Monday, February 6, 2012

電動汽車的基本概念 (信報經濟觀點)


電動汽車是指以車載電源為動力,用電機驅動車輪行駛,符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。它的工作原理可以簡要的表達為下述情況:蓄電池->電流->電力調節器->電動機->動力傳動系統->驅動汽車行駛。
電動汽車的組成包括:電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統、完成既定任務的工作裝置等。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心,也是區別於內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由電源、驅動電動機和電動機的調速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內燃機汽車相同。
電源與電動機
電源為電動汽車的驅動電動機提供電能,電動機將電源的電能轉化為機械能,通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。目前,電動汽車上應用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池,但隨着電動汽車技術的發展,鉛酸蓄電池由於比能量較低,充電速度較慢,壽命較短,逐漸被其他蓄電池所取代。
正在發展的電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等,這些新型電源的應用,為電動汽車的發展開闢了廣闊的前景。
驅動電動機的作用是將電源的電能轉化為機械能,通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。目前電動汽車上廣泛採用直流串激電動機,這種電機具有「軟」的機械特性,與汽車的行駛特性非常相符。但直流電動機由於存在換向火花,比功率較小、效率較低,維護保養工作量大,隨着電機技術和電機控制技術的發展,勢必逐漸被直流無刷電動機(BLDCM)、開關磁阻電動機(SRM)和交流非同步電動機所取代,如無外殼盤式軸向磁場直流串勵電動機。
電動汽車傳動裝置的作用是將電動機的驅動轉矩傳給汽車的驅動軸,當採用電動輪驅動時,傳動裝置的多數部件常常可以忽略。因為電動機可以帶負載啟動,所以電動汽車上無須傳統內燃機汽車的離合器。因為驅動電機的旋向可以通過電路控制實現變換,所以電動汽車無須內燃機汽車變速器中的倒檔。
當採用電動機無級調速控制時,電動汽車可以忽略傳統汽車的變速器。在採用電動輪驅動時,電動汽車也可以省略傳統內燃機汽車傳動系統的差速器
轉向及制動裝置
轉向裝置是為實現汽車的轉彎而設置的,由轉向機、方向盤、轉向機構和轉向輪等組成。作用在方向盤上的控制力,通過轉向機和轉向機構使轉向輪偏轉一定的角度,實現汽車的轉向。多數電動汽車為前輪轉向,工業中用的電動叉車常常採用後輪轉向。
電動汽車的制動裝置同其他汽車一樣,是為汽車減速或停車而設置的,通常由制動器及其操縱裝置組成。在電動汽車上,一般還有電磁制動裝置,它可以利用驅動電動機的控制電路實現電動機的發電運行,使減速制動時的能量轉換成對蓄電池充電的電流,從而得到再生利用。
電動汽車的種類包括純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池汽車(FCEV)。
純電動汽車
純電動汽車(BEV):由電動機驅動的汽車。電動機的驅動電能來源於車載可充電蓄電池或其他能量儲存裝置。大部分車輛直接採用電機驅動,有一部分車輛把電動機裝在發動機艙內,也有一部分直接以車輪作為四台電動機的轉子,其難點在於電力儲存技術。
本身不排放污染大氣的有害氣體,即使按所耗電量換算為發電廠的排放,除硫和微粒外,其他污染物也顯著減少,由於電廠大多建於遠離人口密集的城市,對人類傷害較少,而且電廠是固定不動的,集中的排放,清除各種有害排放物較容易,也已有了相關技術。
由於電力可以從多種一次能源獲得,如煤、核能、水力、風力、光、熱等,解除人們對石油資源日見枯竭的擔心。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富餘的電力充電,使發電設備日夜都能充分利用,大大提高其經濟效益。同樣的原油經過粗煉,送至電廠發電,經充入電池,再由電池驅動汽車,其能量利用效率比經過精煉變為汽油,再經汽油機驅動汽車高,因此有利於節約能源和減少二氧化碳的排量。
優點:技術相對簡單成熟,只要有電力供應的地方都能夠充電。缺點:目前蓄電池單位重量儲存的能量太少,還因電動車的電池較貴,又沒形成經濟規模,故購買價格較貴。
《發展中的電動汽車產業》系列研究報告.之二.上,下篇刊下周一