淺談新能源電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)及發(fā)展前景

張 俊 霞

(石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系,河北 石家莊 050081)

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淺談新能源電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)及發(fā)展前景

張 俊 霞

(石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系,河北 石家莊 050081)

介紹了純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)原理、特點(diǎn)及應(yīng)用.電動(dòng)汽車(chē)因政府重視、技術(shù)發(fā)展迅速而在我國(guó)具有良好的前景.

新能源；電動(dòng)汽車(chē)；技術(shù)；應(yīng)用；前景

隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展及汽車(chē)保有量的不斷增加，城市環(huán)境污染及能源危機(jī)日益加重.目前，汽車(chē)行業(yè)面臨著三大技術(shù)難題：一是能源應(yīng)對(duì)問(wèn)題，二是削減CO2(地球變暖)的對(duì)策，三是如何防止大氣污染.因此，發(fā)展新能源汽車(chē)以降低環(huán)境污染和緩解石油短缺，已成為未來(lái)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的方向.由于電動(dòng)汽車(chē)可以大幅減少石油消耗和降低大氣污染，因此，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)將成為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的主要途徑.我國(guó)相繼出臺(tái)了許多政策，以引導(dǎo)和扶持電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展.電動(dòng)汽車(chē)必將成為未來(lái)城市交通的重要工具.

1 新能源汽車(chē)的定義及分類(lèi)

1.1 定義

新能源汽車(chē)是指除汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之外所有的其他能源汽車(chē).它主要是指采用了非常規(guī)的新型能源或新型動(dòng)力系統(tǒng)作為動(dòng)力源，在車(chē)輛動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面綜合了各種技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)，具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的車(chē)輛.

1.2 分類(lèi)

新能源汽車(chē)根據(jù)使用的燃料和動(dòng)力裝置的不同大致分為電動(dòng)汽車(chē)、氣體燃料汽車(chē)、氫燃料動(dòng)力汽車(chē)和生物燃料汽車(chē)等類(lèi)型.

2 電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)及應(yīng)用

電動(dòng)汽車(chē)是以車(chē)載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛的車(chē)輛.電動(dòng)汽車(chē)分為純電動(dòng)汽車(chē)(BEV)、混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)(FCEV))三種類(lèi)型.本文主要介紹純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē).

2.1 純電動(dòng)汽車(chē)(BEV)

2.1.1 概念

BEV是以車(chē)載電池為動(dòng)力源，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛的車(chē)輛.它與傳統(tǒng)的燃料汽車(chē)相比，其蓄電池相當(dāng)于油箱，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)，因此，BEV取消了傳統(tǒng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī).

2.1.2 結(jié)構(gòu)原理

BEV主要由蓄電池、電動(dòng)機(jī)和控制器等組成.目前，BEV廣泛使用鉛酸蓄電池和鋰離子電池.它由蓄電池向電動(dòng)機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)和控制器后，把電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)正常行駛.其結(jié)構(gòu)如圖1所示.

2.1.3 特點(diǎn)

BEV的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟，而且無(wú)直接排放污染物，可實(shí)現(xiàn)零排放和低能耗，電動(dòng)機(jī)的噪聲比內(nèi)燃機(jī)小.BEV可利用電網(wǎng)夜間波谷充電,提高電網(wǎng)的綜合利用率,節(jié)約能源.但是也存在一些問(wèn)題，如它所需的充電站、充電樁等配套設(shè)施還不完善，蓄電池單位重量?jī)?chǔ)存的電量較少，續(xù)航里程短等.

圖1 BEV動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.1.4 技術(shù)及應(yīng)用

BEV的主要技術(shù)是電機(jī)、控制系統(tǒng)和動(dòng)力電池，而其中的動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù).目前，BEV的技術(shù)比較成熟，并得到了商業(yè)化的推廣應(yīng)用，但主要適用于行駛路線相對(duì)固定，有條件對(duì)電池進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間充電或更換比較方便的場(chǎng)合，如城市公共交通系統(tǒng)、旅游景區(qū)、大學(xué)校園等.比亞迪e6是全球首款純電動(dòng)出租車(chē)，2008年北京奧運(yùn)會(huì)上就使用純電動(dòng)汽車(chē)作為奧運(yùn)服務(wù)用車(chē)，2014年河北石家莊市公交總公司購(gòu)進(jìn)了珠海廣通汽車(chē)有限公司制造的900輛BEV用于城市公交車(chē)等.可以說(shuō)，BEV是一種非常理想的交通工具.

2.2 混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)

2.2.1 概念

HEV是指使用電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)共同驅(qū)動(dòng)的汽車(chē).它采用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力源，即在BEV上裝備了一套內(nèi)燃機(jī)，目的是既能減少汽車(chē)的排放污染物，又能提高BEV的續(xù)航里程.

2.2.2 HEV的結(jié)構(gòu)原理

HEV有普通混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力以及增程式混合動(dòng)力三種類(lèi)型，其結(jié)構(gòu)形式按動(dòng)力傳輸方式不同分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種.其中，增程式混合動(dòng)力只能是串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，而普通混合動(dòng)力和插電式混合動(dòng)力可用于并聯(lián)式和混聯(lián)式結(jié)構(gòu).

2.2.2.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(SHEV)

SHEV由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力總成組成，采用“串聯(lián)”的方式組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).它由發(fā)動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，轉(zhuǎn)化后的電能通過(guò)控制器一部分給蓄電池充電,另一部分由電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪使汽車(chē)行駛，其結(jié)構(gòu)如圖2所示.SHEV的動(dòng)力裝置是電動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)只能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，而不能直接驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛.

圖2 SHEV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2.2.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)

PHEV由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和蓄電池組等部件組成，電動(dòng)機(jī)兼作發(fā)電機(jī)使用，稱(chēng)為電動(dòng)/發(fā)電機(jī)組，采用“并聯(lián)”方式組成汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).它與串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別在于：它采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套獨(dú)立的動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)既能單獨(dú)又能同時(shí)向傳動(dòng)系統(tǒng)提供扭矩，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪使汽車(chē)行駛，其結(jié)構(gòu)如圖3所示.

圖3 PHEV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2.2.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(PSHEV)

PSHEV主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力總成組成，它是在并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加裝一臺(tái)發(fā)電機(jī)形成的，兼有串聯(lián)式和并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn).在工作過(guò)程中，它能將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩者的動(dòng)力共同作用在驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上，使汽車(chē)行駛；同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)還可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，并將電能儲(chǔ)存在蓄電池中或直接供給電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛，其結(jié)構(gòu)如圖4.

圖4 PSHEV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2.3 特點(diǎn)

HEV兼具純電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，有效地降低了汽車(chē)的燃油消耗量和廢氣排放物，從而較好地實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)低排放和低油耗的性能要求，并且可以延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，提高汽車(chē)的續(xù)航里程.在目前充電站、充電樁等配套設(shè)施不完善的前提下，與BEV相比，HEV在使用和操作上更加方便.但是，HEV在長(zhǎng)距離且高速行駛時(shí)，耗油量較高，且維修和保養(yǎng)較復(fù)雜.

2.2.4 技術(shù)及應(yīng)用

HEV的主要技術(shù)是電機(jī)及控制系統(tǒng)、動(dòng)力電池的改進(jìn)和傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配等.由于HEV較好地解決了汽車(chē)節(jié)能與環(huán)保問(wèn)題而得到了快速發(fā)展，目前，我國(guó)研發(fā)的HEV多數(shù)以客車(chē)和轎車(chē)為主，并將逐步進(jìn)入商業(yè)化推廣應(yīng)用階段，其市場(chǎng)前景將越來(lái)越好.例如，2006年11月14日中國(guó)第一輛混合動(dòng)力轎車(chē)奇瑞A5ISG亮相北京車(chē)展；2010年3月29日比亞迪F3DM低碳版雙模電動(dòng)車(chē)開(kāi)始上市；2011年9月，宇通ZK6108CHEVG1混合動(dòng)力客車(chē)在天津803路公交運(yùn)營(yíng)等.

3 電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展前景

在新能源汽車(chē)的發(fā)展中，我國(guó)高度重視和大力支持電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，先后出臺(tái)了許多相關(guān)政策.在“十五”期間啟動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)科技專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃(863 計(jì)劃)；2012年3月，我國(guó)頒布了《電動(dòng)汽車(chē)科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，同時(shí)出臺(tái)了相關(guān)的購(gòu)車(chē)補(bǔ)貼政策，以鼓勵(lì)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)新能源電動(dòng)汽車(chē)，這充分表明了國(guó)家對(duì)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的支持力度.我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展目標(biāo)是，到2020年，生產(chǎn)能力達(dá)到200萬(wàn)輛，累計(jì)產(chǎn)銷(xiāo)量超過(guò)500萬(wàn)輛.

目前，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)在多個(gè)領(lǐng)域的自主研發(fā)中不斷取得突破，其技術(shù)路線是以“純電驅(qū)動(dòng)”汽車(chē)作為發(fā)展新能源汽車(chē)的主要取向，重點(diǎn)研發(fā)純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)，對(duì)普通混合動(dòng)力汽車(chē)進(jìn)行推廣和普及.隨著新車(chē)型的不斷增加，決定車(chē)輛安全與續(xù)航能力的電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，配套設(shè)施的逐步完善，電動(dòng)汽車(chē)正在被越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)消費(fèi)者所關(guān)注.同時(shí)，外資品牌也相繼在中國(guó)市場(chǎng)投放了電動(dòng)汽車(chē)，如寶馬首發(fā)量產(chǎn)新車(chē)i3電動(dòng)車(chē)，在2014年上半年正式入華；華晨寶馬首款自主車(chē)型芝諾2013年在廣州車(chē)展首發(fā)亮相等.這些均展現(xiàn)出了電動(dòng)汽車(chē)的良好發(fā)展前景，電動(dòng)汽車(chē)也必將成為未來(lái)城市交通的重要工具.

[1]趙振寧.新能源汽車(chē)技術(shù).北京：人民交通出版社，2013：26-27.

[2]李建.純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用探討.制造裝備技術(shù),2011(1):108-109.

責(zé)任編輯：金 欣

Prospects on introduction of new energy and technology in electric vehicles

ZHANG Jun-xia

(Department of Mechanics and Electronics，Shijiazhuang Vocational Technology Institute，Shijiazhuang，Hebei 050081，China)

This paper studies the classifications，features and principles of the pure electric and hybrid electric vehicles，which is rendered a good prospect owing to updated technology and governmental inclination in China.

new energy; electric vehicle; technology; application; prospect

2015-10-22

張俊霞(1964-)，女，河北石家莊人，石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授.

1009-4873(2015)04-0039-04

U469.72

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