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【摘 要】随着日益严重的环境污染现状,节能环保已成为当今汽车发展的重要课题,而新能源汽车的发展正是迎合了此种思路,受到越来越多的重视.本文针对目前新能源汽车的发展现状,首先介绍了几种主要的新能源技术路线,并列举出主要汽车厂家的新能源产品,最后阐述了未来新能源的发展趋势和应用前景.
【关 键 词】新能源；汽车；技术路线
引言
汽车自问世以来,已经成为社会发展和人们生活中不可缺少的工具.而随着世界石油资源的枯竭和对节能环保意识的日益重视,各国均致力于降低汽车的能源消耗和尾气排放量,开发低排放甚至零排放的新能源汽车.在当前新能源汽车行业领域内,众多汽车厂家也不遗余力的推出其新能源汽车产品,通过各种先进的技术实现手段,以满足市场和社会的需求.
1.新能源汽车的主要技术路线
1.1纯电动汽车
传统汽车的主要动力源为内燃机,其中内燃机将能量从热能转化为旋转机械能[1].而在纯电动汽车中,利用二次动力电池提供能量源,并通过高性能电动机输出旋转机械能,从而实现零排放、零污染的效果.
纯电动汽车动力系统的组成和工作原理如下图所示：
纯电动汽车动力系统的主要模块为动力电池、充电器和电动机及其控制器.其中动力电池作为汽车的唯一能量源,是组成纯电动汽车的关键部件,对汽车的续航能力起到决定性影响.充电器包括快充和慢充两种类型,其中快充主要适用于充电桩等专门的充电装置,可以在30分钟内快速将电池电量充到80%以上.而慢充是安装在车上的车载充电装置,只要接上220V交流电源,可以在6到8小时内将电池完全充满并自动中止充电,这样在休息时间内,就可以完成电池充电过程.
电动机与电机控制器组成的驱动系统提供扭矩给传动机构,直接影响到车辆的各项动力性指标,如车辆的行驶速度、加速和爬坡性能以及制动能量回收效率.同时由于电机的本身特性,可以在低速区内提供大扭矩输出,配合IGBT控制单元,实现内燃机无法比及的机械特性.
1.2混合动力汽车
混合动力汽车是指由两种及以上的能量源提供动力输出,以“油—电”混合居多,其特点是通过两者的优势互补,减少能耗和排放,同时又避免动力电池能量不富裕的缺陷[2],越来越多的受到市场的亲睐.
当前混合动力应用比较热门的一种类型是插电式混合动力汽车,这是一种纯电动系统和混合动力系统相结合的产品.车辆配备较大容量的电池组和车载充电装置,在电池能量较高时,可以使用纯电模式行驶,而当电池能量不足时,内燃机参与工作,在提供动力输出,在车辆停止后,可通过车载充电装置进行电量补充.这样在日常短距离内,可作为纯电动汽车使用,而远距离行驶时,使用混合动力模式进行工作,从而最大程度的降低油耗和排放.
1.3燃料电池汽车
燃料电池汽车是以燃料电池发电作为主要能量源,通过电机驱动车辆行驶的汽车,其动力系统主要由燃料电池系统、储氢系统、驱动电机、动力蓄电池等组成.
燃料电池实质上是电化学反应发生器,其反应原理是将燃料中的化学能直接转化为电能.氢氧燃料电池供电的过程实际上就是通过氢氧的化学反应生成水并释放电能[3].氢气和氧气分别是燃料电池在电化学过程中的燃料和氧化剂.下图为燃料电池工作原理示意图：
2.主要汽车厂家的新能源产品
2.1美国特斯拉汽车公司
美国特斯拉（Tesla）汽车公司是世界上最知名的纯电动汽车生产厂家,其推出的全球第一辆全电动跑车TeslaRosdster受到很多高端用户的喜爱,也是目前利润最高的新能源汽车公司.而最新的TeslaModelS纯电动汽车采用8000个电池单元组成,续航里程可达到483公里,同时配合高性能驱动电机的优良特性,只需5.6秒即可从静止加速到96公里/小时,而从96公里/小时制动到静止仅需42米,展现了优异的动力性能.
2.2日本丰田公司
日本丰田（Toyota）汽车公司是全球最早实现批量量产混合动力汽车的生产厂家,其典型的新能源汽车就是1997年问世的普锐斯Prius油电混合动力汽车,也是目前销量最大的一款新能源车辆,从第一款产品问世以来,累计销量超过60万辆.
普锐斯Prius油电混合动力系统将汽油发动机与电动机进行完美组合,在保证高水平的燃油经济性和环保性能的前提下,实现了出色的动力性.城市工况下,排量为1.5L的普锐斯Prius达到了相当于2.0L传统车型的动力性能,而油耗仅相当于1.0L的传统车型.
2.3上海汽车集团公司
上海汽车集团是目前国内最大的汽车生产厂家,一直以来重视新能源汽车的战略发展,并推出多款自主研发的新能源产品.其2012年底上市的纯电动汽车荣威E50采用自主研发的永磁电机,并结合18千瓦时的磷酸铁锂电池,220V电源慢充只需6小时.从推出市场仅半年,已累计销售三百台以上,成为国内新能源汽车产品的一大亮点.
此外,上海汽车集团的新能源产品还包括多款混合动力汽车和燃料电池汽车,如荣威550插电式混合动力轿车、荣威新750混合动力轿车和上海牌燃料电池轿车.
3.新能源产品的未来发展趋势
3.1生物能源汽车
生物能源汽车是指利用生物燃料替代车用燃油,实现可再生能源开发利用.生物燃料以大豆、油菜籽和微藻等植物为原料,提取或分解后制成的液体燃料,可直接在传统内燃机中使用.如美国OriginOil公司发明的微藻燃料,通过超声波和电磁脉冲分解藻类细胞壁,使天然油成分从微藻生物质中释放出来,直接用于汽车使用,目前已进行商用测试,未来应用前景巨大.
3.2车身面板蓄电池技术
车身面板蓄电池技术是利用超细碳纤维夹合树脂/玻璃纤维的纳米材料制成车顶、车门以及其他部件,在提供高支撑强度的同时发挥蓄电池的功能,有效的扩大电池总容量.此外,配合光伏组件制成汽车顶棚,在室外还可以吸收太阳能并转化为电能,提高新能源汽车的续航里程.
4.结语
目前,虽然新能源汽车的成本较高,技术应用还没有被完全认可.但随着国家对于新能源产业的大力扶持,推动了新能源汽车关键技术的不断进步,特别是动力电池技术的不断成熟,未来新能源汽车的市场应用会越来越广阔,成为汽车市场的主要发展潮流.