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国外电动汽车研发和应用的现状
新能源资讯通报(一)
[ 作者:青山 | 转贴自:本站原创 | 点击数:4938 | 更新时间:2010/5/15 | 文章录入:webadmin ]

 

20世纪70年代,汽车保有量呈几何级数增长,造成了严重的环境污染。西方发达国家政府开始注重环境保护,一些著名的汽车公司转向研究和开发电动汽车。从20世纪70年代起,世界发达国家均投入巨资进行电动汽车的商业化开发和应用。

  1美国电动汽车的发展

  1.1美国纯电动汽车发展概况

  美国汽车年产量超过1000万辆,汽车的保有量超过2亿辆以上。汽车工业是美国的支柱产业,在给美国带来繁荣昌盛的同时,也带来了能源危机、环境污染以及资源的浪费。近年来,美国从国外进口石油约占其全国消耗量的一半以上。1973年因争夺石油资源而爆发的中东战争,引起了世界性的石油危机,导致美国、欧洲和日本等一些依赖进口石油的国家,在国家安全和国民经济上受到了石油危机的威胁。为了避免再次受到石油危机的冲击,各个国家开始重视对电动汽车的研究和开发。

  美国有丰富的电力资源,有强大的电力网络。为了适应经济建设的发展和社会发展的需要,美国投入了大量的人力和物力,研制开发各种型式的电动汽车。

  美国是世界上大气污染最严重的国家之一,也是防止和限制大气污染最严厉的国家之一。20世纪五六十年代,在美国的一些大城.市里,相继出现了因为汽车排放对大气环境造成严重污染而引起的光化学烟雾危害事件。特别是在芝加哥,光化学烟雾笼罩城市上空长期不散,造成了严重公害,影响了芝加哥市民的健康,从而引起了科学家和美国政府的关注。19767月,美国国会通过《电动汽车和复合汽车的研究开发和样车试用法令》,以立法的形式、政府资助和财政补贴等手段加速发展电动汽车。1990年,加里福尼亚州在对防止大气污染而制定的限制法规中规定:到1998年,“零污染”汽车的销售比例要占新车销售额的2%;到2000年,“零污染”汽车销售的比例要占新车销售额的5%;到2003年,“零污染”汽车销售的比例要占新车销售额的10%。这一法规的****,引起了世界汽车工业和环保界的震动。随后,美国东部的10个州也都通过了相应的法规。法规的强化推行,促进了电动车小批量、商业化生产和实践应用的进程。此后,美国还****了一系列鼓励电动汽车发展的政策。在这些因素的推动下,美国电动汽车产业化进程有了较快的发展。

  1991年,美国通用汽车公司、福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司共同协议,成立了“先进电池联合体”(USABC),共同研究开发新一代电动汽车所需要的高能电池。199110USABC与美国能源部签订协议,在199119954年间投资226亿美元来资助电动汽车用高能电池的研究。199110月美国电力研究院(ERPl)也参加了先进电池联合体来参与高能电池与电动汽车的开发,主要有镍—氢、钠—硫、铿聚合物和铿离子等高能电池。其中镍—氢、铿聚合物和铿离子电池将投入商业化生产。美国通用汽车公司还在底特律建成EV1(纯电动汽车)电动轿车总装线,每天生产10辆电动轿车。

  《美国混合式电动大客车的发展规划》是由联邦运输管理署(FTA)、纽约州财团、纽约市运输局、纽约电力局、州电力研究协会、电动研究院等部门共同制定的。规划目标是研制122m(40ft)低通道、225kW高功率、低尾气排放的混合式电动大客车。目前,车辆的第一阶段和第二阶段的研制和运行测试都已完成。在纽约市的运行实验中,其尾气排放和燃用压缩气燃气(CNG)的大客车相比大致一样。从此车研制发展的趋势看,有专家预测可能会在3-5年内引发一场公共车辆运输事业的革命。

  美国电动汽车的研究和开发,得到了美国政府的支持,投入了大量的资金和科研力量,使资金来源有了可靠的保证,在应用现代技术上得到了广泛的支持。在美国,三大汽车公司相互协商,共同促进电动汽车的开发和研究。该国以三大汽车公司为主导,利用大汽车公司雄厚的技术开发力量和先进制造条件,开发出不同特点的电动汽车。同时,还充分利用汽车、机电、电子、控制和材料等行业的优势,分工开发电动汽车的各种总成和技术单元,也使电动汽车得以迅速发展和不断改进提高。

  1.2美国发展电动汽车的计划

  美国发展电动汽车主要有以下几项计划:

  (1) PNGV计划(新一代汽车伙伴计划)

  “PNGV计划”的最终目的是研发出一系列新型EVHEV,保证车辆高性能,减少排放和车辆生命周期费用。“PNGV计划”所面临的技术挑战涉及到整个设计和组装过程,包括3个主要部分:一是在减轻车身和底盘的质量的同时要满足安全性要求;二是在增加能量转化效率的同时要满足排放标准;三是在提高燃料效率同时不增加成本。

  除了这些技术问题外,该计划还有一些非技术方面的考虑:一是用于生产新车型的原材料转化为成品时需要考虑合理的经费;二是汽车制造业需要改革,特别是在企业结构、汽车部件的生产和组装、投资、劳务分配和能源等方面;三是要考虑顾客接受EVHEV新车的程度以及其是否负担得起。

  (2)Freedom CAR计划(自由车计划)

  “Freedom CAR计划”将集中于风险较高的实用技术研究,利用国内可再生能源制造氢燃料电池,以使用该种电池不损害汽车使用的自由、不损害选择汽车的自由和不增加使用成本为目的。同时,在不使用国外燃油的前提下,还要研究出可以做到能够支付使用费用、没有排放污染的全功能轿车和载货汽车,同时要求不损害车的安全性、灵活性和汽车选购的自主性。

  “Freedom CAR计划”的目标为:不受燃油的限制、没有排放污染、选购你喜欢的汽车、不受限制随时随地驾驶、燃料便宜、添加方便。

  “Freedom CAR计划”的战略步骤为:第一,发展可负担起的氢燃料电池汽车技术及相应的氢基础设施;第二,继续支持可降低燃油消耗率和减少环境污染技术的发展;第三,发展可用于多种车辆的燃料电池技术,而不只限于某一种汽车。

  (3)EV电池利用研究项目

  2002年,美国能源部批准经费1500万美元,用于“工业研究、开发和演示使用电池的电动汽车”的费用共担项目,包括使用效率和动力储存、供电质量等。该项目批准6个月后,美国议会制定了相应的法律。

  (4)2亿美元代用燃料示范项

  美国能源部制定了一个2亿美元的《招标计划》,为15个地区提供2000万美元的联邦配套基金发展电动汽车示范项目、超低含硫柴油和代用燃料汽车,支持基础设施建设,以发展交通系统的多样性。

  (5)氢燃料的研究和发展

  美国能源部制定了3项与氢相关的发展计划,即氢研究发展计划,氢发展的技术评估、信息发布、培训计划和效率高、成本低、对环境影响小可再生的氢生产方法的研究计划。

  (6)公共汽车氢燃料演示项目

  批准了在2002-2006财政年度,总费用为15亿美元的燃料电池公共汽车示范项目,以从事氢生产、储存和在运营的公共汽车中的使用。

  (7)绿色校车示范项目

  能源部建立了一个3亿美元的鼓励学校使用纯电动汽车、燃料电池汽车和超低硫磺柴油机校车的示范项目。

  为了促进天然气燃料电池校车发展和验证天然气燃料电池校车的可行性,拿出2500万美元的基金用于与私人燃料电池制造商合作,当地州政府保证使用不少于2辆天然气燃料电池校车用于评价天然气用作燃料电池的效果。而非联邦拨款的20%用于燃料基础建设的实施,50%用于示范项目活动。

  (8)AVP计划

  1994年在美国21世纪交通法授权下,美国交通部成立专门研究管理机构对EVHEV研究计划进行建议、组织和管理,此机构称做AVPAVP的设立是对PNGV系统的补充,是政府“EVHEV研发计划”的延续。

  “AVP计划”推动其研发的成熟技术转化成实际的应用,并提供相当有价值的交叉学科和多个行业的合作经验,允许具有不同经历和技能的研究伙伴加入“AVP计划”,保证新鲜血液不断加入以及保持项目成果持续高产。

  “AVP计划”不但研发出新型EVHEV,而且提供给汽车制造商实用的EVHEV原型,以争取提供给汽车用户更清洁、更安静(低噪声)、更安全、更加节能的新型车。

  2.欧洲电动汽车的发展

  2.1 法国

  法国是一个缺少石油的国家每年要从国外进口大量石油。石油制品的价格很高,约是美国的4倍,法国大气的污染源主要来自汽车的排放。因此,法国是全世界最积极研制和推广电动汽车的国家之一。

  法国电力供应充沛且多用核能发电和水力发电,发电源干净、电价便宜,汽车工业发达。法国有丰富的电力资源,核发电站的电力占全国总电力的75%;水力发电站的电力占全国总电力15%。电力的价格也较便宜。法国政府鼓励开发电动汽车和充分利用电力资源,在政策上给予支持,为开发电动汽车提供资助。

  法国政府、法国电力公司、标致—雪铁龙汽车公司和雷诺汽车公司签属协议,共同承担开发和推广电动汽车,共同合资组建了电动汽车的电池公司,萨夫特(SAFT)公司承担电动汽车的高能电池的研究和开发,以及电池的租赁和维修等工作。在拉—罗切里(La Rochelle)市试验推广电动汽车的使用,投入了50辆小型4座电动客车,建立了9个普通充电站和3个快速充电站,进行两年的使用试验,法国政府还计划在巴黎等城市推广使用电动汽车。在法国政府****了各种优惠政策保障电动汽车的发展的大力推动下,20世纪90年代以来,法国电动汽车得到了迅速的发展。

  1990年法国标致—雪铁龙汽车公司所开发的J5C-25电动载货汽车投入生产。1995年法国能源部、标致—雪铁龙汽车公司开发了标致—106SAXO4座电动轿车,用雪铁龙-AX型轿车改装了电动轿车;雷诺汽车公司研制了Clio4座电动轿车及其变型车等,并投放在罗切里市进行试验。1997年法国的电动汽车产量达到二千辆左右。

  不仅如此,法国政府非常鼓励使用电动汽车,使法国电动汽车的发展位居世界前列。4年前,法国政府电力公司与汽车制造商签订了协议,使全国电动汽车保有量达到10万辆,在20个城市推广使用电动汽车。目前,法国已有十余个城市运行电动汽车且有比较完善的充电站等服务设施,政府机关带头使用电动汽车。

  法国在电池、电子控制和电机技术等电动汽车技术方面列世界前茅,因此,为其发展电动汽车有了技术上的保障。20世纪90年代以来,法国汽车制造商已经研制出多种电动汽车,例如雷诺汽车公司研制了一种名字叫做“Zoon”的可变轴距微型电动汽车,曾经轰动一时。

  法国政府为了鼓励用户使用电动汽车,还采用了“企业购买电动汽车在第1年可以免税”的措施。同时,电动汽车生产厂家每生产1辆电动汽车,法国电力公司将提供1万法郎的补助,以扩大电力使用范围。目前,法国电动汽车的普及程度和保有量都位居世界前列。

  2.2德国

  德国政府十分重视环境保护,投入大量资金用于电动汽车的研制。1971年,成立了城市电动车交通公司(GES),积极组织电动车的研究与开发。1991年,在拜尔州投入了300辆电动汽车进行运行。拜尔州还拨400万马克,购买电动汽车的消费者可以得到车价30%的资助。另外,汉堡市也采取了资助用户车价的25%,用来鼓励用户购买电动汽车的措施。

  德国政府指定奔驰汽车公司和大众合资建立了德国汽车工业有限公司的科技开发机构。1992年德国政府拨款2200万马克,在吕根(Rugen)岛建立欧洲电动汽车试验基地,组织了四大公司62辆各类电动车在吕根半岛城运行试验,对64辆电动汽车和电动汽车的系统工程进行了长达4年的大规模试验,并且有很多国家和城市也都有电动汽车参加了吕根岛的试验。1994年展示出了19种轿车,13种面包车,4种大客车,都进入了实用阶段。

  20世纪70年代末期,德国戴姆勒—奔驰汽车公司生产了一批LE306电动汽车,采用铅酸电池。电压180V,容量180Ah,铅酸电池质量为1000kg。有它激直流电动机,电动机最高转速为6000rmin。有效载荷为1450kg,总质量为4400kg。最高时速为50kmh,最大爬坡度为16%,原地起步加速到50kmh的时间为14s,续驶里程可达120km20世纪80年代初期,德国奔驰汽车公司生产了电动大客车和商用电动汽车,该公司还宣布要投资47亿美元研究开发燃料电池,计划2005年实现产业化。欧宝公司在1972年开始研制新型电动汽车。1981年与BBC公司(现在的ABB公司)合作研制了电动轿车。

  2.3其他国家

  英国是当今世界生产电动汽车较先进和使用最广泛的国家,使用历史已有50年之久,上个世纪80年代中期英国就有12万辆电动汽车在运行,目前全国已拥有40万辆电动汽车。英国政府投资二千多万英镑支持电动汽车的开发,实行多项优惠政策给使用者,例如免收牌照税、养路费,夜间充电只收12的电费等。英国国际汽车设计公司从1979年开始研制电动汽车,卢卡斯、贝德福电动送货车及轿车。1991年克罗德里蓄电池公司投资建立电动汽车生产集团,研制成MOLC3型混合瓶动电动汽车,行程130km

  瑞士为了防止环境污染,要求在旅游区只能使用电动汽车,它是欧洲电动汽车使用效益最高的国家之一。瑞士布赫尔轻型结构公司从1985-1991年生产了11辆短笛微型电动汽车。

  瑞典的VOLVO汽车工业公司、意大利的菲亚特公司、瑞士的荷拉奇和埃苏拉公司等,都不惜投入巨额资金,研究开发新一代电动汽车,并力争早日实现产业化。

  意大利为了降低空气污染,上世纪80年代末建立了电动汽车车队,共投入52辆电动汽车试验,所有车均用铅酸电池。1990年菲亚特汽车公司生产“熊猫一览lef/ra”,装载质量为1330kg,车速为70kmh,续驶里程为100km,采用铅酸电池,或改用镍镉电池,车速可达100kmh,续驶里程可达180kin

  丹麦、奥地利、捷克、匈牙利等也都在开展电动汽车的研发工作。

  2.4 欧盟电动汽车发展计划

  欧盟发展电动汽车主要有以下几项计划。

  (1)德国政府同9个主要公司签订了一份理解备忘录

  德国政府同9个主要公司签订了一份理解备忘录,为创建一个清洁能源城市柏林而结成同盟。这一同盟,在概念上同美国加州的燃料电池合作计划类似,从2003年起测试30类车型的氢和其他燃料排放情况。这一计划将会持续5年,并由德国主要的汽油制造经销商Aral建成一个氢加油站。汽车制造厂家如宝马、戴姆勒—克莱斯勒、福特公司,还有柏林运输组织、天然气供应商Linde都将成为计划的参与者。

  (2)法国“PREDIT-20022006计划”

  电动汽车研究计划“PREDITI-20022006”除了对电动汽车的研究、开发进行大力支持外,还实施对电动汽车购买的财政鼓励措施。

  (3)冰岛的生态城市运输系统(ECTS)和欧洲七国九城市的欧洲清洁城市运输(CUTE)系统

  在这10个城市中,都将有3辆燃料电池公共汽车参与运营,每个公共汽车总站都将建加氢站,氢也将以不同方法生产,有的城市还在加氢站现场设有制氢装置。通过示范活动,提高对燃料电池客车和有关氢基础设施的认识,也将积累使用经验,并获得各种数据,以便进一步分析、比较。示范城市装备了燃料电池公共汽车并组建加氢基础设施车队,同时组建“燃料电池巴士俱乐部”,共同提出了这次活动的主要任务。其内容有7项:

  一是在10个欧洲主要大城市的城区范围内,进行为期两年以上的示范验证,搞清不同工作条件下,燃料电池公共汽车的使用和维修特点;二是收集有关燃料电池技术的公众信息;三是评价有关各种制氢方法所必需的基础设施(包括加氢站)的设计、结构、操作要求等;四是收集在使用条件下车辆与制氢、加氢有关的结构和操作特点等;五是在各参与单位和公司之间,交换燃料电池客车在不同工作条件下的各种经验及有关资料;六是验证燃料电池客车在不同气候、地形、城市交通条件下的工作情况;七是验证燃料电池客车在燃料消耗、燃料电池工作寿命的使用情况,包括加氢时间、H2的处理、维修保养等。

  3 日本电动汽车的发展

  3.1 日本纯电动车发展概况

  从世界范围的电动汽车产业化发展现状看,日本是最早开始发展电动汽车的国家之一。日本国土狭小,石油资源匮乏,几乎完全依赖进口,油价很贵。日本工业发达,人口密度很大,城市污染严重。因此,日本政府特别重视电动汽车的研究和开发。

  日本通产省1965年正式把电动车列入国家项目,开始进行电动汽车的研制。1967年,日本成立了日本电动汽车协会,促进了电动汽车事业的发展。1971年,日本通产省制定了《电动汽车的开发计划》。1991年,日本通产省又制定了《第三届电动汽车普及计划》,提出到2000年日本电动汽车的年产量要达到10万辆,保有量达到20万辆的目标。根据日本电动车辆协会的统计,在日本使用的电动汽车1989年为1046辆,1990年为1271辆,1991年为1037辆,1992年为1300辆。日本大阪市由市政府、大发汽车公司、蓄电池公司和电力公司共同组成促进电动汽车发展的地方组织,采用优惠的租赁方法来鼓励用户购买电动汽车,并在大阪市内建立10个快速充电站,为用户提供全方位的服务,促进电动汽车的推广。

  1998年日本东京电力公司联合日本电池公司,共同开发了“ZA”牌电动汽车,该电动汽车采用了高新技术,使其具有当时世界最高水平。日本大发汽车公司从1976年开始生产电动汽车,特别是电动轻型客车是大发汽车公司的主导产品。20世纪90年代,丰田汽车公司等多次展出豪华型的电动轿车,日本各大电力公司不仅在资金上参与电动汽车的开发,而且还在公务汽车的选用上优先选用电动汽车。

  丰田汽车公司在1996年就成功地研制出各公司至今仍在开发的燃料电池汽车的生产样车,并先于其他汽车厂家在1997年开始批量生产混合动力汽车,成为环保技术领域和世界电动汽车产业化的领头羊。丰田公司在第16届国际电动车展览会上展示的最新混合动力汽车“Prius”是世界上最早批量生产的混合动力汽车,并于199712月在日本销售。“Prius”混合动力电动车至今已生产了6万辆,在日本销售了35万辆,在美国销售了一万余辆,在欧洲销售了一万余辆。

  3.2日本电动汽车发展计划

  日本发展电动汽车主要有以下几项计划。

  (1)低公害汽车开发普及行动计划

  计划包括现处于实用阶段的低公害汽车的普及和燃料电池等下一代低公害汽车的开发,主要对象为:

  其一,处于实用阶段的低公害汽车。在本行动计划中现处于实用阶段的低公害车是指环境负荷较小、政府致力普及的汽车,包括压缩天然气汽车、纯电动汽车、混合动力电动汽车、甲醇汽车、低燃耗且低排放的认证车,即是达到《合理使用能源相关法律》的燃耗标准(Top Runner标准),而且是通过《低排放车辆认证实施要领(纲要)》认证的低排放车辆。

  其二,燃料电池汽车等下一代低公害汽车。包括燃料电池汽车以及通过技术创新,采用新燃料或新技术而能够减轻环境负荷的车辆。

  (2)专项研究计划

  针对电动汽车技术,具体的专项研究计划主要涉猎的内容有:燃料电池汽车等用锂电池技术开发、氢能利用技术开发、质子膜燃料电池系统的验证研究、质子膜燃料电池系统的普及基础事业、质子膜燃料电池系统的技术开发和氢气安全利用等基础技术开发费补助金等。

  4国外促进电动汽车发展的策略

  各国政府在大力扶持大型汽车集团的同时,纷纷制定环保和节能法规,采取投资、税收优惠、政府补贴促进消费的政策,以“双p”战略促进电动汽车产业的发展。“双p”战略即用push()pull()两种力量促进事业的发展。

  推:建立严格的空气污染治理法律和节能法规,限定非电动汽车的生产与消费,例如,美国有《空气清净法》、《国家能源法》,强制性要求各汽车公司电动汽车的销售量达到总销售量的一定比例;日本有《汽车NOx污染防治法》,强制要求政府各机构必须逐年增加电动汽车保有量的比例;瑞士在旅游观光基地禁止行驶燃油汽车等。

  拉:制定各种研发计划、优惠政策,投入资金,鼓励研究、生产、经销和消费电动汽车。欧盟的“明日汽车行动计划”、美国的“新一代汽车伙伴计划”(PNGV)以及最近提出的“自由车计划”(Freedom Car),还有日本的“低公害车开发普及行动计划”等,都旨在抢占电动汽车产业制高点。代表着当代先进水平的福特汽车公司的Think、通用汽车公司的Impact、丰田汽车公司的E-comPrius电动汽车、本田公司的Civic电动汽车正是这种竞争的结晶。

 

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