纯电动车

纯电动车，又称电瓶车（英语：Battery Electric Vehicle，缩写：BEV），多被简称为电动车，是指以事前已充满电的蓄电池（大容量电瓶）供电给电动机，由电动机推动的车辆，而电池的电量由外部电源补充，媒体常简称作电动车，故常与其他以电力推动的车辆（如无轨电车）混淆。由于不排放废气，因此不会污染在路面周遭的空气，特定车款在空调安装了过滤装置，更可净化行经区域的空气质量，这点是各国都市当局所推荐，在政策面上提供不限行、免税与补贴等优惠。因为马达在低速时再加速能力十分杰出，走走停停频繁的工作车辆（巴士、垃圾车高扭力需求的车辆等）换成电动马达以提高效率，另外私人电动车因为离峰电价便宜，以及不需要保养与维护等优势，极适合作为都市用车，满足至200公里左右的通勤需要，也可以单趟短途行驶至邻近国家或地区再行充电，因此部分城市计程车已经逐渐更换为纯电动车。不同于一般汽车，停车还需要怠速以免引擎熄火，纯电动车在停下来时电机静止，完全不消耗能量，同时可以动能回充停止车辆，而不必使用刹车片做制动并产生废热，就能有效抑制城市交通的拥堵浪费。但这不代表电动车必定不会产生污染或排碳，在产生电力给纯电用车的过程中，视发电方式而会有不同程度的污染及碳排放；在目前的制造过程中，纯电动车产生的碳排放量依然较多；而整个生命周期所产生的碳排放量较少，若把制造过程及整个生命周期所产生的碳排放一起计算，纯电动车的碳排放不一定比一般汽车少，要视乎供电给纯电动车充电的电源碳排放量多少而定，例如高效率的石化发电（因为内燃机效率常低于25%，采用发电厂涡轮则能换率就能达到60%）或是水力（例如北欧的挪威80%利用水力发电）、风能（例如荷兰的铁路多数为风能驱动）以及太阳能等再生能源来协助降低碳排放。纯电动车以蓄电池为车辆提供电力给电动机，电动机把电能转化为动能，推动车辆，结构上非常简单，电池模组一般配置在底盘，侧撞车辆重心比较低，也会加强提高安全性。特别是电动机在2万转内都能有效提供扭力，只需要结构可靠的单速变速箱传递，方式可以是像传统车辆般经差速器传动到车轮，较新的作法是每个推动轮各自有一个电动机，电动机则直接推动车轮，更省减了差速器与驱动系统，保养车辆的工作与成本可以极大的减少。在电动机通常除用作推动车辆外在刹车时也充作再生制动系统的能量转换器，把车辆的动能回收转化为电能重新蓄存放电池中，而汽油车只能将其动能在刹车上摩擦浪费掉变成废热。因为电车所使用的电池是蓄电池把能量存于车上，相等于一般汽车的油箱，在电力用尽后也经由车外输入电源把电池充电，一般来说最好在夜间返家后，接入离峰电力，隔天一早上满了就可以出发，至停车位再行驻车充电（或称目的地充电）。若是长途行车则利用快速充电服务或换电服务，通常设于公路服务区或沿路城市中的站点。电池性能决定了纯电动车的最大行程、充电时间。电池成本占了整体成本相当大的比重，制造电池的排碳量也占了整个使用周期排碳量相当大部分（43%）。所以电池是纯电动车发展的最重要的技术关键，重要的电池性能参数有：现今纯电动车所使用的电池有镍氢电池或锂离子电池，两种电池都可以回收再用做储能等用途，报废也可以提炼出回收金属。现在适合并已用于纯电动车的锂电池有磷酸铁锂电池及钛酸锂电池。现时有两间公司研发锂钛电池：由于锂离子电池优点多，很多新研究都基于锂离子电池；其他相关的研究有lithium-manganese spinel batteries、Lithium vanadium oxide、Silicon nanowire、silicon nanoparticles及tin nanoparticles。由于电动机（马达）的功率重量比较内燃机引擎高，在同样输出动力下重量较轻，而且扭力稳定得多，没有内燃机引擎在转速低时扭力低的缺点。一般汽油引擎的效率只有15%（即所消耗汽油有85%被浪费掉，只有15%用作推动汽车），而柴油引擎略好一点，有20%，电动车用的电动机则有80%以上，效率非常高。现在使用在纯电动车有多种电动机，有直流电动机，也有交流电动机。直流电动机方面一般是串联直流无刷电动机，效率约有85-90%，最高纪录达96%。另外有由步进马达衍生出来的开关式磁阻电动机（英语：Switched reluctance motor）-SRM）。交流电动机方面则有交流无碳刷电动机及电感电动机（异步电动机）。由于电池输出的是直流电，需要转换器把直流转成交流后才供应给交流电动机，设计较复杂。但是特斯拉等车厂采用这种电动马达。这些电动机全部都是无刷设计，其成本较高，但效率较也较高，且较耐用及所需保养较少。直流无刷电动机及交流无碳刷电动机需要使用永久磁铁，当中直流无碳刷电动机的推动相对较简单。由于电动机的扭力稳定而且较内燃机大，可以不经齿轮增强扭力就直接推动车轮。有些纯设计在每个车轮都有独立的电动机推动，电动机放近并直接推动车轮每个电动机，因而可以个别调整速度，以保持良好的循迹性能，免却了离合器、变速器、差速器等机械传动系统的能量损耗，减轻了车身重量，减低了噪音及震荡，也省却了部分机械维护工作，增加了可靠性，而且让出更多车箱空间。由于电动机体积小，某些设计直接把电动机装在车轮之内，这种设计叫轮毂电动机（英语：Wheel hub motor）或轮内电动机。纯电动车的行驶速度及输出扭力控制有多种模式，视乎所用电动机种类而定，包括有直流的脉冲宽度调变， 而交流的有频率调变或电压调变等，这些方法都是直接改变输入功率。车辆行驶时蓄有动能，是燃油经引擎转化得来的。一般内燃机引擎车辆在刹车时为使车辆停下来，靠摩擦力把动能传化为热能，白白浪费了这些能量。包括纯电动车在内的电动车则可以把这些能量回收后存放回电池上，叫作再生制动。原理是转动中的车轮带动发电机，把动能转回电能后蓄入电池。再生制动也可以用在下坡时，等同把上斜路时积聚的位能蓄回电池。一般会用电动机当作发电机，而回收能量的效率约小于20%。Tesla model s使用锂离子电池充一次电可行大约400km，加速由0至100km/hour（公里/小时）只需3秒。 现今的纯电动车性能在多方面都相当不错，跑车方面，Tesla model s，加速由0至100公里/小时只需3秒，一般房车例如Smart ED（英语：Smart ED）0至50km/h是6.5秒，这主要归功于电动机的性能，但当用在负重较大的用途上时，使用纯电动车的还不多，这可能是由于电池的性能及成本所致。在扭力方面是电动机的强项，因此在一般的用途扭力不会是问题。至于极速，很多纯电动车都能达至100km/h以上，像Tesla Roadster一类跑车更达到200km/h以上。由于电动机的扭力输出稳定，控制也比内燃机容易，纯电动车的行驶较畅顺，震动及噪声也较小；也不需如一般汽车那样需要经常换档才能确保有足够动力。例如Tesla Roadster由静止到极速只需转一次档。纯电动车的最大行驶距离一向都未如理想，这完全取决于电池的技术及成本。另外由于路面、交通情况、温度、负重等多种因素都会令电池的效率、容量有变化，行驶距离不可能准确地掌握。因此需要有在不同路面情况下行驶距离的测试准则，在各地区都有自己的纯电动车行程距离测试标准，而也有分为一般行走距离与市区行走距离。美国的标准由美国国家环境保护局定立（EPA标准）。Tesla Roadster充一次电可行320km在当时是相当少有的例子，Model S更可达426km。因为温度对电池容量有相当影响，Tesla为确保电池在贴近理想温度下运作，设计了一套电池温度控制系统，该系统能利用电动机的废热在需要时为电池加热。其他的型号则差很多，一般现在生产中的型号为多于100至200km/h，例如Mini E（英语：Mini E）就只有240km。整体来说，现今的纯电动车的行程未及得上一般汽车。纯电动车的加速性能取决于电池的放电功率大小。现时纯电动车的加速性能已经与一般汽车无异，甚至较优。理论上，纯电动车的电池能在极短时间内充满（10分钟内），但快速充电代价是该次充电所得的电量较少，该次的行驶距离会明显减少，对电池寿命也有不利影响。另一个限制是现时纯电动车的充电时间多是受制于输电网络的输出功率，例如北美国家最大是1.5kW（110V），3kW（240V），欧洲国家多数能够提供三相电源，可以有20-30kW，充电时间约为7-20小时，如用专用充电配套，则可以有10分钟至4个钟头，视乎电池种类大小而定。Mitsubishi i-MiEV（英语：Mitsubishi i-MiEV）就可以在30分钟内充电达80%电量。对于部分使用场合，这样的充电速度已经相当足够，因为纯电动车不一定到充电站才可以充电，只要停泊处有输电网络能及并略为加建配套就能为纯电动车充电，使用者可以在到达目的地后开始充电，离开时车子已经充了一段时间电。有别于一般汽车的入油情况，充电所需时间与电池容量关系不大，因为同一物料的电池，容量大的，充电电流也可相对应加大。除充电外，也有直接换上已充满的电池，只要设计得宜，只要一两分钟就可以完成，但电池成本相对高。用换电池方式的话，除非能制订固定标准，否则各款车所需电池也不同，若自行多买一两组则成本很高，若由政府或厂商提供则难以同时在各处存放足够多款电池。而对汽车及更大型的车辆而言，电池体积同重量也不小，要常更换也不是好主意，而且能快速更换电池的设计很难以低成本兼顾安全性。因此目前更换电池的设计只有机车有实用性。里程焦虑一词是源自于纯电动车的问题，因为电池剩余容量不能准确得知，所以当电池电量显示读数低时，驾驶者不能足够精确地掌握余下电量足以行走多远。纯电动车同样会产生碳排放及污染，不同的是纯电动车把污染及排碳转移到生产的工厂及发电厂，污染排放位置较远离人口，也有较好的污染控制可以降低整体空气污染。一般而言，电动车的能源效率较高（“大型发电厂＋电力传输损耗＋充电损耗”是优于“小型内燃机＋变速箱损耗”），而且发电厂的排碳量视乎发电方式而有很大差别，例如若使用燃煤发电，纯电动车的碳排放会比混合动力车还高。因此纯电动车的碳排放不一定较低，这非常取决于所使用的发电方式；纯电动车会被强力推广的原因是希望提高都会区的空气质量（使用燃煤发电的电动车无法降低温室气体排放、但仍可大幅降低其他空物排放）。虽然多数燃煤发电厂在离峰时间的效率较低、此时增加负载所增加的碳排放及污染物都很少，离峰时间充电则碳排放相对较小，但也要考虑燃煤发电本身是就是碳排放最高的发电方式，而且离峰时间充电对有里程焦虑的纯电动车来说也较难实行。电动车的碳排放量有两个源头，一是车辆的生产过程，二是行驶时需要发电厂提供电力，根据"英国"的一个报导，以英国的情况：每度电产生500g二氧化碳（500g/kWh）及10%的汽油是生质燃料下，整个产品生命周期，包括生产、使用过程及弃置，各类车辆所产生的二氧化碳如下：纯电动车产生的二氧化碳是一般汽车的79%，而混合动力车则是87.5%，但若是在发电结构以燃煤发电为主的情况，例如在中国（可再生能源只占20%），纯电动车的碳排碳量会比混合动力车还高，即使以水力和风力发电为主，例如挪威，纯电动车会有略为较佳的碳排放。 然而，相关的论述没有提及如果将燃油在运输过程中的耗能纳入考量（例如将汽油透过管线或油罐车运输至加油站的过程中之耗能），纯电动车与混合动力车的单位里程碳排放量谁高谁低仍然不易直接导出结论。另一个纯电动车的二氧化碳来源是电池，制造电池时产生的二氧化碳占了整个生产程序的43%。所以，纯电动车若要真正能有助减低碳排放量就要以下四点配合：碍于电池技术，部分电动车车速有限，因此以Neighborhood Electric Vehicle（英语：Neighborhood Electric Vehicle）（NEV）的规格出售，符合美国运输法例low-speed vehicle（英语：low-speed vehicle）（LSV）的速度限制(40km/h)。车速略为高的则以City speed的规格（60-100km/h）出售。 至于性能及得上一般内燃机引擎（Highway capable）的纯电动车，则在近几年开始在市面出售，有小量能达到跑车规格，商用方面，第一条以纯电动巴士行走的巴士线服务在韩国营运，使用由现代重工集团研发，使用Hankuk Fiber的碳纤维复合材料减轻车身重量。（成人+小童）225-241 km (厂方宣称在开动空调或上坡等负荷较高的情况下性能）40kWh 60kWh 80kWh180km/h 190km/h 201km/h0 - 97km/h，6.5秒 0 - 97km/h，5.9秒 0 - 97km/h，5.6秒260km 370km，335km (EPA) 480km，426km（EPA）P90D 155 km/h，90D155 km/h，70D 140 km/h．P90D 250 km， 90D 257 km， 70D 220 km．215 km/h