湖北工业大学 电动汽车及其电机驱动 全5讲 主讲-李新华 视频教程

文章要点：

• 讨论电动汽车及其电机驱动的重要性。
• 分析电动汽车发展中遇到的环境和人员问题。
• 介绍日本在电动汽车领域的领先地位及其公司。
• 探讨电动汽车的分类及各自的特点和挑战。

今天很高兴来到博学堂95期，我们给大家讨论一个话题，就是电动汽车及其电机驱动。

这个话题看起来很轻松，实际上也有很多不轻松的地方。昨天我看了消息，因为日本海啸地震核腐射的原因，我们大陆的很多汽车厂可能都陷于停产的状态。

为什么呢？因为我们大陆的很多汽车厂跟日本有合资关系，我们汽车里面的核心部件发动机是他们提供生产的，他们由于地震的原因现在没有生产了，我们的汽车可能就会面对停产的状态。

前不久我听到中国社会院有一个研究员讲我们国家的汽车实际上缺心脏，有讲说是犯了心脏病。但这只传统汽车，我们现在要开发电动汽车，会不会有走原来的道路呢，又缺乏心脏呢？所以这个话题我觉得也是非常严峻。

我们今天看到有这么多同学关剧电动汽车，这有很高兴的地方。我们学校在这一块做了一些工作，我们希望我们的同学们，特别是将来有生造同学们，可以参与到我们这个团队来为我们国家电动汽车的发展做出一些贡献。

这是我开始讲的几句话，下面我们来讲今天晚上的这么一个专题报告。

我们今天报告有四个内容。第一个呢，我们想简单介绍一下这个电动汽车的开发的状况，但这个题目很大，我们不可能把整个世界的情况都来讲，可能我们主要是针对日本的情况，因为日本的电动汽车走在世界的前面，所以我们是介绍日本的电动汽车的情况。

第二个呢，我们要研究电动汽车的动力系统，当然电动汽车很多，我们也没有时间可能去详细解剖它的动力系统，可能我们是重点的介绍日本的丰田公司的Prius车的动力系统，因为这个车呢不论为是我们电动汽车的代表或者是经典制作。

第三个呢，我们想跟大家介绍一下电动汽车里面的驱动电机，也就是电动汽车里面的心脏，我们跟大家做个介绍。

最后呢，我们想把我们研究所的工作跟大家做个汇报。

想他们试点内容我们先看第一个电动汽车的开发的状况。我们说人类基于二十世纪以后，我们面临着两个大的问题，一个是环境问题，一个是人员问题。这两个大问题呢都是我们人类所必须要解决的问题，因为它影响到我们人类的生存和生产。

我们的环境问题呢首先就是温室效应的问题。我们看这两张图片，这是二十世纪的抽，我们看到了欧洲的两个居民的景点的照片，那里面常年是机械的；这个是二十一世纪的抽，这两个地方的照片，这里面的冰川大部分融化了，甚至完全消失了，这都是温室效应的结果。

我们来看我们的极地了，这个是日本的卫星照片，在2000年时候的极地的照片，这里面有大片的冰川覆盖；这是2007年的时候的照片，你看这一块冰川就没有了，这里面十个只有七年的时间，所以这个融化的速度是难以想象的。

为什么融化呢？是因为我们海水的温度是不断地往上攀升，为什么攀升呢？这个下面的线条你看，这是我们二氧化碳排放的上升曲线，和我们海水温度上升的曲线是完全吻合的。

所以我们人类的活动排放了大量的废气造成了温室效应，这些在极地里面生活的动物，他们都没有逃避之地了，原来厚厚的冰川现在都没有了。我们说温室效应不仅仅是把冰川融化了，我们的陆地也沙漠化了，我们国家就是一个沙漠化很严重的国家，所以这个是我们面临的环境问题非常严重。

同时呢，我们的人员问题也非常严峻。这个是美国地区调查局在2000年的时候，他们公布了一个我们石油开采的预期曲线。我们比较悲观的估计是到2026年的时候，我们的石油开采就会急剧下降，急剧下降，我们即使乐观的估计是到2047年的时候也会急剧下降，所以下到2018年的时候我们这个石油将要彻底枯竭。所以我们那个时候我们的传统汽车就没有油可烧了。

我们的人员问题呢，在很长时间里面我们都基于化石燃料，但我们接年的化石燃料的枯竭给我们利用化石燃料也带来了很大的阴影。大家非常清楚这个是我们日本福岛核电站里的核废料的现场照片，这个现场现在还没有解决，福岛核电站现在都要面临着报废，而且是长时间里要进行核废料的处理。

所以我们这个人员问题呢，现在是我们所扭不开的问题了。为了我们这个未来设计的星球，实际上也是为了我们人类的生存和发展，所以我们的环境问题和人员问题是必须要我们面临的问题。

就是我们每一个人、每一个企业都要面临着一个选择。这个选择里面，我们说日本的丰田公司他们做了很好的答案。而这张画呢是日本丰田公司的前社长丰田章男所讲的，他讲了今后哪个公司掌握了先进的动力系统和环保技术，就能立于不败之地。

这张图是他在1994年左右的时候讲的，就是那个时候日本丰田公司他启动了这个电动汽车的开发项目，而这个项目启动了以后呢获得了空前的成功，我们后面还要跟他介绍。

所以在这个21世纪，我们说日本人在环保技术及电动汽车开发上应该是走在了世界的前列，是因为我们认真学习的一个榜样。

大家可能现在比较熟悉的是日本丰田公司的现在的社长丰田章男，他运气不太好，他在丰田之后去年来了很多招呼门的事件，他到那里就去赔礼道歉，这网上的两个照片我觉得很有意思给大家看一看。

我们说日本在电动汽车开发上有两个公司都非常有名，所以刚才我们讲的丰田以外呢，还有本田公司。这里面我们展示了一些丰田和本田所开发的电动汽车的照片。

这个是丰田的Prius，
这个是本田的Insight，
还有本田的Fit，
还有丰田的Prius第二代，
还有本田的雅阁，
还有丰田的Lexus。

这些汽车现在都卖得很好，这些车型在武汉都有。所以现在丰田和本田的这两家公司在电动汽车的技术领域和商业领域里面都取得了很大的成功。

我们下面了解一下电动汽车的分类。电动汽车的动力情况通常会分成三类，一类是纯电动汽车，一类是插电式混合动力汽车，还有一类是燃料电池汽车。
这三类我们今天主要讲的实际上是最后一类，就是所谓的燃料电池电动汽车。

前面两类我们简单的介绍一下，当然这几年呢我们也去看一个所谓的插电式的混合动力汽车，这种汽车里面可以外接充电，插电式的丰田公司他们也有相应的产品开发出来，当然主要还是以混合动力电动汽车为主。

我们先看看纯电动汽车。这里面我们展示了很多纯电动汽车的样车。我们讲的只是算样车，因为什么呢？用这种车都没有实现商业化的批量生产，只是一些公司进行研发的一些样车，而且都没有实现我们真正的大批量的生产。

为什么呢，原因是，纯电动汽车是我们电动汽车的一个理想的汽车。为什么呢？因为它这个车里面它使用了一个高效率的燃料电池，这个燃料电池它是直接把我们清洁燃料释放的能量转变成电能。

而这个转变不需要我们传统的发电机通过旋转来转变，所以它的效率非常之高，而且完全是零排放，因为它排放出来的是水或者水蒸气，没有任何废气，所以它是完全没有污染的。

而且呢，它的这个燃料补充也非常之快，不像我们充电的漫长时间，只需要我们把清洁燃料装进去就可以了。在电动汽车这个终极的发展方向中，燃料电池无疑是一个值得关注的领域。

但目前看起来它还面临着一些问题。首先是获取清洁燃料的技术。清洁燃料通常有三种获取模式：压缩气体、液态清洁燃料及通过化学反应获取。

这三种模式里面，目前看起来，液态的方式可能是比较好的。但它的能量密度还是没有达到我们汽油的那水平，获取清洁燃料的问题还没有大的突破。

其次是安全问题。我们知道清洁燃料是一个非常活跃的气体，和空气一旦混合就会发生爆炸，所以我们哪个电动汽车就面临安全问题。

安全问题目前我们还没有很好的办法来解决。此外，成本问题也是一个重要瓶颈。黄氢电池的成本目前大概在每千瓦e75美元，是非常之高的，这个成本可能会高于我们汽车本体。

基于商业阶段的时候我们的目标是什么？是要把每千瓦的成本控制在30美元里面，才可以进行商业化的开发，这还需要一个过程。因此，氢燃料电池汽车目前难以实现商业化。

我们还要看看纯电动汽车。纯电动汽车的历史应该很久远了，这里面的照片都是在18几几年1900几年的时候，欧洲一些国家所研发的电池电动汽车。

因为那个时候电池技术已经发明并开始使用，所以大家把电池和电动机配合，组成了汽车的动力。但那个电动汽车的水平很低，主要是因为那个时候电池的容量不足，所以这个电动汽车的水平和现在的电动汽车完全是两个层次的。

我国目前非常重视电动汽车的开发，当然有很多专家对这个问题有保留意见。我们国家现在开发的电动汽车也有很多，比如比亚迪就开发了这种电池电动汽车。

此外还有其他公司也都开发了，这些电池的容量还没有大的突破，所以开发一些大型的电动汽车是比较困难的。一般来说，我们开发一些小型或者微型的电动汽车是比较合理的。

因为此时我们的电池的能力可以保证这个车子的一定的里程。电动汽车也面临三个关键问题：
将对电厂的供电依赖和碳释放只是集中，而没有根本解决。

充电需要建设众多的充电站，并且充电的时间较长，快充虽然方便却牺牲了电池的使用寿命。
此外，电池的体积和成本也很高。因此，目前发展电动汽车也面临很大障碍。

最后，我们再提到燃料电池电动汽车。燃料电池电动汽车也有着悠久的历史。大家看这张图，这是1898年德国的巴斯特发明的第一辆燃料电池电动汽车。这辆汽车使用发动机作为动力，并带动电机发电，然后这电就疊给电机来驱动。

这就是我们后面要讲的燃料电池电动汽车里的串联模式，目前丰田公司已经发展得非常先进。这是丰田公司第一辆燃料电池电动汽车的照片，可以看得出，车子内有两个动力一个是发动机一个是电动机，它们的配合非常默契。未来的电动汽车将依靠这种先进的综合模式来提升性能。