12、电力驱动的交通革命：电动汽车的崛起与展望

电力驱动的交通革命：电动汽车的崛起与展望

1. 电动汽车概述

随着全球石油产量预期下降，电力作为一种可行的替代能源，正推动着陆地交通工具的革命。电动汽车具有安静、高效、维护简单、低速加速性能好和零排放等优点。目前，获取电力驱动电机主要有三种方式：
- 电池供电 ：电力在外部产生并存储在车载电池中，再输送给电机。
- 车载发电 ：包括燃料电池汽车等，在车辆内部发电。
- 电网供电 ：电力在外部产生，通过电线或轨道直接输送给行驶中的车辆，如卡尔加里轻轨列车。

此外，还存在混合形式，例如无轨电车可以配备电池，实现脱线运行。

2. 电池电动汽车（BEVs）

2.1 电池类型与特点

电池电动汽车通常采用铅酸、镍氢（NiMH）、锂等电池进行电化学储能，也可采用飞轮进行机械储能和超级电容器进行静电储能。其中，电池的能量密度是关键因素，铅酸、镍氢和锂电池的能量密度分别为 0.14、0.25 和 0.45 兆焦耳/千克（MJ/kg），而汽油的能量密度约为 45MJ/kg，是镍氢电池的 180 倍。考虑到内燃机系统效率约为 14%，电池电动汽车系统效率约为 61%，实际能量密度比约为 40:1。

2.2 发展历程与现状

电池电动汽车与内燃机汽车历史相当，20 世纪初，汽车可能由蒸汽、电池或内燃机驱动。但由于电池能量密度低，导致续航里程有限、功率低和充电时间长，内燃机汽车最终占据主导地位。然而，随着油价上涨，电池电动汽车可能会重新崛起。例如，三菱开发的 Lancer E