新能源汽车的技术与发展

河北农业大学机电工程学院 孙利娜 杜小康 杨帆 李沐泽 曹世龙 梁峰伟

目前国内外汽车行业仍是以汽油、柴油等作为汽车的主要燃料，随着国内近年来汽车行业的发展与壮大，汽车燃料需求也在急剧增长。众所周知，汽油、柴油均是不可再生能源，我国石油领域专家也曾预测，到2020 年，我国石油需求下限就将会达到4.5 亿吨，而上限更是将突破6 亿吨，而全球石油总资源并不能满足未来汽车燃料的需求。并且以汽油、柴油作为燃料的汽车产生的废气也是造成环境污染的主要因素。因此，就全球资源紧缺的方面考虑，为避免未来汽车燃料面临能源枯竭问题，寻找和开发新能源燃料迫在眉睫。就环境污染问题方面考虑，我国已经从基本国策出发要建设环境友好型社会，因此绿色燃料的开发与利用也受到了社会大众的广泛关注。目前我国开发新能源技术也在逐步完善和提升，但也受其他因素影响，比如成本高、新能源的储存问题等。本文主要阐述了目前我国一些较为成熟的新能源技术，并且对我国未来新能源的发展趋势进行了分析。

1 新能源汽车的类型和特点

1.1 电动汽车

电动汽车与传统的汽车相比，由原先的汽油、柴油改成了电力作为能源供应，发动机也将替换成电动机，目前电动汽车主要有三种类型：燃料电池电动汽车（FCEV）、混合动力电动汽车（HEV）以及纯电动汽车（BEV）。而目前较为普及的电动汽车仍是纯电动汽车，早期的纯电动汽车常常因为一次充电的行驶距离短而受限，由于电动汽车在供电不足方面的缺陷，早期的电动汽车并没有得到广泛推广。随着之后技术的研发与突破，将发动机控制与混合动力控制单元相结合，增程式电动汽车的诞生在一定程度上解决了电动汽车在行驶里程方面遇到的问题，为未来电动汽车的演进与兴起奠定了基础。

由于电动汽车与汽油、柴油汽车相比，在一定程度上减缓了环境污染和石油资源紧缺问题，因此全球范围内一些综合国力较强的国家都在电动汽车的技术研发方面不断探索。由于电动汽车在行驶的速度与距离方面取决于电池的储存容量，因此电动汽车的普及与发展很大程度上与电池技术水平的提升有关。

1.2 氢动力汽车

氢动力汽车与传统的汽车相比，由原先的汽油、柴油改成了氢气作为能源供应，并且以此作为燃料，在燃烧过程中除了水蒸汽外无其他燃烧产物，不会产生任何污染环境的气体，并且氢气属于可再生能源，分布广泛，可以无限循环利用。由于氢气的燃烧效率较高，它的热转换效率高于燃油35%～50%，因此随着新能源的开发与利用，氢气也将作为未来主要的新能源而得到大规模研发与普及，而未来氢气动力汽车也将得到推广与普及。就我国现状来讲，氢气来源广泛，并且在氢气的制造与提取方面也有一定的涉猎，目前水电解法和生物质气化两种制氢技术比较成熟。

尽管氢气资源较为广泛，但是若将氢气作为新能源汽车的燃料大面积地利用目前仍有难度。主要困难有以下三点：（1）氢气提取技术要求较高，并且成本也相当高，是汽油、柴油提取成本的1.2 倍；（2）氢气若是作为新能源汽车的主要燃料，则需要对新能源汽车内部构造进行规模化整改；（3）若将氢气作为汽车主要燃料，则需要在沿途设立较多的加注站。

1.3 燃气汽车

燃气汽车与传统的汽车相比，由原先的汽油、柴油改成了压缩天然气或者液化天然气作为能源供应，由于燃气汽车具有成本低、技术较成熟、安全系数较高、燃烧完全、排放量较低等优点，因此燃气汽车具有良好的发展前景。但是其储运性能较差、着火延迟期较长等弊端也是限制燃气汽车发展的重要因素。

2 新能源汽车的发展趋势

如今全球都在面临着资源枯竭和环境污染的问题，因此开发绿色燃料，发展新能源汽车必将受到各国的重视。就我国而言，在电动汽车发展方面，我国的电池技术水平已经有了较大突破，为今后燃气汽车的发展道路奠定了基础；在氢动力汽车发展方面，虽然进行多次尝试，但在氢气提纯方面还是存在较大障碍，因此氢动力汽车未来发展方向仍会以氢气的纯度以及安全系数为主；在燃气汽车发展方面，我国已经出台一些有关燃气汽车推广的政策，并且随着燃气加注站点的设立与普及，燃气汽车将在未来新能源汽车中占有较大比重。