电动汽车（Electric Vehicle，简称EV）顾名思义，就是以电能作为主要驱动力的汽车。电动汽车能源利用效率比传统燃油汽车高出46%以上，且具有13%—68%的二氧化碳减排潜力[1]。因此，发展电动汽车是一项可以有效降低汽车燃料消耗、保障国家能源供给安全、有效利用夜间低谷电力、减少尾气排放、促进汽车产业技术进步和优化升级的重要举措。其具有“零排放、低噪音”等突出的优良特点，可以有效缓解当下的能源与环境危机。

根据驱动方式的不同，电动汽车可以分为插电式混合动力电动汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicles，简称PHEV）、纯电动汽车(Battery Electric Vehicles，简称BEV)以及燃料电池汽车(Fuel Cell Vehicles，简称FCV)（表1-1）。目前插电式混合动力电动汽车的技术最为成熟，产业化水平也最高，在欧美、日本等发达国家已成功实现商业化。其代表车型丰田普锐斯（Toyota Prius）从节能型混合动力发展到如今的插电式混合动力，已经领跑10余年，总销量超过200万辆。纯电动汽车的技术也趋于完善，在美国、日本，尤其是欧洲各国纯电动汽车已逐渐进入商业化运营阶段，其中美国特斯拉（Tesla）纯电动汽车更是获得技术和商业市场的巨大成功，成为全球新能源汽车领域耀眼的明星产品。日系纯电动汽车的代表车型为日产聆风（Nissan Leaf），其在欧美日销量都位居前三，截至2015年底，全球总销量超过20万辆。法国雷诺ZOE（Renault Zoé）和标致iON（Peugeot iON）则主要活跃于欧洲市场。我国以比亚迪E6和K9两款为主打的系列电动汽车则在2015年跃居全球产销冠军。由于电动汽车发展进程的阶段性和渐进性，增程式电动汽车(Extended-Range Electric Vehicles，简称EREV)和双模电动汽车（Dual-Mode Electric Vehicles，简称DMEV）是插电式混合动力电动汽车与纯电动汽车之间的过渡技术类车型。其中EREV通过动力电池和发动机的高效配合，既提高了能源利用效率，也克服了纯电动汽车续航里程短的缺陷，更加实用。其代表车型雪佛兰沃蓝达（Chevrolet Volt）在全美销量排名第一，截至2015年底，销量已达10万辆。DMEV类似于EREV，都安装有电动机和发动机。二者区别在于EREV一直由电池驱动，发动机只起到发电作用；而DMEV的电动机与发动机则可单独用以驱动汽车，甚至同时作用，驾驶者可以通过按键来实现两种模式的轻松切换。掌握双模技术的汽车公司目前只有通用、丰田、比亚迪三家，而比亚迪在技术和量产方面领先，其代表车型比亚迪“秦”作为二代双模技术类插电式混合动力电动汽车，截至2015年底全球销量近4.7万辆。燃料电池汽车是未来电动汽车的理想解决方案之一，但目前仍处于试验阶段，丰田Mirai是世界首款量产的氢燃料电池汽车，3min就可完成氢燃料加注，加满5kg氢气就可以连续跑上640km以上，虽然日本和北欧等部分国家正在进行示范运营，但距离产业化和商业化运营尚待时日。

表1-1　各类电动汽车与传统汽车相关参数比较表

注：传统混合动力汽车（油电混合/气电混合）目前不被世界列入狭义的“电动汽车”（插电式混合动力电动汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车）的范畴，但是属于广义的电动汽车范畴，是目前保有量最大的电动汽车类型，是燃油汽车向纯电动、插电式混合动力电动汽车过渡期的中间产物。随着世界电动汽车技术路线的改变，电动汽车将逐渐朝着纯电动、插电式混合动力方向迈进，远期向燃料电池电动汽车方向发展。

1）插电式混合动力电动汽车

插电式混合动力电动汽车（PHEV）是介于传统燃油汽车与纯电动汽车之间的过渡车型。不同于油电混合动力汽车，其电池容量更大，可以对接外部充电设施进行电源补给。这套在传统内燃机基础上增加驱动电机和动力蓄电池组成的辅助动力系统，很好地进行了功率的平衡、耦合以及能量的再生与储存，从而达到降低油耗与污染排放的目的。油电混合动力汽车中的电动模式实为附属，而插电式混合动力电动汽车则极大地扩展了电能驱动的空间，实现了“油电双主”的驱动模式。

插电式混合动力电动汽车的优势在于继承了传统油电混合动力汽车较长的续航里程，同时极大地降低了化石能源的消耗和有害气体的排放。当然，这类车型也存在结构复杂、对传统汽车技术依赖性强的缺陷，而纯电动模式行驶里程短的毛病也常受非议。目前，由于充电设施的短缺，消费者的里程恐慌心理使得这类油电互补型汽车在市场上最受欢迎。而随着技术进步，电池驱动的里程数也不断增长，例如2016年北京车展上新款丰田普锐斯（PHEV）的电池续航里程，已经由17km增加至56km。插电式混合动力电动汽车是弥补纯电动汽车续航里程不足的一种技术方案，在相当长时期内将与纯电动汽车并存。(www.daowen.com)

2）纯电动汽车

纯电动汽车(BEV)是一种完全采用可充电电池作为储能动力源的电动汽车。不再需要使用内燃机，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。

纯电动汽车本身并不排放任何有害气体。即使追溯电能来源至发电厂的排放物，除少量硫化物和微粒外，其他的污染物也较化石燃料减少很多。同时，电能也可以通过其他多种可再生能源转化获取，如风能、水能、太阳能等。除此之外，电动汽车可以在夜间集中充电，因而可在智能电网中充分发挥削峰填谷的作用，提高电网效率。废旧电池亦可以循环二次利用与电网储能，因此有着巨大的电网应用价值。

纯电动汽车的优势在于结构简单，电能来源多样化，且使用过程中有害物质基本零排放。当然，限于当前技术发展的限制，也存在价格高、充电时间长、续航里程短等缺陷，这些问题有赖于动力电池性能的改善，某种意义上纯电动汽车的未来决定于电池。目前国内外主流纯电动汽车车型的续航里程皆能达到150—200km，基本能够满足城市内日常的通勤需求。

3）燃料电池汽车

燃料电池汽车（FCV）是通过电池中的氢与大气中的氧发生化学反应，产生的电能带动发电机工作，从而驱动汽车前进。与常规电池不同，它的燃料和氧化剂不是储存在电池中，而是储存在电池以外的储罐中，当它工作时，需要不断向电池内输入燃料和氧化剂并同时排出反应产物。从工作方式来看，其类似于常规的汽油和柴油发电机，最常用的燃料是纯氢，氧化剂是纯氧。氧化还原反应除产生电能外，还会产生极少量的二氧化碳和氮氧化物，主要排出的副产品是水，几近于零排放。

燃料电池汽车是目前电动汽车中温室气体排放量最小，运行噪音最小、最平稳，最环保的理想型，无疑是新能源汽车发展的终极目标。然而，由于其所需直接能源为氢气、甲醇，与PHEV和BEV对电能的直接需求存在较大差异，目前全球的研发尚在进展中。而日本在这一领域目前处于领先地位，其也是最早探讨商业化可能的国家。鉴于此，本书将不对燃料电池汽车及其能源补给设施进行讨论。