汽车的未来
——新能源汽车及其发展探究

刘怡轩

（西安中学，西安 710003）

1 新能源汽车概述

新能源汽车是相对于传统汽车而言的，我国对于新能源汽车的定义来自2009年国家发改委颁布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，该规则给出的定义如下：使用先进技术、先进结构、先进动力和先进配套，采用非传统化石能源（汽油、柴油）作为驱动能量来源，包括但不限于电力、清洁天然气、混合动力、燃料电池和其它新能源，拥有区别于传统汽车结构或动力模式的先进汽车。

在能源的使用上，传统汽车一般使用化石能源作为动力来源（汽油、柴油），而新能源汽车则采用非化石能源，例如电力、天然气、燃料电池等能源。因为电力容易获取、电能作为驱动能源较为稳定和安全、电能驱动的汽车在加减速性能上非常出众等优势，新能源汽车早期以电动汽车为主，后来随着汽车工业的不断发展，其它新能源逐渐加入到汽车的动力系统中，逐渐构成了现在多种多样的新能源汽车类型。

2 新能源汽车分类

电动汽车是最早应用和最成熟的新能源汽车模式，其主要包括以下几种：

（1）纯电动汽车（EV）。纯电动汽车（EV），顾名思义，其只以电能作为驱动动力，没有其他能源介入。电池是汽车的储能设备，相当于传统汽车的油箱，发动机则又电动机所代替，通过电能持续产生扭矩，从而驱动汽车。纯电动汽车的优势是其可以实现零排放且其动力输出比较线性，即开即用，操作性非常好，而且运动平稳，不会产生较大的噪音和振动。但是其缺点也十分明显，因为现在充电设施比较匮乏，电动汽车的储能能力又比较低，所以其续航和电源的补充都是短板。纯电动汽车的这些特点也决定了其现在主要应用在市内上下班出行代步，两地通勤车等情况。纯电动汽车的生产厂家很多，宝马i3、奥迪A3 e-tron、比亚迪唐等都是市面上比较成熟的电动汽车。

（2）混合动力汽车（HEV）。混合动力汽车（HEV）是指具有多于一种能量转换器来提供汽车驱动动力的混合型电动汽车。相比于传统燃油汽车只有一种“内能转化为机械能”的能量转换器而言，混合动力汽车提供了其它的能量转换模式。HEV可以看作是燃油汽车和电动汽车的综合体，HEV不仅具有电动汽车低排放和高加速性能的优势，而且发挥了燃油汽车能量密度高、能源获取便捷的特点，不仅有效降低了燃油汽车的能源消耗和排放，还提高了电动汽车的续航里程，是一种兼顾经济和高效的交通工具。

（3）燃料电池汽车（FCV）。燃料电池汽车（FCV）则是利用普通燃料，例如甲醇、乙醇、液态氢等，通过燃料—电能转化装置不断提供电能来驱动的汽车，由于其能源利用率较高，所以被各大车企高度重视，也是新能源汽车资本进入的热点领域。

（4）气体燃料汽车（GFV）。与传统的汽车都以汽油、柴油等液体燃料为能源不同的是，气体燃料汽车（GFV）则是以天然气、煤气等气体燃料的燃烧作为动力来源。由于气体燃料的利用率和排放量小于传统化石燃料，所以其作为一种新能源被国家大力发展。

以上的新能源汽车市场占有率较高，但是与普通燃油汽车相比还是有较大差距，随着电动汽车的不断进步和气体燃料汽车能量利用率的不断提高，新能源汽车也会持续发力，在市场中形成不小的竞争力。除了以上主要的新能源汽车外还有双燃料汽车和两用燃料汽车。

3 新能源汽车的发展

从19世纪30年代开始，英、法等国便开始研究电动汽车，世界上第一台电动汽车是由法国人发明设计并制造出来的，1881年法国人Gustave Trouve以燃油汽车基本结构为骨架，那时的汽车电池以铅酸电池主要能源，以直流电机为驱动电机，组装成了有史以来第一辆完整意义上的电动汽车。此后，随着原油开采技术的不断提高，汽油成本不断降低，电动汽车被人类看成为一种异类，发展陷入低谷。但是进入21世纪以来，随着原油危机和全球变暖的持续影响，欧美和日本又开始不断研究新能源汽车技术。世界上新能源汽车技术最先进的两个国家是美国和日本，其它诸如德国、法国、韩国等也在不断地追赶之中。

美国占领着全球新能源汽车技术的制高点，在早期已经开发出纯电动汽车、燃料电池汽车、气体燃料汽车、混合动力汽车等多种新能源汽车，其中以燃料电池汽车最为著名。美国三大车企之一的戴姆勒—克莱斯勒在上个世纪总共研发出了不下20款燃料电池汽车，其与德国车企梅赛德斯奔驰合作，以奔驰A级车为基础，为其添加了燃料电池和电动机，并搭配了全新的动力总成，构成了著名的梅赛德斯奔驰A级F-Cell燃料电池车型。该车型的能力稳定、排放较小并且续航能力强大，是新能源汽车技术史上的一个重要突破，该类车型已于2010年量产并在北美市场发售，并获得了不错的反响。后续，雪佛兰也推出了其自主知识产权的汽油—电能燃料电池汽车，该种汽车将汽油分解，产生一定的氢气，从而供给燃料电池发电，不过这种电池的能量转化效率较低，并未实现商用。日本从二战之后就开始开发自主知识产权的新能源汽车，这也与其自身的国情高度相关。众所周知，日本地理面积小，资源匮乏，特别是石油资源，高度依赖进口，再加上日本人偏好环保和集约化产品，所以早年日本的各大车企就开始研发新能源汽车。与美国不同的是，日本的新能源汽车技术主要集中在混合动力汽车方面，这其中又以两大汽车家族—丰田和本田尤为突出。丰田从2003年开始，便开始在自家车型普锐斯上使用混合动力系统，这也是丰田的第二代混合动力系统，其油耗明显减小，且操纵性很强，在市场上取得了巨大的成功。在同一时间，本田也开发出自己的Insight混合动力汽车，和丰田构成了竞争关系。而如今，最具标志性的新能源汽车便是丰田的“凯美瑞”和“卡罗拉”混动版本，本田的“雅阁”混动汽车，这些车型的混合动力汽车虽然都是基于自家的燃油版本汽车，但是其油耗相比传统汽车都有着不小的降低，其中工信部测定的“凯美瑞”百公里油耗直接从6.5L左右降低至4.1L左右，丰田的混合动力系统可完美地分别使用电动机和发动机来行驶，油耗与低等级排量的车辆相当，功率却与高等级车辆相当，同等排量的车辆相比，其低油耗性能居世界前列。我国的新能源汽车技术起步较晚，核心部件电动机和电池被国外技术所垄断，早期在清华大学和吉林大学由众多科学家组成课题组开展研究，以电动汽车和气体燃料汽车为主，但是技术不太成熟，导致正式的量产迟迟不能实现。21世纪以来，我国先后多次将发展新能源汽车写入了发展规划，可见新能源汽车在未来有着巨大的发展前景。现如今，我国的比亚迪、北京汽车、上海荣威汽车、江淮汽车等企业都已经研发出自己的新能源汽车，标志着我国新能源汽车进入到了稳定增长的阶段。

4 新能源汽车的未来

新能源汽车作为新的事物，其变化可以用天为单位来衡量，综合来说主要有以下发展趋势：

（1）电动汽车的发展将取决于电池技术的进步。电动汽车的局限性便是其续航时间，未来研制出高能量密度和高温度适应性的电池将会大大推广电动汽车的发展。

（2）驱动电动机呈多样化发展。驱动电机相当于传统燃油汽车的发动机，其承担着能量转换的作用，所以在电动汽车总成本中也占据着非常大的比重。不同厂家的电动汽车会根据自身的结构特点和能源利用率选择合适的驱动电机，例如开关磁阻电机、永磁同步电机、无刷直流电机等就是常见的选择方式。

（3）混合动力汽车会显示出更好的市场适应性。由于充电设施的匮乏和电池技术的停滞不前，纯电动汽车在市场中迟迟不能得到消费者的青睐，纯电动汽车的产业化进程举步维艰。而混合动力汽车作为传统燃油汽车和电动汽车之间的过渡产品，一方面充分发挥了现有内燃机技术优势和能源便于获取的特点，另一方面也发挥了纯电动汽车带来的操纵性更好和电动机驱动无污染的优势，在未来电动汽车普及之前，将成为此过渡时期的“主力军”。另外，为了加快新能源汽车的发展，政府起着至关重要的作用，政府要加大资金投人和政策引导，从源头上提高新能源车企的积极性；作为汽车企业，必须加大对新能源汽车研发的力度，研发和制造出更为优秀的新能源汽车产品；而且要加大示范运行范围和力度，为新能源汽车规模化、产业化发展做准备，为相关配套设施的建设提供各种便利。相信在不久的未来，新能源汽车必将取代传统汽车更好地服务于人们的出行。

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