【www.zhangdahai.com--开题报告】
摘要：电动汽车因蓄电池的充电速度慢，功率密度低，使其发展和推广受到了很大限制。太阳能汽车因价格昂贵受天气因素的制约大，维修费用高、利用率低，也难以推广。在性能良好的超级电容电池问世之后，从系统的角度考虑，超级电容电池电动汽车会有广阔的应用前景。
关键词：电动汽车 太阳能汽车 超级电容电池汽车
Analysis for the Status and Development of Low Pollution Vehicle
Tu Xiaohong
（Traffic Department, Huanggang Polytechnic College, Huanggang City,438002 Huanggang, Hubei Province, P. R.China)
Abstract：Because of the slow battery charge speed and the low power density, the development and generalization of the accumulator cars had been confined. Solar energy cars also difficult to promote because of following: the expensive prices, blame models, to occupy a large space, affected by weather factors seriously, the high cost of repair and increasing energy consumption (because, it is dragging a solar power plant to run). After the super capacitance battery of good performance come out, from the system point of view, the super capacitor battery electric cars will have broad application prospects. Electric vehicle itself is absolutely environmentally.
Keywords: Electric power vehicle; Solar energy car; Super capacitor battery
环保型汽车有蓄电池电动汽车和太阳能汽车和混合动力汽车。现有的节能、环保型汽车的缺点很突出。利用超级电容电池作为动力的清洁能源汽车将环保环节纳入电力环保的系统工程之中。借用国家电力系统来实现能量供给。不但不会受能源危机限制，而且能做到真正环保。
1.电动汽车
1.1. 纯蓄电池电动汽车
这类汽车电动机的驱动源于车载可充电蓄电池装置。大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。纯电动本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也比燃油汽车的少得多。对于电动汽车的推广和发展，目前最大的障碍是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程。目前蓄电池单位重量储存的能量太少，而且充电时间长，以额定功率为21千瓦的单台交流充电桩为例，充满一辆电动轿车至少需要3个小时。
1.2. 混合动力汽车
混合动力汽车指车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力(电动)汽车。结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电动机作为动力源，也可以同时使用电动机和发动机作为动力源驱动汽车行驶。
混合动力汽车的优缺点如下优点：
(1) 采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。
(2) 因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。
(3) 在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。
(4) 有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。
其缺点是：长距离高速行驶基本上不能节省能源和减少污染；结构复杂、成本较高。
1.3. 燃料电池汽车
燃料电池汽车是以燃料电池作为动力电源的汽车。燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2~3倍，制造成本不是很高。因此从能源的利用和环境保护方面看，燃料电池汽车是一种较理想的车辆。
近几年来，燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂，如戴姆勒－克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司都计划尽快将燃料电池汽车投向市场。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战。燃料电池汽车具有如下的缺点：
燃料种类单一。目前，不论是液态氢、气态氢、储氢金属储存的氢，还有碳水化合物经过重整后转换的氢是燃料电池的唯一燃料。氢气的产生、储存、保管、运输和灌装或重整，都比较复杂，对安全性要求很高。配套的燃料添加基础设施难以建立起来。除用汽油重整产生氢气外，其他（甲醇、碳氢化合物等）燃料及铂催化剂的生产都需要用到不小的电力。组合燃料电池要求高质量的密封，密封不好就有很大的浪费和安全隐患。汽车的颠簸又加重了安全隐患。比功率较低。电池不能回收，造价太高。不宜频繁地开启和关闭电池，需要配备辅助电池系统。燃料电池汽车也是拖着一座安全性不佳的发电厂在跑。
2.太阳能汽车
太阳能汽车是一种将太阳能转变成电能从而得到驱动力的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。正因为其环保的特点，太阳能汽车被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。按照应用太阳能的程度又可分为“太阳能作为第一驱动力驱动汽车”、“太阳能和其它能量混合驱动汽车”和“将太阳能作为汽车辅助能源”三种形式。
2.1. 太阳能作为第一驱动力驱动汽车
太阳能汽车没有发动机、底盘、驱动、变速箱等构件，而是由电池板、储电器和电机组成．利用贴在车体外表的太阳电池板，将太阳能直接转换成电能，再通过电能的消耗，驱动车辆行驶，车的行驶快慢只要控制输入电机的电流就可以解决。目前此类太阳车的车速最高能达到100km/h以上，而无太阳光最大续行驶能力也在100km左右。
2.2. 太阳能和其它能量混合驱动汽车
复合能源汽车外观与传统汽车相似，只是在车表面加装了部分太阳能吸收装置，比如车顶电池板，用于给蓄电池充电或直接作为动力源。这种汽车既有汽油发动机，又有电动机，汽油发动机驱动前轮，蓄电池给电动机供电驱动后轮。电动机用于低速行驶。当车速达到某一速度以后，汽油发动机起动，电动机脱离驱动轴，汽车便像普通汽车一样行驶。
2.3. 将太阳能作为汽车辅助能源
传统的小轿车，功率一般在几十千瓦左右，而太阳辐射功率至多1kW/m2，目前的光电转换效率小于30%。因此全部用太阳能驱动传统的轿车，需要几十平方米的接收面积，显然难以达到。但在传统汽车上可以用太阳能作为辅助动力，以减少常规燃料的消耗，而且现代汽车的电器化程度曰益提高，各辅助设备的耗电量也因此急剧增加。这方面的应用主要有以下几种形式：（a）太阳能用作汽车蓄电池的辅助充电能源；（b）用于驱动风扇和汽车空调等系统。太阳能辅助设备解决了一些小问题，但大大提高了造价。
太阳能汽车的不足之处是：单次充电的行程短，没有阳光时无法自行得到（补充）持续的动力；对于绿化好的路段，有阳光时也不能及时自行补充动力（与道路和街道的绿化相冲突）；比较适合于“昼伏夜出”的式作方式。
3. 环保节能汽车的发展方向
超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。
3.1. 超级电容电池的特点
已经研制成功并投入作用的超级电容电池有如下的特点：
（1）充电速度快，只要充电几十秒到几分钟就可达到其额定容量的95%以上；而现在使用面积最大的铅酸电池充电通常需要几个小时。
（2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达50万次，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年。与相应的铅酸电池比较,没有“记忆效应”。
（3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%；
（4）功率密度高，可达300W/kg～5000W/kg，相当于普通电池的数十倍；比能量大大提高，铅酸电池一般只能达到0.02kWh/kg，而超级电容电池目前研发已可达10kWh/kg，
（5）产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源。
3.2. 低排放汽车交通系统设想
鉴于如上所述的汽车和电池的优缺点，我们可以设计出非常理想的低排放汽车交通系统。
有了良好性能的超级电容电池，就再也没有必要拖着一座小小的发电厂跑了。出远门多带几块电容电池，近距离行驶少带几块电容电池。以功率密度2kW/kg及“比能量”10kWh/kg的功率重量比计，带上一块10kg的电容电池就可以达到“功率充足，可跑100小时”的程度。再说超级电容电池的充电只需几分钟，不慢于加油的速度，充电时不需要特殊的充电电路，建立充电站网点很容易。当然，也可以在电容电池电动汽车上安装一个小的太阳能发电装置，供车内空调使用。这种形式的电动车价格更高，可供实力雄厚的用户使用。
如果充电站的布局合理且充电站和用户的信誉都很好（可以同时运作充电和更换电池两项业务，用户不会用坏电池更换好电池），或者检测电容电池的手段迅速而准确，使用超级电容电动车的用户及可更换电池的充电站就完全没有后顾之忧了。至于电源是来自太阳能、水力和风力等清洁能源，是电力部门和国家应该统筹考虑的事。如果电力大部分来自太阳能等清洁能源，则电动汽车就是清洁能源汽车。如果电力大部分来自煤电，那么，电动汽车就不是清洁能源汽车。就是说，从系统的角度考虑，电动汽车的能源性质由国家的电力来源性质决定。能源环保是一个大的系统工程，汽车环保只是这个系统工程中的一环。我们必须考虑大循环（或整体过程）的持续环保程度。国家、集体和个人在各个发电和用电环节通力合作，才能更有效地为提高能源的环保程度作贡献，实现高水平的环保。
参考文献:
[1]曹秉刚 张传伟 白志峰 李竞成. 电动汽车技术进展和发展趋势[J].西安交通大学学报, (1), 2004: 1-5.
[2]史玉茜. 绿色环保汽车――太阳能汽车[J]. 节能技术, 27(1), 2009: 78-93.
