淺談我國汽車新能源技術的發(fā)展與應用

吳丹 李瓊

摘 要：新能源汽車是指采用非常規(guī)車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。在能源緊缺、環(huán)境污染越來越嚴重的今天，新能源汽車已成為汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的趨勢，新能源技術在此發(fā)展過程中扮演著非常重要的角色。本文對我國汽車新能源技術的發(fā)展現(xiàn)狀進行簡要介紹，并結合其應用領域分析了發(fā)展汽車新能源技術的重要性。

關鍵詞：新能源技術；發(fā)展現(xiàn)狀；應用領域；

目前，新能源汽車的發(fā)展已近二十年，世界各大汽車大國紛紛向國家戰(zhàn)略尤其是歐盟國家推廣，不僅提出了“禁止銷售燃油時間表”，而且也上升到具體是法律層面，同時應采取一些“限行”措施。中國則是更為主動、更積極、更為系統(tǒng)地推動新能源汽車的發(fā)展。在此，對中國新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展問題及應用前景進行分析探討。

1 發(fā)展汽車新能源技術的意義

第一，有利于提高經(jīng)濟效益。以新能源汽車中的純電動汽車為例。首先，純電動汽車節(jié)省油箱，發(fā)動機，變速箱，冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的柴油機動力系統(tǒng)相比，電動機和控制器成本較低，純電動汽車的能量轉換效率較高。由于電動汽車的能源是電力，大型發(fā)電機組的效率與小型汽油機甚至混合動力電動機的效率無法比擬。按目前油價6.2元計算，成本為46.5元。相比之下，使用電動車的成本是傳統(tǒng)汽油車的1/8。鐵電池的循環(huán)壽命超過2000次，可滿足60萬公里使用10年的電動車。另外，電動汽車還可以在夜間充分利用低功率的剩余電力，使發(fā)電設備日夜充分利用，大大提高了經(jīng)濟效益。

第二，有利于建設生態(tài)環(huán)保城市。目前全國各城市機動車輛數(shù)量較多，車輛排放已成為各城市空氣污染負荷的主要來源之一。新能源汽車的推廣有利于節(jié)能減排和城市宜居環(huán)境的建設。

第三，有利于優(yōu)化能源結構。與傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車可以節(jié)省燃料，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，實現(xiàn)資源的節(jié)約和綜合利用。

綜上所述，新能源汽車的推廣應用具有提高經(jīng)濟效益，節(jié)約能源，減少二氧化碳排放等優(yōu)勢，使新能源汽車的研究和應用成為汽車“熱點”行業(yè)。

2 我國汽車新能源技術的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 純電動和插電式技術水平不斷提升

在技術方面，純電動技術取得了進展，車輛的技術水平也接近國際的一些產(chǎn)品。從趨勢來看，全新的一體化電動底盤、輕量化材料、智能化技術將會在下一代車型上大量應用。插電式乘用車技術水平也與國際產(chǎn)品不相上下，甚至有部分國內汽車企業(yè)走出了中國特色的技術路線。

2.2 動力電池水平穩(wěn)步提升

近幾年，我國動力電池水平穩(wěn)步提升，關鍵材料國產(chǎn)化進程加快。從性能上看，我國的鋰電池已經(jīng)達到了150Wh/kg；從成本看，電池原材料價格整體呈現(xiàn)下降趨勢，目前系統(tǒng)價格已經(jīng)到2元/Wh；從動力電池發(fā)展的趨勢上來看，我國主要的動力電池企業(yè)，比亞迪、寧德時代、國軒在注資/合資等方面，逐步向上游產(chǎn)業(yè)鏈延伸。為提升能量密度，降低生產(chǎn)成本，動力電池企業(yè)開始生產(chǎn)大容量單體電芯。去年發(fā)布的動力電池技術路線圖也分別提出了比能量壽命、成本、安全性發(fā)展目標。

2.3 氫能燃料電池汽車成為重要發(fā)展方向

歐美日都在能源、技術研發(fā)等領域提出了新能源燃料汽車作為能源戰(zhàn)略儲備以及在產(chǎn)業(yè)方面的戰(zhàn)略地位。我國也在能源、汽車、戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)等多項規(guī)劃中，將燃料電池汽車作為未來重要發(fā)展的技術方向。隨著國際上現(xiàn)代、本田、豐田分別推出了商業(yè)化燃料電池汽車產(chǎn)品，燃料電池汽車初步進入商業(yè)化階段，2016年燃料電池銷量達到2312輛，其中豐田銷售2039輛，主要用于運營方面。

總體來看，我國已經(jīng)基本建成燃料汽車動力基礎平臺，實現(xiàn)了百輛級的系統(tǒng)生產(chǎn)能力。在燃料電池方面，我國也取得了一些核心突破；在產(chǎn)業(yè)化方面，燃料電池催化劑方面已經(jīng)可以實現(xiàn)初步的產(chǎn)業(yè)化，燃料電池電堆和關鍵部件可以實現(xiàn)批量生產(chǎn)制造。

3 我國新能源技術在汽車上的應用

3.1 純電動汽車

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蓄電池為動力源。純電動汽車可分為2種類型，即用蓄電池作動力源的純電動汽車和裝有輔助動力源的純電動汽車。用單一蓄電池作為動力源的純電動汽車，蓄電池的比能量和比功率較低，蓄電池組的質量和體積比較大。因此，在某些純電動汽車上增加輔助動力源，如超級電容器、發(fā)電機組、太陽能等，由此改善純電動汽車的啟動性能和增加續(xù)駛里程。

3.2 混合動力電動汽車

主要包括三種類型：串聯(lián)式結構、并聯(lián)式結構以及混聯(lián)式結構。串聯(lián)式結構能量的產(chǎn)生和使用完全獨立，發(fā)動機的功能只是驅動發(fā)電機工作，由發(fā)電機向蓄電池充電。汽車完全由電動機驅動，發(fā)動機只需在某一轉速下工作，避免在怠速或其他不經(jīng)濟工況下工作可明顯減少排氣污染和提高燃油經(jīng)濟性、節(jié)約費用。并聯(lián)式結構的混合動力汽車可由發(fā)動機與電動機飯別獨立的驅動，采用異步交流電動機，既可作電動機，又可作發(fā)電機使用?；炻?lián)式結構的混合動力系統(tǒng)利用動力分配裝置將動力一分為二：一部分直接驅動汽車；另一部分驅動交流發(fā)電機，而交流發(fā)電機驅動電動機并為蓄電池充電。

3.3 燃料電池電動汽車

采用燃料電池作為電源的電動汽車稱為燃料電池電動汽車（Fuel Cell Electric Vehicle， FCEV）。FCEV一般以質子交換膜燃料電池（PEMFC）作為車載能源.PCEV按“多電源”的配置不同，可分為以下幾種：純燃料電池驅動（PFC）的FCEV、燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅動（FC+B）的FCEV、燃料電池與超級電容聯(lián)合驅動（FC+C）的FCEV以及燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅動（FC+B+C）的FCEV。

3.4 氣體燃料汽車

天然氣是指以天然氣作為燃料的汽車。按照所使用天然氣燃料狀態(tài)的不同，天然氣汽車可分為壓縮天然氣汽車（CNGV）和液化天然氣汽車（LNGV）。壓縮天然氣是指壓縮到20.7～24.8MPa的天然氣，儲存在車載高壓氣瓶中。它是一種無色透明、無味、高熱量、比空氣輕的氣體，主要成分是甲烷，由于組分簡單，易于完全燃燒，加上燃料含碳少、抗爆性好、不稀釋潤滑油，能夠延長發(fā)動機使用壽命。液化天然氣是指常壓下、溫度為-162℃的液體天然氣，儲存于車載絕熱氣瓶中。液化天然氣燃點高、安全性能強，適于長途運輸和儲存。目前世界上使用較多的是壓縮天然氣汽車。

4 結論

汽車的發(fā)展方向與低碳經(jīng)濟是一致的，低碳經(jīng)濟旨在減少對環(huán)境的破壞和合理利用不可再生資源。汽車一直是以節(jié)能、環(huán)保、安全發(fā)展作為主導方向。因此，未來作為減少溫室氣體排放和減少對原油進口依賴的解決方案之一，新能源汽車將成為各國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，新能源汽車在未來可擴展的程度還取決于對政府相關配套政策具體規(guī)則的支持和推動。

參考文獻

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