电动车及混合动力车的现状与展望*广濑久士 丹下昭二*日本电动车辆协会供稿(JEVA)1 前言汽车开发出来已经有一个多世纪。

这期间,经过人们的努力,已经发展成为可以更加快捷、更加舒适地移动的方便的交通工具。

然而,近年来汽车排气中的氮氧化物及浮游微粒物质等所引起的大气污染,二氧化碳所引起的地球变暖等被看成是严峻的问题,这就要求采取全球范围的相应对策。

此外,作为燃料使用的石油,在2001年初被确认的埋藏量约为一兆桶,据估计可开采年数为42年。

可开采年数近20多年来已经增加了30多年。

今后,在相当一段时间内,这个可开采年数还会有所增长,但是总有一天要枯竭,这是毫无疑问的。

这就意味着以廉价石油作为能源的汽车总有一天会动不了。

当前,环境问题被看作更为重要的课题,但是根据石油的现实情况,很好应对将来的能源问题也是很重要的。

电动车(简称EV)及混合动力电动车(简称HEV)这类利用电的车辆,既对大气污染具有优良特性,同时又对地球环境和能源问题也有着优良特性,因此人们对其普及寄予了很大的期望。

2 EV 的特征、现状及开发状况2.1 EV 的特征EV 的优点与缺点如下。

(1)优点¹利用电池里储存的电能行驶,因此行驶过程完全不排出气体。

º振动和噪音很小,是一种很安静的车辆。

»减速时能回收能量,因而效率高。

¼由于利用电能,不一定必须依靠石油。

(2)缺点¹行驶距离短且载重量少等,用途受到限制。

º当今由于产量少、电池价格高等原因,EV 价格也高。

»充电需耗费时间(充电时间4~8小时)。

由此可见EV 虽然与内燃机汽车(简称ICEV)相比对环境等方面有优越的一面,但是在价格与使用方便等方面仍存在问题。

然而考虑到环境以及能源问题,它应被看作能够对社会作出贡献的一种车辆。

2.2 EV 的现状公路上行驶的EV 的保有量于2001年3月末约为3800辆(其中带发电机的自行车约为2500辆)。

从图1的总保有辆数演变的情况可以看到,1991年之后有增加的趋势,但是从1996年至1999年之间徘徊不前,2000年又变为增加,但总的数量还是很少。

不能普及的原因有:与ICEV 相比,一次充电可行驶距离、价格(包括保养费用),充电时间等问题。

这些至今还没有完全得到解决。

图1 日本EV 保有量的变迁2.3 EV 的开发状况在日本最早持续地开发和销售EV 的是大发和铃木两个公司。

自1990年以来,由于环境问题以及美国加州ZEV 法(零排放车辆法)的推行,日本各汽车制造商一齐开始了EV 的开发。

其它变情况见图2。

EV 的性能主要决定于电池的性能,而其可储存的能量有限,因而并不能行驶像ICEV 那样远的距离。

但是近年来新型电池得到了开发,EV 的性能得以飞跃地提高。

表1列出的1997年以来出现的EV,是装载有取代传统的铅电池的镍氢电池或锂离子电池的新一代的EV,而被称为第二代EV 。

其行驶距离在市区内超过200公里。

在轻型汽车方面,1997年铃木、大发出售装载有交流电动机的轻型EV 。

这些车的性能有了很大的提高,至此过去的不少问题得以缓解。

3 EV 普及的措施3.1 EV 普及领域的设想估计今后,EV 与I CEV 的价格差也难以克服,因此预计主要是在新的普及领域里使用。

也即随ITS (智能交通系统)技术的成熟,成为担当都市及地域性交通系统的一个侧翼的模式:简易代步车、家庭第二辆车、老人用车等。

在这些方面的应用预计会有所进展。

其次,国家、地方公共团体、公益企事业单位等历来的2003年(第25卷)第2期汽 车 工 程Automotive Engineer ing2003(Vol.25)No.2EV 使用者们基于环境、能源等问题,从进一步推广EV 在社会上的应用出发,将会比目前更加扩大引进EV 。

此外对环境保护积极的物流业、流通服务业等民间企业,作为连络、移动用,批发、配送用,可能进一步继续使用EV 。

再则,可以期待:近年来开始出售的低价单人坐的与电动自行车级别相当的EV 微型车,在户对户配送业务方面会有广泛使用的可能(表2)。

图2 EV 的开发年表表1 第二代EV 主要参数表制造商丰田本田日产车名RAV4LV EVEV PLUSLunnet EV长@宽@高(mm)3980@1695@16754045@1750@16304770@1765@1680车辆质量(kg)154016201730乘员人数(名)545最高速度(km/h)125130以上1201次充电行驶距离(km)215220230电动机种类交流同步电动机交流同步电动机铌磁石式同步电动机电动机最大功率(kW)50(连续)4962电池种类镍氢电池镍氢电池锂离子电池电池容量(Ah)95(5HR)95(5HR)94(3HR)总电压(V)288288345价格(万日元)495租赁26.5/月停止出售#205#2003年(第25卷)第2期 汽 车 工 程表2 单人乘坐EV 举例制造商竹冈光冈荒子车名MiludeMC-1EVEveryday Coms长@宽@高(mm)2150@1140@13501955@1130@14751935@955@1600车辆质量(kg)240320270乘员人数(名)111电动机直流串激直流串激后转与车轮连接电池密封式铅电池密封式铅电池密封式铅电池充电100V #12A 100V #9A 100V #9A 续航距离55km(市街行驶)60km(30km/h 定速)60km(10程序驾驶)最高速度(km/h)606050价格(万日元)68.667.868.53.2 电动车普及方案根据上述EV 普及领域的设定,本协会(日本电动车辆协会)提出了如下的促进EV 普及的若干个方向性措施。

这些措施不只是与本协会有关,而且还需得到国家及地方公共团体,制造商、使用者等的有关各方通力合作,促进普及才能取得成果。

(1)新的市场需求的开拓¹商务以及中心市区街道用的城市车辆系统;º新城市住宅小区的EV 共同保有;»旅游景点的公用车辆系统等。

(2)对EV 性能的提高及技术开发的支持¹电池寿命的提高;º为减低电池成本而进行的技术开发的支持。

(3)引进环境保护以及社会给予优惠的方案¹充电设备等的基础设施的建立;ºEV 优惠税制的加强。

(4)价格及维修经费方面的方案(5)普及以及宣传活动的强化等3.3 共同使用试验的实施和研讨(图3,表3)根据上述的提案,目前在进行如下的EV 共同使用试验。

¹业务及中心市区街道(横滨港新开发21地区):横滨城市车辆使用样板事业的实施(1999年10月至今)。

º居住区(多摩新区):多摩使用家庭第二车辆系统的样板事业的实施(1999年10月至今)。

»商业区(大阪):大阪载重车共同使用系统的样板事业的实施(1999年12月至今)。

¼商务及城市型旅游景点(京都):京都公用车辆系统的样板事业的实施(2000年12月至今)。

图3 城市车辆系统#206#汽 车 工 程 2003年(第25卷)第2期表3 EV 简易代步器例制造商丰田日产本田车名e #comHyperminiICVS-Citypal长@宽@高(mm)2790@1475@16052665@1475@15503210@1645@1645车辆质量(kg)770840995乘员人数(名)222最高速度(km/h)1001001101次充电行驶距离(km)100115130电机种类永久磁石式同步型永久磁石式同步型永久磁石式同步型电机最大功率(kW)18.524(连结)30电池种类镍氢电池镍氢电池镍氢电池电池容量(Ah)28(5HR)90(3HR)-总电压(V)288120288价格(万日元)试验车辆400试验车辆4 HEV 的特征、现状及开发状况4.1 HEV 的型式及种类HEV 是具备有多个动力源(主要是汽油机或柴油机及电动机),并根据情况将几个动力源同时或单个使用以行驶的机动车辆。

目前市场出售的HEV 有串联式、并联式和串并联复合式。

其各自的特征分述如下。

(1)串联型式 发动机发出的电再通过电动机而行驶的电动车,它还装载有将发出来的电储存起来的电池(例:Coaster)。

虽然用燃料电池或太阳能电池替代发动机装载的车辆至今还没有销售,但也应归于这一类。

(2)并联型式 是发动机和电动机的动力一并使用以行驶的方式。

行驶时的发动机为主体,当起动以及加速时发动机的一部分负荷由电动机来承担,以补助驱动力。

在轻负荷时发动机的效率较差,这时电动机变为发电机,而向电池充电。

其次,制动及下坡时利用再生制动而发电,向电池充电。

车辆临时停车时,发动机被关闭,以减少能量消耗(例HIMR ,Insight,Crown-车型名称,见表5,表6-译者)。

(3)串、并联复合型式 对并联型式追加上专用的发电机。

根据不同情况分别使用串联或并联方式,以提高热效率(例Pr ius,Tinchyprid Estima)。

4.2 HEV 的特征HEV 的优点与缺点如下。

(1)优点¹发动机的负荷有所减轻,因而排放气体少。

º由于得到电动机动力的辅助,使发动机处于良好的状态下工作,加之制动的能量回收等,这些都有助于减少燃料消耗。

»由于发动机负荷的减少从而噪音也减少。

¼燃料的补给可以利用现有的供油设施。

(2)缺点¹由于有多个动力源而成本提高。

º由于有多个动力源,增加了质量和所必需的装载空间。

4.3 HEV 的现状日野公司的HIMR 型大客车、载重车、拉圾车从1994年3月开始销售至2001年3月末约售出250辆。

丰田公司的Coaster 从1997年8月开始销售至2001年3月末约售出40辆。

丰田公司的Prius 从1997年12月开始在国内销售至2001年8月末约售出53,400辆。

本田公司从1999年11月起开始了Insight 的国内销售,至2001年8月末约出售了1800辆。

日产公司于2000年4月开始了Tinohybr id 的限量销售(约100辆)。

进入2001年丰田公司相继出售了Es 2timahybrid 和Crown Mildhybrin(表4、表5、表6)。

4.4 HEV 的开发状况预计今后在日本销售的车种有本田公司的Ciric,该车根据通告于12月出售。

其次,根据新闻报导,爱新AW 公司将从2003年起始向福特提供混合燃料动力系统。

据报导,海外方面2003年福特将出售SUV(特种功能车)Escope,戴2克公司将出售SUV Durang,2004年通用公司也将出售一种SUV 。