張 俊 霞

(石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系,河北 石家莊 050081)

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淺談新能源電動(dòng)汽車技術(shù)及發(fā)展前景

張 俊 霞

(石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系,河北 石家莊 050081)

介紹了純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類、結(jié)構(gòu)原理、特點(diǎn)及應(yīng)用.電動(dòng)汽車因政府重視、技術(shù)發(fā)展迅速而在我國具有良好的前景.

新能源；電動(dòng)汽車；技術(shù)；應(yīng)用；前景

隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展及汽車保有量的不斷增加，城市環(huán)境污染及能源危機(jī)日益加重.目前，汽車行業(yè)面臨著三大技術(shù)難題：一是能源應(yīng)對問題，二是削減CO2(地球變暖)的對策，三是如何防止大氣污染.因此，發(fā)展新能源汽車以降低環(huán)境污染和緩解石油短缺，已成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的方向.由于電動(dòng)汽車可以大幅減少石油消耗和降低大氣污染，因此，發(fā)展電動(dòng)汽車將成為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的主要途徑.我國相繼出臺(tái)了許多政策，以引導(dǎo)和扶持電動(dòng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展.電動(dòng)汽車必將成為未來城市交通的重要工具.

1 新能源汽車的定義及分類

1.1 定義

新能源汽車是指除汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之外所有的其他能源汽車.它主要是指采用了非常規(guī)的新型能源或新型動(dòng)力系統(tǒng)作為動(dòng)力源，在車輛動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面綜合了各種技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)，具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的車輛.

1.2 分類

新能源汽車根據(jù)使用的燃料和動(dòng)力裝置的不同大致分為電動(dòng)汽車、氣體燃料汽車、氫燃料動(dòng)力汽車和生物燃料汽車等類型.

2 電動(dòng)汽車技術(shù)及應(yīng)用

電動(dòng)汽車是以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛的車輛.電動(dòng)汽車分為純電動(dòng)汽車(BEV)、混合動(dòng)力汽車(HEV)和燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV))三種類型.本文主要介紹純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車.

2.1 純電動(dòng)汽車(BEV)

2.1.1 概念

BEV是以車載電池為動(dòng)力源，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛的車輛.它與傳統(tǒng)的燃料汽車相比，其蓄電池相當(dāng)于油箱，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)，因此，BEV取消了傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī).

2.1.2 結(jié)構(gòu)原理

BEV主要由蓄電池、電動(dòng)機(jī)和控制器等組成.目前，BEV廣泛使用鉛酸蓄電池和鋰離子電池.它由蓄電池向電動(dòng)機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過電動(dòng)機(jī)和控制器后，把電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)車輪的動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)汽車正常行駛.其結(jié)構(gòu)如圖1所示.

2.1.3 特點(diǎn)

BEV的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)工藝相對成熟，而且無直接排放污染物，可實(shí)現(xiàn)零排放和低能耗，電動(dòng)機(jī)的噪聲比內(nèi)燃機(jī)小.BEV可利用電網(wǎng)夜間波谷充電,提高電網(wǎng)的綜合利用率,節(jié)約能源.但是也存在一些問題，如它所需的充電站、充電樁等配套設(shè)施還不完善，蓄電池單位重量儲(chǔ)存的電量較少，續(xù)航里程短等.

圖1 BEV動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

2.1.4 技術(shù)及應(yīng)用

BEV的主要技術(shù)是電機(jī)、控制系統(tǒng)和動(dòng)力電池，而其中的動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù).目前，BEV的技術(shù)比較成熟，并得到了商業(yè)化的推廣應(yīng)用，但主要適用于行駛路線相對固定，有條件對電池進(jìn)行較長時(shí)間充電或更換比較方便的場合，如城市公共交通系統(tǒng)、旅游景區(qū)、大學(xué)校園等.比亞迪e6是全球首款純電動(dòng)出租車，2008年北京奧運(yùn)會(huì)上就使用純電動(dòng)汽車作為奧運(yùn)服務(wù)用車，2014年河北石家莊市公交總公司購進(jìn)了珠海廣通汽車有限公司制造的900輛BEV用于城市公交車等.可以說，BEV是一種非常理想的交通工具.

2.2 混合動(dòng)力汽車(HEV)

2.2.1 概念

HEV是指使用電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)共同驅(qū)動(dòng)的汽車.它采用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力源，即在BEV上裝備了一套內(nèi)燃機(jī)，目的是既能減少汽車的排放污染物，又能提高BEV的續(xù)航里程.

2.2.2 HEV的結(jié)構(gòu)原理

HEV有普通混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力以及增程式混合動(dòng)力三種類型，其結(jié)構(gòu)形式按動(dòng)力傳輸方式不同分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種.其中，增程式混合動(dòng)力只能是串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，而普通混合動(dòng)力和插電式混合動(dòng)力可用于并聯(lián)式和混聯(lián)式結(jié)構(gòu).

2.2.2.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(SHEV)

SHEV由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力總成組成，采用“串聯(lián)”的方式組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).它由發(fā)動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，轉(zhuǎn)化后的電能通過控制器一部分給蓄電池充電,另一部分由電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪使汽車行駛，其結(jié)構(gòu)如圖2所示.SHEV的動(dòng)力裝置是電動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)只能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，而不能直接驅(qū)動(dòng)汽車行駛.

圖2 SHEV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

2.2.2.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(PHEV)

PHEV由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和蓄電池組等部件組成，電動(dòng)機(jī)兼作發(fā)電機(jī)使用，稱為電動(dòng)/發(fā)電機(jī)組，采用“并聯(lián)”方式組成汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).它與串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別在于：它采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套獨(dú)立的動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)車輪，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)既能單獨(dú)又能同時(shí)向傳動(dòng)系統(tǒng)提供扭矩，驅(qū)動(dòng)車輪使汽車行駛，其結(jié)構(gòu)如圖3所示.

圖3 PHEV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

2.2.2.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(PSHEV)

PSHEV主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力總成組成，它是在并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加裝一臺(tái)發(fā)電機(jī)形成的，兼有串聯(lián)式和并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn).在工作過程中，它能將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩者的動(dòng)力共同作用在驅(qū)動(dòng)車輪上，使汽車行駛；同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)還可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，并將電能儲(chǔ)存在蓄電池中或直接供給電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，其結(jié)構(gòu)如圖4.

圖4 PSHEV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

2.2.3 特點(diǎn)

HEV兼具純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，有效地降低了汽車的燃油消耗量和廢氣排放物，從而較好地實(shí)現(xiàn)了汽車低排放和低油耗的性能要求，并且可以延長蓄電池的使用壽命，提高汽車的續(xù)航里程.在目前充電站、充電樁等配套設(shè)施不完善的前提下，與BEV相比，HEV在使用和操作上更加方便.但是，HEV在長距離且高速行駛時(shí)，耗油量較高，且維修和保養(yǎng)較復(fù)雜.

2.2.4 技術(shù)及應(yīng)用

HEV的主要技術(shù)是電機(jī)及控制系統(tǒng)、動(dòng)力電池的改進(jìn)和傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配等.由于HEV較好地解決了汽車節(jié)能與環(huán)保問題而得到了快速發(fā)展，目前，我國研發(fā)的HEV多數(shù)以客車和轎車為主，并將逐步進(jìn)入商業(yè)化推廣應(yīng)用階段，其市場前景將越來越好.例如，2006年11月14日中國第一輛混合動(dòng)力轎車奇瑞A5ISG亮相北京車展；2010年3月29日比亞迪F3DM低碳版雙模電動(dòng)車開始上市；2011年9月，宇通ZK6108CHEVG1混合動(dòng)力客車在天津803路公交運(yùn)營等.

3 電動(dòng)汽車的發(fā)展前景

在新能源汽車的發(fā)展中，我國高度重視和大力支持電動(dòng)汽車的發(fā)展，先后出臺(tái)了許多相關(guān)政策.在“十五”期間啟動(dòng)了電動(dòng)汽車科技專項(xiàng)計(jì)劃(863 計(jì)劃)；2012年3月，我國頒布了《電動(dòng)汽車科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，同時(shí)出臺(tái)了相關(guān)的購車補(bǔ)貼政策，以鼓勵(lì)消費(fèi)者購買新能源電動(dòng)汽車，這充分表明了國家對電動(dòng)汽車發(fā)展的支持力度.我國電動(dòng)汽車的發(fā)展目標(biāo)是，到2020年，生產(chǎn)能力達(dá)到200萬輛，累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛.

目前，我國電動(dòng)汽車在多個(gè)領(lǐng)域的自主研發(fā)中不斷取得突破，其技術(shù)路線是以“純電驅(qū)動(dòng)”汽車作為發(fā)展新能源汽車的主要取向，重點(diǎn)研發(fā)純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車技術(shù)，對普通混合動(dòng)力汽車進(jìn)行推廣和普及.隨著新車型的不斷增加，決定車輛安全與續(xù)航能力的電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，配套設(shè)施的逐步完善，電動(dòng)汽車正在被越來越多的國內(nèi)消費(fèi)者所關(guān)注.同時(shí)，外資品牌也相繼在中國市場投放了電動(dòng)汽車，如寶馬首發(fā)量產(chǎn)新車i3電動(dòng)車，在2014年上半年正式入華；華晨寶馬首款自主車型芝諾2013年在廣州車展首發(fā)亮相等.這些均展現(xiàn)出了電動(dòng)汽車的良好發(fā)展前景，電動(dòng)汽車也必將成為未來城市交通的重要工具.

[1]趙振寧.新能源汽車技術(shù).北京：人民交通出版社，2013：26-27.

[2]李建.純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用探討.制造裝備技術(shù),2011(1):108-109.

責(zé)任編輯：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

張俊霞(1964-)，女，河北石家莊人，石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授.

1009-4873(2015)04-0039-04

U469.72

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