我国电动车现状及发展趋势
图3-3 电动车的道路负载
空气阻力： Fd是由于机动车高速穿过空气障碍而产生的运动阻力。
轮胎滚动阻力：Fr 是由于轮胎与地面摩擦产生的阻力。影响滚动阻力的因素主要有
轮胎的形状、压力、温度、胎面厚度、线网层、车速以及所传递的转矩等等，其中胎型和压力又是最主要的因素。
爬坡阻力：Fc爬坡时受到更直接的地心引力。坡度越大，阻力越大。
3.3 电动车的性能评价
林林总总、洋洋大观的电动车家族种类繁多、性能各异，如何建立一个统一的性能标准，以评价这些不同厂家生产的、不同类型的电动车，成为电动车发展的一项基础研究。
对于传统的燃油汽车，最高时速和加速能力是最重要的性能指标。由于每次加满油的行驶里程已远远超过了人们的一般需求，因而行驶里程对燃油汽车来讲，只是次要的件能指标。在环保意识不断提高的今天，人们已不再简单地追求汽车最高时速和加速性能，燃油汽车的废气排放已成为汽车性能的又一重要的考核指标。此外，汽车的舒适性、安全性等等也都会成为汽车推销商的卖点。对于电动车，一次充电后的最大行驶里程则是最重要的性能指标。这是因为，一辆1.5 L的燃油汽车加满汽油之后至少可行驶500 km，而大部分的现代电动车一次充电后的行驶里程在200 km左右，远低于燃油汽车，还不能完全满足人们对现代机动车辆的性能要求，从而成为制约电动车发展的主要因素。因此人们在评价电动车的性能时，主要要考虑如下性能指标： (1)车体重，kg；
21
我国电动车现状及发展趋势 (2)载重，kg；
(3)载客人数或载货体积，m3； (4)最大重量，kg； (5)能量效率和功率效率； (6)连续最大行驶速度，km/h； (7)最大爬坡能力，％；
(8)深度放电条件下的充电时间，h；
(9)最大行驶里程——电动车每次充满电后的最大行驶里程，km； (10)加速能力——电动车从静止加速到一定的时速，s； (11)最高时速——电动车所能达到的最高时速，km/h。
值得注意的是一辆电动车如果以40 km/h的恒速行驶在高速公路上，可行驶200 km，而在市区，则由于要不断地起动和刹车，可能最多行驶120 km。不同的行驶方式导致了电动车的行驶里程有很大的差异，为了合理地评价机动车 的性能，人们制定了统一的机动车驾驶模式。由于不同国家或地区的驾驶条件差异很大，各个国家分别制定有自己的驾驶模式，其中主要有：美联邦都是驾驶模式、欧洲驾驶模式、美国机动车工程师协会（SAE）J227a驾驶模式、日本电动车协会驾驶模式[18]。
由于我国的电动车开发起步较晚，目前尚未建立自己的电动车驾驶测试标准模式，而一直沿袭美国或欧洲的标准。因此建立适合我国国情的驾驶测试模式已是中国发展电动车事业的当务之急。
22
我国电动车现状及发展趋势 第四章 电动车心脏的能源系统
从前一章中我们关于电动车的主要参数和特性的分析可见，电动车能源系统的体积、重量、形状和技术参数，决定了电动车的行驶性能，是电动车最重要的子系统。在目前以及可以预见的未来，能源系统是电动车实现市场化的瓶颈，本章将对电动车的能源系统进行详细的讨论和分析。
4.1 电动车的能源特点
为了确保点东侧合理的行驶性能，对其能源系统应具有如下要求： (1)高比能量（2h放电率时至少44 W·h/kg)，以确保电动车达到合理的行驶里程 (2)高比功率，以确保电动车的加速和爬坡性能； (3)寿命长，免维护； (4)制造成本低廉； (5)自放电、自衰减小； (6)合理的运行环境要求； (7)充电快、效率高、设备简单； (8)尺寸小；
(9)发生事故时的安全性好； (10)可回收性好； (11)更换简便。
目前，适合电动车的能源系统有：蓄电池、燃料电池、电容器储能和飞轮储能等。其中蓄电池、电容器和飞轮是所谓储能系统，燃料电池则是利用化学反应产生电能的发电系统。由于蓄电池的技术比较成熟，价格相对低廉，就近期而言，蓄电池将是电动车的主要能源。最近燃料电池及电容器储能技术的发展受到了较多的关注，成为电动车长期发展中较有前途的能源形式，而飞轮储能技术的实用化则是电动车发展的远期目标[19]。
4.2 电动车蓄电池
4.2.1 蓄电池的容量
蓄电池的容量就是蓄电池的蓄电能力。通常以充足电后的蓄电池，放电至其端电
23
我国电动车现状及发展趋势 压到达规定的终了电压时，电池所放出的总电量来表示。当蓄电池以恒定电流放电时，它的容量(Q)等于放电电流(Id)和放电时间(td)的乘积：
Q = Id·td
式中Id的单位为安(A)，td的单位为小时(h)，Q的单位为安时(A·h)。如果放电电流不是一个固定不变的常数，那么蓄电池的容量为不同的放电电流与相应时间的乘积之和：
Q=Id1·td1＋Id2·td2＋…＋Idn·tdn
蓄电池的容量并不是一个固定不变的常数，除了与极板表面能参与电化学反应的活性物质数量有关外，还与充电的程度、放电电流的大小、放电时间的长短、电液的比重、温度的高低、蓄电池的效率以及新旧程度有关。在使用过程中，放电电流的大小和电解液的温度是影响蓄电池容量的主要因素[20]。
4.2.2 比能量
能源系统的比能量被定义为单位质量的能量。其量纲为（w·h/kg)。电动车能源与传统汽车能源最根本的差别，在于它们的比能量相差很大，表4-1给出了不同能源系统比能量的典型数据。由此可见，汽油的比能量是铅酸电池的250倍。从上一章的电动车系统理论分析可知，电动车的行驶里程则完全是由车载总能量决定的。由于电动车车载能源的比能量远低于传统汽车车载能源的比能量，这就决定了在蓄电池技术还未能取得有效突破的情况下，电动车的行驶里程仍将不敌传统汽车，这就是目前电动车还不能迅速普及的原因之一[21]。
能源
汽油 天然气 甲醇 氢气 煤 铅酸电池 钠硫电池 钢飞轮
比能量 /（W·h）·kg-1
12300 9350 6200 28000 8200 35~50 150~300 12~30
24
我国电动车现状及发展趋势 表4-1 不同能源系统比能量
4.2.3 比功率
与比能量的定义相类似，能源系统的比功率被定义为单位质量的功率，其量纲为W/kg。如果一个蓄电池的比功率较大，则表明在单位时间内，单位质量所放出的能量较多，即该电池能用较大的电流放电。而且电动车的加速性能是由其驱动系统的功率特性决定的。因此，蓄电池的比功率决定了电动车的加速性能。与比能量特性不同的是，蓄电池的比功率与传统的汽油或柴油相当，因此电动车的加速性能一般不低于传统的燃油汽车[22]。
4.2.4 循环寿命
蓄电池的充放电循环寿命是衡量二次电池的一个重要参数。蓄电池经受一次充电和放电，称为一次循环。在一定的充放电条件下，电池容量降至某一规定值之前，电池能耐受的充放电次数，称为蓄电池的充放电循环寿命。充放电循环寿命越长，电池的性能越好。
蓄电池的充放电循环寿命与放电深度、温度、充放电形式等条件有关。所谓“放电深度”，是指蓄电池放出的容量占额定容量的百分比。减小放电深度，即“浅放电”，蓄电池的充放电循环寿命可以大大延长。
传统汽车的能源结构即油箱，在整个汽车的寿命期内属于耐用部件，通常不会损坏。然而对于电动车，由于蓄电池隔板的自然锈蚀或者充放电过程中的人为损坏，使得蓄电池的寿命远低于电动车本身的寿命。因此，蓄电池的循环寿命成为影响整个电动车运行成本的一个重要因素[23]。
4.2.5 应用于电动车的主要蓄电池
在目前及可以预见的将来，蓄电池是电动车的主要能源。为了发展电动车的能源系统，美国能源部、通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司，会同主要的蓄电池生产厂商于20世纪80年代末成立了美国先进蓄电池集团(USABC)，以促进用于电动车的蓄电池技术的研究和开发。 (1)铅酸电池：
铅酸电池的额定电压是2V，比能量为35W·h /kg．比功率200 W/kg。他采用海绵状铅作为负极板，二氧化铅为正极板，用硫酸作为电解液。在充满电时，硫酸浓度最
25