新能源汽車分類及未來走向

傅博

摘要：隨著能源短缺和環境污染的日益嚴重，尋找新能源已經成為了當務之急，相較于傳統燃油汽車，新能源汽車不使用汽油或柴油作為燃料，能夠降低環境污染，一定程度上減少石油使用量以及緩解我國對石油的依賴性。本文對目前市面上常見的純電動汽車、混合動力汽車以及燃料電池汽車的定義，分類和特點進行總結并指出其發展所存在的不足，并對各類新能源汽車的發展前景進行展望和分析。

關鍵詞：純電動汽車? ?混合動力汽車? ?燃料電池汽車? ?發展前景? ?新能源汽車

新能源汽車最早起源于20世紀90年代，發展至今，逐漸形成以純電動汽車，混合動力汽車和燃料電池汽車為代表的三大能源汽車體系。近年來，由于全球能源的緊缺以及環境污染的惡化，發展新能源汽車再次受到各國的重視。以美國和日本為代表的發達國家和以巴西為代表的發展中國家都在大力發展新能源汽車，尋找傳統燃油汽車的最佳替代方案。

著眼于國內，有結果顯示，中國汽車增長率上升迅速，我國汽車市場在全球地位也逐漸突出，但傳統汽車的迅速發展必然會引起能源問題和環境問題。據預測，我國石油剩余可開采量約為23億噸，僅僅夠開采14年。與之相對應的，我國電力資源卻十分豐富，因此中國也非常重視發展新能源及新能源汽車。自“十一五”以來，國家出臺許多相關政策，扶持新能源汽車，使得我國新能源汽車進入高速發展期。發展新能源汽車對緩解我國環境污染以及保護我國環境具有重大意義，發展新能源汽車有利于優化我國能源消費結構，有利于節能減排以及促使環境友好型社會建立。

本文首先對目前常見的新能源汽車類型進行分類，對各個類型的新能源汽車的特點進行闡述，然后基于各類型新能源汽車的發展前景進行展望。

一、新能源汽車的分類

（一）純電動汽車（Battery Electric Vehicle，簡稱BEV）

純電動汽車在新能源汽車之中發展的時間最長，早在十九世紀九十年代，費迪南·保時捷就造出了世界上第一輛四輪驅動電動車。純電動汽車以電動機驅動，以車載電源作為動力源，這與傳統的燃油車以發動機驅動，以燃油為動力源有極大的區別。在純電動汽車發動機罩下面，原有的汽油發動機被電動機所替代。純電動汽車通過可充電的電池為電動機提供動力，電動機的動力輸出到傳動系統后，純電動汽車的驅動方案與傳統燃油汽車一致，類似于傳統燃油汽車的發動機前置前驅。純電動汽車具有許多優點，如純電動汽車使用電能，在行駛過程中沒有污染物排放，不污染環境;純電動汽車的能源利用率要比傳統燃油汽車高;純電動汽車的結構較為簡單，所以它的結構布置也較為靈活。但是純電動汽車仍然存在一些問題?，F有市面上的純電動汽車的充電時間較長，即使是快充也需要至少一個小時，同時續航里程與傳統燃油車相比又非常短。此外，還存在著充電樁安裝率低，電池昂貴且廢舊后難以處理等問題[1]。在純電動汽車的發展過程當中，這一系列問題是不可避免的，因此要想大力發展純電動汽車，就必然要完善充電設備，解決電池問題。

（二）油電混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，簡稱HEV）

顧名思義，油電混合動力汽車同時裝備了兩種動力驅動裝置，即“燒油”的發動機和“燒電”的電動機。而基于發動機和電動機的工作組合方式，油電混合動力汽車又可分為串聯結構、并聯結構和混聯結構三種類型[2]。

1.串聯結構

串聯結構的油電混合動力汽車沒有變速器，這使得它的結構相對其他兩種類型而言非常簡單。串聯結構顧名思義就是把電動機、發動機和發電機串聯一起，如圖1所示[3]。發動機不直接驅動車輛而只是牽引發電機轉動，而發電機轉動產生的電能可以直接驅動電動機工作或者存貯在電池中。這樣的好處是發動機可以始終在最優工況下運行。如果發動機產生的能量多于此時汽車所需的能量，則能量以電能的形式暫時存儲在電池中;如果汽車突然需要較大能量，則可從電池中額外獲取，避免了發動機運行狀態頻繁變化。但是串聯結構也存在不足，汽車在運行過程中，發動機產生的機械能轉換為電能后再轉換為供車輪轉動的機械能，這一過程經歷了兩步能量轉換。而能量的轉換過程都存在效率損失，所以串聯式油電混合動力汽車在高速行駛中油耗偏高。

2.并聯結構

并聯結構的油電混合動力汽車應用比較廣泛，其動力系統示意圖如圖2所示。在并聯結構中，發動機和電動機即可以同時驅動車輛行駛，又可以單獨驅動車輛行駛，兩者是“并聯關系”。因此并聯結構可供選擇的模式很多：一是純油模式，該模式下，發動機工作，電動機不工作，同時發動機還可以拖動電動機反轉為電池充能;二是純電模式，該模式下，發動機不工作，電動機工作，主要針對汽車的中低速工況;三是混合模式，該模式下，發動機和電動機同時工作，車輛的動力以及起步能力都非常好，適用于汽車的高負荷工況。但是并聯結構也存在一些不足，由于并聯結構相對于串聯結構較為復雜，因此車輛的造價會相應的提高。

3.混聯結構

混聯結構可以看作是并聯結構的加強版，其動力系統示意圖如圖3所示?；炻摻Y構的油電混合動力汽車具有兩個電動機，這兩個電動機的功能卻是不同的，一個電動機和并聯結構的電動機功能相似，都只是驅動車輛前進;另一個電動機主要有三個功能，分別是啟動發動機、驅動車輛和帶動轉子反轉以補充電力，混聯結構的車輛的這一個電動機在這三個模式下來回切換。在混聯結構中由于發動機和電動機系統各有一套變速系統，因此在混聯結構中的變速器和傳統汽車所用的變速器有所不同，它使用行星齒輪機構作為動力分配裝置，保證最終車輛行駛的動力是穩定的，并且可以使得發動機和電動機配合默契，因此混聯結構的節油效果也更加好。但是混聯結構的缺點也是比較明顯的，這種動力分配裝置較為復雜，目前豐田公司對這一技術處于壟斷地位。

（三）燃料電池汽車（Fuel cell vehicles，簡稱FCV）

燃料電池汽車主要在車載電池上做文章。燃料電池的主要成分為氫，利用氫燃料與氧氣發生氧化還原反應，從而產生大量能量，這部分能量以電能的形式驅動電動機工作[4]。燃料電池汽車有諸多優點：燃料電池的化學反應產生的主要是二氧化碳和水，因此其對環境無污染;燃料電池汽車能量轉化效率高，噪聲小，壽命較長;最主要的是，和純電動汽車相比，燃料電池汽車“充電”方便，僅需要3-5分鐘便可以充滿高壓儲氣罐。但同時燃料電池汽車也存在一些缺點，如其維護費用要比純電動汽車高，車輛售價也高，化學反應生成的水的排放問題，制造和使用高純度氫氣的技術還不成熟，基礎設施建設問題，這些因素都一定程度上的制約著燃料電池汽車的發展。

二、新能源汽車未來走向分析

在未來，哪一種新能源汽車能夠成為主流是現在備受關注的話題。其中最受爭議的就是純電動汽車和燃料電池汽車。

客觀上來講，中國當前還沒有新能源，只有能源的轉換。純電動汽車雖然在行駛的過程中沒有污染物的排放，但我國畢竟是以火力發電為主的國家，污染物都轉嫁到產生電力的過程中了。并且，如何回收廢舊的車載電池以防止其對環境的污染也是一個不可避免的問題。另一方面，氫氣在自然界儲存量巨大且可以人工合成，而化學反應后生成的物質對環境無害，是真正意義上的清潔能源[5]。在18年5月，李克強總理參觀豐田北海道廠區的氫燃料電池汽車，并要求我國應大力發展燃料電池汽車。這樣來看，國內對新能源汽車的扶持走向也會悄然發生改變，變得向氫燃料電池汽車傾斜。

不得不承認的是，目前燃料電池汽車的成本要比純電動汽車高，并且發展氫能源的成本很高。所以，氫能源技術的發展是燃料電池汽車在種類繁多的新能源汽車中異軍突起的重要保證。

三、結語

由于國家政策的支持，目前新能源汽車的推廣相對容易，銷量也在持續猛增。但是從總銷量上來看，新能源汽車市場只是表面的繁榮，在許多大城市，市民購買新能源汽車都是迫于政策，市民對新能源汽車的認可度仍然不夠高，論其原因就出在新能源汽車的價格問題、續航問題、充電問題、保養問題等方面。為促使新能源汽車的推廣，政府要積極完善新能源汽車配套設施及售后服務。同時，新能源汽車技術的進步有賴于科研工作者的研究。

參考文獻：

[1]陳友鵬，徐春.純電動汽車應用現狀及發展前景分析[J].南方農機，2018，（09）：9-11.

[2]李建如，陳潼.混合動力技術現狀[J].上海汽車，2005，（04）：38-42.

[3]杜紹研.混合動力電動汽車淺析[J].科技傳播，2010，（08）.

[4]李建秋，方川，徐梁飛.燃料電池汽車研究現狀及發展[J].汽車安全與節能學報，2014，（01）：17-29.

[5]程一步.氫燃料電池技術應用現狀及發展趨勢分析[J].石油石化綠色低碳，2018，（02）.

（作者單位：臨沂商城實驗學校）