新能源汽车总体设计现成果

根据2009年7月1日起正式实施的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》（工业和信息化部颁布）的规定：新能源汽车是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）汽车等各类别汽车产品。

1.新能源汽车的主要分类

由于新能源汽车是相对传统汽车能源来说的，故而它的分类也颇费思量。新能源汽车，从新型能源这个角度来看，大致可分为3类。

第一类，主要使用化石燃料（石油、柴油、天然气等）及其伴生物产品驱动的节能型（由新技术比如车身轻量化、发动机等产生节能效果）内燃机汽车。

第二类，主要使用生物燃料（生物柴油、生物乙醇等）或其他新型能源（如氢气）驱动的内燃机汽车。

第三类，主要使用电力驱动的电动汽车，比如纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车。

从车辆的电混合程度来划分，带有起停系统的车辆如ISG、BSG之类的弱混合动力，甚至于强混合动力系统都被归到了第一类，那是由于车辆大部分时间仍然使用内燃机驱动，电力与电力驱动系统只是起到了一个简单的辅助作用。这样的分类方法也同时体现了我国当前新能源汽车扶持政策的倾向性。

新能源汽车按动力源的不同，可分为混合动力汽车（Hybrid Electric Vehi-cle，HEV）、纯电动汽车（Electric Vehicle，EV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）。按照电池种类的不同，又可以分为镍氢电池电动汽车、锂电池电动汽车和燃料电池电动汽车。

（1）混合动力汽车（HEV）

混合动力是指那些采用传统燃料、同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。目前国内市场上混合动力车辆的主流都是汽油混合动力，国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。

混合动力汽车的优点：

①采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电。由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行驶里程和普通汽车一样。

②使用动力电池，可以方便地回收制动、下坡、怠速时的能量。

③在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。

④有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。

⑤可以利用现有的加油站加油，不必再投资。

⑥可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充电、过放电现象，延长其使用寿命，降低成本。

混合动力汽车的缺点：长距离高速行驶时基本不能省油。

（2）纯电动汽车（EV）

电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分汽车直接采用电动机驱动，有一部分汽车把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为4台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。

优点：技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。

缺点：目前蓄电池单位质量储存的能量太少，而且电动车的电池还没形成经济规模，购买价格较贵，至于使用成本，试用结果各不相同，有的比普通汽车贵，有的仅为其1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。

（3）燃料电池汽车（FCEV）

燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电动机驱动的汽车。其电池的能量不是经过燃烧，而是通过氢气和氧气的化学作用直接变成电能的。其化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。

与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：

①零排放或近似零排放。

②减少了燃油泄漏带来的水污染。

③降低了温室气体的排放。

④提高了燃油经济性。

⑤提高了发动机燃烧效率。

⑥运行平稳，无噪声。

（4）氢动力汽车

氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯水，具有无污染、零排放、储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比，氢动力汽车成本至少要高出20%。(www.xing528.com)

优点：排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。

缺点：氢燃料电池成本过高，而且按照目前的技术条件来说，氢燃料的存储和运输非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸。另外最致命的问题是，氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气，如此一来同样需要消耗大量能源，除非使用核电来提取，否则无法从根本上降低二氧化碳的排放。

（5）清洁替代燃料汽车

清洁替代燃料汽车是指使用非石油提炼的液化石油气（LPG）、压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）、醇类燃料（甲醇及乙醇）、醚类燃料（二甲醚）、生物柴油、煤质油及氢气等作为直接燃料的汽车。

清洁替代燃料汽车的特点是依然使用内燃机作为驱动装置，汽车在进行技术和结构改装后，使用性能与普通汽油车和柴油车相当。使用清洁替代燃料可以减少对石油的消耗，同时降低空气污染，减少一氧化碳、氮氧化物和有害颗粒物的排放，达到欧Ⅳ或更高排放标准。

近年来，世界上各国政府都在积极寻求解决环境污染难题的途径，开始纷纷调整汽车燃料结构。燃气汽车由于其排放性能好，运行成本低，技术成熟，安全可靠，所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。其中，生物乙醇汽车已在部分地区商业化。

在汽车上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，使气缸内的燃烧更完全，可以降低尾气有害物的排放。

乙醇汽车的燃料应用方式如下：

①掺烧，指乙醇和汽油掺和应用。在混合燃料中，乙醇的容积比例以“E”表示，如乙醇占10%、15%，则用E10、E15来表示。目前，掺烧占乙醇汽车的主要地位。

②纯烧，即单烧乙醇，可用E100表示，目前应用并不多，属于试行阶段。

③变性燃料乙醇，指乙醇脱水后，再添加变性剂而生成的乙醇，这也处于试验应用阶段。

④灵活燃料，指燃料既可用汽油，又可以使用乙醇或甲醇与汽油比例混合的燃料，还可以用氢气，并可以随时切换。

（6）其他新能源汽车

①节能汽车——提高汽车的效率。目前，汽、柴油机的热效率小于30%，如果算上机械效率以及其他能量传递损失，总效率仅占燃料放出热能的15%左右。所以毫无疑问，如果能够提高热机的效率，则可在一定程度上缓解目前的石油危机。

②空气动力汽车。利用空气作为能量载体，使用空气压缩机将空气压缩到30MPa以上，然后储存在储气罐中，需要开动汽车时，将压缩空气释放出来驱动起动机行驶。其优点是无排放，维护少；缺点是需要电源，空气压力（能量输出）随着行驶里程的增加而衰减，以及高压气体的安全性问题。

③飞轮储能汽车。利用飞轮的惯性储能，储存非满负载时发动机的余能以及车辆下长坡、减速行驶时的能量，反馈到一个发电机上发电，进而驱动或加速飞轮旋转。飞轮使用磁悬浮方式，在70000r/min的高速下旋转。飞轮储能在混合动力汽车上作为辅助装置，其优点是可提高能源使用效率，质量小储能高，能量进出反应快，维护少寿命长；缺点是成本高，机动车转向会受飞轮陀螺效应的影响。

④超级电容汽车。超级电容器是利用双电层原理的电容器。在超级电容器两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场。正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正、负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫作双电层，因此电容量非常大。

这类汽车的优点是充电时间短，功率密度大，容量大，使用寿命长，免维护，经济环保等；缺点是功率输出随着行驶里程的加长而衰减，受环境温度影响大等。

目前新能源汽车具有良好的市场，但毕竟处于发展阶段，如配套设施、成本价格、销售和技术等还都面临着很多困难。燃气仍然是世界汽车代用燃料的主流，在我国代用燃料汽车中占到90%左右。汽车代用燃料能否扩大应用，取决于中国替代燃料的资源、分布、可利用情况，替代燃料生产与应用技术的成熟程度以及能否减少对环境的污染等；替代燃料的生产规模、投资、生产成本、价格决定着它与石油燃料的竞争力；汽车生产结构与设计改进必须与燃料相适应，以燃气替代燃油将是中国乃至世界汽车过渡发展的必然趋势。

2.新能源汽车目前的状况

目前新能源汽车中电动汽车技术当前的发展状况：纯电动汽车技术趋于成熟，在特定区域已推广应用；混合动力汽车技术逐渐趋于完善，进入商业化推广阶段；燃料电池汽车技术处于新的突破前期，正在成为新的研发重点。

（1）市场纯电动汽车在特定区域得到应用

经历了长期发展，纯电动汽车技术逐步成熟，并在美、日、欧等国家得到商业化的推广应用。目前世界上有近4万辆纯电动汽车在运行，其中主要用在公共运输系统，电动汽车是未来的发展趋势。

（2）纯电动汽车技术

我国纯电动汽车技术走向成熟，随着我国对纯电动汽车研发力度的加大，我国纯电动汽车在技术上逐步成熟。以纯电动汽车技术的核心问题电池为例，纯电动汽车以前多是使用铅酸电池，续驶里程和使用寿命短；现在则多使用环保的锂电池。综观纯电动汽车的发展，已有100多年的历史。20世纪80年代初期，纯电动车曾受到国外众多汽车厂商的大力追捧，通用、福特、丰田、本田等汽车厂商纷纷开发了各自的纯电动汽车产品。

3.新能源汽车的发展趋势

新能源汽车重大项目研发，主要在掌握整车动力系统技术平台后向整车产品开发转型；同时，驱动电机、动力电池等关键零部件也在向建立产业化技术配套体系转变；加大了对电动汽车相关产品检测试验、技术标准、政策法规、示范运营、知识产权等产业技术创新环境类课题的支持。在清洁汽车行动研发成果的基础上，通过继承发展，自主创新，优化管理，重点跨越，以市场为导向，重点突破关键瓶颈技术，推动新能源汽车整车和关键零部件的产业化。

通过项目的实施，燃料电池汽车将实现综合技术的跨越，燃料电池汽车将有一定规模的示范运行；混合动力汽车将在掌握产品开发技术的基础上实现产业规模的突破；纯电动汽车技术满足产业化需求，并将实现商业应用的市场开拓；代用燃料汽车将实现技术的综合提升，进一步完善基础设施，并实现大规模推广应用。

在新能源汽车重大项目的不断推动下，在汽车行业及相关产学研单位共同努力下，我国建立起了电动汽车“三纵三横”（燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动车3种整车技术为“三纵”；多能源动力总成系统、驱动电机、动力电池3种关键技术为“三横”）的研发布局。

在节能和发展新能源汽车的技术路线方面，主要内容就是将纯电动汽车作为我国汽车工业转型的主要战略趋向，重点突破动力电池、驱动电机、电动技术，推进纯电动汽车插电式混合汽车产业化，实现我国汽车工业跨越式发展。考虑到先进动力电池技术取得突破性进展尚需要较长时间，近期将以混合动力汽车为重点，大力推广普及节能汽车的技术路径。

从环保的角度来看，电动汽车是零排放的交通工具，即使计入发电厂增加的排气，总量上看，它也将使空气污染大大减少。从能源的角度来看，电动汽车将使能源的利用多元化（如可使用各种再生能源）和高效化，实现能源能够可靠、均衡和无污染地被利用的目的。在改善交通安全和道路使用方面，电动汽车更容易实现智能化。电动汽车的发展将使集中考虑能源、环保交通成为可能，而且，它对于促进高科技的发展、新兴工业的兴起以及经济的发展都将产生深远的影响。

要点

新能源汽车，是在传统汽车的基础上，通过采用新能源动力系统，在满足原汽车功能和能力的条件下，对汽车动力系统和其他系统进行合理布置，在满足汽车底盘性能的条件下，保证各种性能指标不发生大的改变。