新能源汽车分类及未来走向

傅博

摘要：随着能源短缺和环境污染的日益严重，寻找新能源已经成为了当务之急，相较于传统燃油汽车，新能源汽车不使用汽油或柴油作为燃料，能够降低环境污染，一定程度上减少石油使用量以及缓解我国对石油的依赖性。本文对目前市面上常见的纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车的定义，分类和特点进行总结并指出其发展所存在的不足，并对各类新能源汽车的发展前景进行展望和分析。

关键词：纯电动汽车   混合动力汽车   燃料电池汽车   发展前景   新能源汽车

新能源汽车最早起源于20世纪90年代，发展至今，逐渐形成以纯电动汽车，混合动力汽车和燃料电池汽车为代表的三大能源汽车体系。近年来，由于全球能源的紧缺以及环境污染的恶化，发展新能源汽车再次受到各国的重视。以美国和日本为代表的发达国家和以巴西为代表的发展中国家都在大力发展新能源汽车，寻找传统燃油汽车的最佳替代方案。

着眼于国内，有结果显示，中国汽车增长率上升迅速，我国汽车市场在全球地位也逐渐突出，但传统汽车的迅速发展必然会引起能源问题和环境问题。据预测，我国石油剩余可开采量约为23亿吨，仅仅够开采14年。与之相对应的，我国电力资源却十分丰富，因此中国也非常重视发展新能源及新能源汽车。自“十一五”以来，国家出台许多相关政策，扶持新能源汽车，使得我国新能源汽车进入高速发展期。发展新能源汽车对缓解我国环境污染以及保护我国环境具有重大意义，发展新能源汽车有利于优化我国能源消费结构，有利于节能减排以及促使环境友好型社会建立。

本文首先对目前常见的新能源汽车类型进行分类，对各个类型的新能源汽车的特点进行阐述，然后基于各类型新能源汽车的发展前景进行展望。

一、新能源汽车的分类

（一）纯电动汽车（Battery Electric Vehicle，简称BEV）

纯电动汽车在新能源汽车之中发展的时间最长，早在十九世纪九十年代，费迪南·保时捷就造出了世界上第一辆四轮驱动电动车。纯电动汽车以电动机驱动，以车载电源作为动力源，这与传统的燃油车以发动机驱动，以燃油为动力源有极大的区别。在纯电动汽车发动机罩下面，原有的汽油发动机被电动机所替代。纯电动汽车通过可充电的电池为电动机提供动力，电动机的动力输出到传动系统后，纯电动汽车的驱动方案与传统燃油汽车一致，类似于传统燃油汽车的发动机前置前驱。纯电动汽车具有许多优点，如纯电动汽车使用电能，在行驶过程中没有污染物排放，不污染环境;纯电动汽车的能源利用率要比传统燃油汽车高;纯电动汽车的结构较为简单，所以它的结构布置也较为灵活。但是纯电动汽车仍然存在一些问题。现有市面上的纯电动汽车的充电时间较长，即使是快充也需要至少一个小时，同时续航里程与传统燃油车相比又非常短。此外，还存在着充电桩安装率低，电池昂贵且废旧后难以处理等问题[1]。在纯电动汽车的发展过程当中，这一系列问题是不可避免的，因此要想大力發展纯电动汽车，就必然要完善充电设备，解决电池问题。

（二）油电混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，简称HEV）

顾名思义，油电混合动力汽车同时装备了两种动力驱动装置，即“烧油”的发动机和“烧电”的电动机。而基于发动机和电动机的工作组合方式，油电混合动力汽车又可分为串联结构、并联结构和混联结构三种类型[2]。

1.串联结构

串联结构的油电混合动力汽车没有变速器，这使得它的结构相对其他两种类型而言非常简单。串联结构顾名思义就是把电动机、发动机和发电机串联一起，如图1所示[3]。发动机不直接驱动车辆而只是牵引发电机转动，而发电机转动产生的电能可以直接驱动电动机工作或者存贮在电池中。这样的好处是发动机可以始终在最优工况下运行。如果发动机产生的能量多于此时汽车所需的能量，则能量以电能的形式暂时存储在电池中;如果汽车突然需要较大能量，则可从电池中额外获取，避免了发动机运行状态频繁变化。但是串联结构也存在不足，汽车在运行过程中，发动机产生的机械能转换为电能后再转换为供车轮转动的机械能，这一过程经历了两步能量转换。而能量的转换过程都存在效率损失，所以串联式油电混合动力汽车在高速行驶中油耗偏高。

2.并联结构

并联结构的油电混合动力汽车应用比较广泛，其动力系统示意图如图2所示。在并联结构中，发动机和电动机即可以同时驱动车辆行驶，又可以单独驱动车辆行驶，两者是“并联关系”。因此并联结构可供选择的模式很多：一是纯油模式，该模式下，发动机工作，电动机不工作，同时发动机还可以拖动电动机反转为电池充能;二是纯电模式，该模式下，发动机不工作，电动机工作，主要针对汽车的中低速工况;三是混合模式，该模式下，发动机和电动机同时工作，车辆的动力以及起步能力都非常好，适用于汽车的高负荷工况。但是并联结构也存在一些不足，由于并联结构相对于串联结构较为复杂，因此车辆的造价会相应的提高。

3.混联结构

混联结构可以看作是并联结构的加强版，其动力系统示意图如图3所示。混联结构的油电混合动力汽车具有两个电动机，这两个电动机的功能却是不同的，一个电动机和并联结构的电动机功能相似，都只是驱动车辆前进;另一个电动机主要有三个功能，分别是启动发动机、驱动车辆和带动转子反转以补充电力，混联结构的车辆的这一个电动机在这三个模式下来回切换。在混联结构中由于发动机和电动机系统各有一套变速系统，因此在混联结构中的变速器和传统汽车所用的变速器有所不同，它使用行星齿轮机构作为动力分配装置，保证最终车辆行驶的动力是稳定的，并且可以使得发动机和电动机配合默契，因此混联结构的节油效果也更加好。但是混联结构的缺点也是比较明显的，这种动力分配装置较为复杂，目前丰田公司对这一技术处于垄断地位。

（三）燃料电池汽车（Fuel cell vehicles，简称FCV）

燃料电池汽车主要在车载电池上做文章。燃料电池的主要成分为氢，利用氢燃料与氧气发生氧化还原反应，从而产生大量能量，这部分能量以电能的形式驱动电动机工作[4]。燃料电池汽车有诸多优点：燃料电池的化学反应产生的主要是二氧化碳和水，因此其对环境无污染;燃料电池汽车能量转化效率高，噪声小，寿命较长;最主要的是，和纯电动汽车相比，燃料电池汽车“充电”方便，仅需要3-5分钟便可以充满高压储气罐。但同时燃料电池汽车也存在一些缺点，如其维护费用要比纯电动汽车高，车辆售价也高，化学反应生成的水的排放问题，制造和使用高纯度氢气的技术还不成熟，基础设施建设问题，这些因素都一定程度上的制约着燃料电池汽车的发展。

二、新能源汽车未来走向分析

在未来，哪一种新能源汽车能够成为主流是现在备受关注的话题。其中最受争议的就是纯电动汽车和燃料电池汽车。

客观上来讲，中国当前还没有新能源，只有能源的转换。纯电动汽车虽然在行驶的过程中没有污染物的排放，但我国毕竟是以火力发电为主的国家，污染物都转嫁到产生电力的过程中了。并且，如何回收废旧的车载电池以防止其对环境的污染也是一个不可避免的问题。另一方面，氢气在自然界储存量巨大且可以人工合成，而化学反应后生成的物质对环境无害，是真正意义上的清洁能源[5]。在18年5月，李克强总理参观丰田北海道厂区的氢燃料电池汽车，并要求我國应大力发展燃料电池汽车。这样来看，国内对新能源汽车的扶持走向也会悄然发生改变，变得向氢燃料电池汽车倾斜。

不得不承认的是，目前燃料电池汽车的成本要比纯电动汽车高，并且发展氢能源的成本很高。所以，氢能源技术的发展是燃料电池汽车在种类繁多的新能源汽车中异军突起的重要保证。

三、结语

由于国家政策的支持，目前新能源汽车的推广相对容易，销量也在持续猛增。但是从总销量上来看，新能源汽车市场只是表面的繁荣，在许多大城市，市民购买新能源汽车都是迫于政策，市民对新能源汽车的认可度仍然不够高，论其原因就出在新能源汽车的价格问题、续航问题、充电问题、保养问题等方面。为促使新能源汽车的推广，政府要积极完善新能源汽车配套设施及售后服务。同时，新能源汽车技术的进步有赖于科研工作者的研究。

参考文献：

[1]陈友鹏，徐春.纯电动汽车应用现状及发展前景分析[J].南方农机，2018，（09）：9-11.

[2]李建如，陈潼.混合动力技术现状[J].上海汽车，2005，（04）：38-42.

[3]杜绍研.混合动力电动汽车浅析[J].科技传播，2010，（08）.

[4]李建秋，方川，徐梁飞.燃料电池汽车研究现状及发展[J].汽车安全与节能学报，2014，（01）：17-29.

[5]程一步.氢燃料电池技术应用现状及发展趋势分析[J].石油石化绿色低碳，2018，（02）.

（作者单位：临沂商城实验学校）