淺析新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

呂京桂/廣西玉林技師學(xué)院

淺析新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

呂京桂/廣西玉林技師學(xué)院

隨著經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展，汽車的銷量也一直呈上升趨勢，汽車發(fā)展給人類生活帶來便利的同時(shí)，也帶來了環(huán)境污染與能源短缺等問題，能源危機(jī)日益加劇與傳統(tǒng)燃油汽車所帶來的環(huán)境污染問題日益突顯，使得新能源汽車成為了世界各國重點(diǎn)關(guān)注的汽車技術(shù)發(fā)展方向。

新能源汽車；混合動(dòng)力汽車；純電動(dòng)汽車；政策

一、前言

從20世紀(jì)70年代起，由于汽車保有量的急劇增長，世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了包括光化學(xué)污染、厄爾尼諾等環(huán)境污染問題。直到90年代末，歐洲與美國分別制定了相應(yīng)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，并定期提高相應(yīng)的排放指標(biāo)要求。由此世界各大汽車公司逐漸開展了新型能源汽車的研究與開發(fā)。自豐田推出普銳斯取得成功后，各大汽車企業(yè)紛紛推出了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車產(chǎn)品，歐洲和美國把混合動(dòng)力總成技術(shù)用到自己的產(chǎn)品上，將其主要應(yīng)用于傳統(tǒng)動(dòng)力的油耗較高的車型上，以改善動(dòng)力性與排放。從環(huán)境保護(hù)與節(jié)約能源的角度看，新能源汽車是未來汽車發(fā)展的必然趨勢，也是我國未來社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然需求。

二、新能源汽車的分類及特點(diǎn)

新能源汽車的發(fā)展旨在通過技術(shù)創(chuàng)新，重點(diǎn)在能源消耗、環(huán)境污染等方面，改善汽車相關(guān)性能。因此其在排放與能源消耗方面，較傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車具有更大的優(yōu)勢。

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源（或使用常規(guī)的車用燃料，采用新型車載動(dòng)力裝置），綜合車輛的動(dòng)力裝置和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。根據(jù)《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》的規(guī)定，新能源汽車包括混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV，Hybrid Electric Vehicle）、純電動(dòng)汽車（BEV，Battery Electric Vehicle）、燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV，F(xiàn)uel Cells Electric Vehicle）、天燃?xì)馄囈约捌渌履茉矗ㄈ绺咝δ芷?、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。

（一）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，是由多于一種的能量轉(zhuǎn)換器提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的混合型電動(dòng)汽車，即使用蓄電池和副能量單元的電動(dòng)汽車。目前混合動(dòng)力電動(dòng)汽車多采用傳統(tǒng)燃料的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)與電力的混合方式，其關(guān)鍵技術(shù)為混合動(dòng)力系統(tǒng)，它直接影響到混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的整車性能。

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)勢在于其可通過平均需用功率確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，使內(nèi)燃機(jī)處于油耗低、污染小的最優(yōu)工況下工作，通?？梢越档团欧?；混合動(dòng)力電動(dòng)汽車所使用的電池可回收制動(dòng)等工況下的能量?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車也存在價(jià)格高、續(xù)駛里程小、動(dòng)力性相對不足等問題。目前國內(nèi)外有應(yīng)用較成熟的車型。

（二）純電動(dòng)汽車

純電動(dòng)汽車，是以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。純電動(dòng)汽車完全采用可充電式電池驅(qū)動(dòng)，關(guān)鍵部件在于電動(dòng)發(fā)電機(jī)與蓄電池，而純電動(dòng)汽車的應(yīng)用受限的難點(diǎn)在于電力儲存技術(shù)。

純電動(dòng)汽車應(yīng)用前景廣泛，具有無污染、低噪聲、高能效等優(yōu)點(diǎn)。但蓄電池單位重量儲存的能量太小，充電后持續(xù)行駛里程不理想；高儲量的電池使用壽命較短。 目前電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須重新構(gòu)建配套基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（充電站），需要大量的投入。

（三）燃料電池電動(dòng)汽車

燃料電池電動(dòng)汽車，是利用燃料電池，將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的新型汽車。與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，燃料電池電動(dòng)汽車是通過電池直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而不是利用燃料的燃燒過程。其能量轉(zhuǎn)換效率較內(nèi)燃機(jī)要高2～3倍。燃料電池化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生污染物，噪聲低。但燃料電池組的生產(chǎn)、集成及產(chǎn)業(yè)化仍待發(fā)展。

（四）天然氣汽車

天然氣汽車，是以天然氣作為燃料的汽車，又稱為“藍(lán)色動(dòng)力”汽車。按天然氣的化學(xué)成分和形態(tài)，可以分為壓縮天然氣汽車（CNG）、液化天然氣汽車（LNG）和液化石油氣汽車（LPG）。天然氣燃料具有低污染、低成本、安全性高優(yōu)點(diǎn)，但動(dòng)力性能較低、不便儲運(yùn)。由于考慮到大規(guī)模應(yīng)用，須建立相應(yīng)的加氣站及為加氣站輸送天然氣的管道，投入較大。目前國內(nèi)在天然氣汽車具有一定的發(fā)展，多應(yīng)用于公共交通領(lǐng)域。

（五）其他新能源汽車

除上述新能源汽車外，還包括有醇、醚類燃料也應(yīng)用于新能源汽車。例如乙醇汽車用的燃料是乙醇汽油。目前此類汽車技術(shù)相對成熟，在美國、巴西等乙醇資源豐富的國家發(fā)展迅速。二甲醚汽車是用二甲醚作為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，目前有兩類應(yīng)用范圍：一是將二甲醚作為點(diǎn)火促進(jìn)物質(zhì)；二是將純液態(tài)二甲醚進(jìn)行直接燃燒。我國在二甲醚汽車開發(fā)上已取得重要進(jìn)展，成功開發(fā)并應(yīng)用了二甲醚城市公交客車。

三、中國新能源汽車的發(fā)展概況

從世界范圍來看，我國電動(dòng)車的研制與國外發(fā)達(dá)國家?guī)缀跽驹谕黄鹋芫€上?！熬盼濉逼陂g，科技部將電動(dòng)汽車項(xiàng)目列入國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目，投入近一億元。國內(nèi)汽車公司、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)開始研制電動(dòng)汽車，并逐步掌握了整車集成、控制系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)。從技術(shù)發(fā)展的角度而言，我國已經(jīng)掌握電動(dòng)汽車電池技術(shù)、燃料電池技術(shù)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、整車控制系統(tǒng)等核心技術(shù)，并在部分技術(shù)上領(lǐng)先于世界水平。

通過技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用推廣，21世紀(jì)初，已推出純電動(dòng)轎車、混合動(dòng)力轎車、混合動(dòng)力客車、燃料電池電動(dòng)客車。“十五”期間，國家“863“計(jì)劃設(shè)立電動(dòng)汽車專項(xiàng)，國家和地方政府直接劃撥以及國有企業(yè)投入的資金總額約30億。已經(jīng)有上百家企業(yè)、高校和研究所列入項(xiàng)目研發(fā)單位行列。目前，整車方面已初步形成產(chǎn)品開發(fā)的系統(tǒng)配套、管理機(jī)制和團(tuán)隊(duì)組合，純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、燃料電池汽車樣車均已成功研發(fā)，關(guān)鍵零部件、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)已形成系統(tǒng)，高功率鎳氫電池、鋰離子電池性能有了較大提高，多能源控制系統(tǒng)初步形成。

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的核心是電池（包括電池管理系統(tǒng)）技術(shù)。除此之外，還包括發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、整車控制技術(shù)等，從目前情況來看，我國已經(jīng)建立起了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺和產(chǎn)學(xué)結(jié)合研發(fā)體系，取得了一系列突破性成果，為整車開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化全面跟進(jìn)，生產(chǎn)配套能力顯著增強(qiáng)。

在純電動(dòng)汽車方面，通過在電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，以及在相關(guān)產(chǎn)業(yè)的積極培育，我國已形成了具有一定技術(shù)水平，相關(guān)配套發(fā)展的純電動(dòng)汽車格局。在純電動(dòng)汽車的核心部件電池和電機(jī)研發(fā)上，我國與發(fā)達(dá)國家的研發(fā)差距很小，有些甚至于領(lǐng)先地位。我國自主研制的鋰離子電池、鉛酸電池、鐵電池在使用中具有相當(dāng)優(yōu)勢。

四、新能源汽車的發(fā)展前景

新能源汽車在世界各國都得到了重視，尤其是歐美及日本。進(jìn)入21世紀(jì)，新能源汽車的發(fā)展在國內(nèi)受到了關(guān)注，政府也出臺了相應(yīng)的新能源汽車的刺激政策，并且把新能源汽車發(fā)展作為重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行扶持。根據(jù)新能源汽車技術(shù)發(fā)展，預(yù)計(jì)至2030年，國內(nèi)新能源汽車的發(fā)展重點(diǎn)由依靠傳統(tǒng)石油能源逐步向其他清潔能源過渡，這個(gè)時(shí)期混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車、天然氣汽車、新型能源（乙醇、二甲醚等）汽車在不同程度上得到很好的發(fā)展；2030年后，新能源汽車將以純電動(dòng)汽車和油電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為主。因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車和油電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在節(jié)能與環(huán)保方面可行性很高，有望成為下一階段新能源汽車的主流。屆時(shí)世界汽車將擺脫依靠石油能源的時(shí)代，進(jìn)入單一的新能源汽車時(shí)代。從相關(guān)政策導(dǎo)向來看，國內(nèi)新能源汽車符合世界新能源發(fā)展趨勢，必將由多種新型能源汽車發(fā)展向混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車為主的電動(dòng)汽車方向發(fā)展。

綜合國家交通實(shí)際情況，對新能源汽車的推廣，明確了大致三個(gè)階段的發(fā)展方向：首先推廣城市公共服務(wù)領(lǐng)域新能源汽車應(yīng)用示范，截止目前，新能源公交車、市政車輛、出租車等已經(jīng)在國內(nèi)各大城市得到較好的推廣，且獲得較好的社會反響，但車輛經(jīng)濟(jì)性等各方面參數(shù)仍待改善；自2010年起重點(diǎn)針對新能源城市客車、混合動(dòng)力及純電動(dòng)轎車，進(jìn)行推廣應(yīng)用；2015年到2030年，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對使用新型能源發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、可充電式電動(dòng)汽車、燃料電池汽車的應(yīng)用示范。最終實(shí)現(xiàn)以混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為主，各種采用新型能源汽車并存的汽車格局，從而有力地推動(dòng)了國家節(jié)能減排政策的落實(shí)。