浅谈新能源电动汽车技术及发展前景

张 俊 霞

(石家庄职业技术学院 机电工程系,河北 石家庄 050081)



浅谈新能源电动汽车技术及发展前景

张 俊 霞

(石家庄职业技术学院 机电工程系,河北 石家庄 050081)

介绍了纯电动汽车和混合动力电动汽车的分类、结构原理、特点及应用.电动汽车因政府重视、技术发展迅速而在我国具有良好的前景.

新能源；电动汽车；技术；应用；前景

随着我国汽车工业的飞速发展及汽车保有量的不断增加，城市环境污染及能源危机日益加重.目前，汽车行业面临着三大技术难题：一是能源应对问题，二是削减CO2(地球变暖)的对策，三是如何防止大气污染.因此，发展新能源汽车以降低环境污染和缓解石油短缺，已成为未来汽车工业发展的方向.由于电动汽车可以大幅减少石油消耗和降低大气污染，因此，发展电动汽车将成为实现节能减排的主要途径.我国相继出台了许多政策，以引导和扶持电动汽车行业的快速发展.电动汽车必将成为未来城市交通的重要工具.

1 新能源汽车的定义及分类

1.1 定义

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有的其他能源汽车.它主要是指采用了非常规的新型能源或新型动力系统作为动力源，在车辆动力控制和驱动方面综合了各种技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的车辆.

1.2 分类

新能源汽车根据使用的燃料和动力装置的不同大致分为电动汽车、气体燃料汽车、氢燃料动力汽车和生物燃料汽车等类型.

2 电动汽车技术及应用

电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆.电动汽车分为纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV))三种类型.本文主要介绍纯电动汽车和混合动力汽车.

2.1 纯电动汽车(BEV)

2.1.1 概念

BEV是以车载电池为动力源，由电动机驱动车轮行驶的车辆.它与传统的燃料汽车相比，其蓄电池相当于油箱，电动机相当于发动机，因此，BEV取消了传统汽车的发动机.

2.1.2 结构原理

BEV主要由蓄电池、电动机和控制器等组成.目前，BEV广泛使用铅酸蓄电池和锂离子电池.它由蓄电池向电动机提供电能，驱动电动机转动，经过电动机和控制器后，把电能转化为驱动车轮的动能，驱动汽车正常行驶.其结构如图1所示.

2.1.3 特点

BEV的优点是结构简单，生产工艺相对成熟，而且无直接排放污染物，可实现零排放和低能耗，电动机的噪声比内燃机小.BEV可利用电网夜间波谷充电,提高电网的综合利用率,节约能源.但是也存在一些问题，如它所需的充电站、充电桩等配套设施还不完善，蓄电池单位重量储存的电量较少，续航里程短等.

图1 BEV动力系统结构简图

2.1.4 技术及应用

BEV的主要技术是电机、控制系统和动力电池，而其中的动力电池是电动汽车的关键技术.目前，BEV的技术比较成熟，并得到了商业化的推广应用，但主要适用于行驶路线相对固定，有条件对电池进行较长时间充电或更换比较方便的场合，如城市公共交通系统、旅游景区、大学校园等.比亚迪e6是全球首款纯电动出租车，2008年北京奥运会上就使用纯电动汽车作为奥运服务用车，2014年河北石家庄市公交总公司购进了珠海广通汽车有限公司制造的900辆BEV用于城市公交车等.可以说，BEV是一种非常理想的交通工具.

2.2 混合动力汽车(HEV)

2.2.1 概念

HEV是指使用电动机和内燃机共同驱动的汽车.它采用内燃机和电动机两种动力源，即在BEV上装备了一套内燃机，目的是既能减少汽车的排放污染物，又能提高BEV的续航里程.

2.2.2 HEV的结构原理

HEV有普通混合动力、插电式混合动力以及增程式混合动力三种类型，其结构形式按动力传输方式不同分为串联式、并联式和混联式三种.其中，增程式混合动力只能是串联式结构，而普通混合动力和插电式混合动力可用于并联式和混联式结构.

2.2.2.1 串联式混合动力汽车(SHEV)

SHEV由发动机、发电机和电动机三大动力总成组成，采用“串联”的方式组成驱动系统.它由发动机直接带动发电机发电，转化后的电能通过控制器一部分给蓄电池充电,另一部分由电动机通过传动装置驱动车轮使汽车行驶，其结构如图2所示.SHEV的动力装置是电动机，发动机只能驱动发电机发电，而不能直接驱动汽车行驶.

图2 SHEV系统结构简图

2.2.2.2 并联式混合动力汽车(PHEV)

PHEV由发动机、电动机/发电机和蓄电池组等部件组成，电动机兼作发电机使用，称为电动/发电机组，采用“并联”方式组成汽车的驱动系统.它与串联式驱动系统的区别在于：它采用发动机和电动机两套独立的动力装置驱动车轮，发动机与电动机既能单独又能同时向传动系统提供扭矩，驱动车轮使汽车行驶，其结构如图3所示.

图3 PHEV系统结构简图

2.2.2.3 混联式混合动力汽车(PSHEV)

PSHEV主要由发动机、发电机和电动机三大动力总成组成，它是在并联式结构的基础上加装一台发电机形成的，兼有串联式和并联式结构的特点.在工作过程中，它能将发动机和电动机两者的动力共同作用在驱动车轮上，使汽车行驶；同时，发动机还可以带动发电机发电，并将电能储存在蓄电池中或直接供给电动机，由电动机驱动汽车行驶，其结构如图4.

图4 PSHEV系统结构简图

2.2.3 特点

HEV兼具纯电动汽车和传统汽车的优点，有效地降低了汽车的燃油消耗量和废气排放物，从而较好地实现了汽车低排放和低油耗的性能要求，并且可以延长蓄电池的使用寿命，提高汽车的续航里程.在目前充电站、充电桩等配套设施不完善的前提下，与BEV相比，HEV在使用和操作上更加方便.但是，HEV在长距离且高速行驶时，耗油量较高，且维修和保养较复杂.

2.2.4 技术及应用

HEV的主要技术是电机及控制系统、动力电池的改进和传动系统的匹配等.由于HEV较好地解决了汽车节能与环保问题而得到了快速发展，目前，我国研发的HEV多数以客车和轿车为主，并将逐步进入商业化推广应用阶段，其市场前景将越来越好.例如，2006年11月14日中国第一辆混合动力轿车奇瑞A5ISG亮相北京车展；2010年3月29日比亚迪F3DM低碳版双模电动车开始上市；2011年9月，宇通ZK6108CHEVG1混合动力客车在天津803路公交运营等.

3 电动汽车的发展前景

在新能源汽车的发展中，我国高度重视和大力支持电动汽车的发展，先后出台了许多相关政策.在“十五”期间启动了电动汽车科技专项计划(863 计划)；2012年3月，我国颁布了《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》，同时出台了相关的购车补贴政策，以鼓励消费者购买新能源电动汽车，这充分表明了国家对电动汽车发展的支持力度.我国电动汽车的发展目标是，到2020年，生产能力达到200万辆，累计产销量超过500万辆.

目前，我国电动汽车在多个领域的自主研发中不断取得突破，其技术路线是以“纯电驱动”汽车作为发展新能源汽车的主要取向，重点研发纯电动汽车和插电式混合动力汽车技术，对普通混合动力汽车进行推广和普及.随着新车型的不断增加，决定车辆安全与续航能力的电池技术的不断进步，配套设施的逐步完善，电动汽车正在被越来越多的国内消费者所关注.同时，外资品牌也相继在中国市场投放了电动汽车，如宝马首发量产新车i3电动车，在2014年上半年正式入华；华晨宝马首款自主车型芝诺2013年在广州车展首发亮相等.这些均展现出了电动汽车的良好发展前景，电动汽车也必将成为未来城市交通的重要工具.

[1]赵振宁.新能源汽车技术.北京：人民交通出版社，2013：26-27.

[2]李建.纯电动汽车的结构原理与应用探讨.制造装备技术,2011(1):108-109.

责任编辑：金 欣

Prospects on introduction of new energy and technology in electric vehicles

ZHANG Jun-xia

(Department of Mechanics and Electronics，Shijiazhuang Vocational Technology Institute，Shijiazhuang，Hebei 050081，China)

This paper studies the classifications，features and principles of the pure electric and hybrid electric vehicles，which is rendered a good prospect owing to updated technology and governmental inclination in China.

new energy; electric vehicle; technology; application; prospect

2015-10-22

张俊霞(1964-)，女，河北石家庄人，石家庄职业技术学院副教授.

1009-4873(2015)04-0039-04

U469.72

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