对纯电动出租车、燃油出租车的运营成本分析

节能与新能源汽车已成为汽车工业的主要发展方向，世界主要汽车生产国都投入巨资进行节能与新能源汽车的研究开发，其中，纯电动汽车是新能源汽车技术最成熟、可靠性最高的产品。纯电动汽车使用电动机作为动力，用蓄电池作为能源储存单元，无排放，不依赖燃油，在美、日、欧等国家和地区得到商业化的推广应用，重点是市政特殊用车(邮政运输车、环卫车等)、固定线路的公交车、公务车队用车和私人用车等领域10.但是由于纯电动汽车的蓄电池能量密度和功率密度比燃油低，造成纯电动汽车的续驶里程有限、充电时间长，纯电动汽车的实际应用被限制在一定的范围内2.电动汽车运营模式有集中充电管理模式和分散充电集中维护模式两种，集中充电管理模式对电动汽车充电维修进行一体化集中管理、专业化服务，可以有效地维护车辆和电池，延长电池使用寿命，提高续驶里程，改善运行的经济效益，便于运行数据的采集，为不断改进和提高电动汽车技术性能提供依据，但该模式由于车辆必须驶回充电站集中充电而续驶半径也受到充电站和续行里程的制约，导致有效行驶里程降低，运行成本提高，并且电动汽车运行需要专用的充电设备和停车场，需要专用的维修站，基2.1纯电动出租车动力参数的匹配计算某一型号的纯电动出租车的技术参数如表1既解决了电动汽车充电时间长的问题，也由于出租所示。汽车的规模化经营，可以同时启动充电站建设和电表1纯电动出租车的技术参数动汽车市场的推广。Tab. 1Technicalparametersofelectrictaxivehicle1纯电动出租汽车快速更换电池运营模式车辆总质量m/kg1390迎风面积A/m22.0421.1纯电动出租汽车的主要问题车辆常用速度laKkm.h-1)40在中小城市，燃油出租汽车运营的基本情况为最高速度Im(kmh1)70每天行驶350km左右，行驶速度一般在30 ~50km/一次充电续驶里程/km150h，最高车速为70km/h，交接班模式是一天二班，轮胎滚动阻力系数/0.015换班时加满油交给对方，实行不间断运营。滚动半径r/m0.308纯电动汽车的技术瓶颈是电池能量密度低、充空气阻力系数Cd0.256电时间长H.一般充电时间长达5 ~8h，因此，纯主减速比i04.052电动出租汽车要实现不间断持续运营是很困难的。I档：3.583但停车时间过长，必然降低经营效益，进而影响纯n档：1.947电动汽车的推广。快速更换电池模式可以很好的解变速箱传动比igm档：1.343决这一问题。IV档：0.9761.2纯电动出租汽车快速更换电池运营模式V档：0.804纯电动出租汽车快速更换电池运营模式规定：倒档：3.363每一辆出租电动汽车配置2组电池，电池的所有权机械传动系统效率nT0.9属于独立的电池租赁公司，电池更换时间为司机交电机及控制系统效率ne0.8接班时间，每次更换电池的费用按实际用电量计算，动力蓄电池组电压：Udc144在正常载荷(车内乘坐3人)和常用车速(ua40km/h)，电机的持续功率Pe的计算见和最高车速=70km/h)，电机的输出功率Pema勺计算见式在正常载荷(车内乘坐3人)和在0~20km/h的加速度1 =1m/s2，电机的输出功率P的计算见式⑶。

　　在正常载荷(车内乘坐3人)且在爬6. 5%的坡度时(I档运行)，速度在ula=15km/h行驶条件下，电机的输出功率Pi的计算见和常用车速(ua=40km/h)，在W档行驶条件下，电机的持续功率Pe =3.35kW，每次充电要求正常载荷下匀速行驶140km，所以纯电动出租汽车的运行的能量如大约在300元，每百公里成本的保养成本为6元，总计传统燃油出租车每车每百公里的成本为67. 3结论快速更换电池方案已经成为种主流的运营模式。据报道，国家电网也初步建成了部分电池更换站。但是，单靠这些工作不足以撬动纯电动汽车市场，长此以往，充电站长期亏损，也只能关门了事。

　　因此，寻求启动纯电动汽车市场的方案至关重要。在出租车市场率先投入纯电动汽车是理想的方案之。纯电动出租汽车快速更换电池运营模式，可以通过更换电池快速补充能源，能够满足出租车不间断运营的要求;纯电动汽车作为出租车运营，容易控制投放市场的规模，建立与之相配套的充电站等服务设施，可以使电动车与服务体系相互依存、共同发展。充电站等服务设施的建立和纯电动汽车运营的示范效应，将有力推动电动汽车的市场推广。该方案在2010年举行的“山东省第22届运动会”和“亚洲足联U19青年锦标赛”期间进行了示范运营，收到了良好效果。

　　文中对纯电动出租车、燃油出租车的运营成本分析是粗略的，都没有将出租车本身的折旧计算在内，但两者具有可比性。从分析结果看，纯电动出租车具有定的运营成本优势。由成本组成看，纯电动出租车的电池折旧和燃油出租汽车的燃油消耗占有较大比重，随着社会进步，电池价格会不断下降，燃油价格会不断上涨，此消彼长的结果是纯电动出租车的运营成本优势会逐步扩大。因此，在电动汽车推广的初期，纯电动出租车是一个很好的选择。当然，纯电动汽车续航里程短是制约纯电动出租车发展的重要因素，破解这难题的最终方案是电池技术的进步。现阶段，对纯电动出租车和燃油出租汽车合理搭配，也是很好的解决之道。

随后，作者通过非原位X射线衍射（XRD）、X射线吸收近边光谱（XANES）以及第一性原理计算揭示了Fe取代Mn提高富锰普鲁士蓝正极循环和倍率性能的机理。一方面，Fe取代部分Mn不仅减少了充电后正极晶格中具有姜―泰勒效应Mn3+的含量，而且改变了Mn2+/Mn3+氧化还原电对在充放电曲线中的变价特点（Mn2+/Mn3+氧化还原电对不仅在充电过程中与Fe2+/Fe3+氧化还原电对变价的次序发生变化，而且在充电和放电过程变得不对称），从而使得正极在结构演化中由原来的两个两相转变为一段固溶体反应加一个两相反应。亦即与Mn3+姜―泰勒效应相关的相变（立方相到四方相）得到抑制，使得正极的循环性能大大提高。另一方面，第一性原理计算表明Fe取代部分Mn可以降低正极的能带带隙和钾离子的扩散活化能，从而提高了正极材料的电子和离子电导，使得材料具有更高的倍率性能。

对于负极，可用于水系钾离子电池负极材料极少，作者第一次将有机染料PTCDI用作负极，发现PTCDI在22 mol/L三氟甲基磺酸钾电解液中具有很高的储钾容量（125 mAh/g）和较好的倍率性能。此外，22 mol/L三氟甲基磺酸钾的高盐浓度水溶液作为电解液不仅具有宽电压窗口（3 V）、高电导率（25℃为76 mS cm-1、-20℃为10 mS cm-1），而且由于高盐浓度电解液中自由水很少（图3d）可以抑制正、负极材料的溶解，从而使得全电池具备高电压、宽温区、高功率、长寿命等特性。

将开发的正、负极材料和高盐浓度电解液组装成水系钾离子全电池，发现其可以在0到2.6 V电压区间内运行，其理论能量密度可达80 Wh/kg，寿命可达2000次以上（保持率73%）。值得一提的是，作者还组装了11 mAh的水系钾离子软包电池，并演示了软包电池良好的低倍率（0.1C和0.5C）和高低温(-20-60 ℃）性能。