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1、于铭瑞：新能源汽车的发展现状和未来展望新能源汽车的发展现状与未来展望摘要 随着环境污染和能源消耗形势日益严峻，新能源汽车的发展得到全世界的广泛重视。近年来，新能源汽车发展迅速，技术日趋成熟，市场化程度不断加深，但同时也遭遇不小的发展困境。文章介绍新能源汽车的概念、发展历史，新能源汽车分类、技术及优缺点，重点研究当前新能源汽车的发展现状，分析当前新能源汽车发展困境，提出若干解决方案和设想，为新能源汽车更好更快地发展提供参考。关键词 新能源汽车，概念，发展历史，分类，发展现状，困境，解决设想，未来展望1 引言随着我国经济社会的发展，人们对汽车消费的需求不断攀升，使得能源危机越来越凸显，而由于大量化
2、石燃料的使用所产生的环境污染问题在我国也越来越严峻。具有关资料表明：截止2016 年年底，我国目前机动车辆保有量已达2.91 亿辆1，每年燃油需求量达2.53 亿吨，而由此所产生的机动车尾气污染物排放量更是高达5002.3万吨。由此，能源短缺与环境污染问题将越来越成为限制我国经济社会可持续发展的巨大障碍，然而飞速发展的新能源汽车产业必将极大程度地缓解我国目前所面临的严峻的环境与能源危机。2 新能源汽车概念新能源汽车的英文名称是New Energy Vehicles，是指采用非常规的车用燃料(即除汽油、柴油之外)作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和太阳
3、能汽车燃气汽车燃料电池电动汽车纯电动汽车液化石油气汽车氢能源动力汽车混合动力汽车驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的汽车2。对新能源汽车的界定，我国没有统一的定义，但比较权威的说法有两种。一个是2009年6月17日，工业和信息化部制定的新能源汽车生产企业及产品准入管理规则3中对新能源汽车的界定。此规则界定新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车(包括太阳能汽车)、燃料电池汽车、氢发动机汽车和其他
4、新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车等。另一个是2012年7月9日，国务院发布的节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)4中对新能源汽车的界定。此规划界定新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车。此规划中所指新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。3 新能源汽车发展历史从新能源汽车的定义上看，电动汽车是新能源汽车的一种。新能源汽车的种类从最初的纯电动汽车发展到今天多种类型的新能源汽车经历了漫长的过程，在世界汽车发展史上，电动汽车的发明比内燃机汽车还要早。因此，新能源汽车也是最古老的汽车之一。新能源汽车的发展经历以下几个主要的阶段：5(1
5、) 19世纪30年代到50年代电动汽车的崛起。电动汽车的历史并不比内燃机汽车短，甚至比奥托循环发动机(柴油机)和奔驰发动机(汽油机)还要早。苏格兰商人罗伯特-安德森在1832年到1839年之间(准确时间不明)研发出电动车。早在1835年，由荷兰的Si brandus Stratingh教授设计了第一款小型电动车，他的助手克里斯托弗-贝克则负责制造。但更具实用价值，更成功的电动车是由美国人托马斯-达文波特和苏格兰人罗伯特-戴维森在1842年研制的，他们首次使用的是不可充电电池。(2) 19世纪60年代到20世纪20年代电动汽车的发展随着英法两国的科学家在电池性能、容量等技术方面的突破，到1881
6、年法国发明家Gustave Trouve在巴黎举行的国际电力博览会上演示了三轮电动车。在1884年，托马斯-帕克将电动车实现量产。在1897年，美国费城电车公司研制的纽约电动出租车实现了电动车的商用化。20世纪初，安东尼电气、贝克、底特律电气(安德森电动车公司)、爱迪生、Studebaker和其它公司相继推出电动汽车，电动车的销量全面超越汽油动力汽车。电动车也逐渐成为上流社会喜好的城市用车，在早期的汽车消费市场上电动车比内燃机驱动的车辆有着更多优势：无气味、无震荡、无噪音、不用换挡和价格低廉等。因此，电动汽车在当时的汽车发展中占据着重要位置。据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中，有38
7、为电动汽车40为蒸汽车，22为内燃机汽车。(3) 20世纪20年代到20世纪末电动车停滞期随着美国德洲石油的开发和内燃机技术提高，电动车在1920年之后渐渐地失去了优势。汽车市场逐步给内燃机驱动的汽车所取代。只有在少数城市保留着很少的有轨电车和无轨电车以及很有限的电瓶车（使用铅酸电池组，被使用在高尔夫球场、铲车等领域）。电动车的发展从此停滞了大半个世纪。随着全球石油资源开发和利用，以及内燃机驱动汽车的技术不断成熟，人们几乎忘记还有电动车的存在。然而运用在电动车上的技术：电驱动、电池材料、动力电池组、电池管理等等也处于停滞状态。(4) 20世纪末到今天电动车的复苏及创新期，随着全球石油资源的日益
8、减少6、大气环境的严重污染，让人们重新认识到电动汽车的重要性。1990年之前提倡使用电动车主要还是以民间为主。比如1969年建立的民间学术团体组织：世界电动车协会(World Electric Vehicle Association)。20世纪90年代，各个主要的汽车生产商开始关注电动车的未来发展并且开始投入资金和技术在电动车领域。新能源汽车的概念也应运而生，类型也得到了丰富。在1990年1月的洛杉矶汽车展上，通用汽车的总裁向全球推介Impact纯电动轿车。1992年福特汽车使用钙硫电池的Ecostar,1996年丰田汽车使用镍氢电池的RAV4LEV，1996年法国雷诺汽车的Clio,1997
9、年丰田的Prius混合动力轿车下线,1997年日产汽车世界上第一辆使用锂离子电池的电动车PrairieJoy EV,1999年本田汽车发布、销售混合动力Insight。与以往的电动车生产厂家所不同，新成立的Tesla汽车公司完全生产纯电动车。2006年推出的Roadster跑车0-60英里只要3.9秒，每次充电可行驶400KM。在2008年北京奥运会期间，中国京华客车厂生产的纯电动公交车进行了一定规模地实际运行。最重要的是，它采用了充换电站模式。这一模式展示了未来充换电站逐步取代加油站的趋势。4 新能源汽车分类4.1 纯电动汽车4.1.1 纯电动车类型(1) 用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车(
10、2) 装有辅助动力源的纯电动汽车4.1.2 纯电动汽车的结构原理纯电动汽车的结构与燃油汽车相比，主要增加了电力驱动控制系统，取消了发动机。由车载可充电蓄电池或其他能量储存装置提供电能、由电机驱动的汽车，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子。4.1.3 纯电动汽车的特点(1) 无污染、噪声低(2) 能源效率高、多样化(3) 结构简单、维修方便(4) 动力电源使用成本高、续航里程短4.2 增程式电动汽车增程式电动汽车（Extended-Rangge Electric Vehicle）是以电能为主要驱动能源、发动机为辅助动力源的一种新型电动汽车，其动力系统主要
11、由蓄电池和小型发电机组组成。在日常行驶中，增程式电动汽车类似于纯电动汽车，发动机完全关闭，处于纯电动模式，该模式完全可以满足城市日常上下班行驶需求。而在蓄电池荷电状态达到较低水平时，发动机起动作为主动力源，补充汽车行驶所需的电能，多余的电能对动力电池进行充电。4.2.1 增程式电动汽车分类(1) 挂车式增程器(2) 拔插式增程器(3) 车载式增程器(4) 大容量蓄电池增程器(5) 燃料电池增程器(6) 发动机/发电机组增程器4.2.2 增程式电动汽车原理增程式电动汽车的动力系统在组成上与串联插电式混合动力汽车的动力系统相似。特殊之处在于增程式电动汽车的能量传递路线体现出两种动力系统，但是只有一
12、种驱动方式，即电动机驱动。不需要非常复杂的电能与化学能的耦合。在结构上，增程式电动汽车是在纯电动汽车的基础上开发的电动汽车，增程器的布置对原有汽车的动力系统结构影响较小。之所以称之为增程式电动汽车是因为车辆追加了增程器，而为车辆追加增程器的目的是进一步提升纯电动汽车的续航里程，使其能够尽量避免频繁地停车。4.2.3 增程式电动汽车特点(1) 短距离行驶不启动发动机，不排放污染物。(2) 长距离行驶时油耗比较低。(3) 发动机启动时工作于最佳工作范围内，提高了发动机工作效率。(4) 续航里程相比较纯电动汽车得到提高。(5) 无需配备大容量的动力电池。(6) 相比较燃料电池电动汽车，电池成本更低，
13、技术更为成熟。(7) 增程系统要稳定可靠。(8) 控制器非常关键，要求通过控制策略和优化措施，在保证整车动力性前提下提高经济性和效率。4.3 混合动力电动车混合动力电动汽车是燃油汽车向纯电动汽车发展过程中的过渡车型，目前技术相对成熟。4.3.1 混合动力电动汽车的定义混合动力电动车指的是装备有两种具有不同特点驱动装置的车辆。这两个驱动装置中有一个是车辆的主要动力来源，它能够提供稳定的动力输出，满足汽车稳定行驶的动力需求，另外有一个辅助驱动装置，它具有良好的变工况特性，能够进行功率的平衡、能量的再生与存储，目前应用最多的是电混合系统。4.3.2 混合动力电动汽车的分类(1) 串联式混合动力电动汽
14、车(2) 并联式混合动力电动汽车(3) 混联式混合动力电动汽车4.3.3 混合动力电动汽车的特点较之纯电动汽车：(1) 由于有原动机作为辅助动力，蓄电池的数目和质量可减少，因此汽车自身重量可以减少。(2) 汽车的续航里程和动力性可达到内燃机的水平。(3) 借助原动机的动力，可带动空调、真空助力、转向助力及其他辅助电器，不用消耗电池组有限的电能，从而保证了驾车和乘坐的舒适性。较之内燃机汽车：(1) 可使原动机咋最佳的工况区域稳定运行，避免或减少了发动机变工况下的不良运行，使发动机的排污和油耗大为降低。(2) 在人口稠密的商业区、居民区等地可用纯电动方式驱动车辆，实现零排放。(3) 可通过电动机提
15、供动力，因此可配备功率较小发动机，并可通过电动机回收契合减速和制动时的能量，进一步降低了汽车的能量消耗。4.4 燃料电池电动汽车采用燃料电池作为电源的电动汽车成为燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）。燃料电池电动汽车一般以质子交换膜燃料电池作为车载能量源。4.4.1 燃料电池电动汽车的类型(1) 纯燃料电池驱动的燃料电池电动汽车(2) 燃料电池与辅助蓄电池联合驱动的燃料电池电动汽车(3) 燃料电池与超级电容联合驱动的燃料电池电动汽车(4) 燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的燃料电池电动汽车4.4.2 燃料电池电动汽车的结构原理目前燃料电池电动汽车绝大多数采用的是混合式燃料电池驱动系统，将燃料电池与辅助动力源相结合，燃料电池可以只满足持续功率需求，借助辅助动力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率，而且在制动时可以将回馈的能量储存咋辅助动力源中。混合式燃料电池驱动系统有并联式和串联式两种7。4.4.3 燃料电池电动汽车的特点优点：(1) 效率高(2) 续航里程长(3) 绿色环保(4) 过载能力强(5) 低噪声(6) 设计方便灵活缺点：(1) 制造成本和使用成本过高。(2) 辅助设备复杂。(3) 启动时间长。4.5 其他新能源汽车4.5.1 气体燃料汽车(1) 天然气汽
