电动汽车发展概况

一、电动汽车概况

（一）国外电动汽车的概况

在美国、日本、欧洲等发达国家，由于新技术发展的推动和政府对汽车排放越来越苛刻，各大汽车公司投入了大量的人力、物力和财力用于电动汽车的开发，不断推出自己的新产品。为了促进电动汽车的发展，有关国家分别制定了一系列政策，如对电动汽车购买者的优惠政策，对燃油汽车使用者的限制政策，还有对科研经费的投入和优惠政策等，这些政策都对电动汽车的发展有很大的促进作用。

（1）美国

美国电动汽车的研究和开发，得到了来自法律、政府的资金和科研力量的支持。1976年7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、政府资助和财政补贴等手段加速发展电动汽车。1990年，加利福尼亚州在为防止大气污染而制定的限制法规中规定：到1998年，“零污染”汽车的销售额要占新车销售额的2%；到2000年，“零污染”汽车的销售额要占新车销售额的5%；到2003年，“零污染”汽车的销售额要占新车销售额的10%。随后，美国东部的10个州也都通过了相应的法规。法规的强力推行，促进了电动车小批量、商业化生产和实践应用。此后，美国还出台了一系列鼓励开发生产电动汽车的政策。这些因素加快了美国电动汽车产业化的进程。

美国三大汽车公司在1991年签订协议，合作研究电动汽车车用先进电池，成立先进电池联合体，同年7月美国电力研究院参加了美国先进电池联合体，1992年，美国电力研究院、克莱斯勒公司与南加州爱迪生公司共同开发50辆电动货车。统计数据表明，美国1995年有190家电动汽车生产企业，共有电动汽车2000多辆。福特汽车公司投资1.5亿英镑开发电动汽车，1993年研制成功，分赴美国各地进行试运行，采用480个钠硫单位电池，取代原来的铅酸蓄电池。福特公司还在德国投资3500万美元，成立欧洲研究中心，从事环保车的开发和研究，福特公司研制的燃料电池轿车P2000是以氢为燃料的电动汽车，它是用“质子交换膜”燃料电池。

通用公司1990年在洛杉矶展出“冲击”牌电动轿车，1994年生产50辆。通用公司欧洲分公司还建立了一个全球代用燃料推进中心（GAPC），从事汽车燃料电池技术的开发和研究，他们在Opel Vauxhall Zafira轿车上装上燃料电池，采用甲醇作为燃料。戴姆勒·克莱斯勒汽车公司成功利用燃料电池技术，制成首辆可驾驶的零污染环保汽车—“NECAR4”。该车在充电后可连续行驶450Km，最高时速可达145Km。

出于成本和技术可行性的考虑，美国政府似乎逐渐将重心从清洁能源和燃料电池汽车转向充电式混合动力汽车和纯电动汽车。在奥巴马的倡导下，联邦政府为推进充电式混合动力汽车计划出台了一系列强力的措施，并斥资140亿美元支持动力电池、关键零部件的研发和生产，支持充电基础设施建设以及消费者购车补贴和政府采购。美国政府还设立了一个总额为250亿美元的基金，以低息贷款方式支持厂商在节能和新能源汽车领域的研发和生产。美国政府的新能源政策，进一步明确了研发汽车新产品的方向和目标。预计到2012年，美国联邦政府购车中一半是充电式混合动力汽车或纯电动汽车。到2015年，美国本土将有100万辆混合动力汽车投入使用。

（2）日本

从世界范围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，油价很高。同时，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，很早就对电动汽车的发展做出了具体的布置和计划。日本政府将电动汽车、插电式混合动力汽车、清洁动力

车、混合汽车、天然动力车都定义为新的下一代汽车。日本政府对购买环保车的消费者给予补贴，从日本政府对环保车的优惠政策来看，可以享受优惠政策的车型已经超过160种，占现在所有销售车型的80%以上。

1991年通产省制动了“第3届电动汽车普及计划”，用于推动电动汽车的普及和应用。1996年，日本通产省制定的电动汽车购买鼓励政策规定，电动汽车的购买者和租赁企业将获得相当于电动汽车与普通燃油汽车价格之差50%的补贴。自1998年开始，由日本环境厅提供给地方政府和私人企业的另一项电动汽车购买津贴的补贴额，分别达到了车辆成本的50%和25%。此外，在日本凡购买电动汽车的用户可减免汽车购置税、固定资产税、特别土地保护税等。优惠政策实施后，日本新能源汽车的销量现在出现了回升的势头，尤其是丰田的混合动力型汽车普瑞斯供不应求，年销量在百万辆以上。日本也通过法规刺激市场对电动汽车的需求，这主要体现在实施严格的车辆排放标准和制定严格的排放法规。

东京电力公司1988年联合日本电池公司共同开发“Iza”电动汽车，体现了当时最新技术水平：空载量1573Kg，装有288V镍镉电池，4台直流无刷电机，输出功率为100KW，最高车速176Km/h，每次充电后可以40Km/h行驶548Km。日本公司成功研制薄而轻的镍镉电池，用一组超薄电极配以高浓度溶液，散热性能好、质量轻、充电时间短，6min可充至40%的额定容量，15min完全充满。该电池已在日产公司的未来型电动汽车（FEV）上使用，该车一次充电后，能以72Km/h的速度行驶160Km。

1976~1991年日本大发公司生产各种电动汽车6253辆，成为拥有电动面包车生产线的惟一厂家，1993年已生产和销售1300辆电动面包车。

目前，日本新能源汽车的研发重点是混合动力汽车。日本是国际上在混合动力汽车技术方面最成熟的国家。日本混合动力汽车已形成产业化，目前，丰田、本田、日本等日本厂商的混合动力汽车不仅在国内热销，在国际市场上也令其他国家厂商望其项背。日本业界普遍认为，锂离子电池作为未来的主流技术路线不容置疑，锂离子电池将在今年开始逐步取代镍氢电池。日本主要的汽车和电池企业纷纷投资建设车载锂离子动力电池生产线。据日本汽车研究院预计，按照日本现在在混合动力车的普及程度推算，到2020年混合动力车将在日本国内将有360万辆。如果高性能锂电池在近几年得到更多的推广，到2020年，混合动力车与可能进一步到达720万辆。

（3）欧洲

欧洲历来重视节能和减排。欧盟委员会于2007年公布了“新欧洲能源政策”，其目标是2020年将温室效应气体排放降低20%，将可再生能源的比例提高到20%，同时将今后5年欧盟能源领域的研究开发预算提高50%。在替代燃料开发应用的发展方向上，生物燃料和氢燃料是重点。在亚洲、欧洲竞争对手对电动汽车热情日益高涨的情况下，欧洲汽车厂商没有固守自己的观念。宝马、奥迪相继推出混合动力汽车，主要面向北美市场。除欧盟委员会外，欧盟各国政府也根据本国情况制定了大量政策和措施，推动电动汽车的开发和消费。

德国政府积极倡导电动汽车，早在1994年，德国技术研究部就对电动汽车人开发补助了1.5亿马克。以后进一步对在吕根岛的新一代电动汽车试验进行了补助，对电动汽车给予超价补贴、低息贷款及减税等优惠。早在1972年，德国欧宝公司就开始研制电动汽车。

1981年与ABB公司合作改装电动轿车。20世80年代初期，奔驰生产电动大客车。1997年9月，在法国克福汽车展览会上推出一款燃料电池电动汽车，该车在奔驰A级轿车基础上改装而成，装有燃料转换装置，可使用甲醇为燃料。此外，奔驰也与美国著名电动汽车企业特拉斯建立了合作伙伴关系，双方将携手研发电动版斯玛特微车型。2009年8月19日，德国政府颁布了《国家电动汽车发展计划》，目标是到2020年使德国拥有100万辆电动汽车。德国政府希望借助这项计划突破诸多技术和基础设施瓶颈，使德国超过日本人成为电动汽车市场的领军者。

法国电力供应充沛并且多用核能和水力发电，发电源清洁，电价也比较低。法国政府在政策上支持鼓励开发电动汽车和充分利用电力资源，而且为电动汽车的发展提供资助。法国政府、法国电力公司、雪铁龙汽车公司和雷诺汽车公司签署协议，共同开发和推广电动汽车，并合资组建了电动汽车电池公司，由萨夫特(SAFT)公司承担电动汽车高能电池的研究和开发，以及电池的租赁和维修等工作。1990年，J-5和C-25电动货车投入生产，1995年，标致106和雪铁龙AX电动车投入生产。法国政府还与汽车制造商签订协议，在20个城市推广使用电动汽车。目前，法国已有10余个城市运行电动汽车，且具有比较完善的充电站等服务设施，政府机关则带头使用电动汽车。法国政府为了推广电动汽车的使用，还采取了“企业购买电动汽车的第一年可以免税”的政策。同时，电动汽车生产厂家每生产一辆电动汽车，法国电力公司将提供1万法郎的补助，以扩大电力的使用范围。目前，法国电动汽车的普及程度和保有量都位居世界前列。

英国是当今世界拥有较先进的电动汽车生产技术和电动汽车使用最广泛的国家，该国使用电动汽车的历史已有50年之久。英国政府投资2000多万英镑用于支持电动汽车的开发，实行多项电动汽车使用优惠政策，例如免收牌照税、养路费，夜间充电只收50%的电费等。英国国际汽车设计公司（IAO）从1979年开始研制电动汽车。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MOL C3型混合驱动电动汽车，行程130Km。英国新能源汽车研发推广的重点是氢燃料汽车，政府对轻生产、氢能燃料汽车研制、燃料电池的研发进行直接投入。

其他国家和地区如瑞士、瑞典、丹麦、奥地利、捷克、匈牙利、俄罗斯、澳大利亚、墨西哥等都已开展和研制电动汽车。

(二)国内电动车汽车概况

国内电动汽车的研究始于20世纪60年代，但当时的研究开发都是零散和小规模的，投入也很少。自1980年开始，中国开始掀起电动汽车的研究高潮，电动汽车被国家列为“八五”、“九五”科技攻关项目。国内一些科研院所和生产企业相继开始研究电动汽车，并取得了一些成果。如清华大学研制的16座电动中巴车，东风汽车公司研制的电动轿车，华南理工大学研制的轻型电动客车，远望集团公司研制的电动大客车，长江动力公司研制的电动双层大客车等都具有一定的水平，但与国外先进电动汽车相比还有一定差距。

近几年，中国电动汽车的研究开发工作进入全面发展阶段，电动汽车市场已出入端倪。2001年9月30日，科技部组织召开了“十五”国家“863”计划电动汽车重大专项可行性论证会，会议研究通过了电动车专项可行性研究报告，标志着电动汽车专项正式启动，这对中国汽车产业发展有重大战略意义。专项确立了“三纵三横”的研发布局，其中“三纵”是指燃料电动汽车、混合动力汽车、纯电动汽车三种整车技术，“三横”指多能源动力总成系统、驱动电机、动力电池三种关键技术。2006年《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》分别将“低能耗与新能源汽车”和“氢燃料电池技术”列入优先主题和前沿技术；2007年发布实施《新能源汽车生产准入管理规则》，将电动汽车正式纳入国家汽车新产品公告管理；2008年北京奥运会应用了500多辆自主研发的电动汽车，发挥了大规模的示范作用。目前，中国已经初步建立了电动汽车的法规、标准与管理体系，为电动汽车的产业化、商业化发展奠定了基础。

2009年1月，国务院通过《汽车产业调整和振兴规划》，明确实施新能源汽车战略，推动纯电动汽车、充电式混合动力汽车及其关键零部件的产业化，提出“三年内形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右”的目标。2009年2月，科技部、财政部、发改委和工信部联合召开节能和新能源汽车示范推广试点工作会议，共同启动“十城千辆”工程，计划用3年左右

时间，每年发展10个城市，每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行，涉及公交、出租、公务、市政、邮政等领域，力争使全国新能源汽车的运营规模到2012年占到汽车市场份额的10%。2010年6月，财政部、科技部、工信部和发改委联合出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》，对上海、长春、深圳、杭州、合肥五城市私人购买插电式混合动力乘用车和纯电动乘用车给予一次性补贴，最高补贴金额分别达到5万元和6万元。

随着示范运行的持续深入，企业对电动汽车的研发和产业化投入显著增强，产业化步伐不断加快。为了争取政府的资源和政策倾斜以及“十城千辆”电动汽车示范应用工程的诱人订单，国内各大汽车厂商争先恐后地组建产业联盟，一汽、东风、上汽、长安、奇瑞、比亚迪等都已制定了电动汽车产品研发和产业化规划。与此同时，电池、电机等电动汽车关键零部件的产业化全面跟进，生产配套能力显著增强。

经过不懈的努力，中国汽车研发呈现较好的发展局面，各大汽车厂商也通过积极投入人力、物力研发电动汽车，取得了较好的成绩。

（三）国内外电动汽车所存在的问题

虽然电动汽车呈现良好的发展状态，但是无论国内还是国外在电动汽车发展方面还存在一定的问题。

从国内外电动汽车研发进展来看，许多没有完全解决的技术问题影响了电动汽车的整体性能，如驱动系统、电池供电系统等。从三种类型电动汽车的技术特点看，阻碍纯电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车产业化发展的主要原因也有所不同。其中最大的技术障碍是纯电动汽车的动力蓄电池，燃料电池汽车的燃料电池，以及混合动力汽车的动力复合系统的优化配置与控制。从环保节能角度看，电动汽车的节能减排具有相对性，并没有完全达到所设想的理念。

中国电动汽车发展所存在的问题：①技术方面与国外还有一定的差距，技术瓶颈有待突破。中国电动汽车发展较国外而言，发展还是比较缓慢的，这几年中国电动汽车研发领域是以孤军奋战，各自为政的模式开展，这造成了社会资源的极大浪费，而且不利于攻克关键技术。②汽车研发重点方向不明确，有的观点认为传统燃料汽车与电动汽车同步研发，坚持两条腿走路，有的观点认为应该把精力和资金放在电动汽车研发上。这造成了目标的不统一，制度的不完善。③发展电动汽车的配套设施不够完善，大规模基础配套设施需要系统的筹划和巨额投资。④电能并不是一次能源，中国电源结构以火电为主，电动汽车所用的能源实质上来自煤炭，同时间接也产生温室气体排放，也会造成资源危机，这就违背了电动汽车的理念—零排放、无污染、低能耗。所以，电动汽车的环保效益并不明显。

国外电动汽车发展所存在的问题：①日本目前还面临一些技术难题，而在日本普及程度最好的新能源汽车就是油电式混合动力汽车，如果改成插电式混合动力汽车就会有成本和重量的增加，还有纯电动汽车存在电池成本问题、性能问题、行驶距离问题等，这些难题都需要加以解决。②美国电动汽车发展面临一些挑战：电池及其他相关技术尚未达到商业化的要求，美国不拥有高能电池所必需一些重金属和稀土元素，如铬、镍和锂等，这就有可能使美国从石油进口依赖走向对其他物资的进口依赖。电动汽车带来新的安全和污染问题。还有汽车更新换代的速率相对较低。

二、电动汽车电池充电特点

电动汽车的充电设施分为集中充电站和充电桩。前者是在固定地点设置多个充电机,多为大功率直流充电,功率需求大,占地面积大,规模也较大,可满足多台电动车的充电需求;后者占地面积小,只提供单相220V交流电,需要通过车站充电机对电动车进行充电。现有的电动

汽车充电方式有快充(应急充电)、慢充和机械充3种。快充是以较大电流为电动车提供短时充电服务,充电电流一般为50-400A,充电时间为2min-2h;慢充的电流较小,充电时间为5-10h;机械充电又称为快换,通过直接更换车载电池来迅速补充电能,换电池时间一般为5-10min。

三、快充和慢充区别

四、交流充电桩组成结构及工作原理

(一）交流充电桩组成结构

交流充电桩，又称交流供电装置，是指固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（办公楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供人机交互操作界面及交流充电接口，并具备相应测控保护功能的专用装置交流充电桩采用大屏幕ＬＣＤ彩色作为人机交互界面，可选择定电量、定时间、定金额、自动（充满为止）四种模式充电，具备运行测故障状态监测、充电分时计量、历史数据记录和存储等功能。充电桩的交流工作电压（２２０±１５％）Ｖ，额度输出电流（ＡＣ）为３２Ａ（七芯插座），普通纯电动轿车用交流充电桩充满电大约需要６～８ｈ，充电桩更适用于慢速充电。交流充电桩一般由桩体、电气模块、计量模块、账务管理模块四部分组成。根据安装方式的不同，桩体可分为落地式和壁挂式两种。落地式充电桩适合在各种停车场和路边停车位进行

地面安装；壁挂式充电桩适合在空间拥挤、周边有墙壁等固定建筑物上进行壁挂安装，如地下停车场或车库。

(二)交流充电桩工作原理

依据ＧＢ／Ｔ２０２３４．２－２０１１《电动汽车传导充电用连接装置：交流充电接口》中相关规定的要求，采用控制导引电路的方式来作为充电连接装置的连接状态及额定电流参数的判断装置。其典型的控制导引电路如图１所示

图１典型控制导引电路原理图

供电设备插头与插座连接后，供电控制装置通过图１所示的检测点４的电压值判断供电插头与供电插座是否已完全连接。同时电动汽车车辆控制装置通过测量检测点３与ＰＥ间的电阻值判断车辆插头与车辆插座是否已完全连接。在完成插头与插座连接状态检测后，操作人员对供电设备完成充电启动设置，则开关Ｓ１从连接＋１２Ｖ状态切换至ＰＷＭ连接状态，供电控制装置发出ＰＷＭ信号。供电控制装置通过测量检测点１的电压值判断充电连接装置是否已完全连接。车辆控制端检测无误后闭合Ｓ２，供电控制装置通过再次测量检测点１的电压值判断车辆是否准备就绪，如满足要求则通过闭合Ｋ使交流供电回路导通。

五、对现有的电动汽车充电桩产品分析（一）亚运村落地式电动汽车充电桩产品分析

亚运村落地式电动汽车充电桩造型

落地式电子力汽车充电桩产品设计特点：

造型特点简洁稳重，以矩形为主

色彩方面采用银色、蓝色、黑色

功能方面

１、装置具有自检功能，包括打印机缺纸报警、避雷器过流熔断、装置失压报警及各模块的自检故障警

２、充电桩安装有过流保护装置、漏电保护装置、雷击浪涌保护装置；

３、当系统检测到过压、欠压、过流、谐波越限时，立即停止充电，并报警；

４、充电插座盖门可自动上锁，防止充电时误拔插头；

５、充电桩具有检测充电电源插头是否到位的功能；

６、采用加密的非接触式ＣＰＵ卡；

７、具有ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ远程通信功能，可将交易信息和报警信息上传主站；

８、具有级联功能，多个充电桩可通过ＲＳ４８５接口级联在一起，由一个上行通道与主站通信；

９、具有远红外通信功能，可进行本地参数设置或数据查询；

１０、刷卡区和充电插座盖门内，在夜间有灯光照明；

１１、充电完成后可打印凭条；

１２、用户可根据语音提示，完成充电桩各项的操作；

１３、装置可远程升级，满足功能升级的需要；

１４、用户可根据语音提示，完成充电桩各项的操作．

材料选用

为适应户外的使用环境，户外型充电桩的整个外形设计采用不锈钢结构，防护等级ＩＰ５６（防尘、防雨淋）；

显示区、刷卡区采用ＰＣ材料，具有较高的强度、耐热性和耐寒性；还具有自熄、阻燃等优点，其强度和韧性很好，

可经受重压

使用说明

刷卡操作

１、需要充电时，将ＣＰＵ卡靠近“刷卡区②”２厘米以内，听到“嘟”一声，表明刷卡成功；

２、“⑨喇叭”会报出您目前卡上的余额，并且提示您打开“⑤充电插；

３、“①显示面板”会显示卡上的余额和当前的电价，充电桩所提供的额定电压及最大充电电流；

注意：此时您的卡已被设成无效，充电完成后，需再刷一次卡，才能恢复有效．

注意：若卡的余额不够，将不能进行充电．

充电操作

１、刷卡完成后，按照提示打开“⑤充电插座门”，将电动汽车充电插头插入“⑧充电插座”；２、若充电插头未插好，“⑨喇叭”会提示您插好插头；

３、这时，您也可以按“○１１打印按钮”，打印您目前的余额和电价单据；

４、插好充电插头后，关闭“⑤充电插座门”；

５、“⑨喇叭”提示“⑤充电插座门”已关闭，准备充电．

注意：“⑤充电插座门”在刷完卡后才能打开．

注意：在将充电插头插入“⑧充电插座”前，应确保充电插头电源线在电动汽车一端已连接正确．

充电完成

以下几种情形，充电将自动终止．

１）电动汽车电池已充满；

２）电动汽车电池未充满，但卡的余额已用完；

３）电动汽车电池未充满，但进行了第２次刷卡；

４）充电过程中发生异常，如插头松动、过压、欠压、过流、谐波越限等．

事件告警

１）充电桩具有自检功能，当检测到某个模块（显示模块、刷卡模块、充电桩具有遥信功能，包括避雷器热熔断遥

信、打印机缺纸遥信、充电插座门位置遥信、充电插头位置遥信、充电开关位置遥信．２）以上告警事件可在显示模块告警栏中显示，并记录和上传至主站系统．

急停操作

在充电过程中，若发生异常情况，充电桩会自动停止充电，也可以手动按下急停开关不足之处造型呆板、充电操作太麻烦.

（二）壁挂式电动汽车充电桩产品分析

图２壁挂式电动汽车充电桩造型

壁挂式电动汽车充电桩设计造型上的特点如表２所示：

表２壁挂式电子力汽车充电桩设计特点