新能源汽車的技術(shù)與發(fā)展

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 孫利娜 杜小康 楊帆 李沐澤 曹世龍 梁峰偉

目前國(guó)內(nèi)外汽車行業(yè)仍是以汽油、柴油等作為汽車的主要燃料，隨著國(guó)內(nèi)近年來(lái)汽車行業(yè)的發(fā)展與壯大，汽車燃料需求也在急劇增長(zhǎng)。眾所周知，汽油、柴油均是不可再生能源，我國(guó)石油領(lǐng)域?qū)＜乙苍A(yù)測(cè)，到2020 年，我國(guó)石油需求下限就將會(huì)達(dá)到4.5 億噸，而上限更是將突破6 億噸，而全球石油總資源并不能滿足未來(lái)汽車燃料的需求。并且以汽油、柴油作為燃料的汽車產(chǎn)生的廢氣也是造成環(huán)境污染的主要因素。因此，就全球資源緊缺的方面考慮，為避免未來(lái)汽車燃料面臨能源枯竭問(wèn)題，尋找和開(kāi)發(fā)新能源燃料迫在眉睫。就環(huán)境污染問(wèn)題方面考慮，我國(guó)已經(jīng)從基本國(guó)策出發(fā)要建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)，因此綠色燃料的開(kāi)發(fā)與利用也受到了社會(huì)大眾的廣泛關(guān)注。目前我國(guó)開(kāi)發(fā)新能源技術(shù)也在逐步完善和提升，但也受其他因素影響，比如成本高、新能源的儲(chǔ)存問(wèn)題等。本文主要闡述了目前我國(guó)一些較為成熟的新能源技術(shù)，并且對(duì)我國(guó)未來(lái)新能源的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

1 新能源汽車的類型和特點(diǎn)

1.1 電動(dòng)汽車

電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的汽車相比，由原先的汽油、柴油改成了電力作為能源供應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)也將替換成電動(dòng)機(jī)，目前電動(dòng)汽車主要有三種類型：燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）以及純電動(dòng)汽車（BEV）。而目前較為普及的電動(dòng)汽車仍是純電動(dòng)汽車，早期的純電動(dòng)汽車常常因?yàn)橐淮纬潆姷男旭偩嚯x短而受限，由于電動(dòng)汽車在供電不足方面的缺陷，早期的電動(dòng)汽車并沒(méi)有得到廣泛推廣。隨著之后技術(shù)的研發(fā)與突破，將發(fā)動(dòng)機(jī)控制與混合動(dòng)力控制單元相結(jié)合，增程式電動(dòng)汽車的誕生在一定程度上解決了電動(dòng)汽車在行駛里程方面遇到的問(wèn)題，為未來(lái)電動(dòng)汽車的演進(jìn)與興起奠定了基礎(chǔ)。

由于電動(dòng)汽車與汽油、柴油汽車相比，在一定程度上減緩了環(huán)境污染和石油資源緊缺問(wèn)題，因此全球范圍內(nèi)一些綜合國(guó)力較強(qiáng)的國(guó)家都在電動(dòng)汽車的技術(shù)研發(fā)方面不斷探索。由于電動(dòng)汽車在行駛的速度與距離方面取決于電池的儲(chǔ)存容量，因此電動(dòng)汽車的普及與發(fā)展很大程度上與電池技術(shù)水平的提升有關(guān)。

1.2 氫動(dòng)力汽車

氫動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)的汽車相比，由原先的汽油、柴油改成了氫氣作為能源供應(yīng)，并且以此作為燃料，在燃燒過(guò)程中除了水蒸汽外無(wú)其他燃燒產(chǎn)物，不會(huì)產(chǎn)生任何污染環(huán)境的氣體，并且氫氣屬于可再生能源，分布廣泛，可以無(wú)限循環(huán)利用。由于氫氣的燃燒效率較高，它的熱轉(zhuǎn)換效率高于燃油35%～50%，因此隨著新能源的開(kāi)發(fā)與利用，氫氣也將作為未來(lái)主要的新能源而得到大規(guī)模研發(fā)與普及，而未來(lái)氫氣動(dòng)力汽車也將得到推廣與普及。就我國(guó)現(xiàn)狀來(lái)講，氫氣來(lái)源廣泛，并且在氫氣的制造與提取方面也有一定的涉獵，目前水電解法和生物質(zhì)氣化兩種制氫技術(shù)比較成熟。

盡管氫氣資源較為廣泛，但是若將氫氣作為新能源汽車的燃料大面積地利用目前仍有難度。主要困難有以下三點(diǎn)：（1）氫氣提取技術(shù)要求較高，并且成本也相當(dāng)高，是汽油、柴油提取成本的1.2 倍；（2）氫氣若是作為新能源汽車的主要燃料，則需要對(duì)新能源汽車內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行規(guī)?；模唬?）若將氫氣作為汽車主要燃料，則需要在沿途設(shè)立較多的加注站。

1.3 燃?xì)馄?/h3>

燃?xì)馄嚺c傳統(tǒng)的汽車相比，由原先的汽油、柴油改成了壓縮天然氣或者液化天然氣作為能源供應(yīng)，由于燃?xì)馄嚲哂谐杀镜?、技術(shù)較成熟、安全系數(shù)較高、燃燒完全、排放量較低等優(yōu)點(diǎn)，因此燃?xì)馄嚲哂辛己玫陌l(fā)展前景。但是其儲(chǔ)運(yùn)性能較差、著火延遲期較長(zhǎng)等弊端也是限制燃?xì)馄嚢l(fā)展的重要因素。

2 新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)

如今全球都在面臨著資源枯竭和環(huán)境污染的問(wèn)題，因此開(kāi)發(fā)綠色燃料，發(fā)展新能源汽車必將受到各國(guó)的重視。就我國(guó)而言，在電動(dòng)汽車發(fā)展方面，我國(guó)的電池技術(shù)水平已經(jīng)有了較大突破，為今后燃?xì)馄嚨陌l(fā)展道路奠定了基礎(chǔ)；在氫動(dòng)力汽車發(fā)展方面，雖然進(jìn)行多次嘗試，但在氫氣提純方面還是存在較大障礙，因此氫動(dòng)力汽車未來(lái)發(fā)展方向仍會(huì)以氫氣的純度以及安全系數(shù)為主；在燃?xì)馄嚢l(fā)展方面，我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)一些有關(guān)燃?xì)馄囃茝V的政策，并且隨著燃?xì)饧幼⒄军c(diǎn)的設(shè)立與普及，燃?xì)馄噷⒃谖磥?lái)新能源汽車中占有較大比重。