江铃汽车集团公司技术开发中心 夏涛
摘要:能源和环境问题已成为传统汽车发展的最大障碍,各国政府都在关注新能源技术的发展,本文对新能源汽车的几个发展方向作了论述,并对我国新能源发展现状做了阐述。
一、引言
2000年世界人口大约60亿,但2050年人口将增加到100亿,而汽车数量将从7亿增加到25亿。我国已成为世界第二石油进口大国。2005年,中国日消费原油约673万桶,其中40%是2700多万辆民用汽车消耗的。按照现在汽车年耗汽油的平均增长速度,中国汽车到2030年耗油将达2.63亿吨,进口比例将达84%,远远高于30%的安全警戒线。
如果车辆都使用内燃机,石油哪里来?排气污染如何处理?迫使人们去寻可持续发展的交通工具。面对节能与环保的双重压力,近几年,国内外各国主要将研究方向锁定在替代燃料汽车、电动汽车、混合动力汽车等几个主要方向。
我国政府高度关注节能环保与新能源汽车的研发和产业化。2005年国务院政府工作报告提出“要鼓励和发展节能环保汽车”。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出“增强汽车工业自主创新能力,鼓励开发使用节能环保和新型燃料汽车”。2006年2月,国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》将“低能耗与新能源汽车”列入优先主题和前沿技术。国家发展与改革委员会在《节能中长期专项规划》及相应的十大重点节能工程中,强调要“发展混合动力汽车、燃气汽车、醇类燃料汽车、燃料电池汽车、太阳能电池汽车等清洁汽车”。
二、新能源汽车几个发展方向
近年来,新能源几乎成了“绿”动力的代言。2007年11月1日,国家发展与改革委员会发布了新能源汽车生产准入管理规则,为新能源汽车的准入提供了政策保障。并对新能源汽车有准确的定义,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(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车等。下面主要介绍以下几种:
1、混合动力电动车
混合动力电动汽车使用内燃机和电动机作为动力,由于它有动力源,不需要在能量存储装置中存储大
量电能,这克服了电动车行驶距离短的缺点,而且其燃油经济性明显优于常规汽车。节约了不可再生能源,同时极大的降低了尾气的排放,是目前电动汽车市场的主流。然而将两套系统同时安装于本来只装一套系统的汽车上,不仅加大了汽车本身的重量,也增加了整体工艺、控制等方面的要求。因而混合动力车辆的结构复杂,控制技术要求很高,相应的成本与售价也较高。
另外它还是用到了传统的内燃机,其消耗不可再生能源在所难免,在改善能源利用率和保护环境方面的表现还不尽人意。
由内燃机和电力驱动结合的混合驱动是目前唯一受到注竟的混合驱动机构,它有三种布置形式(串联方式、并联方式、混合方式)。这三种布置的主要差别在于动力源的串联或并联布置,图1是混联式混合动力汽车动力流程图。
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2、纯电动车
纯电动整车是以电动机代替燃油的内燃机,使用电动机作为动力,用电化学蓄电池作为能源储存单元,具有不依赖于石油,无噪声和振动、操作性能好、效率高等突出优点。电力驱动的优点是不使用无限g
燃料、零排放且噪声低;同时因使用单一的电能源,电控系统相比混合电动车大为简化,既降低了成本,又可补偿电池的部分价格。然而电化学蓄电池的能量密度和功率密度相对而言比较小,续航能力低,目前纯电动汽车只能用于旅游观光等短程行驶。虽然近来高性能电池如锂离子电池的发展取得很大成功,但其成本较高,使得纯电动汽车的进一步推广存在非常大的困难。图2是纯电动机结构图。
英菲尼迪向车主致歉燃料电池电动汽车以电动机为动力,用燃料电池作为能源转换装置,利用氢气作为燃料。发展燃料电池汽车的困难在于氢气燃料的存储,燃料电池的尺寸及其高的生产成本,研制高性能的质子交换膜和复杂的控制系统等,采用燃料电池作电源的电动汽车称为燃料电池电动汽车FCE(Fuel Cell Electric Ve
hicle),最早的FCEV 是燃料电池大客车FCEB (Fuel Cell Electric Bus)。早期的FCEV 的燃料电池本身和它的附属设备的质量重,体积大,占据了大客车很大部分的装载空间,几乎没有乘客乘坐的空间,给FCEV 的总布置带来很 大的困难。与传统内燃机汽车相比,F C E V 不通过热机过程,不受卡诺循环的限制,具有能量转化效率高、环境友好等内燃机汽车不可比拟的优点,同时仍然可以保持传统内燃机汽车高速度、长距离行驶和安全、舒适等性能,被认为是21世纪首选的洁净、高效运输工具。国内外专家普遍认为燃料电池技术将成为21世纪汽车工业核心。国家863计划中,明确将燃料电池汽车发展放在了我国的电动车计划中,图3是以氢气为燃料的电动车布置图
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三、新能源汽车在我国发展现状
自2001年起,国家就启动了863计划新能源电动汽车重大专项,涉及的新能源电动汽车包括纯电动汽车、混合动力和燃料电池等3种电动汽车。其中以燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车为“三纵”,多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池为“三横”,建立起“三纵三横”的开发布局。
源技术研发方面,自主品牌并不甘人后。在2008北京国际车展上在奇瑞公司的展台上,一个名为“银海绿洲”的节能环保“车队”吸引了众多观众的目光。“银海绿洲”是奇瑞近年来节能环保技术的最新探索,奇瑞在其多达26款的展示系列中,包括了三款采用新能源技术的汽车,分别采用了灵活燃料(可以采用汽油、柴油、乙醇、压缩天然气任意一种燃料)、混合动力和燃料电池技术。由柴油车、混合动力车、燃料电池车和灵活燃料车组成,华晨、长城图4、三纵三横布局及其组织管理模式
和华泰都展示了各自的清洁柴油车技术;上汽汽车推出了自主研发的荣威混合动力轿车和“上海”牌的第四代燃料电池轿车;吉利也展示了采用甲醇代用燃料和混合动力的两款新能源轿车。长安此次车展上则推出了我国新能源汽车的两个第一:我国第一款自主品牌量产混合动力汽车长安杰勋HEV 和国内第一款氢动力概念跑车“氢程”。以手机电池大王身份进入汽车行业的比亚迪汽车,一直致力于电动汽车的研发,在2008北京国际车展上举行了纯电动汽车e6全球首发仪式。e6的动力电池和启动电池均采用比亚迪自主生产的铁电池,不会对环境造成任何危害。
领翔丰田的混合动力产品一直处于跨国汽车厂商的前列,从2000年开始,就在北美销售混合动力车普锐斯(PRIUS)。在2007年上海国际车展上,丰田展出了豪华品牌雷克萨斯系列中的两款环保型混合动力产品;马自达汽车则展出了可以使用汽油和氢气两种燃料的“氢燃料转子发动机”的“RX8”环保运动型跑车。宝马推出了采用氢动力的7系轿车,本田也推出了FCX氢燃料电池车。通用汽车此次全球首发的新一款雪佛兰Volt概念车,装备了E-Flex动力推进系统,在仅110伏电源上充电约六小时,即可行驶约
64公里。
四、结束语
新能源让国内外汽车厂家几乎站在了同一起跑线上,而谁都不想落在后面。新能源之所以受到关注,是因为传统燃料,如汽油、柴油等的日趋紧张,人们对汽车排放标准、环保要求的提高。发展新能源汽车成为解决这些问题的主要希望,而这也注定了是一场和时间的赛跑,也是一场关乎人类未来生存环境的竞赛。有业内人士指出,在没有明确技术路线指引的前提下,各大汽车厂商只有在技术上相互贯通,促进产业体的发展,通过多种途径发展新能源汽车,才能在逐步发展中到适合市场的新能源汽车发展道路。新奥拓炫酷版
参考文献:
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