新能源汽车的研究进展郑思恩摘要：汽车产业近年来迅猛发展，新能源汽车品种层出不穷，所谓的新能源汽车，就是指使用传统燃油以外的能源作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

汽车产业作为国民经济体系中重要的组成部分，在很大程度上代表着国家的综合国力和工业生产的整体发展水平。

由于传统的燃料动力对环境污染与能源问题带来的严重负面影响，开发新能源应用技术是实现可持续发展的必由之路。

文章围绕着新能源汽车种类及特点、最新的技术及我国产业近况、新能源与智能化相结合、国家的宏观政策与目标进行介绍，最后对新能源汽车产业未来的发展作出展望。

1.新能源汽车种类及特点新能源汽车主要包括燃料电池电动汽车(FCEV)、混合动力汽车（HEV）、氢能源动力汽车、纯电动汽车(BEV，包括太阳能汽车)、其他新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车各类型产品。

1.1、燃料电池电动汽车(FCEV)：是以氢气、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，而不是经过燃烧，直接变成电能的。

与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：1、零排放或近似零排放。

2、减少了机油泄露带来的水污染。

3、降低了温室气体的排放。

4、燃油电池的转化效率高（60%左右），整车燃油经济性良好。

5、运行平稳、无噪声。

缺点：燃料电池成本高昂，同时使用成本（氢）也昂贵。

1.2、混合动力汽车：是指采用传统燃料，同时配以电动机或发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。

混合动力汽车按照燃料种类的不同，又可以分为汽油混合动力汽车和柴油混合动力汽车两种。

目前在国内，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力为主，而国际上柴油混合动力车型的发展也比较快速。

优点：1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，发动机相对较小（downsize），此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。

由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。

2、因为有了电池，可以十分方便地回收下坡时的动能。

3、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。

4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。

5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。

6、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。

7、整车由于多个动力源，可同时工作，整车的动力性优良。

缺点：系统结构相对复杂；长距离高速行驶省油效果不明显。

1.3、氢能源动力汽车：就是以氢气为汽车燃料的汽车。

氢能源动力汽车是一种能真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。

不过，氢燃料电池成本过高，而且氢燃料的存储和运输按照目前的技术条件来说相对有点困难。

氢动力汽车优点：排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。

缺点：氢燃料成本过高，而且氢燃料的存储和运输按照技术条件来说非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸。

另外最致命的问题，氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气，如此一来同样需要消耗大量能源，除非使用核电来提取，否则无法从根本上降低二氧化碳排放。

超级电容汽车优点：充电时间短、功率密度大、容量大、使用寿命长、免维护、经济环保等，缺点：能量密度低，很难满足整车需求，故一般作为辅助蓄能器；功率输出随着行驶里程加长而衰减等。

1.4、纯电动汽车(BEV，包括太阳能汽车)：主要是采用电力驱动的汽车，目前，大部分车型是直接采用电机驱动的，有一部分车辆则把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，而其难点在于电力储存技术。

优点：技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。

缺点：蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵；至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1/7~1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。

1.5、其他新能源汽车：包括压缩天然气、液化石油气、液化天然气和乙醇等作为燃料的汽车。

目前，许多国家和地区在这方面的新能源汽车已经有了较大的推广，这也将成为未来世界汽车产业发展的趋势。

2 目前新能源汽车动力三大技术2.1 纯电动技术：因为不借助任何汽油燃料的帮助，纯电动被认为是目前最好的新能源技术。

由于三元锂电技术代替了磷酸铁锂电池，解决的体积大存电少的缺点。

更长的续航里程是三元锂电池的特点之一，同时三元材料锂电池的安全问题已得到改善和解决。

目前三元材料采用的是1∶1∶1的结构，结构更为稳定。

此外，三元锂电池通过电解液以及特殊的陶瓷隔膜技术制作，陶瓷隔膜可以在电池内部短路时隔开短路源，从而明显提高三元锂电池的安全性能。

电池的更新，使新能源汽车迅速的发展。

2.2 插电式混动技术：与纯电动车仅靠电力驱动不同，插电式混动技术在蓄电池电量储备不足的情况下，可以通过自身搭载的汽油发动机弥补蓄电池的里程限制，在蓄电池的续航里程未达到汽油车水平时，插电式混动技术成为最可行的新能源车发展方式之一。

与纯电动车相比，插电式混动技术与其基本相同，同样需要对电池充电，实现纯电动模式行驶，与纯电动车惟一不同的是，使用插电式混动技术的车型装配了一台发动机。

在电池电量耗尽后，以汽油发动机为主的混合动力模式行驶，并适时向电池充电。

借助发动机回收电能与纯电动、插电式混动相比，虽然油电混动技术的电力介入程度最少，但其能够有效降低汽油消耗量，被认为是新能源发展中最佳的过渡形式。

统计结果显示，采用混联式油电混动技术的车型节油达40%。

装配该技术的车型具有功率基本相当的发动机和发电机，驾驶者可在纯电动、混合以及汽油三种模式下进行选择。

行驶中，汽油发动机带动驱动电动机为电池充电。

目前，油电混动技术已发展得较为成熟，大多数电池寿命很长。

因为多了引擎提供动力，电池的使用较少，并无需停下充电，可以优化充电方法，使电池寿命大幅延长，甚至到车辆停驶报废也无需更换电池。

2.3 BMS技术BMS（电池管理系统）大幅度的提高了新能源汽车电池的利用率，防止汽车电池出现过度充电和过度放电，延长了电池的寿命，监控电池的状态，对新能源电力汽车质的飞跃。

下图是BMS的软件构架：3 当前新能源汽车的发展概况目前，新能源汽车在全球未来的市场都具有广阔的前景，在全球范围内它也是个全新的领域、全新的产业。

近几年，汽车产量和保有量从2000年的5837.56万辆、7.6亿辆快速增长为2015年的1023.5万辆、12多亿辆。

十几年来，全球汽车产业平均每年增长 3.7%，但是新能源汽车增长远没有这么这么迅速，所以每个国家的汽车企业需要积极整合与调动其所有有利于新能源汽车产业化发展的积极力量、需要摆正在新能源汽车产业链中的地位与角色。

积极推进各地方政府、新能源汽车制造企业及其配套产业链、能源供给厂家、消费者“四位一体”的共同发展，使得新能源汽车产业发展逐步走向社会现代化。

2014年国家工业和信息化部、财政部发布了第一批《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》，其中表明了首批符合国家扶持标准的新能源汽车名单。

北汽威旺、北汽绅宝、比亚迪E6和腾势、江淮和悦、奇瑞e Q东风启辰、上汽通用Springo、上汽荣威E50、长安E30、吉利康迪。

17款纯电动轿车入选；6款插电式混动轿车也榜上有名像：比亚迪秦、江淮和悦i REV、荣威550PHEV等。

2015-2020年中国典型纯电动汽车车型销量预测表2015年2016年2017年2018年2019年2020年康迪EV 10692 13903 18491 24321 31994 41879 比亚迪秦16063 21139 27786 36465 47754 62367 众泰E20 9773 12792 17001 21947 28642 37318 奇瑞QQ3EV 9935 13164 17058 22288 29085 37891 比亚迪E6 8651 11405 15025 19778 26006 34143 北汽9168 12085 15919 20950 27539 36142 E150/E200 EV21世纪最有希望的新能源汽车，当属燃料电池电动汽车。

最新型的无污染燃料电池是采用氧和氢化学反应转化为电能的装置，产生大量电能后排出的只有水，具有高效率、资源可再生和零排放的突出优点。

早几年国际汽车领域对氢能源燃料电池的研制已经取得了重大进展，但是实现大批量生产的问题，当前还不能很好地解决。

3.1 日美新能源汽车现状美国《时代周刊》已经将燃料电池列为21世纪第一高科技。

通用公司在2010全年生产电动汽车共计100万辆，其中燃料电池混合动力的电动汽车占主要部分。

福特公司则打算以后生产75%混合动力电动汽车。

在美国，许多汽车上加载辅助动力的燃料电池，用以在停车休息时，开动燃料电池，帮助驾驶人员为空调、热饭、看影视等提供电力。

而日本经济产业省早已组成“燃料项目小组”对燃料电池应用及优势进行普及和推广，日本打算，在2020年燃料电池电动汽车在全国保有量达500万辆以上，预计建设3 800个氢加注站才能满足要求。

作为在燃料电池方面领头的本田汽车公司，早已通过美国环保署局和美国加利福尼亚州空气资源的认证，于2002年首批FCX已经在加州的街头展示。

日本三菱汽车公司的燃料电池汽车启动专业网页（VHP）、并正式获得日本国土权威的认证。

LEXUS雷克萨斯企业注重环保、关爱环境、减少碳排，力求达到更高的节能型与经济性，最终达到零排放。

采用混合动力全时四驱轿车，5.0L V8顶置双凸轮轴发动机；转弯及湿滑路况下拥有充沛动力；拥有7挡运动手动模式，自带稳定杆式空气悬架系统，能够更好地保持车身的平顺稳定。

加速快，无级变速。

3.2 我国新能源汽车现状在国家政策的扶持下，中国的新能源汽车产销量在逐年递增，自 2005 年以来，中国新能源汽车的产销量呈明显上升趋势，年均增长率在 30%以上，表明在推广使用新能源汽车方面有着广阔的前景。

2014 年上半年，中国新能源汽车生产 20 692 辆，销售 20 477 辆，比 2013 年同期分别增长 2.3 倍和 2.2倍，中国新能源汽车产业展现出了良性的发展态势，如图所示。

虽然中国新能源汽车的发展存在广阔的前景，但是目前新能源汽车市场仍处于初步发展阶段。

首先，中国新能源汽车从 2012 年销量才开始突破万辆，2013年也仅有 1.76 万辆，不足 2 万辆，要完成政府制定的到 2015 年纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到 50 万辆，2020 年纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达 200 万辆、累计产销量超过500万辆的目标难度较大。