細數新能源車的關鍵技術 “術”業有專攻

文 / 本刊記者 崔麗媛

細數新能源車的關鍵技術 “術”業有專攻

文 / 本刊記者 崔麗媛

由于石油儲量日趨緊缺和燃油車輛有害排放物成為城市空氣的主要污染源，發展清潔、高效、可持續發展的新能源汽車技術，開發汽車清潔代用燃料，并實現產業化，成為當前世界汽車產業發展的最大焦點。然而，目前的新能源汽車究竟包括哪些？其關鍵技術又是如何？

對于中國汽車行業，發展新能源汽車的意義更為重大。新能源汽車代表未來汽車發展方向，已成為市場新的經濟增長點和戰略調整的制高點，不僅有利于促進節能減排，保障能源安全，推動城市生態文明建設，同時也促進了汽車產業結構調整，以及實現我國汽車產業的跨越式發展。同時，對于擴大國內需求，促進我國汽車產業加快結構調整、增強經濟長遠競爭力和發展后勁都具有十分重要的意義。

由單一走向多元：關鍵技術不斷發展

在開始講新能源汽車的關鍵技術分類之前，首先需要對其定義有一個清楚的認識。因為業界在對劃分新能源車的問題上出現過不同階段的變化。目前，據權威資料顯示，新能源車從廣義上來講是指用比較清潔的替代燃料和電能為發動機提供動力的汽車。

經歷了幾個世紀的變革與發展，新能源車的核心技術不斷創新完善，得到升華。直至進入21世紀初后，受當時成本和技術水平的制約，電動汽車產業化受挫，但各國的電動汽車研發并未停滯，其中，在新能源汽車重大項目的不斷推動下，我國建立起了電動汽車“三縱三橫”的研發布局。最終，電動汽車研發進入以純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車為主要發展方向的新一輪更大規模的探索期。

燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動車三種整車技術為“三縱”；多能源動力總成、驅動電機、動力電池三種關鍵技術為“三橫”。

目前，經過多年討論和探索后，國際上對于汽車能源和動力轉型形成了比較一致的看法：首先，各種高新技術特別是新型動力電池技術的進步給純電動汽車帶來新的發展機遇；其次，混合動力作為新型汽車能源動力技術共性平臺繼承了先進內燃機技術，結合了高效潔凈的電力驅動方式，既充分利用現有燃料基礎設施，又能包容各種代用燃料，已成為新型動力系統汽車產業化的典型代表；此外，燃料電池作為一種新興能量轉換裝置，盡管目前還存在很多需要克服的技術障礙，但其作為新一代汽車能源動力系統的遠期解決方案仍然被看好，各種資助和示范驗證正在進行；最后，代用燃料汽車可以燃用天然氣、液化石油氣、生物柴油、合成燃料、醇類燃料、醚類等多種清潔替代能源，成為解決石油資源短缺的重要途徑。

多樣歸于重點：各國選擇不同技術路徑

看得出來，研發的努力并未白費，它促使了新能源汽車的解決技術方案更加豐富，由單一走向多元。然而，雖然有多種選擇，但每個國家都選擇有傾向性地進行研究推廣，擁有各自不同的發展路徑。

例如，美國在上世紀90年代中期便制訂了發展電動車的“新一代汽車伙伴（PNGV）計劃”，集中研究電池驅動的純電動汽車。但由于純電動汽車一次充電后的續駛里程短，充電時間長，降低電池造價困難，在技術上也難以解決處理廢舊電池二次污染、回收困難等問題，轉而重新提出Freedom CAR計劃，實際上是放棄了純電動汽車研究而更多的轉向燃料電池汽車技術研發。這一時期，美國在氫燃料電池汽車領域取得了一定的進展，其技術研發確實在世界處于先進水平。但是燃料電池汽車仍然有一系列技術瓶頸有待突破，成本與基礎設施建設等問題尚未解決，產業化進程緩慢。因此，近幾年美國政府在研發領域的投入重點開始轉向純電動汽車、混合動力汽車和某些代用燃料汽車。2007年9月，美國能源部斥資2150萬美元資助11個旨在提高輕型汽車發動機能效的研發項目；同年11月，美國能源部再斥資2000萬美元增強對插電式混合電動汽車（PHEV）研發；2009年7月，美國能源部宣布250億美元先進汽車技術貸款項目的首批撥發情況，向福特、日產和特斯拉發放80億美元低息貸款，支持混合動力汽車、插電式混合動力汽車和柴油車的發展。

再看看歐洲方面，作為汽車節能環保技術方面執行柴油技術戰略最早、最徹底、最成功的地區，其清潔柴油機技術快速發展。而在新能源汽車研發和制造領域中，歐洲較崇尚完美零污染的純電動汽車。其中最為成功和著名的就是電動標致106車型，這種以鎳鎘電池為動力的純電動汽車經過十余年的發展，已經在歐洲各國，尤其是在政府部門當中，擁有大量的用戶。但是鎳鎘電池還存在一定技術局限性，壽命、性能、續駛里程等都有待進一步發展，純電動汽車的大規模產業化進程尚未完全成熟。對于燃料電池汽車，歐洲國家認為燃料電池裝備復雜，現階段在保證質量前提下的裝備體積和質量較大，只能在大型行駛路線較為固定的公共汽車上進行應用。

此外，位于亞洲地區的日本是最早開始發展電動汽車的國家之一。其汽車企業在產業發展上的主導性較強，承擔大部分的研發經費，對市場信號非常敏感，研發重點集中在能迅速獲得市場成效的項目上。因此，日本汽車企業從較早就將新能源汽車技術研發與生產重點放在現階段解決環保和能源問題最為切實可行的、也是能最快能出業績的混合動力汽車上。目前，日本已經在普及混合動力系統的低燃耗、低排放和改進行駛性能方面走在了世界前列。

新能源車“大家庭”：成員“性格”各異

如果說新能源汽車是一個整體，那么其中的不同類型正是這整體的各個局部。恰如一個大家庭中有多位家族成員一樣，彼此之間既血脈相承，又個性迥異。

純電動汽車

作為最早出現的電動汽車，純電動汽車顧名思義就是純粹靠電能驅動的車輛，而不需要其他能量，如汽油、柴油等。它可以通過家用電源、專用充電樁或者特定的充電場所進行充電，以滿足日常的行駛需求。純電動汽車的驅動系統比起傳統汽車要簡單得多，總體上由兩大部件構成：電動機、動力電池。

要數純電動汽車的最大優點，其蓄電池能存儲電能的特質決定了其動能的來源可以很廣泛，例如可以利用水力、風力、核能等發電來給蓄電池充電。此外，還可以利用電力系統的低谷期給蓄電池充電，從而提高電網的效能，避免浪費。隨著技術瓶頸的陸續攻克，純電動汽車的產業化進程不斷加快。 純電動汽車完全依靠電能驅動，使用成本是目前市售的新能源車中最低的，由于結構簡單，其周期性保養項目、保養費用也比普通汽車低很多，一般更換齒輪油、剎車片即可。并且還可以享受到較高的國家補貼，不同地區也都有相應的補貼政策，差別僅是幅度問題而已。

不過，純電動汽車的續航里程普遍不高。目前自主純電動汽車的續航里程普遍分100km～200km～300km幾個階梯，考慮到電能轉化率和天氣問題，其實際續航里程將會更低。其次，純電動汽車充電時間長，且需要建充電設施，推廣起來耗費的成本較高。更令人擔憂的還包括目前純電動汽車的實際使用壽命和衰減速度實在難以讓人放心，和手機電池是同樣道理，第一年可以用一天，到了第二年可能半天多一點就不行了。

Volvo 7900混合動力鉸接巴士，能降低30%油耗

一句話總結

電-電-動力，看起來很美好，開起來也不錯，但是你要我怎么充電？五年后何去何從？

混合動力汽車

正如上面所講，純電動汽車仍存在一些不實用的問題，這也造成了電動車還未能大規模應用的局面。但另一方面，隨著環境保護法規的收緊，普通汽車的發動機油耗、排放面臨巨大壓力。因此，廠家采取混合動力技術，通過加入電動機的方法，降低發動機在起動、低速以及加速階段的油耗和排放，讓發動機一直在最高效區域工作。

根據國際電子技術委員會的定義，混合動力汽車是一種能夠根據特定的運行要求，從兩種或兩種以上能量源、能量儲存器或轉化器中獲取驅動力的汽車，在運行中至少有一種能量儲存器或轉化器直接驅動汽車，并且至少有一種能量源、能量儲存器或轉化器能夠傳遞電能。目前發展較快的混合動力汽車，一般使用熱機-電力混合型動力系統，采用傳統發動機和高效二次電池（包括大容量電容器、飛輪儲能器），兼容機、電兩方面的工作特性的動力系統。即以汽油機為主動力，輔助以電動機和一系列能量回收、儲存設備，將汽車制動過程中浪費的能量收集起來，轉化為電能驅動汽車，從而達到節省能源、減少排放的效果。

簡單來說，混合動力汽車就是由發動機或電動機驅動的車輛，通常能夠行駛在純電動模式、純油模式以及油電混合模式下，可以通俗的理解為雙人自行車。

Ellisup概念車采用8個輪和小尺寸輪胎，并將車頂布置為電池和控制裝置，通過增加驅動車輪的方法，既解決了車身承載能力和驅動力均衡與輸出，同時降低了車內地板的高度，消除傳統巴士車內地板處的車輪突

如果說新能源汽車是一個整體，那么其中的不同類型正是這整體的各個局部。恰如一個大家庭中有多位家族成員一樣，彼此之間既血脈相承，又個性迥異。

將電動機和發動機看作是兩個人，既可以同時出力，也可以各自出力。

與其他類型電動汽車相比，混合動力的改造成本相對低，只需改造目前的加油站，不必重新投資建設新的燃料供應站。但是，混合動力汽車依然要搭載汽油發動機，只不過是比傳統發動機節能環保；而且，混合動力汽車雖然在低速擁堵的城市路況中節油效果可達44%，但在高速行駛中的節油效果卻較弱。

混合動力汽車一般可以分為普通混合動力汽車、插電式混合動力汽車以及增程式混合動力汽車。普通混合動力——油-油/電-動力，節油好開，但又貴又沒有補貼；插電式混合動力汽車——油/電-油/電-動力，買一當倆，補貼誘人但咋充電呢？；增程式混合動力汽車：油/電-電-動力，準電動汽車，充電麻煩，燒油時油耗和普通汽車差不多，傷不起！

燃料電池汽車

燃料電池是一種高效、環境友好的發電裝置，它可以直接將貯存在燃料與氧化劑中的化學能轉化為電能。由于燃料電池具備普通純電動汽車的優勢，同時，氫氣和氧氣來源無窮無盡，加氫和加油一樣便捷，沒有任何污染。因此，燃料電池汽車被認為是新能源汽車的終極解決方案。

一句話總結

氫氣-電-動力，理想性產物，距離實現還有很長的路要走，且問一句：氫氣在哪兒充？

世界上第一輪燃料電池汽車研發高潮在2000年左右，眾多發達國家汽車企業紛紛投入巨資，組成聯盟，進行燃料電池車的相關研究、試驗與生產。 但是，從整體來說，燃料電池汽車目前仍然處于試驗期，尚未進入商用化階段。氫的生產和儲運、高昂的裝置成本，以及燃料供應站基礎設施建設等，都是燃料電池產業化面臨的諸多難題。雖然近幾年各大汽車公司陸續向消費者展示了各自的燃料電池汽車初步研制成果，但是進行大規模生產的制造商較少，大部分都是將試驗數據反饋到設計師手中，期待技術的進一步完善。

驅動裝置動力來源驅動方式外接充電純電電動機電池電-電-動力能混動發動機vs電動機燃油油-油/電-動力不能插混發動機vs電動機燃油vs電池油/電-油/電-動力能增程電動機燃油vs電池油/電-電-動力能燃料電動機氫氣氫-電-動力不能