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国内外新能源动力汽车动力系统概述

时间:2019-07-02 来源:《汽车世界·车辆工程技术》杂志 作者:admin 点击:

  摘 要:随着经济社会和科学技术的发展,居民对生活质量的要求逐渐升高。其中,人们日常出行的速率和效率也越来越受到关注,人们对汽车动力系统所需能源和环保节能性需求也提上了日程。为了满足客户对汽车动力系统的高要求,相关企业和生产部门对汽车动力系统开展了升级改造工作,进而催生了新能源动力技术的产生与发展。本文试图通过对国内外新能源动力汽车动力系统的研发情况进行细致的理论性回顾,以期通过总结前人的经验,进而为新能源动力汽车系统的更新换代提供有意义的借鉴。

  关键词:汽车动力论文

  根据经济学家和科学家的普遍估计,到本世纪中叶,也即2050年左右,石油资源将会开采殆尽,如果新的能源体系尚未建立,能源危机将席卷全球。美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发太阳能、风能、海洋能等可再生新能源,而氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品,也受到了广泛关注。一场能源之战拉开帷幕。

  对于汽车行业,燃油价格的上涨速度彰显了行业的发展困局,如何为未来汽车选择可持续发展的能源成为诸多汽车生产厂家的公关对象。于是汽车厂家纷纷展开了新能源汽车的研制工作。混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车、天燃气汽车和液化石油气汽车、醇类汽车、气动汽车、以植物油为燃料的汽车等等都相继问世。早在2005年的第39届东京车展期间展出的571辆新款品牌汽车中就有79辆是全球首发的新型能源战略转型的概念车,而在2011年的上海车展上,新能源车更是主角和焦点。成熟的技术、有利的推广保证机制、公众的认可等等都有力证明了新能源汽车时代即将到来。

  而在我国,在2001年的“863计划”中就将电动汽车列为重大研究课题,在高等院校和汽车集团间进行招投标竞争。在汽车业“十二五”规划中,汽车小型化和汽车电气化是未来发展的两大方向,根据规划指出,到2015年中国电动汽车保有量计划达到100万辆,动力电池产能约达100亿瓦时。并且到2015年,新能源汽车初步实现产业化,到2020年,国内将培育形成1-2家新能源汽车产销规模超过100万辆的车企集团,3-5家新能源汽车产销规模超过50万辆的车企集团。由此可知,中国汽车工业的可持续发展有赖于新能源汽车的发展。

  从以上的分析不难看出新能源汽车已经不再是汽车制造商单独考虑的问题,政府部门也在高度重视。但是新能源汽车的发展是不是一帆风顺很容易实现呢?结合汽车发展行业现状和未来能源发展趋势,下面谈几点作者关于新能源汽车动力发展方向的看法。

  一、以石油、天燃气为燃料提供的动力汽车必将被取代,但不可能一蹴而就

  随着能源的枯竭,以石油、天燃气为主的汽车将被新能源汽车所取代,但这需要一个时间来过渡。

  首先,从技术角度分析。新能源汽车技术不会在一夜之间成熟起来。真正能在市场上普及的新能源汽车种类不可能太多,五花八门的新能源汽车设计最终谁会主导行业发展需要实践和时间来验证。

  其次,从经济角度出发来分析。现有的汽车厂家要推陈出新必然要将现有的成型产品进行处理,对相对应的生产技术与设施进行转型,否则他们将面临巨大的经济损失,这些工作不可能短期完成。此外,新能源汽车发展的关键技术的突破和对应的配套设施建设需要资金和时间。

  以上因素决定了新能源汽车的发展不会一蹴而就,需要一定时间来完成。这个时间要多久取决于现有自然能源的储备量和新能源汽车尖端技术的研究水平。

  二、混合动力汽车是能源车过渡的转型产品

  目前在新能源车中混合动力车型的技术是最为完备的,并且也实现了量产化。混合动力车型通过同时配置电动机和传统燃油发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的技术。这种技术的优点就是实现成本低,可以获得较长的行驶里程。而且由于具有传统的燃油发动机,因此无需专用的充电站,不必重复投资。但是,混合动力车型的缺点也相当明显,那就是长距离以及高速行驶并不能降低油耗,同时其无法做到真正的零排放,依旧会释放有害气体。目前混合动力技术已经相当完备,很难有根本意义上的效率提升,这也就注定了混合动力车只能成为从传统汽车向新能源汽车过渡的一个转型产品,它必然会被真正的新能源汽车取代。

  三、增程式电动汽车将开辟新的汽车时代

  从现阶段实际情况来看,纯电动汽车才是汽车真正的发展方向,因为它实现成本相对较低,目前的研究水平保持较高,效率也较高,而且相对于传统的燃油来说,电力的获得更加容易,煤、核能、风力、水力、光、热等能量都可以更容易的转换成电能,并且电能本身还不存在枯竭的问题。除此外,研究纯电动车的技术相对成熟,纯电动汽车在行驶时本身不产生任何有害物质,实现真正意义上的零排放(增程式电动车在运行的时候并不会排放废气,只是在燃油发动机带动发电机为电池充电的时候才会排放少量废气),同时其行驶安静舒适,成为目前各大厂商投入力度最大的一个发展方向。这一点通过2011年的上海车展也可见一斑。

  在2011年的上海车展上,各汽车制造厂家都不约而同的展示了最新研发的新能源车型,而其中纯电动汽车占据了重要的地位。如宝马推出和华晨合作开发的5系长轴距纯电动汽车、奔驰A级E-Cell纯电动汽车、雪铁龙C-Zero电动车、标致EX1、沃尔沃C30电动车等车型。此外我国重点扶持的北汽C30、C70电动车、江淮同悦的纯电动汽车、双环纯电动小贵族、长城哈弗M3电动版、海马汽车的电动版普力马、比亚迪的e6纯电动汽车、国产金龙纯电动大客车等都在车展上一展风采,这证明了汽车制造厂商对于纯电动汽车未来发展的普遍看好。

  目前较为看好的是增程式电动汽车,其与普通意义上的纯电动汽车有何区别可通过以下介绍了解。

  (一)普通的纯电动汽车

  普通的纯电动汽车(以下简称纯电动汽车)优点很多,最重要的就是结构更加简单合理,同时因为没有燃油发动机以及变速箱等部件,车辆组成部件相对减少,故障率降低。此外,电机无需同燃油发动机那样需要经常保养和维护,除电池以及必要的机械部件外需要维护的很少。纯电动汽车的操控也较容易,布局形式自由灵活,可容易实现前驱、后驱、四驱等驱动布局形式。而且纯电动汽车工作的时候噪音很小,能耗效率远高于燃油发动机,因为其停止时不会消耗电能,制动时可通过动能回收系统给电池充电,从而再次以电能的形式储备起来。加上纯电动汽车可以大幅度减少对石油等不可再生资源的依赖,使纯电动汽车受到了广泛青睐。

  纯电动汽车虽然潜在的优势非常大,但也存在一个致命的缺点,就是在实际使用续航里程较短,一般在100~200公里之间,单次充电的时间在6小时左右。这对于长途行驶来说,更是用户所担忧的问题。因为储电单元的储能水平还比较低,加上电池成本较高,如何有效提升电动汽车储能水平,提高续航里程成为摆在厂商面前的一个巨大的问题。虽然,通过增加充电站是一个可行的方式,但是这使得前期投资巨大,而且需要长时间的充电也是一种用时间换效率的做法。

  (二)增程式电动汽车

  如前所述,普通的纯电动车存在使用续航里程较短问题,汽车厂商开始通过各种方式来解决这个问题,最为有效的是通用汽车公司提出的增程式Volt电动汽车技术,该技术可以将汽车续航里程提高到600公里以上,电动汽车也因此表现出了巨大的发展前景。

  增程式电动车在通过发动机给电池充电的时候也会排放一定的废气,但是相比传统的混合动力车型以及燃油发动机车型来说,已经达到了一个极端优化的水准。其与一般纯电动车不同之处就是另外配置了一台小排量的发动机,这种发动机并不参与车辆的行驶,只是在电池耗尽的时候自动启动来为电池充电,随后当电池充满电之后会关闭发动机实现零排放。

  Volt一次充电能够驱动汽车最多行驶60公里,但是如果有发动机辅助的话,行驶里程将达到600公里;并且当发动机燃油用完之后,可以加注燃油来继续行驶,因此在续航里程上几乎达到了没有限制,比传统的纯电动汽车要更实用。

  但是有一个值得关注的问题是, 2009年我国利用再生能源(包括水电、风电、太阳能发电、沼气电、生物质电等)发的整个电能的加在一起只占总发电量的8.3%,其余91.7%还是以化石能源。因此,电能作为一个二次能源是不是汽车动力的最佳选择,有待进一步验证。

  四、其他新能源汽车的发展前景

  燃料电池是属于未来的新能源技术,是以氢气为燃料,通过化学反应产生电流,用电动机来驱动车辆的技术。由于其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用生成,而非经过燃烧生成,因此整个过程不会产生有害产物,由于燃料电池的能量转换效率比燃油发动机高2到3倍,因此从能源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是更加理想的一种方案。但燃料电池技术有待进一步突破。因为氢的生产、储备、保管以及运输方面的技术要求很高,特别是在安全性方面要求更高,在现有技术水平下制备氢气所耗费的能耗远比其所生成的电能高得多,而且也很难提升续航里程。但是燃料电池被誉为是替代内燃机最好的新能源技术,我们期待其在技术方面能有根本的突破。

  氢动力汽车也是未来的一个重点的新能源发展方向,其和氧气混合燃烧后排放的是水,实现了真正的无污染、零排放。但是氢动能技术却始终没有走向前台,最根本的原因还是氢的制备成本过高,而且发动机的安全性较低。因此,在技术上也有待突破。

  生物乙醇汽车在技术在根本上做不到零排放,生物乙醇技术将大量浪费经济作物为代价制备,因此已经不被各国政府所看好。

  五、结束语

  希望新能源汽车的研制能从根本上解决汽车燃料能源危机问题,彻底改变燃油汽车带给环境的不利影响。同时也期待真正清洁能源的诞生,来还回地球一个明亮的天空,同时避免当能源枯竭时再回到马拉车的时代。◆

  参考文献:

  1.崔胜民.新能源汽车技术[M].北京,北京大学出版社:2009.9.

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