本文介绍的是所有类型的电动交通车辆。关于电动汽车，请参见电动汽车。
 |
电动汽车 ( EV )是一种使用一个或多个电动机进行驱动的车辆。该车辆可以由集电系统利用来自舱外电源的电力供电，也可以通过电池或使用发电机或燃料电池将燃料转化为电力来自主供电。[1]电动汽车包括 公路和铁路车辆、电动船和水下船只、电动飞机和电动航天器。
.jpg)
.jpg)
.jpg)
早期的电动汽车首次出现于 19 世纪末，当时第二次工业革命带来了电气化。使用电力是机动车辆推进的首选方法之一，因为它提供了当时汽油发动机汽车无法实现的安静、舒适和易于操作的水平，但由于当代汽油发动机提供的能量存储有限而导致里程焦虑电池技术在整个 20 世纪阻碍了私人电动汽车的大规模采用。大约 100 年来，内燃机（汽油和柴油发动机）一直是汽车和卡车的主要推进机制，但电力驱动在其他车辆类型中仍然很常见，例如电力火车、有轨电车等架空线驱动的公共交通车辆、单轨电车和无轨电车，以及各种小型、低速、短程电池供电的个人车辆，例如电动滑板车。
混合动力电动汽车使用电动机作为内燃机的补充驱动力，在 20 世纪 90 年代末变得更加普遍。插电式混合动力汽车，其中电动机可以作为主要驱动力而不是补充，直到2000年代末才实现大规模生产，而电池电动汽车直到2010年代才成为消费市场的实用选择。
| 可持续发展的子主题 |
| 可持续交通 |
|---|
 |
| 还与以下相关： |
| 可持续交通的各个方面： |
| 可持续交通工具箱 |
 交通门户 |
电池、电动机和电力电子技术的进步使电动汽车比 20 世纪更加可行。作为减少二氧化碳和其他污染物尾气排放以及减少化石燃料使用的一种手段，许多地区政府都采取激励措施来促进电动汽车和卡车的采用。
历史[编辑]
电力起源于 1827 年，当时匈牙利牧师Ányos Jedlik制造了第一台简陋但可行的电动机；第二年，他用它为一辆小型模型车提供动力。[2] 1835年，荷兰格罗宁根大学的Sibrandus Stratingh教授制造了一辆小型电动汽车，1832年至1839年间，苏格兰的罗伯特·安德森发明了第一辆简陋的电动马车，由不可充电电池提供动力原代细胞。[3]美国铁匠和发明家托马斯·达文波特 (Thomas Davenport)于 1835 年制造了一辆由原始电动机驱动的玩具电力机车。1838 年，一位名叫罗伯特·戴维森 (Robert Davidson)的苏格兰人制造了一辆电力机车，其速度达到了每小时四英里（6 公里/小时）。 H）。在英国，1840 年授予了使用铁轨作为电流导体的专利，1847 年，Lilley 和 Colten 也获得了类似的美国专利。[4]
.jpg)
第一批量产的电动汽车于 1900 年代初出现在美国。 1902年，斯图倍克汽车公司以电动汽车进入汽车行业，1904年也进入汽油车市场。然而，随着福特汽车公司廉价装配线汽车的出现，电动汽车的受欢迎程度大幅下降。[5]
由于当时缺乏电网[6]以及蓄电池的限制，电动汽车并没有得到太多普及；然而，电动火车因其经济性和可达到的速度而广受欢迎。到了20世纪，由于电力机车的发展进步，电力铁路运输变得司空见惯。随着时间的推移，它们的通用商业用途逐渐沦为专业用途，如平台卡车、叉车、救护车、[7]拖拉机和城市运输车辆，例如标志性的英国运奶车。在 20 世纪的大部分时间里，英国是世界上最大的电动道路车辆用户。[8]
电气化火车用于煤炭运输，因为电机不使用矿井中宝贵的氧气。瑞士缺乏天然化石资源，迫使其铁路网络迅速电气化。最早的可充电电池之一 ——镍铁电池——被爱迪生 青睐用于电动汽车。
电动汽车是最早的汽车之一，在轻型、强大的内燃机(ICE)脱颖而出之前，电动汽车在 1900 年代初就保持着许多车辆陆地速度和距离记录。它们由贝克电气公司、哥伦比亚电气公司、底特律电气公司等公司生产，在历史上曾一度超过了汽油动力汽车。 1900 年，美国道路上 28% 的汽车是电动汽车。电动汽车非常受欢迎，甚至连伍德罗·威尔逊总统和他的特勤人员都开着米尔本电动汽车游览华盛顿特区，每次充电可以行驶 60-70 英里（100-110 公里）。[9]
.jpg)
在 20 世纪头十年，大多数乘用车生产商选择了汽油车，但电动卡车在 20 世纪 20 年代已经成为一个成熟的利基市场。[10] [11] [6]许多发展导致电动汽车普及率下降。[12] 改善道路基础设施需要比电动汽车提供更大的行驶里程，而德克萨斯州、俄克拉荷马州和加利福尼亚州发现的大量石油储量导致了廉价汽油/汽油的广泛供应，使得内燃机动力汽车的价格更便宜长距离操作。[13]电动汽车经常被定位为女性豪华车，这在男性消费者中可能是一种耻辱。[14]此外，由于查尔斯·凯特林 (Charles Kettering)于 1912 年发明了电动启动器，内燃动力汽车变得越来越容易操作， [15]消除了启动汽油发动机所需的手摇曲柄，并且发出的噪音也减少了。由于使用了海勒姆·珀西·马克西姆 (Hiram Percy Maxim)于 1897 年发明的消声器， ICE 汽车变得更加舒适。随着城市地区以外的道路得到改善，电动汽车的续航里程无法与 ICE 竞争。最后，亨利·福特于 1913 年开始大规模生产汽油动力汽车，与电动汽车相比，汽油汽车的成本大幅降低。[16]
20 世纪 30 年代，通用汽车、凡士通和加州标准石油公司的合资企业National City Lines购买了全国各地的许多有轨电车网络，将其拆除并用通用汽车巴士取代。该合伙企业被判串谋垄断其子公司设备和用品的销售，但被判串谋垄断运输服务的罪名不成立。
哥本哈根峰会于2009 年举行，当时正值人为温室气体排放导致严重的气候变化。峰会期间，70 多个国家制定了最终实现净零排放的计划。对于许多国家来说，采用更多电动汽车将有助于减少汽油的使用。[17]
实验[编辑]
_cropped.jpg)
1990年1月，通用汽车总裁在洛杉矶车展上推出了其电动概念两座车“Impact”。那年 9 月，加州空气资源委员会强制要求主要汽车制造商从 1998 年开始分阶段销售电动汽车。从 1996 年到 1998 年，通用汽车生产了 1117 辆电动汽车，其中 800 辆通过三年租赁提供。[18]
克莱斯勒、福特、通用汽车、本田和丰田在此期间也为加州司机生产了数量有限的电动汽车。 2003年，通用汽车的EV1租赁期满后，通用汽车停止了租赁。停产的原因有多种：
2005 年至 2006 年拍摄的一部以此主题为主题的电影《谁杀死了电动汽车？》并于 2006 年由索尼经典电影公司上映。该影片探讨了汽车制造商、石油工业、美国政府、电池、氢动力汽车和公众的角色，以及他们各自在限制这项技术的部署和采用方面所扮演的角色。
福特向市场推出了多款福特 Ecostar货车。本田、日产和丰田也收回并销毁了大部分电动汽车，这些电动汽车与通用汽车 EV1 一样，只能通过封闭式租赁方式获得。在公众抗议后，丰田出售了 200 辆RAV4 电动汽车；后来它们以超过原价四万美元的价格出售。后来，加拿大宝马在加拿大测试结束后出售了一些迷你电动汽车。
Citroën Berlingo Electrique的生产于 2005 年 9 月停止。Zenn于2006 年开始生产，但于 2009 年结束。[19]
重新引入[编辑]
_annual_sales_-_BloombergNEF.svg)
20 世纪末和 21 世纪初，基于石油的交通基础设施对环境的影响，以及对石油峰值的担忧，导致人们对电力交通基础设施重新产生了兴趣。[22]电动汽车与化石燃料动力汽车的不同之处在于，它们消耗的电力可以由多种来源产生，包括化石燃料、核电以及太阳能和风能等可再生能源，或这些能源的任意组合。
电动汽车的碳足迹和其他排放量取决于发电所使用的燃料和技术。[23] [24]电力可以使用电池、飞轮或超级电容器存储在车辆中。使用内燃机的车辆通常仅从单一或几个来源获取能量，通常是不可再生的化石燃料。电动汽车的一个关键优势是再生制动，它可以回收动能，这些动能通常在摩擦制动过程中以热量的形式损失，同时电力恢复到车载电池中。
电力来源[编辑]
发电方式有很多种，其成本、效率和生态效益各不相同。
连接到发电机组[编辑]
车载发电机和混合动力电动汽车[编辑]
混合动力电动汽车也可以从多种来源获取电力，例如：
- 车载可充电电力存储系统（RESS）和与陆上发电厂的直接连续连接，用于在不受限制的高速公路范围内进行公路充电[25]
- 车载可充电电力存储系统和燃料推进动力源（内燃机）：插电式混合动力
对于特别大型的电动汽车，例如潜艇，柴电的化学能可以用核反应堆代替。核反应堆通常提供热量，驱动蒸汽涡轮机，蒸汽涡轮机驱动发电机，然后将热量供给推进装置。参见核船舶推进系统。
一些实验车辆，例如一些汽车和少数飞机，使用太阳能电池板供电。
板载存储[编辑]
| 车辆类型 | 使用的燃料 |
|---|---|
| 全石油汽车 （又称全燃烧汽车） | 大多数使用石油或其他燃料。 |
| 普通混合动力 电动汽车 | 较少使用石油或其他燃料， 但无法插电。 |
| 插电式混合动力汽车 | 少用石油或其他燃料， 余用电力。 |
| 全电动汽车 （BEV、AEV） | 专门使用电力。 |
这些系统由外部发电机组供电（几乎总是在静止时），然后在运动发生之前断开连接，并将电力存储在车辆中直到需要时为止。
电池、双电层电容器和飞轮储能是可充电车载电力存储系统的形式。通过避免中间机械步骤，与混合动力车相比，可以通过避免不必要的能量转换来提高能量转换效率。此外，电化学电池的转换是可逆的，允许以化学形式存储电能。[27]
锂离子电池[编辑]
大多数电动汽车使用锂离子电池（Li-Ions 或 LIB）。与大多数其他实用电池相比，锂离子电池具有更高的能量密度、更长的寿命和更高的功率密度。 [30]复杂的因素包括安全性、耐用性、热击穿、 环境影响和成本。锂离子电池应在安全温度和电压范围内使用，才能安全高效地运行。[31]
延长电池的使用寿命可以降低有效成本和环境影响。一种技术是一次操作电池单元的子集并切换这些子集。[32]
过去，一些电动汽车使用镍氢电池，例如通用汽车生产的电动汽车。 [33]这些电池类型被认为是过时的，因为它们在高温下容易自放电。[34]此外，雪佛龙拥有此类电池的专利，这为其广泛发展带来了问题。[35]这些因素加上其高成本，导致锂离子电池成为电动汽车的主要电池。[36]
过去十年锂离子电池的价格大幅下降，推动了电动汽车价格的下降，但2021年至2022年底锂等关键矿物价格的上涨给历史电池带来了压力价格下降。[37] [38]
电动机[编辑]
与其他机器一样，车辆电动机的功率以千瓦 (kW) 为单位。电动机可以在很宽的转速范围内提供最大扭矩。这意味着配备100千瓦电动机的车辆的性能超过配备100千瓦内燃机的车辆，后者只能在有限的发动机转速范围内提供最大扭矩。
充电效率根据充电器的类型而有很大差异，[39]并且在将电能转换为机械能的过程中能量损失。
通常，直流(DC) 电被馈入 DC/AC 逆变器，在此将其转换为交流(AC) 电，并将该交流电连接到三相交流电机。
对于电动火车、叉车和一些电动汽车来说，经常使用直流电机。在某些情况下，使用通用电机，然后可以采用交流或直流。在最近生产的车辆中，已经采用了各种类型的发动机；例如，特斯拉汽车中的感应电机以及日产 Leaf 和雪佛兰 Bolt 中的永磁电机。[40]
能源和电机[编辑]
大多数大型电动运输系统由固定电源供电，这些电源通过电线直接连接到车辆。电力牵引允许使用再生制动，其中电机用作制动器并成为发电机，通常将火车的运动转化为电能，然后反馈到线路中。该系统在山区作业中特别有利，因为下降的车辆可以产生上升车辆所需的大部分动力。只有当系统足够大以利用下降车辆产生的电力时，这种再生系统才可行。
在上述系统中，运动由旋转电动机提供。然而，可以“展开”电机以直接驱动特殊的匹配轨道。这些直线电机用于磁悬浮列车，磁悬浮列车漂浮在磁悬浮支撑的轨道上方。这使得车辆几乎没有滚动阻力，并且火车或轨道没有机械磨损。除了所需的高性能控制系统之外，直线电机的轨道切换和弯曲也变得困难，迄今为止，直线电机的运行仅限于高速点对点服务。
车辆类型[编辑]
.jpg)
通常可以为任何类型的车辆配备电动动力传动系统。
地面车辆[编辑]
纯电动汽车[编辑]
纯电动汽车或全电动汽车仅通过电动机提供动力。电力可能来自电池（纯电动汽车）、太阳能电池板（太阳能汽车）或燃料电池（燃料电池汽车）。
混合动力电动汽车[编辑]
混合动力电动汽车（HEV）是一种混合动力汽车，将传统的内燃机（ICE）系统与电力推进系统（混合动力汽车传动系统）相结合。电动动力系统的存在旨在实现比传统车辆更好的燃油经济性或更好的性能。 HEV 有多种类型，每种类型作为电动汽车 (EV) 的功能程度也各不相同。 HEV 最常见的形式是混合动力电动汽车，尽管也存在混合动力电动卡车（皮卡和拖拉机）、公共汽车、船只[42]和飞机。
现代混合动力汽车利用再生制动等提高效率的技术，将车辆的动能转化为电能，存储在电池或超级电容器中。某些类型的混合动力汽车使用内燃机来转动发电机，为车辆的电池充电或直接为其电力驱动电机提供动力；这种组合称为电动发电机。[43]许多混合动力汽车通过在怠速时关闭发动机并在需要时重新启动来减少怠速排放；这称为启停系统。混合动力电动车的尾气排放量比同等尺寸的汽油车低，因为混合动力车的汽油发动机通常比汽油动力汽车的小。如果发动机不直接驱动汽车，则可以将其调整为以最高效率运行，进一步提高燃油经济性。混合动力电动汽车可以通过多种方式结合电动机和内燃机的动力。最常见的类型是并联混合动力，通过机械耦合将发动机和电动机连接到车轮。在这种情况下，电动机和发动机可以直接驱动车轮。串联混合动力汽车仅使用电动机驱动车轮，通常可称为增程电动汽车 (EREV) 或增程电动汽车 (REEV)。还有串并联混合动力车，车辆可以由发动机单独工作、电动机单独工作或两者共同工作提供动力；其设计目的是为了使发动机能够尽可能地在最佳范围内运行。[44]
插电式电动汽车[编辑]
插电式电动汽车 (PEV) 是指可以通过任何外部电源（例如墙壁插座）充电的任何机动车辆，并且可充电电池组中存储的电力驱动或有助于驱动车轮。 PEV是电动汽车的一个子类别，包括纯电动汽车（BEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）以及混合动力电动汽车和传统内燃机汽车的电动汽车转换。[49] [50] [51]
增程电动车[编辑]
增程电动汽车（REEV）是一种由电动机和插入式电池提供动力的车辆。辅助内燃机仅用于补充电池充电，而不是作为主要动力源。[52]
公路和越野电动汽车[编辑]
道路电动汽车包括电动汽车、电动无轨电车、电动公交车、纯电动公交车、电动卡车、电动自行车、电动摩托车和踏板车、个人运输车、社区电动汽车、高尔夫球车、运奶车和叉车。越野车包括电动全地形车和电动拖拉机。
轨道电动汽车[编辑]
铁路线的固定性质使得通过永久性架空线或电气化第三轨为电动汽车提供动力相对容易，从而无需重型车载电池。电力机车、电动动车组、有轨电车（也称为有轨电车或无轨电车）、电动轻轨系统和电动快速交通如今都很常用，特别是在欧洲和亚洲。
由于电动火车不需要携带重型内燃机或大型电池，因此它们可以具有非常好的功率重量比。这使得法国双层TGV等高速列车能够以320公里/小时（200英里/小时）或更高的速度运行，并且电力机车的功率输出比内燃机车高得多。此外，它们具有更高的短期浪涌功率以实现快速加速，并且使用再生制动可以将制动功率重新返回电网而不是浪费。
还有在非电气化铁路线上运行的 电池电动旅客列车。
海运电动汽车[编辑]
电动船在 20 世纪初非常流行。自 20 世纪末以来，人们对安静且潜在可再生海洋运输的兴趣稳步增长，因为太阳能电池为摩托艇提供了无限航程的帆船。电动机可以而且也已经用于帆船而不是传统的柴油发动机。[54]电动渡轮正常运行。[55] 潜艇使用电池（由水面柴油或汽油发动机充电）、核能、燃料电池[56]或斯特林发动机来运行电动机驱动的螺旋桨。全电动拖船正在新西兰奥克兰（2022 年 6 月）、[57]不列颠哥伦比亚省温哥华（2023 年 10 月）、[58]和加利福尼亚州圣地亚哥使用。[59]
机载电动汽车[编辑]
自航空业诞生以来，飞机电力就进行了大量的实验。目前，飞行电动飞机包括有人驾驶和无人驾驶飞行器。
电动航天器[编辑]
电力在航天器中的应用有着悠久的历史。[60] [61]航天器使用的电源有电池、太阳能电池板和核能。目前用电力推进航天器的方法包括电弧喷射火箭、静电离子推进器、霍尔效应推进器和场发射电力推进。
太空漫游车[编辑]
载人和无人飞行器已被用来探索月球和太阳系中的其他行星。在 1971 年和 1972 年阿波罗计划的最后三次任务中，宇航员驾驶氧化银电池供电的月球车在月球表面行驶了 35.7 公里（22.2 英里）。[62]无人驾驶的太阳能漫游车已经探索了月球和火星。[63] [64]
记录[编辑]
- Rimac Nevera是一款电动超级跑车，一天内创造了 23 项世界速度记录。[65] [66]
- 斯图加特大学的大学生在 1.461 秒内完成了电动汽车最快加速，从 0 加速到 100 公里/小时。[67]
- 电动陆地速度记录 353 英里/小时（568 公里/小时）。[68]
- Bjørn Nyland在 24 小时内创下了电动汽车行驶里程 1,725 英里（2,776 公里）的纪录。[69]
- 电动汽车最远距离，单次充电可行驶 999.5 英里（1,608.5 公里）。[70]
- 太阳能电动汽车 Sunswift 7 是最快可行驶超过 1,000 公里且无需停车充电的电动汽车。[71]
- 电动摩托车：24 小时内行驶 1,070 英里（1,720 公里）。米歇尔·冯·特尔 (Michel von Tell)驾驶哈雷 LiveWire。[72]
- 电动飞行：439.5 英里（707.3 公里），无需充电。[73]
属性[编辑]
组件[编辑]
电池类型、牵引电机类型和电机控制器设计根据尺寸、功率和拟定应用而变化，小到电动购物车或轮椅，大到智能电动车、电动摩托车和踏板车、社区电动汽车。 、工业叉车以及许多混合动力车辆。
能源[编辑]
电动汽车比化石燃料汽车效率高得多，而且直接排放很少。与此同时，它们确实依赖通常由非化石燃料工厂和化石燃料工厂组合提供的电能。因此，通过改变电力来源，电动汽车总体上可以减少污染。在某些地区，人们可以要求公用事业公司通过可再生能源提供电力。
化石燃料汽车的效率和污染标准需要数年时间才能渗透到一个国家的车队中。新的效率和污染标准依赖于购买新车，而这通常是因为目前已经上路的车辆已达到使用寿命。只有少数国家（例如日本或新加坡）规定了旧车的报废年龄，迫使所有已经上路的车辆定期升级。
电池[编辑]
电动汽车电池 (EVB) 除了用于工业（或休闲）车辆的牵引电池专用系统之外，还用于为纯电动汽车 (BEV) 的推进系统提供动力。这些电池通常是二次（可充电）电池，并且通常是锂离子电池。
牵引电池经过专门设计，具有高安时容量，用于叉车、电动高尔夫球车、洗地机、电动摩托车、电动汽车、卡车、货车和其他电动车辆。[74] [75]
充电[编辑]
电网容量[编辑]
如果几乎所有道路车辆都是电动的，那么到 2050 年，全球电力需求将比 2020 年增加高达 25%。[76] [需要报价来验证]然而，由于电动汽车效率更高，总体能源消耗和排放将会减少在整个循环中，以及精炼化石燃料所需的能源减少。
充电站[编辑]
充电站，又称充电点、充电点或电动汽车供电设备（EVSE），是为 插电式电动汽车（包括纯电动汽车、电动卡车、电动公交车、邻里电动汽车和插电式混合动力汽车）。
电动汽车充电器主要有两种类型：交流（AC）充电站和直流（DC）充电站。电动汽车电池只能用直流电充电，而大多数市电都是从电网以交流电形式输送的。因此，大多数电动汽车都内置有交流转直流转换器，俗称“车载充电器”。在交流充电站，来自电网的交流电被提供给车载充电器，该充电器将其转换为直流电，然后为电池充电。直流充电器通过将转换器内置于充电站而不是车辆中来提供更高功率的充电（这需要更大的交流到直流转换器），以避免尺寸和重量限制。然后，该站绕过车载转换器，直接向车辆提供直流电。大多数现代电动汽车型号都可以接受交流和直流电源。
充电站提供符合各种国际标准的连接器。直流充电站通常配备多个连接器，以便能够为使用竞争标准的各种车辆充电。
公共充电站通常位于街边或零售购物中心、政府设施和其他停车场。私人充电站通常位于住宅、工作场所和酒店。电池交换[编辑]
无需通过电源插座给电动汽车充电，电池可以在几分钟内在特殊的充电站进行机械更换（电池更换）。
具有较高能量密度的电池（例如金属空气燃料电池）并不总是以纯电力方式充电，因此可以使用某种形式的机械充电来代替。锌空气电池，从技术上讲是一种燃料电池，很难进行电力充电，因此可以通过定期更换阳极或电解质来“补充燃料”。[77]
动态充电[编辑]
| 类型（和开发商） | 每功率接收者（和电源待进一步发展） | 百万瑞典克朗每公里道路双向 | 参考 |
|---|---|---|---|
| 架空电源线路（西门子） | 650千瓦（1000千瓦） | 12.4 | [78] ：140–144 [79] ：23–24、54 |
| 地面供电通过公路铁路（Elways和NCC财团） | 200千瓦（800千瓦） | 9.4–10.5 | [78] ：146–149 [79] ：21-23、54 |
| 地面供电通过公路铁路（Elonroad和ABB财团） | 150千瓦（500千瓦） | 11.5–15.3 | [79] ：25–26、54 |
| 无线电力传输通过道路内感应线圈（Electreon） | 25千瓦（40千瓦） | 19.5–20.8 | [78] ：171–172 [79] ：26-28、54 |
TRL（原运输研究实验室）列出了动态充电或车辆行驶时充电的三种电力传输类型：架空电力线以及通过铁路或感应的地面电力。 TRL 将架空电力列为技术最成熟的解决方案，可提供最高水平的电力，但该技术不适用于非商用车辆。地面电源适用于所有车辆，铁路是一种成熟的解决方案，具有高功率传输和易于访问和检查的元件。与其他替代方案相比，感应充电提供的电量最少，并且需要更多的路边设备。[78] ：附录D
欧盟委员会于2021 年发布了对电动道路系统进行监管和标准化的请求。[81]此后不久，法国生态部的一个工作组建议采用与瑞典、德国、意大利、荷兰、西班牙、波兰等国共同制定的欧洲电动道路标准。[82]第一个由铁路电动道路系统 (ERS) 供电的车辆上的电气设备标准，即CENELEC技术标准 50717，已于 2022 年末获得批准。[83]遵循标准，包括“完全互操作性”和地面供电的“统一且可互操作的解决方案”计划于 2024 年底发布，详细说明完整的“通过嵌入道路的导电轨进行通信和供电的规范”。[84] [85]
其他正在开发的技术[编辑]
![[图标]](https://en.wikipedia.org/wiki/File:Wiki_letter_w_cropped.svg){kind=small}
传统的双电层电容器正在努力实现锂离子电池的能量密度，提供几乎无限的使用寿命，并且不存在环境问题。高K电双层电容器，例如EEStor的EESU，如果能够生产出来，可以将锂离子能量密度提高数倍。锂硫电池的能量为250 Wh/kg。[86]钠离子电池承诺400 Wh/kg，在充电/放电期间只有最小的膨胀/收缩和非常高的表面积，并且依赖比锂离子成本更低的材料，从而导致不需要关键矿物质的更便宜的电池。[87]
安全[编辑]
日内瓦联合国 ( UNECE ) 通过了第一个关于全电动和混合动力电动汽车安全的国际法规（法规 100），旨在确保采用高压电力传动系统的汽车，例如混合动力和全电动汽车电动汽车与内燃机汽车一样安全。欧盟和日本已表示打算将新的UNECE法规纳入各自的车辆技术标准规则中。[88]
环境[编辑]
| 系列的一部分 |
| 可持续能源 |
|---|
 |
电动汽车不释放尾气空气污染物，并减少哮喘等呼吸道疾病。[91]然而，电动汽车所充电的电力可能是通过对健康和环境产生影响的方式产生的。 [92] [93]
大多数情况下，生产和运营电动汽车的碳排放量低于生产和运营传统汽车的碳排放量。[94]城市地区的电动汽车几乎总是比内燃机汽车污染少。[95]
电动汽车的环境潜力的一个限制是，简单地将现有的私人车队从内燃机车转换为电动汽车并不能释放道路空间用于主动出行或公共交通。[96]电动微型交通工具，例如电动自行车，可能有助于交通系统的脱碳，特别是在公共交通已经很好服务的城市地区之外。[97]
内燃机汽车在其使用寿命内使用的原材料远多于电动汽车。[98]
锂离子电池[编辑]
自1991年首次商业发布以来，锂离子电池已成为实现低碳交通系统的重要技术。有关电池生产过程可持续性的信息已成为一个充满政治色彩的话题。[99] [过时的来源]
实践中原材料开采的业务流程引发了采掘资源管理的透明度和问责制问题。在复杂的锂技术供应链中，存在代表企业利益、公共利益团体和政治精英的不同利益相关者，他们关心技术生产和使用的结果。实现平衡采掘过程的一种可能性是建立全球技术治理的共同商定标准。[99]
这些标准的合规性可以通过供应链框架可持续性评估（ASSC）来评估。因此，定性评估包括审查治理以及社会和环境承诺。量化评估的指标包括管理体系和标准、合规性以及社会和环境指标。[100]
一位消息人士估计，到 2035 年，电动汽车所需的超过五分之一的锂和约 65% 的钴将来自回收资源。[101]另一方面，在计算非电动汽车消耗的大量化石燃料时在其整个生命周期中，电动汽车可以被认为可以大幅减少原材料需求。[101]
到 2022 年，电动汽车的制造过程中二氧化碳排放量将比同等内燃机汽车平均多排放 50% 左右，但这种差异被内燃机汽车在其整个生命周期内驱动所使用的机油排放量高得多所抵消。与用于驱动电动汽车的发电相比。[102]
2023年，绿色和平组织发布了一段视频，批评电动汽车是“解决气候问题的灵丹妙药”的观点，认为建设阶段对环境影响很大。例如，现代汽车SUV销量的增长几乎消除了该公司转向电动汽车带来的气候效益，因为即使是电动 SUV 也有很高的碳足迹，因为它们在建造过程中消耗大量原材料和能源。绿色和平组织提出了一种基于自行车、公共交通和拼车的移动即服务概念。 [103]
社会经济[编辑]
英国 2003 年的一项研究发现，“污染最集中在幼儿及其父母更有可能居住的地区，而最不集中在老年人倾向于迁移的地区”，并且“那些污染严重的社区”污染最严重且排放量最少的地区往往是英国最贫困的地区。” [104]英国 2019 年的一项研究发现，“最贫困地区的家庭排放的氮氧化物和颗粒物最少，而最贫困地区的家庭每公里车辆排放量最高，原因是拥有较高的车辆保有量、拥有更多的柴油车和驾驶汽车更远。” [105]
机械[编辑]
电动机的机械结构非常简单，通常在整个速度和功率输出范围内实现 90% 的能量转换效率[106] ，并且可以精确控制。它们还可以与再生制动系统结合使用，该系统能够将运动能量转换回储存的电力。这可用于减少制动系统的磨损（以及由此产生的制动片灰尘）并减少一次行程的总能量需求。再生制动对于启停城市使用特别有效。
与内燃机不同，它们可以被精细控制并提供从静止到移动的高扭矩，并且不需要多个齿轮来匹配功率曲线。这样就不再需要变速箱和液力变矩器。
电动汽车运行安静、平稳，因此比内燃机的噪音和振动更小。 [107]虽然这是一个理想的属性，但它也引起了人们的担忧，即没有接近车辆的常见声音会对盲人、老年人和幼儿行人构成危险。为了缓解这种情况，许多国家要求电动汽车缓慢行驶时发出警告声音，直至达到正常运动和旋转（道路、悬架、电动机等）噪音时发出警告声。[108]
与内燃机不同，电动机不需要氧气；这对于潜艇和太空漫游器很有用。
能量恢复力[编辑]
电力可以通过多种来源产生；因此，它提供了最大程度的能量弹性。[109]
能源效率[编辑]
电动汽车的“油箱到车轮”效率比内燃机汽车高出约三倍。[107]与怠速时消耗燃料的内燃机不同，车辆静止时不消耗能量。到 2022 年，按油井到车轮计算，电动汽车可净减少约 80 公吨温室气体排放，而且随着电力行业脱碳，电动汽车的净温室气体效益将随着时间的推移而增加。[87]
电动汽车的井到轮效率与车辆本身关系不大，而与发电方法关系更大。如果电力生产从化石燃料转向风能、潮汐能、太阳能和核能等可再生能源，特定电动汽车的效率将立即提高一倍。因此，当提到“从油井到车轮”时，讨论的不再是车辆，而是整个能源供应基础设施——就化石燃料而言，还应包括用于勘探、采矿、精炼、和分配。[需要引用]
电动汽车的生命周期分析表明，即使采用欧洲碳强度最高的电力提供动力，它们排放的温室气体也比传统柴油汽车少。[110]
总成本[编辑]
截至 2021 年，电动汽车的购买价格通常会更高，但电动汽车的总拥有成本根据地点[111]和每年行驶的距离而有很大差异：[112]在世界上有化石燃料补贴的地区，柴油或燃气动力车辆的生命周期成本有时低于同类电动汽车。[113]
欧洲汽车制造商面临着来自更便宜的中国车型和美国特斯拉汽车公司降价的巨大压力。从2021年到2022年，中国电动汽车制造商的欧洲市场份额翻了一番，达到近9%，这促使Stellantis首席执行官将其形容为“入侵”。[114]
范围[编辑]
与内燃机车辆相比，电动汽车的续航里程可能较短，[115] [116]这就是为什么长途运输（例如长途运输）的电气化仍然具有挑战性的原因。
2022年，美国销售的小型纯电动汽车的销量加权平均续航里程接近350公里，而法国、德国和英国的这一数字略低于300公里，而中国的这一数字不到220公里。[87]
电动汽车的加热[编辑]
隔热良好的车厢可以利用乘客的体温为车辆供暖。然而，在寒冷气候下，这还不够，因为驱动器仅提供约 100 W 的加热功率。热泵系统能够在夏季冷却驾驶室并在冬季加热驾驶室，是电动汽车加热和冷却的有效方式。[117]对于连接到电网的车辆，电池电动汽车可以预热或冷却，几乎不需要或不需要电池能量，特别是对于短途旅行。大多数新型电动汽车都标配有热泵。[118]
电动公共交通效率[编辑]
从私人交通转向公共交通（火车、无轨电车、个人快速交通或有轨电车）有可能大幅提高个人每千瓦时行驶距离的效率。
研究表明，人们更喜欢有轨电车而不是公共汽车，[119]因为它们更安静、更舒适，并且被认为具有更高的地位。[120]因此，通过使用有轨电车或许可以减少城市中液体化石燃料的消耗。有轨电车可能是最节能的公共交通形式，橡胶轮车辆的能耗比同等有轨电车多三分之二，并且使用电力而不是化石燃料。
就净现值而言，它们也是最便宜的——布莱克浦有轨电车在 100 年后仍在运行，[121]但燃烧公交车只能持续约 15 年。
政府激励措施[编辑]
国际能源署建议，对低效内燃机汽车征税可以鼓励电动汽车的采用，提高的税收将用于为电动汽车提供补贴。[87]政府采购有时被用来鼓励国内电动汽车制造商。[122] [123]许多国家将在2025年至2040年间禁止销售化石燃料汽车。 [124]
许多政府提供激励措施来促进电动汽车的使用，目标是减少空气污染和石油消耗。一些激励措施旨在通过补贴抵消购买价格来增加电动汽车的购买量。其他激励措施包括降低税率或免除某些税收，以及充电基础设施投资。
销售电动汽车的公司已与当地电力公司合作，为某些电动汽车提供大量激励措施。[125]
未来[编辑]
.jpg)
公众认知[编辑]
欧洲一项基于气候的调查发现，截至2022年，39%的欧洲公民倾向于选择混合动力汽车，33%的人更喜欢汽油或柴油汽车，其次是电动汽车，28%的欧洲人更喜欢电动汽车。[126] 44%的中国汽车购买者最有可能购买电动汽车，而38%的美国人会选择混合动力汽车，33%的人更喜欢汽油或柴油汽车，而只有29%的人会选择电动汽车。[126]
在 2023 年一项专门针对美国电动汽车拥有量的调查中，计划购买未来汽车的受访者中有 50% 认为自己不太可能认真考虑购买电动汽车。调查还发现，支持到2035年禁止在美国生产非电动汽车的比例已从47%下降至40%。[127]
环境考虑[编辑]
通过减少二氧化氮等空气污染，电动汽车每年可以防止数十万人过早死亡，[129] [130]尤其是城市中的卡车和交通造成的死亡。[131]
电动汽车对环境的全面影响包括碳和硫排放以及进入环境的有毒金属对生命周期的影响。
电动汽车电机使用稀土金属（钕、镝）和其他开采金属（铜、镍、铁），而电池使用锂、钴、锰。[132] [133] 2023年，美国国务院表示，到2050年，全球锂供应量需要增加42倍，才能支持向清洁能源的过渡。[134]大部分锂离子电池生产发生在中国，其中大部分能源由燃煤发电厂提供。对 2021 年销售的数百辆汽车进行的研究得出的结论是，纯电动汽车的生命周期温室气体排放量略低于混合动力汽车，并且均低于汽油和柴油汽车。[135]
国际海底管理局正在考虑的另一种采购基本电池材料的方法是深海采矿，但截至 2023 年，汽车制造商尚未使用这种方法。[136]
改进的电池[编辑]
锂离子电池的进步最初是由个人电子行业推动的，使得全尺寸、可在高速公路上行驶的电动汽车一次充电的行驶距离几乎与传统汽车使用一箱汽油行驶的距离一样远。锂电池已经变得安全，可以在几分钟而不是几小时内充电（请参阅充电时间），并且现在比典型车辆的使用寿命更长（请参阅使用寿命）。随着技术的成熟和产量的增加，这些更轻、更高容量的锂离子电池的生产成本正在逐渐降低。[137] [138]改善电池再利用和回收的研究也在进行中，这将进一步减少电池对环境的影响。[139] [140]
许多公司和研究人员也在研究更新的电池技术，包括固态电池[141]和替代技术。[142]
电池管理和中间存储[编辑]
另一项改进是通过电子控制将电动机与电池解耦，使用超级电容器来缓冲大而短的电力需求和再生制动能量。[143]新细胞类型的开发与智能细胞管理相结合改善了上述两个弱点。单元管理不仅涉及监视单元的运行状况，还涉及冗余单元配置（比所需的单元多一个单元）。通过复杂的开关接线，可以在其余电池值班时调节其中一个电池。[需要引用]
电动卡车[编辑]
电动卡车是一种电池电动车辆(BEV)，设计用于运输货物、运载专用有效负载或执行其他实用工作。
一百多年来，电动卡车一直为牛奶浮车、后推式拖船和叉车等利基应用提供服务，通常使用铅酸电池，但二十一世纪更轻、能量密度更高的电池化学材料的快速发展扩大了其范围。电力推进在卡车上的更多应用。
相对于内燃机卡车，电动卡车可以减少噪音和污染。由于电力传动系统效率高、部件数量少、怠速时不燃烧燃料以及安静且高效的加速，因此拥有和运营电动卡车的成本大大低于其前辈。[144] [145]根据美国能源部的数据，卡车电池组每千瓦时容量的平均成本从 2013 年的 500 美元下降到 2019 年的 200 美元，2020 年进一步降至 137 美元，部分车辆的电池组成本低于 100 美元。第一次。[146] [147]
长途货运一直是最不适合电气化的货运领域，因为相对于燃料而言，电池重量的增加会降低有效负载能力，而替代方案，更频繁的充电会缩短交货时间。相比之下，短途城市配送的电动化速度很快，电动卡车清洁、安静的特性非常适合城市规划和市政监管，而且合理尺寸的电池容量也非常适合日常走走停停的交通。在大都市区内。[148] [149] [150]
在韩国，电动卡车在新卡车市场中占有相当大的份额； 2020年，国内生产销售的卡车中（国内销售的新车绝大多数），纯电动汽车占7.6%。[151]氢能列车[编辑]
特别是在欧洲，燃料电池电动火车越来越受欢迎，以取代柴油电动火车。在德国，多个州已订购阿尔斯通 Coradia iLINT列车组，自 2018 年起投入使用，[152]，法国也计划订购列车组。[153]英国、荷兰、丹麦、挪威、意大利、加拿大[152]和墨西哥[154]同样感兴趣。在法国，SNCF计划到 2035 年将其所有剩余的柴电列车替换为氢列车。[155]在英国，阿尔斯通于 2018 年宣布计划用燃料电池改造英国铁路 321 级列车组。[156]
新建住宅车库中的高压插座[编辑]
在新墨西哥州，政府正在寻求通过立法，强制要求在新建住宅的车库中安装更高电压的电源插座。 [157] NEMA 14-50 插座提供240 伏电压和 50安培电流，总计 12.5千瓦，用于电动汽车的2 级充电。 [158] [159] 2 级充电每小时充电可增加最多 30 英里的续航里程，而从 120伏插座 进行1 级充电每小时可行驶最多 4 英里。
双向充电[编辑]
通用汽车 (GM) 正在增加一种称为 V2H（双向充电）的功能，使其新型电动汽车能够将电池中的电力输送到车主家中。通用汽车将从 2024 年车型开始，包括 Silverado 和 Blazer EV，并承诺将该功能延续到 2026 年车型。这可能会对车主在电网意外断电期间有所帮助，因为电动汽车是车轮上的巨型电池。[160]
基础设施管理[编辑]
随着电动汽车数量的增加，有必要建立适当数量的充电站来满足不断增长的需求，[161]并建立适当的管理系统来协调每辆车的充电轮次，以避免某些充电站超载。车辆和其他人都空了。[162]
网格的稳定[编辑]
由于电动汽车可以在不使用时插入电网，因此电池供电的车辆可以通过在高需求和低供应时期（例如日落之后）将电池电力输送到电网来减少可调度发电的需求。大部分充电是在夜间或中午进行，此时发电量尚未使用。[163] [164]这种车辆到电网（V2G）连接有可能减少对新发电厂的需求，只要车主不介意因电力公司耗尽而缩短电池寿命在需求高峰期间。电动汽车停车场可以提供需求响应。[165]
当前的电力基础设施可能需要应对风能和太阳能等可变输出电源份额不断增加的情况。这种可变性可以通过调整电动汽车电池充电甚至放电的速度来解决。[166]
有些概念涉及电池交换和电池充电站，很像今天的加油站。这些将需要巨大的存储和充电潜力，可以通过操纵这些潜力来改变充电速率，并在短缺期间输出电力，就像短期使用柴油发电机来稳定一些国家电网一样。[167] [168]
修理厂[编辑]
由于安全要求，事故后车辆维修的基础设施是保险公司和机械师关注的问题。[169]电池和其他部件必须仔细评估，而不是被保险公司完全注销。[170]
另请参阅[编辑]
- 电动人力车——电动三轮车
- 邻里电动汽车– NEV
- 污染者付费原则
- 替代燃料汽车
- 按推进系统划分的车辆分类
注释[编辑]
参考文献[编辑]
- ^ 阿西夫·法伊兹；克里斯托弗·S·韦弗；迈克尔·P·沃尔什 (1996)。机动车辆造成的空气污染：控制排放的标准和技术。世界银行出版物。 p。 227.国际标准书号 978-0-8213-3444-7。原始存档于2021年7月4日。检索日期：2017 年12 月 4 日。
- ^ Guarnieri, M. (2012)。 “回顾电动汽车”。2012年第三届IEEE HISTory电子技术大会（HISTELCON）。第 1-6 页。doi：10.1109/HISTELCON.2012.6487583。国际标准书号 978-1-4673-3078-7。S2CID 37828220。
- ^ 玛丽·贝利斯（2010 年 6 月 16 日）。“发明家——电动汽车（1890-1930）”。 Inventors.about.com。原始存档于2021年7月4日。2010 年12 月 26 日检索。
沒有留言:
張貼留言