新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與前景的研究

賈燕紅，王浩，張銳，王藝穎，房宏威

（長安大學，陜西 西安 710064）

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與前景的研究

賈燕紅，王浩，張銳，王藝穎，房宏威

（長安大學，陜西 西安 710064）

發(fā)展節(jié)能與新能源汽車是減少汽車燃料消耗量，緩解燃油供求矛盾，促進汽車產(chǎn)業(yè)技術進步和優(yōu)化升級的重要舉措。新能源汽車的發(fā)展是大勢所趨，而液化天然氣（LNG）汽車、混合動力汽車（HEV）和純電動汽車（PEV）必將是新能源汽車里最耀眼的三顆明星。本文主要介紹了這三種新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀并對其發(fā)展前景進行了研究。

新能源；液化天然氣汽車；混合動力汽車；純電動汽車

CLC NO.:U469.7Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)03-11-03

前言

隨著世界汽車保有量的增多， 對石油的消耗量也越來越大。為了降低汽車尾氣排放，各國政府出臺了很多政策， 加大了對新能源汽車的鼓勵和支持力度。在節(jié)能環(huán)保的時代主題下，國家出臺了對節(jié)能汽車和新能源汽車的支持與鼓勵政策，因此節(jié)能汽車和新能源汽車將獲得更大的發(fā)展。

1、液化天然氣（LNG）汽車

1.1 概述

LNG汽車是液化天然氣汽車的簡稱。LNG汽車是以低溫液態(tài)天然氣為燃料的新一代天然氣汽車，其突出優(yōu)點是LNG能量密度大(約為CNG的3倍)，汽車續(xù)駛里程長，可達400km以上，相對汽車使用柴油、汽油具有顯著的經(jīng)濟效益。

1.2 液化天然氣汽車行業(yè)情況

世界各國大力推廣LNG汽車和加氣站，其中美

國在LNG車用技術上處于領先位置。LNG汽車不但適用于城市公交車，也適用于出租車和大型貨運車輛，尤其是長途運輸車輛。

LNG汽車和加氣站技術的關鍵在于LNG的儲存和運輸，因為-162℃的溫度對LNG設備有一些特殊要求，因此其技術難度較CNG和LPG都大。但從一些發(fā)達國家的應用來看，LNG汽車和加氣站技術是完全成熟的。日前，國內LNG加氣站的主要設備如低溫常壓儲罐和空溫式氣化器等，國內生產(chǎn)廠家已掌握了有關核心技術，可大批量生產(chǎn)。

1.3 液化天然氣汽車的優(yōu)缺點

液化天然氣汽車的優(yōu)點是1、安全性：儲供系統(tǒng)氣壓力大大低于CNG，具有更高的安全性能；2、動力性：發(fā)動機怠速穩(wěn)定，具有良好的起步、加速和爬坡性能，與原柴油機相當；3、經(jīng)濟性：100%替代了柴油，經(jīng)濟效益明顯；4、環(huán)保性：發(fā)動機噪音低，尾氣排放可達到歐Ⅲ環(huán)保標準以上；5、氣瓶自重輕，在同等裝載能力下，重量只有CNG氣瓶的1/4。

液化天然氣汽車的缺點是1.LNG汽車安全性相對低；2. 我國目前天然氣發(fā)動機的研究主要以汽、柴油機為原機進行改造，改造后效果不盡理想；3. LNG 的加注方式和LNG 加氣站的設備技術也需完善；4. LNG 在氣化時產(chǎn)生大量的冷能（860～883kJ/kg）；5. LNG 需要在低溫下（-162℃）儲存，氣化后進入發(fā)動機燃燒（發(fā)動機與CNG 發(fā)動機一樣）；6.滾騰現(xiàn)象會嚴重損害車體；7.目前關于LNG行業(yè)相關的法律法規(guī)還很缺少，需要完善；8.我國在LNG 的生產(chǎn)方面發(fā)展比較晚，但這幾年石油天然氣部門正在給予規(guī)劃。

2、混合動力汽車（HEV）

2.1 概述

廣義上說，混合動力汽車是指擁有至少兩種動力源，使用其中一種或多種動力源提供部分或者全部動力的車輛。但是，在目前實際生活中，混合動力汽車多半采用傳統(tǒng)的內燃機和電動機作為動力源，通過混合使用熱能和電力兩套系統(tǒng)開動汽車。使用的內燃機既有柴油機又有汽油機，因此可以使用傳統(tǒng)汽油或者柴油，也有的發(fā)動機經(jīng)過改造使用其他替代燃料，例如壓縮天然氣、丙烷和乙醇燃料等。使用的電動力系統(tǒng)中包括高效強化的電動機、發(fā)電機和蓄電池。

2.2 混合動力汽車行業(yè)情況

目前市場上的多家汽車廠商都在進行混合動力汽車的研發(fā)與生產(chǎn)，中國混合動力汽車的知名企業(yè)主要有比亞迪汽車有限公司、上海汽車集團股份有限公司、中國第一汽車集團公司、重慶長安汽車股份有限公司、東風電動車輛股份有限公司、鄭州宇通客車股份有限公司、北汽福田汽車股份有限公司等。但相對來說生產(chǎn)規(guī)模都不大，競爭并不激烈。

我國混合動力汽車主要集中在華東地區(qū)、華北地區(qū)和華中地區(qū)，以2012年我國混合動力汽車區(qū)域結構上三個地區(qū)的混合動力汽車占到了全國的65.1%，特別是華東地區(qū)的混合動力汽車占到全國的27.3%，其中安徽、浙江、福建省政府紛紛出臺對混合動力汽車的補貼政策，促進了華東地區(qū)混合動力汽車的發(fā)展。華中和華南地區(qū)混合動力汽車別占到了22.9%和14.9%，西部地區(qū)由于經(jīng)濟發(fā)展比較落后，因此混合動力汽車行業(yè)在此發(fā)展比較緩慢，但是隨著國家對西部地區(qū)的重視，不斷出臺相關政策加快西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，未來混合動力汽車在西部地區(qū)也將有很好的發(fā)展空間。

2.3 混合動力汽車的優(yōu)勢

混合動力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時配以電動機/發(fā)動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種。目前國內市場上，混合動力車輛的主流都是汽油混合動力，而國際市場上柴油混合動力車型發(fā)展也很快。

混合動力汽車的優(yōu)勢在于：1、采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率，此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時，由電池來補充；負荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。2、因為有了電池，可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。3、在繁華市區(qū)，可關停內燃機，由電池單獨驅動，實現(xiàn)“零”排放。4、有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。6、可讓電池保持

在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。

3、純電動汽車（PEV）

3.1 概述

純電動汽車是指以車載電源為動力，用電 機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。一般采用高效率充電電池，或燃料電池為動力源。電動汽車無需再用內燃機，因此，電動汽車的電動機相當于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機，蓄電池相當于原來的油箱，由于電能是二次能源，可以來源于風能、水能、熱能、太陽能等多種方式。

3.2 純電動汽車的行業(yè)情況

目前純電動轎車和純電動客車均已通過國家質檢中心的型式認證試驗，各項指標均滿足有關國家標準和企業(yè)標準的規(guī)定。天津清源電動車輛有限公司、深圳雷天公司等單位研發(fā)的純電動轎車，其整車的動力性、經(jīng)濟性、續(xù)駛里程、噪聲等指標已達到甚至超過國外同級別車型，初步形成了關鍵技術的研發(fā)能力?，F(xiàn)在，進行純電動汽車示范運行的城市有若干個，但是規(guī)模都比較小。

3.2 純電動汽車的優(yōu)缺點

純電動汽車是完全由二次電池(如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等) 提供動力的汽車。

PEV的的優(yōu)點是（1）零排放。純電動汽車使用電能，在行駛中無廢氣排出，不污染環(huán)境。（2）能源利用率高。有研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅動汽車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機驅動汽車的要高。（3）結構簡單。因使用單一的電能源，省去了油箱、發(fā)動機、變速器、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)汽車的內燃汽油發(fā)動機動力系統(tǒng)，其結構大為簡化。（4）噪聲小。在行駛過程中振動及噪聲小，車廂內外十分安靜。（5）原料廣。使用的電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力等，解除了人們對石油資源日見枯竭的擔心。（6）移峰填谷。對于發(fā)電企業(yè)和電力公司來說，電動汽車的電池可在夜間利用電網(wǎng)的廉價“谷電”進行充電，可以平抑電網(wǎng)的峰谷差，使發(fā)電設備日夜都能充分利用，從而大大提高經(jīng)濟效益。

PEV的缺點是（1）續(xù)駛里程短。每次充電所能行駛的里程短，裝載與汽油質量相同的鉛酸蓄電池的純電動汽車，其續(xù)駛里程僅為燃油汽車的1/70。（2）成本高。蓄電池及電機控制器價格昂貴是成本高的主要原因。（3）充電時間長。一次充電完成需要6～10h，雖然有快速充電設備，采用大電流充電，一般也需要10～20 分鐘，可充到電量的70%左右，但快速充電有損電池的使用壽命。（4）維護費用較高。純電動汽車的維修保養(yǎng)成本較高，而且目前沒有授權服務站。5）蓄電池壽命短。目前電池技術有待革新，動力蓄電池的壽命短，幾年就得更換。

4、總結

從解決能源危機與環(huán)保需求問題為出發(fā)點，以LNG汽車、PEV、HEV為代表的新能源汽車的發(fā)展受到全球廣泛關注。世界各國大力推廣LNG汽車和加氣站，其中美國在LNG車用技術上處于領先位置。LNG汽車不但適用于城市公交車，也適用于出租車和大型貨運車輛，尤其是長途運輸車輛。而財政部在2010年6月1日出臺了針對試點城市個人購買新能源汽車的通知，明確表示除插電式電動汽車以外的混合動力汽車不在本次補貼范圍之內，因此混動汽車僅可能在小排量、節(jié)能汽車的范疇下享受3000元/輛的補貼。市場中普遍認為國家新能源汽車發(fā)展的大旗揮向了純電動汽車，混動技術不被重視。

純電動汽車具有低噪聲、無污染、能量來源多樣化、能量效率高的特點，是解決城市化汽車突出問題的重要途徑。發(fā)展純電動汽車將對調整我國產(chǎn)業(yè)結構、提高重點領域的創(chuàng)新能力和市場競爭能力，促進經(jīng)濟社會協(xié)調發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

[1] 廣瀨久士，丹下昭二．電動車及混合動力車的現(xiàn)狀與展望[J]．汽車工程，2003，25(2)：204-209，115．

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[3] 中國汽車技術研究中心，北京國能贏創(chuàng)能源信息技術有限公司.$節(jié)能與新能源汽車年鑒[M].$北京：中國經(jīng)濟出版社，2011：174-235.

New energy vehicles development status and prospects

Jia Yanhong, Wang Hao, Zhang rui, Wang Yiying, Fang Hongwei
(Chang'an University, Shaanxi Xi'an 710064)

Developing energy-saving and new energy vehicles is an important initiatives that can reduce vehicle fuel consumption, ease fuel supply and demand, promoting technological progress and upgrading of the automobile industry. The development of new energy vehicles is the trend of The Times, and liquefied natural gas (LNG) car, hybrid electric vehicle (HEV) and pure electric vehicle (PEV) will be the three most dazzling star in the new energy vehicles. This article mainly introduced the development status of the three kinds of new energy vehicles and studied the prospect of the development.

new energy; liquefied natural gas; hybrid electric vehicle; pure electric vehicle

U469.7

A

1671-7988(2014)03-11-03

賈燕紅，長安大學汽車學院碩士研究生，載運工具運用工程專業(yè)。