汽車的未來(lái)
——新能源汽車及其發(fā)展探究

劉怡軒

（西安中學(xué)，西安 710003）

1 新能源汽車概述

新能源汽車是相對(duì)于傳統(tǒng)汽車而言的，我國(guó)對(duì)于新能源汽車的定義來(lái)自2009年國(guó)家發(fā)改委頒布的《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》，該規(guī)則給出的定義如下：使用先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)結(jié)構(gòu)、先進(jìn)動(dòng)力和先進(jìn)配套，采用非傳統(tǒng)化石能源（汽油、柴油）作為驅(qū)動(dòng)能量來(lái)源，包括但不限于電力、清潔天然氣、混合動(dòng)力、燃料電池和其它新能源，擁有區(qū)別于傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)或動(dòng)力模式的先進(jìn)汽車。

在能源的使用上，傳統(tǒng)汽車一般使用化石能源作為動(dòng)力來(lái)源（汽油、柴油），而新能源汽車則采用非化石能源，例如電力、天然氣、燃料電池等能源。因?yàn)殡娏θ菀撰@取、電能作為驅(qū)動(dòng)能源較為穩(wěn)定和安全、電能驅(qū)動(dòng)的汽車在加減速性能上非常出眾等優(yōu)勢(shì)，新能源汽車早期以電動(dòng)汽車為主，后來(lái)隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，其它新能源逐漸加入到汽車的動(dòng)力系統(tǒng)中，逐漸構(gòu)成了現(xiàn)在多種多樣的新能源汽車類型。

2 新能源汽車分類

電動(dòng)汽車是最早應(yīng)用和最成熟的新能源汽車模式，其主要包括以下幾種：

（1）純電動(dòng)汽車（EV）。純電動(dòng)汽車（EV），顧名思義，其只以電能作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，沒(méi)有其他能源介入。電池是汽車的儲(chǔ)能設(shè)備，相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的油箱，發(fā)動(dòng)機(jī)則又電動(dòng)機(jī)所代替，通過(guò)電能持續(xù)產(chǎn)生扭矩，從而驅(qū)動(dòng)汽車。純電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)是其可以實(shí)現(xiàn)零排放且其動(dòng)力輸出比較線性，即開(kāi)即用，操作性非常好，而且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不會(huì)產(chǎn)生較大的噪音和振動(dòng)。但是其缺點(diǎn)也十分明顯，因?yàn)楝F(xiàn)在充電設(shè)施比較匱乏，電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能能力又比較低，所以其續(xù)航和電源的補(bǔ)充都是短板。純電動(dòng)汽車的這些特點(diǎn)也決定了其現(xiàn)在主要應(yīng)用在市內(nèi)上下班出行代步，兩地通勤車等情況。純電動(dòng)汽車的生產(chǎn)廠家很多，寶馬i3、奧迪A3 e-tron、比亞迪唐等都是市面上比較成熟的電動(dòng)汽車。

（2）混合動(dòng)力汽車（HEV）?；旌蟿?dòng)力汽車（HEV）是指具有多于一種能量轉(zhuǎn)換器來(lái)提供汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的混合型電動(dòng)汽車。相比于傳統(tǒng)燃油汽車只有一種“內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能”的能量轉(zhuǎn)換器而言，混合動(dòng)力汽車提供了其它的能量轉(zhuǎn)換模式。HEV可以看作是燃油汽車和電動(dòng)汽車的綜合體，HEV不僅具有電動(dòng)汽車低排放和高加速性能的優(yōu)勢(shì)，而且發(fā)揮了燃油汽車能量密度高、能源獲取便捷的特點(diǎn)，不僅有效降低了燃油汽車的能源消耗和排放，還提高了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，是一種兼顧經(jīng)濟(jì)和高效的交通工具。

（3）燃料電池汽車（FCV）。燃料電池汽車（FCV）則是利用普通燃料，例如甲醇、乙醇、液態(tài)氫等，通過(guò)燃料—電能轉(zhuǎn)化裝置不斷提供電能來(lái)驅(qū)動(dòng)的汽車，由于其能源利用率較高，所以被各大車企高度重視，也是新能源汽車資本進(jìn)入的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

（4）氣體燃料汽車（GFV）。與傳統(tǒng)的汽車都以汽油、柴油等液體燃料為能源不同的是，氣體燃料汽車（GFV）則是以天然氣、煤氣等氣體燃料的燃燒作為動(dòng)力來(lái)源。由于氣體燃料的利用率和排放量小于傳統(tǒng)化石燃料，所以其作為一種新能源被國(guó)家大力發(fā)展。

以上的新能源汽車市場(chǎng)占有率較高，但是與普通燃油汽車相比還是有較大差距，隨著電動(dòng)汽車的不斷進(jìn)步和氣體燃料汽車能量利用率的不斷提高，新能源汽車也會(huì)持續(xù)發(fā)力，在市場(chǎng)中形成不小的競(jìng)爭(zhēng)力。除了以上主要的新能源汽車外還有雙燃料汽車和兩用燃料汽車。

3 新能源汽車的發(fā)展

從19世紀(jì)30年代開(kāi)始，英、法等國(guó)便開(kāi)始研究電動(dòng)汽車，世界上第一臺(tái)電動(dòng)汽車是由法國(guó)人發(fā)明設(shè)計(jì)并制造出來(lái)的，1881年法國(guó)人Gustave Trouve以燃油汽車基本結(jié)構(gòu)為骨架，那時(shí)的汽車電池以鉛酸電池主要能源，以直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，組裝成了有史以來(lái)第一輛完整意義上的電動(dòng)汽車。此后，隨著原油開(kāi)采技術(shù)的不斷提高，汽油成本不斷降低，電動(dòng)汽車被人類看成為一種異類，發(fā)展陷入低谷。但是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著原油危機(jī)和全球變暖的持續(xù)影響，歐美和日本又開(kāi)始不斷研究新能源汽車技術(shù)。世界上新能源汽車技術(shù)最先進(jìn)的兩個(gè)國(guó)家是美國(guó)和日本，其它諸如德國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)等也在不斷地追趕之中。

美國(guó)占領(lǐng)著全球新能源汽車技術(shù)的制高點(diǎn)，在早期已經(jīng)開(kāi)發(fā)出純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車、氣體燃料汽車、混合動(dòng)力汽車等多種新能源汽車，其中以燃料電池汽車最為著名。美國(guó)三大車企之一的戴姆勒—克萊斯勒在上個(gè)世紀(jì)總共研發(fā)出了不下20款燃料電池汽車，其與德國(guó)車企梅賽德斯奔馳合作，以奔馳A級(jí)車為基礎(chǔ)，為其添加了燃料電池和電動(dòng)機(jī)，并搭配了全新的動(dòng)力總成，構(gòu)成了著名的梅賽德斯奔馳A級(jí)F-Cell燃料電池車型。該車型的能力穩(wěn)定、排放較小并且續(xù)航能力強(qiáng)大，是新能源汽車技術(shù)史上的一個(gè)重要突破，該類車型已于2010年量產(chǎn)并在北美市場(chǎng)發(fā)售，并獲得了不錯(cuò)的反響。后續(xù)，雪佛蘭也推出了其自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽油—電能燃料電池汽車，該種汽車將汽油分解，產(chǎn)生一定的氫氣，從而供給燃料電池發(fā)電，不過(guò)這種電池的能量轉(zhuǎn)化效率較低，并未實(shí)現(xiàn)商用。日本從二戰(zhàn)之后就開(kāi)始開(kāi)發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源汽車，這也與其自身的國(guó)情高度相關(guān)。眾所周知，日本地理面積小，資源匱乏，特別是石油資源，高度依賴進(jìn)口，再加上日本人偏好環(huán)保和集約化產(chǎn)品，所以早年日本的各大車企就開(kāi)始研發(fā)新能源汽車。與美國(guó)不同的是，日本的新能源汽車技術(shù)主要集中在混合動(dòng)力汽車方面，這其中又以兩大汽車家族—豐田和本田尤為突出。豐田從2003年開(kāi)始，便開(kāi)始在自家車型普銳斯上使用混合動(dòng)力系統(tǒng)，這也是豐田的第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)，其油耗明顯減小，且操縱性很強(qiáng)，在市場(chǎng)上取得了巨大的成功。在同一時(shí)間，本田也開(kāi)發(fā)出自己的Insight混合動(dòng)力汽車，和豐田構(gòu)成了競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。而如今，最具標(biāo)志性的新能源汽車便是豐田的“凱美瑞”和“卡羅拉”混動(dòng)版本，本田的“雅閣”混動(dòng)汽車，這些車型的混合動(dòng)力汽車雖然都是基于自家的燃油版本汽車，但是其油耗相比傳統(tǒng)汽車都有著不小的降低，其中工信部測(cè)定的“凱美瑞”百公里油耗直接從6.5L左右降低至4.1L左右，豐田的混合動(dòng)力系統(tǒng)可完美地分別使用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)行駛，油耗與低等級(jí)排量的車輛相當(dāng)，功率卻與高等級(jí)車輛相當(dāng)，同等排量的車輛相比，其低油耗性能居世界前列。我國(guó)的新能源汽車技術(shù)起步較晚，核心部件電動(dòng)機(jī)和電池被國(guó)外技術(shù)所壟斷，早期在清華大學(xué)和吉林大學(xué)由眾多科學(xué)家組成課題組開(kāi)展研究，以電動(dòng)汽車和氣體燃料汽車為主，但是技術(shù)不太成熟，導(dǎo)致正式的量產(chǎn)遲遲不能實(shí)現(xiàn)。21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)先后多次將發(fā)展新能源汽車寫(xiě)入了發(fā)展規(guī)劃，可見(jiàn)新能源汽車在未來(lái)有著巨大的發(fā)展前景。現(xiàn)如今，我國(guó)的比亞迪、北京汽車、上海榮威汽車、江淮汽車等企業(yè)都已經(jīng)研發(fā)出自己的新能源汽車，標(biāo)志著我國(guó)新能源汽車進(jìn)入到了穩(wěn)定增長(zhǎng)的階段。

4 新能源汽車的未來(lái)

新能源汽車作為新的事物，其變化可以用天為單位來(lái)衡量，綜合來(lái)說(shuō)主要有以下發(fā)展趨勢(shì)：

（1）電動(dòng)汽車的發(fā)展將取決于電池技術(shù)的進(jìn)步。電動(dòng)汽車的局限性便是其續(xù)航時(shí)間，未來(lái)研制出高能量密度和高溫度適應(yīng)性的電池將會(huì)大大推廣電動(dòng)汽車的發(fā)展。

（2）驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)呈多樣化發(fā)展。驅(qū)動(dòng)電機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，其承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)換的作用，所以在電動(dòng)汽車總成本中也占據(jù)著非常大的比重。不同廠家的電動(dòng)汽車會(huì)根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和能源利用率選擇合適的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，例如開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)等就是常見(jiàn)的選擇方式。

（3）混合動(dòng)力汽車會(huì)顯示出更好的市場(chǎng)適應(yīng)性。由于充電設(shè)施的匱乏和電池技術(shù)的停滯不前，純電動(dòng)汽車在市場(chǎng)中遲遲不能得到消費(fèi)者的青睞，純電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程舉步維艱。而混合動(dòng)力汽車作為傳統(tǒng)燃油汽車和電動(dòng)汽車之間的過(guò)渡產(chǎn)品，一方面充分發(fā)揮了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和能源便于獲取的特點(diǎn)，另一方面也發(fā)揮了純電動(dòng)汽車帶來(lái)的操縱性更好和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)電動(dòng)汽車普及之前，將成為此過(guò)渡時(shí)期的“主力軍”。另外，為了加快新能源汽車的發(fā)展，政府起著至關(guān)重要的作用，政府要加大資金投人和政策引導(dǎo)，從源頭上提高新能源車企的積極性；作為汽車企業(yè)，必須加大對(duì)新能源汽車研發(fā)的力度，研發(fā)和制造出更為優(yōu)秀的新能源汽車產(chǎn)品；而且要加大示范運(yùn)行范圍和力度，為新能源汽車規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展做準(zhǔn)備，為相關(guān)配套設(shè)施的建設(shè)提供各種便利。相信在不久的未來(lái)，新能源汽車必將取代傳統(tǒng)汽車更好地服務(wù)于人們的出行。

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