周夢(mèng)菲 任熠

（武漢理工大學(xué)，武漢430000）

主題詞：新能源汽車 混合動(dòng)力汽車 純電動(dòng)汽車 燃料電池汽車

1 前言

地球上的能源不是取之不盡用之不竭的，能源的過(guò)度使用導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)平衡遭到破壞，為解決這一連鎖反應(yīng)帶來(lái)的一系列問(wèn)題，如今各國(guó)都在相應(yīng)提出各種政策應(yīng)對(duì)，其中大多都涉及新能源汽車的開(kāi)發(fā)與使用。奧巴馬于2010 年將新能源汽車提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，并于2012 年啟動(dòng)電動(dòng)汽車國(guó)家創(chuàng)新計(jì)劃EV Everywhere 的同時(shí)，將新能源汽車產(chǎn)業(yè)的主攻方向定為純電動(dòng)汽車，并在短期內(nèi)大力發(fā)展充電式混合動(dòng)力汽車。歐盟則從20 世紀(jì)90 年代開(kāi)始重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)節(jié)約能源，盡可能多地應(yīng)用可再生能源和生物燃料，并在日后以此為基礎(chǔ)大力發(fā)展新能源汽車。而日本早在20世紀(jì)70 年代汽車產(chǎn)業(yè)趕超美國(guó)時(shí)便提出電動(dòng)汽車發(fā)展戰(zhàn)略。政策的支持為新能源汽車發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障。

根據(jù)全國(guó)能源信息平臺(tái)統(tǒng)計(jì)[1]，2019 年底我國(guó)新能源汽車保有量達(dá)到381 萬(wàn)輛，預(yù)測(cè)在2020 年將持續(xù)保持增長(zhǎng)，其中新能源乘用車銷量有望超過(guò)130萬(wàn)輛，也就是說(shuō)2020 年新能源汽車的保有量將會(huì)超過(guò)510萬(wàn)輛，中國(guó)是全球新能源汽車最大的市場(chǎng)。這種一路向好的走勢(shì)也反映出市場(chǎng)對(duì)新能源汽車的接納程度逐漸提高，未來(lái)新能源汽車的發(fā)展前景廣闊。

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車雖然應(yīng)用極其廣泛，但其能源利用率低下、排放物污染環(huán)境等問(wèn)題一直飽受詬病。新能源汽車的出現(xiàn)在滿足使用需求的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排、低碳，所以新能源汽車是汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 新能源汽車分類及車型代表

新能源汽車根據(jù)其動(dòng)力系統(tǒng)的不同具體可以分成3 類：純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車[2]。以下將對(duì)比3 類新能源汽車的突出優(yōu)勢(shì)和發(fā)展局限，并結(jié)合一款目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的新能源汽車類型進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

2.1 純電動(dòng)汽車

純電動(dòng)汽車，是指所有的動(dòng)力都來(lái)自于電動(dòng)機(jī)的汽車，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的本質(zhì)區(qū)別是組成動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)械不同。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車以汽油作為能源，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，從而驅(qū)動(dòng)車輛行駛。同樣，電動(dòng)機(jī)通過(guò)車體自帶的電池電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)車輛行駛。傳統(tǒng)汽車通過(guò)加油站補(bǔ)充燃料，純電動(dòng)汽車則通過(guò)充電樁補(bǔ)充電量。

2.1.1 純電動(dòng)汽車應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

(1)能量形式單一，控制簡(jiǎn)便

在傳統(tǒng)汽車中，信息大多都以電信號(hào)的形式進(jìn)行傳輸，所以為了方便信息的整合、處理與反饋，曲軸轉(zhuǎn)矩等發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)需通過(guò)傳感器等元件的測(cè)量，傳輸?shù)诫娮与娐分羞M(jìn)行能量形式的轉(zhuǎn)換，這無(wú)疑給汽車動(dòng)力系統(tǒng)的控制增添了不少困難。而純電動(dòng)汽車的能量形式大多都是電信號(hào)，在控制體系與技術(shù)方面較傳統(tǒng)汽車更簡(jiǎn)單，因此，維修也更加方便、快捷。

(2)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)噪聲小

傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲是長(zhǎng)期以來(lái)影響乘駕體驗(yàn)的重要因素，內(nèi)燃機(jī)的噪聲控制范圍極其有限，而電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的噪聲，大大提高了駕駛員及乘客的舒適感。

(3)無(wú)污染，零排放

純電動(dòng)汽車既沒(méi)有傳統(tǒng)汽車CO、HC、NOX、PM 等污染物的直接排放，也不需直接使用化石燃料驅(qū)動(dòng)，且未使用的電能可經(jīng)過(guò)電池對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)存、回收，并且制動(dòng)時(shí)也能進(jìn)行一定的能量回收，進(jìn)一步保證能源利用效率和汽車的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

2.1.2 純電動(dòng)汽車應(yīng)用的局限性

(1)電池壽命短，續(xù)駛里程較低

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的續(xù)駛里程在400～800 km 之間，一般為500 km 左右。而純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程在100～500 km 之間，一般在300 km 左右，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車差距較為明顯。更遠(yuǎn)的續(xù)駛里程需要純電動(dòng)汽車具有更大的電池容量，容量更大則電池質(zhì)量越大，質(zhì)量越大電池運(yùn)載自身的能量也越大，容易產(chǎn)生更多能源的浪費(fèi)。且電池過(guò)大，純電動(dòng)汽車的安全性也會(huì)受到影響，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致車體發(fā)生爆炸，威脅駕駛?cè)思俺丝偷娜松戆踩?。且?guó)內(nèi)城市道路目前充電樁數(shù)量較少，無(wú)法像傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車對(duì)加油站的需求一樣滿足純電動(dòng)汽車對(duì)充電樁的需求。綜合考慮，純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程是制約其發(fā)展的主要因素，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法達(dá)到傳統(tǒng)汽車?yán)m(xù)駛里程指標(biāo)。

(2)成本較高，經(jīng)濟(jì)性較差

對(duì)比豐田RAV4車型的汽油版與純電動(dòng)版[3]，發(fā)現(xiàn)純電動(dòng)版的購(gòu)車成本比汽油版高出20萬(wàn)元，雖保養(yǎng)與維修成本只有汽油車的1/3，但因電池組壽命有限，需定期更換，整車壽命成本也比汽油版高出將近20 萬(wàn)元。這樣控制“車型”變量相同的對(duì)比，也在一定程度上凸顯出純電動(dòng)汽車在市場(chǎng)銷售時(shí)的劣勢(shì)。

(3)對(duì)“無(wú)污染，零排放”的爭(zhēng)議

雖說(shuō)純電動(dòng)汽車在自身運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有害污染物的排放，但由于現(xiàn)今我國(guó)仍普遍采用火力發(fā)電的方式大量獲取電能，從空氣污染的角度考慮，發(fā)展新能源汽車的目的是為了減少有害物質(zhì)的排放，另一方面卻又因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車驅(qū)動(dòng)所需要的電能獲取方式加劇了空氣污染，所以對(duì)純電動(dòng)汽車是否完全無(wú)污染、零排放的問(wèn)題，國(guó)際上存在些許爭(zhēng)議的聲音[4]。

2.1.3 純電動(dòng)汽車車型代表—特斯拉2017 款Model X 100D簡(jiǎn)要分析

車型名稱中的“100”指電池容量為100 kW·h；“D”代表雙電機(jī)。這款車型新車2017 官方指導(dǎo)價(jià)為79.4 萬(wàn)元左右，鑒于其現(xiàn)已停產(chǎn)，且廠商會(huì)根據(jù)時(shí)間推移對(duì)舊款車型進(jìn)行下架停產(chǎn)處理，所以對(duì)不同年份的同系列車型價(jià)格進(jìn)行對(duì)比，表1 是近4 年特斯拉Model X 系列的官方網(wǎng)站給出的當(dāng)年相應(yīng)車型售價(jià)，從表中數(shù)據(jù)可以得出該系列車型價(jià)格沒(méi)有特別大的變化，甚至在配置提升的同時(shí)能夠以更低的價(jià)格購(gòu)得1 輛新車，并且在電池容量保持在100 kW·h 的前提下推出了長(zhǎng)續(xù)駛版車型適應(yīng)大眾的需要。Model X系列自上市銷售開(kāi)始，其獨(dú)具特色的鷹翼式車門及亮眼的外形是一大賣點(diǎn)，且具有前備箱和后備箱雙重儲(chǔ)物空間，也比普通SUV 具有更大的車內(nèi)空間。它的動(dòng)力系統(tǒng)由2 臺(tái)最大輸出功率為193 kW 的交流異步電機(jī)組成，分別驅(qū)動(dòng)前輪和后輪。鑒于電動(dòng)機(jī)的可調(diào)速特性，變速箱設(shè)置為固定齒比變速箱，汽車行駛速度最高可達(dá)250 km/h。儲(chǔ)能單元由上千節(jié)平鋪在車輛底部的18650 三元鋰離子動(dòng)力電池組成。由于電池容量達(dá)到100 kW·h，特斯拉Model X 100D的官方給出的續(xù)駛里程高達(dá)552 km，這個(gè)數(shù)據(jù)在純電動(dòng)汽車的行列中已非常優(yōu)秀，幾乎能與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車競(jìng)爭(zhēng)。

表1 特斯拉Model X系列近4年官方當(dāng)年車型相應(yīng)售價(jià)

該車型最具有特色的地方在于駕駛此純電動(dòng)汽車的科技感和未來(lái)感以及其極佳的起步加速性，2017款車型官方給出的100 km/h 加速時(shí)間僅為5 s，最新2019 款車型官方發(fā)布的100 km/h 加速時(shí)間更是只需要2.8 s；其次便是對(duì)比同價(jià)位的汽油車，特斯拉Model X 100D的保養(yǎng)費(fèi)用大大降低，大致為5萬(wàn)元，保養(yǎng)周期更長(zhǎng)。純電動(dòng)汽車起動(dòng)加速時(shí)間短的特點(diǎn)，讓乘客感受到近似賽車般強(qiáng)勁的“推背感”。其缺點(diǎn)是城市充電樁配備嚴(yán)重不足，且比起傳統(tǒng)汽油車3 min可加滿油箱的速度，該車型充電30 min 最多也只能充電60 kW·h。且此車不宜在高速公路上行駛，其續(xù)駛里程在實(shí)際駕駛過(guò)程中并不能達(dá)到官方給出的500 km 以上，夏天的城市續(xù)駛極限在450 km 左右，冬天如果開(kāi)啟車內(nèi)空調(diào)則續(xù)駛里程在330 km左右，并且隨著電池的長(zhǎng)時(shí)間使用，續(xù)駛里程會(huì)有進(jìn)一步明顯縮減。所以純電動(dòng)汽車在續(xù)駛里程、經(jīng)濟(jì)性等方面還有非常大的進(jìn)步空間。

2.2 燃料電池汽車

燃料電池汽車以燃料電池作為提供驅(qū)動(dòng)汽車行駛電能的來(lái)源，不同于純電動(dòng)汽車通過(guò)對(duì)車載電池的充放電，從而提供電能使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，燃料電池汽車需要通過(guò)為電池加注填充燃料的方式，補(bǔ)充電池的電量從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的供能。與傳統(tǒng)汽油車相比，燃料電池汽車同樣是將燃料的化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化成汽車行駛的機(jī)械能，但不同的是燃料電池汽車能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程并非通過(guò)直接燃燒氧化，沒(méi)有廢氣或污染物排放，排放物多為清潔環(huán)保物質(zhì)。目前國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究及應(yīng)用的是氫燃料電池[5]，以下的優(yōu)勢(shì)與局限性也主要針對(duì)氫燃料電池展開(kāi)闡述。

2.2.1 燃料電池汽車應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

(1)工作效率高，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

目前已知的大多的氫燃料電池汽車，汽車效率可達(dá)50%～70%左右，而傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的效率只有大約11%[6]，可見(jiàn)在能源使用效率方面，燃料電池汽車較高于內(nèi)燃機(jī)汽車。同樣因?yàn)槿剂想姵仄嚐o(wú)需發(fā)生燃料的氧化燃燒和熱機(jī)做功，損耗的能量較少的同時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)所需的零部件種類與數(shù)量也相應(yīng)減少，主要圍繞燃料電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、能源儲(chǔ)備裝置、控制單元這幾個(gè)方面展開(kāi)，有利于整車控制與布置的同時(shí)，也能幫助車輛有效地實(shí)現(xiàn)輕量化。

(2)節(jié)能環(huán)保

目前大多燃料電池汽車采用氫作為補(bǔ)充燃料，最終生成的排放物只有水。沒(méi)有具有污染性、毒性及對(duì)人身體有害的物質(zhì)生成。而且氫能可從地球上豐富的水資源中提取，相比于化石燃料具有更大的能量來(lái)源，甚至在未來(lái)有可能從自身排放的水中重新分離出氫能，實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)使用。

(3)續(xù)駛里程較高

由于燃料電池工作效率較高，同體積的氫燃料與汽油相比，省去了無(wú)法回收利用的熱量損失、機(jī)械損耗、腐蝕等能量損耗，氫燃料電池產(chǎn)生的能量能更大限度地用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛。若采用輪轂電機(jī)的布置形式，將產(chǎn)生的電能直接作用于車輪上，那么可能實(shí)現(xiàn)行駛普通燃油車3倍以上的續(xù)駛里程而無(wú)需補(bǔ)充氫燃料，較大程度的填補(bǔ)了新能源汽車中純電動(dòng)汽車只能實(shí)現(xiàn)城區(qū)短途行駛的缺憾。

2.2.2 燃料電池汽車應(yīng)用的局限性

(1)氫氣的儲(chǔ)存、制備和運(yùn)輸不易

雖然氫氣可從地球上豐富的水資源中獲取，但氫氣易燃易爆的性質(zhì)，使其儲(chǔ)存與運(yùn)輸過(guò)程顯得尤為艱難。況且每一輛氫燃料電池汽車上均需要配備儲(chǔ)氫裝置，無(wú)疑是汽車安全性一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn)。再者，補(bǔ)充氫燃料的加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)并不像純電動(dòng)汽車充電站的建設(shè)來(lái)得方便，也在一定程度上限制了燃料電池汽車的發(fā)展。

(2)成本造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)性不高

目前市面上廣泛使用的燃料電池為質(zhì)子交換膜燃料電池，其中的質(zhì)子交換膜需要使用貴金屬材料Pt作為催化劑。而稀土金屬資源本就匱乏，開(kāi)采制造加工成本更是昂貴[7]。況且氫氣的難儲(chǔ)存難運(yùn)輸，也導(dǎo)致車用加注氫氣的價(jià)格昂貴[8]。所以氫燃料電池?zé)o法大規(guī)模投入使用，與其高昂的成本有極大的關(guān)系。

(3)燃料電池核心技術(shù)研發(fā)難道大

相較于日韓歐美國(guó)家，我國(guó)燃料電池汽車起步較晚，核心的電堆功率和高壓儲(chǔ)氫罐的技術(shù)較為落后。且在全球范圍內(nèi)只有美國(guó)杜邦公司可以提供“質(zhì)子交換膜”技術(shù)，多項(xiàng)技術(shù)受限于他國(guó)。電池壽命方面也僅僅只有5 000 h，尚處在試驗(yàn)研發(fā)階段[9]。眾多技術(shù)的不成熟也限制燃料電池汽車的發(fā)展。

2.2.3 燃料電池汽車車型代表—豐田Mirai簡(jiǎn)要分析

與純電動(dòng)汽車相比，燃料電池汽車成本更高，售價(jià)更貴，目前市場(chǎng)中存在的燃料電池汽車更是少數(shù)，所以豐田Mirai 可以說(shuō)是燃料電池汽車史上的里程碑。鑒于中國(guó)加氫站資源不足，所以該車型尚未進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)銷售，在國(guó)外市場(chǎng)也多以租賃的形式進(jìn)行運(yùn)營(yíng)。在美國(guó)，2016 款豐田Mirai 于2019 年10 月上市，當(dāng)時(shí)的售價(jià)在58 325美元（折合37萬(wàn)元人民幣左右），除去政府補(bǔ)貼后價(jià)格不到45 000 美元（折合人民幣約28.6 萬(wàn)元左右），但其實(shí)相比于購(gòu)買，長(zhǎng)租使用該車型的形式在成本上能節(jié)省不少，尤其是可免去加注氫燃料的費(fèi)用。2019 年若以長(zhǎng)租的形式使用該車,每月租金為499 美元（折合人民幣約3 163 元），且3 年租賃期間加氫費(fèi)全免。豐田Mirai 氫燃料電池組的最大發(fā)電功率為114 kW，驅(qū)動(dòng)電機(jī)最大功率為113 kW，最大扭矩為335 N·m，全車有2 個(gè)70 MPa 的儲(chǔ)氫罐，若2 個(gè)全部充滿的話，支持車輛行駛650～700 km[5]。加速性能雖然與純電動(dòng)汽車相似，但是由于其儲(chǔ)氫裝置的體積與質(zhì)量均較大，稍顯笨拙。同樣因?yàn)檐囕v配備2 個(gè)儲(chǔ)氫罐，車內(nèi)空間與車后儲(chǔ)存空間也比傳統(tǒng)汽油車小了一些。

該車型最不便利的地方是補(bǔ)充氫燃料。加氫站的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及加油站的數(shù)量，而且與充電樁數(shù)量相比也是少之又少。截止2019 年7 月，美國(guó)舊金山灣區(qū)的加氫站僅有11個(gè)，而充電站如果只算快速充電站也有至少200 個(gè)，加油站更是不勝枚舉。雖然加氫過(guò)程較便利，只需花費(fèi)大約5 min，但與純電動(dòng)汽車車主日常通勤可以晚上回家充電相比，確實(shí)需要浪費(fèi)不少精力與時(shí)間。而且在燃料價(jià)格方面，如果豐田公司沒(méi)有提出相應(yīng)的免費(fèi)加氫政策的話，車主需要花費(fèi)25 美分/km（折合人民幣1.76 元/km）的費(fèi)用，是純電動(dòng)車每公里行駛成本大約7～8 倍，對(duì)比傳統(tǒng)汽油轎車，如以每百公里油耗為9 L、燃油價(jià)格為6.3 元/L 計(jì)算，燃油成本為0.567 元/km，由此可見(jiàn)燃料電池電動(dòng)車成本確實(shí)比純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽油車的成本高得多。所以，進(jìn)一步限制了燃料電池汽車在市場(chǎng)中的滲透。

2.3 混合動(dòng)力汽車

混合動(dòng)力汽車就是具有2 種或2 種以上可驅(qū)動(dòng)車輛行駛能源的汽車，并且在同一輛車上可以體驗(yàn)不同的2 種能源分別驅(qū)動(dòng)和2 種能源混合一起驅(qū)動(dòng)的3 種驅(qū)動(dòng)模式?；旌蟿?dòng)力的方式很多，油電混合、氣電混合、電電混合，所以混合動(dòng)力汽車不一定是指汽油車和純電動(dòng)汽車的混合。應(yīng)用混合動(dòng)力技術(shù)，大約可以節(jié)約超過(guò)30%的能量。

混合動(dòng)力汽車的分類眾多，大多是油電混合，大體上可以分為插電式和油電式2 種，這2 種類型的區(qū)別在于獲取電能的方式，插電式混合動(dòng)力汽車既可通過(guò)電網(wǎng)對(duì)電池充電補(bǔ)充電能，也可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)從而為電池補(bǔ)充電能，即該車既可充電也可加油。而油電式混合動(dòng)力汽車只能通過(guò)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)補(bǔ)充電能，即該車只能加油，不能充電，電能僅作為輔助能源驅(qū)動(dòng)汽車行駛。但從能量混合方式角度來(lái)說(shuō)，混合動(dòng)力汽車類似電路的布置，可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式與混聯(lián)式[10]。串聯(lián)式即車輛的驅(qū)動(dòng)力只來(lái)源于電動(dòng)機(jī)，并聯(lián)式即汽車的驅(qū)動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)或單獨(dú)供給，混聯(lián)式即同時(shí)具有串聯(lián)與并聯(lián)2種形式的驅(qū)動(dòng)方式。

2.3.1 混合動(dòng)力汽車應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

（1）有效降低油耗，能量利用率高

介于混合動(dòng)力汽車有使用多種能源驅(qū)動(dòng)行駛的能力，車輛可以在不同的行駛工況以不同的能源驅(qū)動(dòng)方式行駛，將傳統(tǒng)汽油車不可避免需要低效率消耗燃油的工況用儲(chǔ)存的電能代替，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，使用混合動(dòng)力汽車，與同款汽油車相比，節(jié)油率在10%～30%左右。并且在一定程度上混合動(dòng)力汽車可以像純電動(dòng)汽車一樣進(jìn)行制動(dòng)能量回收，能量利用效率更大，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)汽油車能量利用效率的缺陷。

（2）提高內(nèi)燃機(jī)工作效率，同時(shí)降低對(duì)電池的要求

能源的混合使用提供了更多不同的混合模式，對(duì)混合動(dòng)力汽車來(lái)說(shuō)，駕駛的機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)。并且與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用Otto 循環(huán)不同，混合動(dòng)力汽車采用的Atkinson 循環(huán)沒(méi)有怠速工況而采用怠速停機(jī)，并且減少了過(guò)程中的泵氣損失，膨脹比加大使熱能更充分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，填補(bǔ)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的短板，有效提高工作效率[6]。并且輔助內(nèi)燃機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車的蓄電池部分，也無(wú)需與純電動(dòng)汽車電池部分功能嚴(yán)格一致，依據(jù)油電混合程度的差異，可以相應(yīng)適當(dāng)降低電池的配置。

（3）可作為傳統(tǒng)汽油車到純電動(dòng)汽車的過(guò)渡車型

目前市場(chǎng)上應(yīng)用的混合動(dòng)力汽車大多為油電混合，發(fā)揮純電動(dòng)汽車一部分優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也沒(méi)有完全摒棄已研究較透徹的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。比起純電動(dòng)汽車與燃料電池汽車，混合動(dòng)力汽車的技術(shù)更為成熟。且由于未完全放棄使用汽油，大眾的接受度較高，使用感受與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車類似，但更為清潔環(huán)保節(jié)省能源，也是混合動(dòng)力汽車在新能源汽車市場(chǎng)占比較多的主要原因。

2.3.2 混合動(dòng)力汽車應(yīng)用的局限性

（1）車體質(zhì)量大

因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車至少有2 種驅(qū)動(dòng)能量，所以至少需要2 種能量對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械，市場(chǎng)上的油電混合汽車，至少需要發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電池、變速箱、能量耦合裝置等部件，不管是與傳統(tǒng)汽油車還是純電動(dòng)汽車相比，需要的部件更多，所以車體總重更大、占用空間更多，一定程度上會(huì)增加油耗，也會(huì)帶來(lái)更多的能量損耗。

（2）動(dòng)力控制系統(tǒng)復(fù)雜

因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車涉及多種形式能源的共同使用，所以動(dòng)力系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)的部分較多[11]，且不同能量形式終究是要以1 種形式工作，能量形式的轉(zhuǎn)換必不可少。再者，混合動(dòng)力汽車涉及能量利用回收，且不同工況下發(fā)電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)有不同的使用狀態(tài)，需提前在控制系統(tǒng)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)運(yùn)算與數(shù)學(xué)模型建立，比只有一種能量控制的車輛復(fù)雜不少。

2.3.3 混合動(dòng)力汽車車型代表—寶馬X1 混動(dòng)版簡(jiǎn)要分析

寶馬X1混動(dòng)版是1輛插電式混合動(dòng)力汽車，動(dòng)力系統(tǒng)包含1 個(gè)1.5T 直列3 缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和1 個(gè)容量17.8 kW·h 的電池組。1.5T 的3 缸發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為100 kW，最大扭矩220 N·m 的動(dòng)力輸出，而后軸電機(jī)最大輸出功率為70 kW，最大扭矩為165 N·m，綜合起來(lái)功率達(dá)到170 kW，最大扭矩385 N·m，這比大部分配備2.0T 發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車具有更強(qiáng)的動(dòng)力。寶馬X1汽油版本身自帶3種駕駛模式，混動(dòng)版加上電動(dòng)部分還有3 種模式，外加D 擋與S 擋2 個(gè)擋位，一共有18 種搭配駕駛方式，以適應(yīng)不同的行駛工況。目前2020 款寶馬X1 汽油驅(qū)動(dòng)型共有4 種配置，最低配置官網(wǎng)售價(jià)為27.88 萬(wàn)元，最高配置官方售價(jià)為33.98 萬(wàn)元，而2020 款寶馬X1 插電混動(dòng)版只有唯一一款車型，官方售價(jià)為39.98 萬(wàn)元，其價(jià)格比汽油版最高配置車型售價(jià)還要高出6萬(wàn)元。雖然目前生產(chǎn)在售的混動(dòng)版車型只有2020 款，但查詢近3 年該車型插電混動(dòng)版的價(jià)格，2017款售價(jià)為39.88萬(wàn)元，2018款售價(jià)為39.68 萬(wàn)元，2019 款售價(jià)為39.38 萬(wàn)元，售價(jià)始終保持在40萬(wàn)元左右。

這款車型的車內(nèi)空間較大，沒(méi)有因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)兼?zhèn)涠鵂奚噧?nèi)空間，具有低油耗、低噪聲、油電切換平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)汽油車油耗9～11 L/100 km相比，這款車型的油耗可降至2～4 L/100 km 左右，且車輛行駛時(shí)駕駛員幾乎感覺(jué)不到油電轉(zhuǎn)化的“突兀感”。但是，也有不少車主表示，自己花了比傳統(tǒng)汽油車型更高的價(jià)格卻依舊是同樣的配置，而目前市區(qū)充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完備，在電池電力不足時(shí)，油耗甚至比同樣車型的汽油版更高，且充電的時(shí)間3 h起步。且對(duì)比市面大多汽車均使用的4 缸發(fā)動(dòng)機(jī)，3缸發(fā)動(dòng)機(jī)在冬天冷車起動(dòng)時(shí)抖動(dòng)和噪聲還是較大。若能有效提高混合動(dòng)力汽車性能與價(jià)格的匹配程度，那么混合動(dòng)力汽車有望早日取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，成為道路上的主流車型。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）純電動(dòng)汽車具有便于控制、清潔高效、噪聲小的優(yōu)點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)新能源汽車市場(chǎng)也已上市大量純電動(dòng)汽車車型，但充電設(shè)備不足與續(xù)駛里程有限仍然是一個(gè)短期之內(nèi)會(huì)限制其發(fā)展的因素。

（2）燃料電池汽車具有工作效率高、節(jié)能環(huán)保、能量效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是目前在國(guó)內(nèi)甚至國(guó)際市場(chǎng)上，仍然是一種小眾車型，由于其成本造價(jià)高昂、氫能源不易獲得、核心技術(shù)研發(fā)難度較大的問(wèn)題，近幾年可能還無(wú)法達(dá)到上市普及的目標(biāo)。

（3）混合動(dòng)力汽車具有能量利用率高、控制靈活的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上出現(xiàn)較高的滲透率，但由于其整車整備質(zhì)量高、動(dòng)力系統(tǒng)控制復(fù)雜，且相對(duì)傳統(tǒng)汽車成本略高，使廣大消費(fèi)者一時(shí)難以轉(zhuǎn)換觀念，未來(lái)可能需要更多政策的扶持以及環(huán)保觀念的普及，才能使混合動(dòng)力汽車更好的融入汽車市場(chǎng)。

目前中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)成為全球新能源汽車的領(lǐng)導(dǎo)者，但是總體上新能源汽車的發(fā)展還處在導(dǎo)入期到成長(zhǎng)期階段，國(guó)家和地方政府都在積極有序、推出政策支持新能源汽車發(fā)展。雖然純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程有限、燃料電池汽車的成本技術(shù)要求高、混合動(dòng)力電池動(dòng)力控制復(fù)雜等方面存在或多或少的問(wèn)題，尚未找到更合適有效的解決辦法，從而無(wú)法使新能源汽車得到廣泛應(yīng)用。但是在日益嚴(yán)苛的節(jié)能及環(huán)保要求，以新能源汽車創(chuàng)新技術(shù)的不斷完善、技術(shù)日益成熟的背景之下，特別是隨著電池技術(shù)的發(fā)展，能量密度的不斷提升和成本的下降，會(huì)逐步解決顧客的里程焦慮問(wèn)題，加氫站和充電站的越來(lái)越普及，會(huì)解決新能源汽車能源補(bǔ)給的問(wèn)題，未來(lái)新能源汽車會(huì)不斷提升與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的競(jìng)爭(zhēng)力，市場(chǎng)份額會(huì)不斷提高。