果以電動(dòng)車(chē)用電源技術(shù)為突破口，掌握未來(lái)汽車(chē)的核心技術(shù)，我們就能擁有自主的、先進(jìn)的汽車(chē)工業(yè)，而不會(huì)再淪為外國(guó)汽車(chē)的銷(xiāo)售市場(chǎng)。我國(guó)廣大人民群眾對(duì)發(fā)展電動(dòng)車(chē)也有要求。在包括北京在內(nèi)的許多大城市，小轎車(chē)已經(jīng)逐步進(jìn)入家庭。而在其它一些人民生活水平還不高的城市，對(duì)自行車(chē)、摩托車(chē)有很大需求。另外，在某些特殊的場(chǎng)合，還會(huì)用一些特殊的電動(dòng)車(chē)。人們盼望著能擁有廉價(jià)、安全、舒適、清潔的各種車(chē)輛，對(duì)電動(dòng)車(chē)已經(jīng)有了一定的需求。

由于發(fā)展電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)可以在改善生態(tài)環(huán)境、節(jié)約能源的同時(shí)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，我國(guó)政府已經(jīng)把電動(dòng)車(chē)技術(shù)列入“八五”科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家“九五”重大科技產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目，全國(guó)有關(guān)工廠企業(yè)、高等院校、幾個(gè)省市地方從事整車(chē)開(kāi)發(fā)的有五六家，從事蓄電池、電動(dòng)機(jī)等專(zhuān)業(yè)部門(mén)研究的有幾十家，1987年成立了中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)車(chē)輛研究會(huì)，多次組織了國(guó)內(nèi)、國(guó)際學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，出版了許多資料，有效地指導(dǎo)和推動(dòng)了我國(guó)的電動(dòng)車(chē)事業(yè)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)的電動(dòng)車(chē)及其相關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方面取得了很大進(jìn)展。1989年初深圳三星技術(shù)研究所曾試制成功以日產(chǎn)“陽(yáng)光”牌小轎車(chē)為基礎(chǔ)的四座電動(dòng)車(chē)；1991年浙江溫州的葉豐電動(dòng)車(chē)廠試制成功五座混合電動(dòng)車(chē)；1993年上海新聯(lián)電動(dòng)車(chē)公司與新聯(lián)電動(dòng)車(chē)研究所聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功首次使用鎘鎳、金屬氫化物鎳電池的電動(dòng)車(chē)；1994年北京有色金屬研究總院也開(kāi)發(fā)出車(chē)用金屬氫化物鎳電池組并成功地在電動(dòng)三輪車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)上示范運(yùn)行。1993年成都科技大學(xué)與重慶電機(jī)廠合作，為美國(guó)休斯公司設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)主電機(jī)，并于當(dāng)年裝配在美國(guó)電動(dòng)車(chē)輛上，1994年又為美國(guó)提供了300臺(tái)，成為美國(guó)電動(dòng)車(chē)主電機(jī)的中國(guó)最大供貨商；1994年，河北長(zhǎng)安勝利汽車(chē)有限公司在原國(guó)防科工委組織領(lǐng)導(dǎo)下，引進(jìn)美國(guó)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)成功YW6120型50人座的“遠(yuǎn)望”牌城市公交車(chē)；1995年上海國(guó)際汽車(chē)工業(yè)展覽會(huì)上，首次集中展出了我國(guó)研制的電動(dòng)車(chē)輛，引起了國(guó)內(nèi)外參觀者的濃厚興趣；1999年6月，河北長(zhǎng)安勝利汽車(chē)有限公司又開(kāi)發(fā)成功SL6700型20人座的“遠(yuǎn)望”牌電動(dòng)客車(chē)；1999年10月在北京舉行的第十六屆國(guó)際電動(dòng)車(chē)學(xué)術(shù)會(huì)議暨展覽會(huì)上，北京、上海、成都、山東、河南、廣東、湖北等眾多電動(dòng)車(chē)、電池制造廠家也推出了最能代表自己特點(diǎn)的最新電動(dòng)車(chē)整車(chē)以及相關(guān)配套產(chǎn)品參加展覽。大連化學(xué)物理研究所將于2000年組裝以純氫為燃料的30 kWPEMFC為動(dòng)力的中巴車(chē)，并計(jì)劃研制以甲醇重整制氫為燃料的FCEV。

3.如何發(fā)展我國(guó)的電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)

為更好地發(fā)展我國(guó)電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)，我們應(yīng)該結(jié)合我國(guó)國(guó)情，選好突破口。我們認(rèn)為目前可以從以下兩個(gè)方面入手。

首先，我們可以在有影響的大城市開(kāi)設(shè)電動(dòng)公共客車(chē)專(zhuān)線，以公交車(chē)的示范效應(yīng)帶動(dòng)整個(gè)電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)。我國(guó)人口眾多，城市道路擁擠，居民平均收入較低，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)還不可能大規(guī)模普及私人轎車(chē)；而公共汽車(chē)具有運(yùn)輸效率高的優(yōu)點(diǎn)，仍然將是我國(guó)廣大城鄉(xiāng)的主要運(yùn)輸工具。電動(dòng)公交車(chē)可以采用目前比較成熟的閥控鉛酸蓄電池提供動(dòng)力。鉛酸蓄電池作為一種安全、低成本、高功率的蓄電池，可以使電動(dòng)車(chē)獲得很好的加速和爬坡性能，其容量能保證汽車(chē)在中等范圍內(nèi)運(yùn)行；它的缺點(diǎn)是體積大，能量密度低。但由于電動(dòng)公交車(chē)本身質(zhì)量、體積大，因此采用的閥控鉛酸蓄電池質(zhì)量、體積方面的缺陷也并不突出。公交車(chē)行駛距離有限，并且是定點(diǎn)、定時(shí)行駛，電池的充電可以制度化，甚至可以在行駛間歇中補(bǔ)充電，電池放電深度不會(huì)太大，這大大有利于電池壽命的延長(zhǎng)。因此，在電動(dòng)公交車(chē)上，現(xiàn)有電池的缺點(diǎn)并不明顯，還可以通過(guò)很好地維護(hù)電池以延長(zhǎng)其壽命從而降低整個(gè)營(yíng)運(yùn)成本。即在我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)條件下集成的電動(dòng)車(chē)，已經(jīng)可以滿足公交系統(tǒng)及類(lèi)似領(lǐng)域的性能要求。另外，我國(guó)生產(chǎn)鉛酸蓄電池有50多年的歷史，有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)量居世界前列，價(jià)格也最低廉。閥控鉛酸蓄電池解決了開(kāi)口式鉛酸蓄電池酸性氣體逸出和全密閉免維護(hù)鉛酸蓄電池的高成本問(wèn)題，是目前在我國(guó)作為動(dòng)力型化學(xué)電源應(yīng)用于各種電動(dòng)車(chē)而價(jià)格又能被接受的電池種類(lèi)。假如國(guó)家現(xiàn)在能夠采取措施啟動(dòng)電動(dòng)公交車(chē)產(chǎn)業(yè)，例如通過(guò)制訂相應(yīng)的政策法規(guī)并啟動(dòng)一個(gè)示范工程，讓電動(dòng)車(chē)走出試驗(yàn)階段，在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中不斷發(fā)展和完善，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，則很可能吸引眾多企業(yè)的大量投資，在中國(guó)電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)中進(jìn)行有序地競(jìng)爭(zhēng)、發(fā)展，就有可能產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。公交系統(tǒng)是一項(xiàng)公益性事業(yè)，有著很大的社會(huì)效益，有著其它行業(yè)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。顯然，電動(dòng)公交車(chē)是我國(guó)電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)突破口。

我國(guó)電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)化的另一個(gè)突破口則是電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)摩托車(chē)。中國(guó)號(hào)稱(chēng)“自行車(chē)王國(guó)”，無(wú)疑中國(guó)電動(dòng)車(chē)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化從電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)起步更符合中國(guó)國(guó)情：從居民平均收入水平和大眾需求來(lái)看，它們比電動(dòng)汽車(chē)更容易普及推廣；電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)是兩沖程燃油摩托車(chē)和助力自行車(chē)最好的替代產(chǎn)品；電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)摩托車(chē)的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)投資小、上馬快，能迅速形成生產(chǎn)規(guī)模。從1999年10月在北京舉行的第十六屆國(guó)際電動(dòng)車(chē)學(xué)術(shù)會(huì)議暨展覽會(huì)展出的情況看來(lái)，我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)整車(chē)及相關(guān)部件的生產(chǎn)技術(shù)與電動(dòng)汽車(chē)相比顯得更為成熟。因此，電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)是我國(guó)發(fā)展電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)的又一個(gè)突破口。但是，我們應(yīng)該注意到，目前的這個(gè)市場(chǎng)還很不規(guī)范，政府應(yīng)該加強(qiáng)引導(dǎo)，防止由于產(chǎn)品性能的不完善以及用戶使用不當(dāng)而對(duì)電動(dòng)車(chē)事業(yè)造成不利的影響。

4.幾種有前途的電動(dòng)車(chē)用電源

從以上分析看來(lái)，我國(guó)目前的化學(xué)電源技術(shù)，在技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面已經(jīng)能夠初步滿足發(fā)展中國(guó)電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)的初級(jí)階段的需要，但仍然需要大力加強(qiáng)和提高。

從性?xún)r(jià)比看，近期內(nèi)能被電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)接受的只能是鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池歷史悠久，在電動(dòng)車(chē)需求的刺激下，也取得了很大進(jìn)展，達(dá)到了較好的性能指標(biāo)。如江蘇雙登電源有限公司開(kāi)發(fā)出的橢圓形管式閥控鉛酸蓄電池，經(jīng)清華大學(xué)檢測(cè)，5 h率質(zhì)量比能量為38～40 Wh/kg，一次充電行駛里程為100 km，并在驅(qū)車(chē)行駛6 000 km后通過(guò)國(guó)家計(jì)委驗(yàn)收鑒定；廠方自測(cè)其循環(huán)壽命大于750次（D．O．D為75%）。從這些指標(biāo)看，目前的鉛酸蓄電池性能比以前有很大提高，但還有潛力可挖。目前尚需解決的主要是電池一致性、能量密度低以及壽命短等問(wèn)題，同時(shí)還應(yīng)該重點(diǎn)發(fā)展密封、免維護(hù)的電池種類(lèi)。

混合電動(dòng)車(chē)的成本中電池所占比例并不大，因此可以采用價(jià)格較貴但性能更好的化學(xué)電源，如金屬氫化物鎳電池（MH-Ni）和鋰離子電池。我國(guó)對(duì)MH-Ni電池研究投入了大量資金，MH-Ni電池長(zhǎng)期被認(rèn)為是我國(guó)“863”計(jì)劃中產(chǎn)業(yè)化最成功的例子，也就是從技術(shù)到商品化投產(chǎn)都是自主開(kāi)發(fā)的。雖然由于各種原因產(chǎn)業(yè)化結(jié)果不甚理想，但我國(guó)是稀土資源大國(guó)，貯量占世界的70%，我國(guó)有條件、有能力將其真正國(guó)產(chǎn)化?；旌想妱?dòng)車(chē)則為其研制開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)機(jī)遇，目前我國(guó)動(dòng)力型MH-Ni電池的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。鋰離子電池是在鋰蓄電池研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新電源體系，在保持了鋰電池具有高比能量、長(zhǎng)壽命優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，負(fù)極材料采用了能在充放電過(guò)程中嵌入和脫嵌的電極材料而不再使用活潑的金屬鋰，安全性能有了根本改進(jìn)，因此近年得到了很大的發(fā)展。現(xiàn)在合格的鋰離子電池還加上了短路斷流器等一些保險(xiǎn)措施，使用安全更有保障。這是一種很有前途的化學(xué)電源。但由于電極要使用鈷、鎳等貴重金屬材料，有機(jī)電解液也較貴，因此價(jià)格仍居高不下，只能使用在手機(jī)電池、攝象機(jī)電池等少數(shù)場(chǎng)合。雖然其價(jià)格現(xiàn)在已降到剛上市的十分之一，但仍有很大下降空間。目前降低鋰離子電池的成本是當(dāng)務(wù)之急。我國(guó)中科院物理所、北京有色金屬研究總院、武漢大學(xué)、北京大學(xué)等單位均已研制出或開(kāi)始批量生產(chǎn)鋰離子電池樣品，中科院物理所的擁有自主產(chǎn)權(quán)的18650型鋰離子電池產(chǎn)品性能已經(jīng)達(dá)到日本同類(lèi)產(chǎn)品水平；天津電源研究所和廣東肇慶、江門(mén)等地已有幾家單位開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。目前尚需解決的問(wèn)題是批量生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品性能不穩(wěn)定、成本太高等問(wèn)題。

從近期、中期的需要和可能性分析，MH-Ni電池和鋰離子電池是高檔電池電動(dòng)車(chē)和混合電動(dòng)車(chē)的選用電池。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，燃料電池和燃料電池電動(dòng)車(chē)是發(fā)展方向。總之，我們應(yīng)該以最有效方式進(jìn)行先期的投入，在若干重要的方面真正有我們自己的創(chuàng)新，才能受到國(guó)際的重視，并在此基礎(chǔ)上參與國(guó)際上的平等合作，建立我們自己的電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)。

除上述幾種電源外，還有以下幾種電源值得注意。鋅鎳電池近年來(lái)有所突破，其性能指標(biāo)已達(dá)到當(dāng)前MH-Ni電池的水平，而價(jià)格有望大幅度低于MH-Ni電池。目前在廈門(mén)已經(jīng)建廠投產(chǎn)。超級(jí)電容是一種電化學(xué)電容器，單位體積電容量很大，如用于電動(dòng)車(chē)，其儲(chǔ)存的電能可以在瞬間放出以協(xié)助化學(xué)電源工作（然后其電能以充電方式恢復(fù)），從而達(dá)到降低蓄電池的沖擊負(fù)載、減輕化學(xué)電源的負(fù)擔(dān)的目的，因此它可以在一定程度上延長(zhǎng)蓄電池的壽命。超級(jí)電容器制造工藝并不復(fù)雜，成本也不太高。另外，目前太陽(yáng)能電池還存在效率不夠高、成本不能降低等問(wèn)題，近期內(nèi)只能作為電動(dòng)車(chē)的補(bǔ)充電源，尚不能大規(guī)模應(yīng)用；但太陽(yáng)能作為“最清潔”的、取之不盡用之不竭的能源也值得關(guān)注，北京工業(yè)大學(xué)在這方面已有一定的基礎(chǔ)。

5.結(jié)語(yǔ)

發(fā)展電動(dòng)車(chē)不僅具有巨大的社會(huì)效益, 還可能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益, 世界各國(guó)政府以及各大汽車(chē)制造商都在紛紛著手開(kāi)發(fā)各種不同類(lèi)型的電動(dòng)車(chē)。隨著人們對(duì)環(huán)保的重視和科技的進(jìn)步, 電動(dòng)車(chē)必然成為21世紀(jì)的主流交通工具。作為一種清潔、小型、中速和短途的日常交通工具, 電動(dòng)車(chē)在中國(guó)有著得天獨(dú)厚的發(fā)展條件和廣闊的應(yīng)用前景。我們應(yīng)該抓住機(jī)遇, 推動(dòng)我國(guó)電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)化工程的進(jìn)程, 實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略目標(biāo), 并刺激和促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè), 如電子、控制、材料和新型電源等新興產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展, 在世界汽車(chē)工業(yè)中占有自己的一席之地。