新能源汽车技术路线发展分析

新能源汽车技术路线发展分析

陈安海 1 张则顺 1 孟元 2 李欣 3 雷其会 4 严永利 5

潍柴雷沃重工股份有限公司五星车辆厂 山东 潍坊 2622 00

1. 山东雷萨专用汽车制造有限责任公司 山东 潍坊 262200

2. 612301198001022784

3. 370832197903206713

4. 河南德力新能源汽车有限公司 河南 安阳 455112

摘要：为减少燃油车对石油资源的依赖，新能源动力方案被应用到汽车上来，各种技术路线众说纷纭。本文结合全球几大经济体，对行业中的新能源技术路线进行分析，讨论了几种新能源汽车技术方案的特性和发展方向。

关键词：混合动力 新能源 增程式 燃料电池

1 新能源汽车技术路线

新能源汽车是以传统燃油车作为对照的汽车类型，广义上讲，不单纯以汽油或柴油为燃料，不依赖或不完全依赖内燃机为动力的汽车都可以归入新能源汽车。

新能源汽车主要有：混合动力汽车（HEV，PHEV，增程式）、纯电动汽车（BEV）、燃料电池汽车（FCEV）、替代燃料汽车等。

从节能和降低污染物排放的效果来讲，其效果从低到高依次是替代燃料、混合动力、BEV、FCEV。各国都把纯电动和燃料电池汽车作为远期发展目标，期望实现完全电气化驱动。

从能源转换效率来看，乘用车的能量转向效率是：汽油发动机WTW为 15%（WTT85%，TTW17.9%，相乘得15%）；电动汽车WTW为28%（WTT42%，TTW67%，相乘得28%）。可见BEV的WTW效率相比内燃机有较大优势。

1.1 混合动力汽车

混合动力，是指采用传统燃料，同时配以电池、电机来改善动力输出,降低油耗的车型。混动根据电功率占车辆驱动动力的比例又可分为微（弱）混、轻混、强混、PHEV等几种类型。

混动仍以内燃机为基础，通过增加电池和电机模块，实现辅助驱动和制动能量回收以及电力行驶功能，达到节油减排的效果。在混动车型中，以PHEV和增程式的节油效果最好。

1.2 纯电动汽车

纯电动汽车，就是完全依赖电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有部分车辆采用轮毂电机技术，将动力传动和制动装置都整合到轮毂内，使得电动汽车的机械部分大大简化。

作为未来道路交通工具的主要发展方向，纯电动汽车得到了各国政府和主要汽车制造企业的扶持和推动，随着成本的逐步降低，续航里程的不断提高，以及充电设施的加速建设，大规模产业化的基础已经具备。

1.3 燃料电池汽车

料电池汽车（FCEV）是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用（非燃烧）变成电能。过程中不会产生有害产物，因此FCEV是无污染汽车，其能量转换效率比内燃机要高2~3倍，因此从能源利用和环保方面来说，FCEV是一种最为理想的车辆。

1.4 替代燃料汽车

替代燃料汽车是指用压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）、液化天然气（LNG）、甲醇、乙醇等作为燃料的汽车。

替代燃料汽车本质上仍然是内燃机汽车，只是将能源从汽油或柴油换成了代用燃料，实现了能量多元化，并在一定程度上可以降低污染物排放。缺点是TTW效率低，对于整体的能量转换效率并无提升，不是理想的发展方向。

2 新能源汽车发展现状与趋势

中美欧的油耗指标和环保法律，促使车企大幅降低新车的平均油耗。车企的技术路线有两条，一是在现有的内燃机+变速箱的动力总成上挖掘剩余潜力；二是采取新的动力总成技术，加入电驱动技术或完全采用电驱动。

在发展方向上，目前汽车行业基本上围绕混合动力、纯电动和FCEV这三个方向开展布局，进行技术的研究和产业化的积累。天然气和乙醇汽车等新能源汽车由于节能减排效果非常有限，虽在一些国家和地区获得了发展，但不可能成为市场主流。

多数国家都将新能源车发展方向锁定在BEV和FCEV上面，而把混合动力当过渡产品。

在BEV和FCEV这两个能量来源的选择方面，各国的电力设施很完善，所以BEV的商业化难度要小一些。发展氢燃料电池动力，氢气的制取、存储、运输、充填等都要从零开始，要再造一个能源体系，需投入的资源很庞大，时间也很漫长。所以FCEV的商业化难度要大，发展也会较纯电动汽车慢一些。

2.1美国

美国的新技术的开发方面历来走在世界前沿，历届政府十分重视新能源汽车的发展，并力图掌握核心技术优势。美国政府先后在HEV、EV、生物质能、氢燃料电池等领域全面下注，通过财政资助、税收政策、政府法案等多个方面推动新能源汽车发展。

2.2 欧洲

欧洲在内燃机汽车领域占据很大的技术优势，在新能源汽车的发展方向上，也选择从汽油车到柴油车，再向混合动力、增程式/PHEV、BEV、FCEV逐步过渡的方法，充分利用基础优势，逐步降低油耗和污染物排放。

在未来的发展方向上，各大车厂基本以PHEV、BEV、FCEV为发展方向。

2.3日本

日本以丰田为代表的企业在混合动力领域进行了多年的精耕细作，对新能源汽车的发展做出了很大的贡献。本田也是混动技术的坚定支持者。在FCEV领域，丰田和本田掌握了非常深厚的技术优势。

2.4中国

我国在新能源汽车的自主创新过程中，从一开始就避开了技术难度最为复杂的混合动力汽车发展路径，在中短期主攻纯电动汽车方向，长期则将FCEV作为未来的发展方向之一。近年来由于充电网络建设较慢，我国新能源汽车产业又逐步转向插电式混合动力这一技术难度相对较低，产业化较易实现的产品方向，形成了BEV和插电PHEV两翼齐飞，乘用车和商用车齐头并进的局面。

在新能源汽车领域，我国企业开始时选择技术门槛较低的BEV作为切入点，并逐步渗透到PHEV，取得了显著的发展成就。

在FCEV领域，由于我国汽车企业的技术储备不足，且氢气的制取、运输、存储等方面还没有展开有效的探索，商业化的步伐会落后于欧美日等国家和地区。

3 结论

本文对新能源汽车的几种技术路线进行了介绍，并深入分析了各种技术路线的特性、发展历史、发展趋势等，为新能源汽车技术路线的选择方面提供了思路和方法，对于新能源汽车的发展研究具有参考意义。

参考文献

1. 王芳，夏军.电动汽车动力电池系统安全分析与设计[M].北京：科学出版社，2016.9