是在上下班时使用，总计约有4小时左右。虽然前者造价比后者高，但政府、公司可以承受，而且究其社会效益来看，前者要远远大于后者。第四，需求量大。由于我国目前城市化进程较快，城镇人口密度高，这就使我国对公交客车的需求量比西方国家大得多，而且我国的公交客车技术与西方国家的差距要比轿车小得多，在不长的时间内设计出外形美观、价格合理的电动公交客车是可能的。第五，便于集中管理。公交车由各城市的公交集团公司统一管理，有资金和技术集中的优势。同时在市场运作和运营过程中便于政府出台管理政策和支助措施。目前我国的城市燃油公交客车保有量大约为50万辆，更新周期一般为5年。不计其增长率及其它需求，每年应新生产10万辆才能维持现有的保有量。假如传统燃油公交车用电动客车替代:若替代1%即需要一个年产1000辆的城市电动客车工厂;若替代10%则需要一个年产1万辆的电动公交客车企业。纯电动公交客车在我国有着得天独厚的发展条件和广阔市场。因此，大力发展城市纯电动客车，对于合理利用资源、改善环境、提高人们的生活质量、实现社会的可持续发展以及实现能源结构多样化，加强我国能源安全都具有极其重要的意义。 1.2国内外纯电动汽车的发展状况 1.2.1国外纯电动车的发展
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。经历了基础研究、关键技术突破、产品开发和试验，车队和小区域的试用，现在正在转入小批量商业化生产和实际应用探索的阶段。美国政府以能源部为中心，在电动汽车的研制开发过程中连续的逐年递增投入资金。1976年美国制订了电动车辆研究计划。1984一1985年美国能源部拨款1900万美元支持电动车的研制。据美国电动汽车协会1995年发表的统计数据，美国有190家电动汽车研发、生产企业。通用的电动车第二代EV-l与 1996年开始小批量商业化生产。至2000年大约售出 1110辆。福特公司2002年推出全新的THINK都市车。不过近些年由于纯电动车的价格太高且续驶里程未能满足使用者的需求，因此诸如EV-1、Chrysler EPIC等已相继停产。然而美国国家实验室还继续进行纯电动汽车的先进驱动系统、先进电池及其管理系统等的深入研究。另外小型、低速、特种用途的纯电动汽车也在不断的发展。欧洲各国成立了欧洲电动汽车协会，并得到欧洲经济委员会的支持和资助。法国的标致一雪铁龙与雷诺两大汽车公司一直在积极研制电动汽车，1990年J5和C25电动货车投人生产，1995年标致和雪铁龙电动汽车投入生产。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前茅。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。戴姆勒公司计划在2010年推出小型车smart品牌和豪华车梅塞德斯一奔驰品牌的电动车。目前Eleetri。Smart在欧洲部分城市己有运行。如图1.1所示为
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Eleetricsmart正在伦敦街头运行和在充电站充电。
图1.1在城市中运行的 EleetrieSmart
日本政府一直很重视电动汽车的发展，很早就制定了电动汽车发展计划。1991年通产省制定了第三届电动汽车普及计划，用于推动电动汽车的普及与应用，日本各汽车制造商均开始了纯电动汽车的开发。1997年后日本汽车制造商推出了装载镍氢、镭离子电池的第二代纯电动汽车。90年代末，丰田公司研制出RAV-4型纯电动车。尼桑汽车公司1998年在日本和美国销售的Ahra-EV公司自己开发的铿离子动力电池，使用寿命约为10年。三菱公司在1999年底展出的FTO-V上，装备了新开发大容量、高输出的镭离子电池和大功率的永磁同步电动机。目前世界各国政府和著名的汽车制造商都在如火如茶的进行电动汽车产品的开发，其中以美国的蓝鸟客车公司、英国的FRAZER-ASH公司为代表的电动客车和电动轿车已经上市，在英国已有4万多辆电动汽车在使用。法国则是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一，成立了电动汽车推广应用国家部际协调委员会，在巴黎和拉罗谢尔已经建立了比较完善的纯电动汽车充电站网等纯电动车运行需要的基础设施，制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策，且已经初步形成了纯电动汽车运行体系。在近年的国际性大型运动会上，电动汽车也成为各国展示其科技实力和环保意识的工具之一。亚特兰大奥运会使用了美国蓝鸟客车公司生产的纯电动客车作为公务和电视转播车，悉尼奥运会购买了英国FRAZER-NASH公司的近400辆电动客车作为接送运动员车辆。 1.2.2国内纯电动车的发展
自“八五”以来，我国在电动轿车、电动公交客车、电动车辆系统设计与开发、子系统与零部件研制、能量存储装置、示范运行和标准制定及政策研究等多方面都取得了诸多成果。对今后电动汽车技术和产业的发展，奠定了良好的基础。十五期间，科技部设立电动汽车重大专项支持电动汽车的研究。作为国内汽车科技项目的一个探索，专项提出“三纵三横”研究开发布局。通过近五年的努力，实现了纯电动汽车的小批量生产，开发的产品通过了国家汽车产品型式认证，纯电动汽车在特定区域的商品化运作广泛展开。同时建设了电动汽车整车及关键零
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部件检测基地。在政府政策的支持下，国内高效联合企业进行了大量的技术攻关和样车的试制，在不同程度上有相当大的突破。清华大学早在1990年北京国际EV展览会上就展出了EV6580型电动小客车，在那以后又为多家汽车制造厂商开发和研制了多种EV、HEV、FCEV等功能样车。其中的EV6580型电动小客车采用6500系列小型车进行改装，最高车速80km/h，80%放电续驶里程达到116.7km。之后清华大学又承担了国家高技术研究发展计划项目“燃料电池城市客车整车技术”等有关电动汽车的研究课题，研制出的燃料电池轻型客车已投入运行。北京理工大学承担了国家高技术研究发展计划项目和2008年北京奥运会电动车项目，同时承担北京市电动汽车示范运行管理中心的筹建和运行管理工作。以北京理工大学、北京理工科凌电动车股份有限公司、北京公交车厂和北方华德客车股份有限公司为团队的北京纯电动客车已顺利通过北京市公共交通总公司组织的示范运行车组验收。小批量研发生产的4种车型近40辆公交车已经投入北京市一区一线电动示范车队的示范运行。同济大学和上海燃料电池汽车动力系统有限公司等共同承建国家高技术研究发展计划电动汽车重大专项燃料电池项目，也已试制出“春晖一号”、“春晖二号”和“超越”系列混合动力电动车。西安交通大学在电动汽车关键技术领域研究开发了15项国家发明专利，正式授权5项。在电动汽车驱动控制和能量回收技术的研究中，率先将Hco鲁棒控制应用到电动汽车能量回收技术上。与传统的控制方法相比，Hco鲁棒控制可以方便地同时考虑输入电压变动、负载扰动和其他非线性的补偿，显著提高了车辆的一次性充电的续驶里程。西安交大对电动汽车超级电容一蓄电池复合电源系统的研究表明，在市内道路行驶时，可以提高电动汽车续驶里程30%一50%。一汽进行了解放牌混合动力城市客车和红旗牌混合动力轿车的研制开发工作。其中混合动力客车列为国家“863计划”项目。解放牌混合动力城市客车具有纯电机驱动、发动机单独驱动、联合驱动和电机启动发动机，以及滑行再生制动5种基本工作模式。经转鼓试验台的性能测试结果表明，红旗牌混合动力轿车最高车速不小于160km/h，0至100km/h的加速时间为14秒，NEDC工况百公里油耗为4.9升，排放可达到欧III标准。东风电动车辆股份有限公司承担了个国家高技术研究发展计划的整车项目，已研制出的电动客车作为武汉市公交汽车投入使用。长安汽车联合清华大学等单位共同承担的国家高技术研究发展计划项目ISG混合动力长安轿车整车匹配项目，目前已经通过国家级验收。天津清源电动车辆股份有限公司与天津一汽等单位联合研发的纯电动车。在国家“十五”、“十一五”863重大项目支持下，重点开展电动汽车动力系统关键技术研发，己开发纯电动微型汽车、纯电动高速轿车、plug-in混合动力轿车以及混合动力公交客车4个动力系统平台。形成了年产6万辆纯电动轿车总装线和年产8万套动力系统的生产线。纯电动轿车己批量出口欧美，截至2008年，清源公司已累计出口各类电动汽车3000余辆。北京奥运会、残奥会期间，有500辆纯电动、混合动力和燃料电池汽车为奥运服务，其规模超过历届奥运会，成为展示
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“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”理念的移动名片。500辆新能源车辆，均是我国863计划的自主创新研发成果，包括55辆纯电动大客车、25辆混合动力客车、75辆混合动力轿车、20辆燃料电池轿车、3辆燃料电池城市客车以及320多辆各类纯电动场地车。运行样车车型包括:北京理工大学的BK6122EV、中通纯电动客车、北客京华纯电动客车等。如图1.2所示，为我国已经研制并投入到实际运行的纯电动客车和纯电动客车。
图1.2 纯电动轿车和奥运中的纯电动客车
配合纯电动车辆运行的地面配套基础设施建设也取得了一定的成就。奥运期间北京建成了一套较完善的配套设施，包括为车辆提供能量补充的充电站及充电监控网络;对车辆的远程实时监控、运行数据自动化采集、记录和分析的电动汽车智能化管理系统;车辆日常维护、保养的综合服务体系。这套设施是国际上规模最大、充电机数量最多的电动汽车充电站，并首次实现了电池更换自动化。整个充电站占地面积5000平方米，站内布置240台9千瓦充电机。在奥运期间通过自动更换、机械实施动力电池分箱组合式快速更换，为50辆京华电动客车提供24小时电池充电、更换服务，以及相应的整车、电池维护保养服务。
图1.3 纯电动车充电站和正在充电的电动车
完善广阔的充电辅助网络的配备是纯电动车的运行和发展的关键。国家电网公司已经下发“加快各地充电站建设”的通知。明确支持加快在上海、北京、天津等大城市加快电动汽车充电站建设。在几大城市的首批充电站建成后，将成为“示范运行”的纯电动汽车补充电力的基站。全国范围内大规模建设电动汽车充电站网络展露曙光。目前国内自主研发的纯电动轿车和纯电动客车很多均已进行
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了国家质检中心的型式认证试验，各项性能指标均满足有关国家标准和企业标准的规定。纯电动轿车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标己超过法国雪铁龙公司等国外大型汽车生产企业研制的纯电动轿车和厢式货车，初步形成了关键技术的研发能力。
1.3现代纯电动汽车开发的关键技术
2001年我国启动电动汽车重大科技专项，建立“三纵三横”的开发布局。其中“三纵”为控制器、驱动电机、动力蓄电池;“三横”是指纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的整车。纯电动汽车技术是其他电动汽车技术的基础。解决纯电动汽车的技术难点也是研发另外两种电动汽车的关键内容。国家对电动汽车技术和产品的研究以及产业化投入了大量资金。促进了纯电动汽车的技术和产业的迅速发展。纯电动车以动力电池作为能源，由电动机驱动，基本结构系统可分为3个子系统，即电力驱动子系统、主能源子系统和辅助控制子系统。纯电动车相对于传统车在技术优势上有很多有利条件。纯电动车因采用电池而带来在能源、环保和降噪方面显示出优越性和具有强大的竞争能力，采用电机还可以实现无级调速和再生制动功能，除此之外电动汽车还能更快地实现机电一体化和采用现代电子控制技术。现代电动车是一个复杂的系统工程，它的理论基础是将汽车技术、电机技术、驱动技术、电力电子技术、能源存储技术和现代控制理论有机的结合起来，实现系统的集成优化。总结起来纯电动车开发的关键技术主要有以下几个方面。
1高功率密度驱动电机研究
电动车辆的驱动电机属于特种电机，它是电动汽车的关键部件。要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有宽的调速范围及高的转速，足够大的启动扭矩，体积小、质量轻、效率高且有动态制动强和能量回馈的性能。目前电动汽车所采用的电动机中，直流电动机基本上己被交流电动机、永磁电动机或开关磁阻电动机所取代。电动汽车所用的电动机正在向大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。当今世界己研制出功率密度超过1kw/kg，额定点的效率大于90%的小型电动机，电机满足低速恒扭矩、大扭矩和高速恒功率的牵引控制要求。 常用的电机基本特性比较如下表1.1所示:
表1.1 各种电机基本特性对比
· 功率密度 过载能力（%） 峰值效率（%） 负荷效率（%） 功率因数（%） 恒功率区 直流电机 低 200 85～89 80～87 - - 交流感应电机 中 300～500 94～95 90～92 82～85 1:5 永磁式电机 高 300 95～97 85～97 90～93 1：2.25 开关阻尼电机 较高 300～500 90 78～85 60～65 1:3 第 7 页 共 57 页