什么是新能源汽车?
新能源汽车泛指主要动力来源不单纯依赖内燃机的车型。
新能源汽车的最大特点是采用了电动机提供动力,给电动机供电的设备是电池,给电池充电的方式可以是内置发电机、外接充电口、太阳能、化学能,甚至是核能。随着新能源车型逐渐替代传统燃油汽车,下一步要做的就是将插电式混合动力汽车归类到传统燃油车范畴。
新能源汽车发展现状:
新能源汽车主要是低碳经济得以快速发展的必然趋势,也是汽车行业不断发展的最后抉择。在现今社会,需要对新能源汽车进行推广以及普及,进而充分利用可再生能源,减少不可再生能源的开发与利用。并且随着人们社会水平的不断提升,人们越来越重视自然环境的保护。
只有不断推广新能源汽车,才能够在根本上节能环保。
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车.包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计,全世界现有超过400万辆液化石油气汽车,100多万辆天然气汽车。目前中国市场上在售的新能源汽车多是混合动力汽车和纯电动汽车。按照中华人民共和国国家发展与改革委员会公告定义,新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(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。
新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。
折叠 纯电动汽车
纯电动汽车(Blade Electric Vehicles,BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车,它利用蓄电池作为储能动力源,通过电池向电动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车行驶。
优点:
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。
折叠 混合动力汽车
混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)是指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆,车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或多个驱动系共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同,混合动力汽车有多种形式。
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。
折叠 燃料电池电动汽车
燃料电池电动汽车(Fuel
Cell Electric
Vehicle,FCEV)是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下.在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种,主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说,燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能,电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。
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。
折叠 氢发动机汽车
氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用的燃料是柴油或汽油,氢发动机使用的燃料是气体氢。氢发动机汽车是一种真正实现零排放的交通工具,排放出的是纯净水,其具有无污染、零排放、储量丰富等优势。
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。
折叠 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。
折叠 其他新能源汽车
其他新能源汽车包括使用超级电容器、飞轮等高效储能器的汽车。目前在我国,新能源汽车主要是指纯电动汽车、增程式电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池电动汽车,常规混合动力汽车被划分为节能汽车。
【太平洋汽车网】新能源汽车是指传统能源之外的各种能源形式,一般为在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
1、纯电动汽车:纯电动汽车顾名思义就是纯粹靠电能驱动的车辆。它必须使用专用充电桩或者特定的充电场所进行充电才能行驶。典型的例子是特斯拉。它的优点是结构简单,保养项目少,使用成本低;缺点是电池的续航里程和电池寿命较短,温度对电池容量的影响非常大,充电的便利性也不好。由于电能的来源广泛,在未来还会有更清洁的电能产生,因此纯电动车是未来的最终发展趋势。
2、混合动力混合动力汽车指的是至少拥有两种动力源,使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车辆。一般动力源采用汽油机和电动机混合驱动,它能够在纯电动模式、纯油模式以及油电混合模式三种状态下下行驶。
混合动力汽车可以分为普通混合动力汽车、插电式混合动力汽车以及增程式混合动力汽车。
(1)普通混合动力普通混动汽车在正常行驶过程中,主要依靠发动机驱动。只有在车辆起动或者低速行驶时,才靠电动机驱动,当遇到坡道或者急加速时,发动机和电动机共同驱动车辆行驶。它是利用车辆在行驶时发动机的多余功率给电瓶充电,所以这种车不需要外接电源。但是它的纯电续航里程极短,一般不会超过5公里。典型的例子是丰田的卡罗拉(参数|图片)等混动车型。这种普通的混合动力汽车,本质上还是汽油车,只是让汽油机更多的时间工作在高效区间而已。
(2)插电式混合动力汽车插电式混合动力与普通混合动力相比,多了一个插电口,能够外接充电。并且电池容量也更大,纯电续航里程更长。这种车型是中国目前大力推荐的,能够享受到高额的补贴,并且不受限行和牌照的限制。典型的例子是比亚迪新能源系列车型。它在纯电状态下还是很节能的,但是在纯油状态下油耗也是很大的。有些人投机取巧,钻国家政策的空子,购买这种新能源车的目的就是获得一张牌照,日常使用中只加油不充电,其实就是一台纯燃油车。
(3)增程式混合动力汽车增程式混合动力汽车就是用发动机进行发电,电动机进行驱动的车辆。当电池组电量充足时采用纯电动模式行驶,而当电量不足时,车内发动机启动,带动发电机为动力电池充电,提供电动机运行的电力(即增程模式)。增程无论什么情况下,都不能由发动机直接驱动车轮行驶,仅能通过电动机驱动。但它也能够像插电式混合动力汽车—样,通过外接电源进行充电。纯电续航里程比较长,一般可达100公里以上,最高可达300公里左右。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
随着新能源汽车的逐渐发展,新车型也在不断面世,究其根本新能源汽车可大致分为三类:BEV、HEV、PHEV。
BEV
BEV(Battery Electric vehicle)是纯电动汽车英文名的缩写,简单来说就是只依靠动力电池和驱动电机来给车辆提供动力来供它行驶,它主要由底盘、车身、动力电池、驱动电机、电气设备等辅助系统组成。
优点:零排放,无污染(除了不好的动力电池),而且没有噪声,节能省钱。
缺点:续航里程达不到人们所期望的标准,相比同档次的燃油车价格贵,充电时间长。
HEV
HEV是“Hybrid Electric Vehicle”的简称,中文翻译成混动车型,这里即为油电混合车型,它就是在原传统汽车发动机驱动系统不变的条件下加装一套电动驱动系统,进行混合驱动,减少了汽车对化石燃料的需求,提高了燃油经济性,从而达到节能减排和缓解温室效应的效果。
这种车型在车辆起步阶段由电池驱动电机进而完成车辆起步;在急加速或爬坡过程中电机会与内燃机一起工作为整车提供动力,在制动或者下坡时,它带有一套制动能量回馈系统,通过这个系统,可以给蓄电池充电,从而达到能量循环的目的。
优点:与传统汽车相比,由于内燃机总是在最佳工况的时候工作,所以油耗非常低。而且不需要充电,只要加满油,就能一边当电动车使用,一边当传统车使用,电池组小使成本低于纯电动汽车,两套系统相辅相成,配合使用。
缺点:价格贵补贴少、可选择车型少、纯电续航里程少、维护成本高(它有两套系统)。
PHEV
PHEV(plug in hybrid electric vehicle)是插电混合动力汽车的英文缩写,它是一个新型的混合动力汽车,它也拥有一台内燃机和一台发电机,主要动力来源是以内燃机为主,电动机辅助驱动模式来运转,而且插电式混合动力汽车的电池容量相比油混的大,可以外部充电,所以它能在纯电模式下进行行驶。
优点:节能环保污染小、可以进行外部充电,与油混相比电池容量较大,可以单独作为一台纯电动汽车来用。与纯电动汽车相比,它不会让人有里程焦虑问题,因为它多了一套动力系统,可以使汽车动力更加充足,行驶里程更远。
缺点:需要安装充电桩。
总结
通过它们的构造与优缺点可以看出,这三种类型的新能源车各有千秋,虽然纯电动汽车是我们未来的发展方向,但是在现阶段技术不成熟的情况下,插电和油混能暂时满足我们所需要的行驶里程,但是由于造价较高,而且补贴也没有纯电动汽车多,所以它的发展相对来说不是特别好,但是不管怎样,选择合适自己的车型才是最好的。
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计,全世界现有超过400万辆液化石油气汽车,100多万辆天然气汽车。而在中国,新能源汽车被广泛应用于部分城市的公共交通领域,部分地方政府也对私人购买新能源汽车予以支持(如上海、广州等)。
而市场上在售的新能源汽车很大一部分是混合动力汽车,小部分纯电动车,还有多运用于公共交通的燃料电池电动汽车。而在这里,新能源汽车主要是指混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车。
通常所说的混合动力一般是指油电混合动力,即燃料(汽油,柴油等)和电能的混合。
太平洋汽车网目前对于新能源汽车在汽车大全分类以及参配页中的划分有以下几类:
分别是纯电动车、增程式电动车,插电式混合动力车以及非插电式混合动力车。纯电动车和增程式电动车是属于电动车范畴(指装备一种或多种动力来源,用电机驱动车轮行驶的车辆,包含增程式电动车。),而插电式混合动力车和非插电式混合动力车是混合动力车(指同时装备两种或两种以上动力来源的车辆,使用发动机驱动和电力驱动两种驱动方式的汽车。)的其中一种分类。
1.纯电动:指仅装备动力电池,由电动机驱动的车辆。
2.增程式电动:指能外接充电电源和车载充电,由电动机驱动的车辆。
3.插电式混合动力:能外接充电电源的混合动力车辆。
4.非插电式混合动力:不能外接充电电源的混合动力车辆。
纯电动汽车名词释义
纯电动汽车,又称电池电动车(Electric battery Vehicle ),是指以事前已充满电的蓄电池供电给电动机,由电动机推动的车辆,而电池的电量由外部电源补充,并且符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好。
电动汽车的组成
电动汽车的组成包括:电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
工作原理:蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶
纯电动汽车
纯电动汽车性能特点
现今的纯电动车性能在多方面都相当不错,跑车方面,Tesla Models,加速由0至100km/h公里/小时只需3.4秒,一般房车例如Smart ED 0至50km/h是6.5秒,这主要归功于电动机的性能,但当用在负重较大的用途上时,使用纯电动车的还不多,这可能是由于电池的性能及成本所至。在扭方面是电动机的强项,因此在一般用途扭力不会的是问题。
由于电动机的扭力输出稳定,控制也比内燃机容易,纯电动车的行驶较畅顺,震动及噪声也较小也不需如一般汽车那样需要经常换挡才能确保有足够动力。例如Tesla Models由静止到极速只需转一次档。
纯电动汽车
技术特点
● 能量转化效率高。燃料电池的能量转换效率可高达60~80%,为内燃机的2~3倍
● 零排放,不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水
● 氢燃料来源广泛,可以从可再生能源获得,不依赖石油燃料。
代表车型:特斯拉Models
混合动力汽车名词解释
混合动力汽车,英文为Hybrid Electric Vehicle,指的是混合动力汽车指拥有至少两种动力源,使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车辆。而在目前实际生活中,混合动力汽车多半采用传统的内燃机和电动机作为动力源,通过混合使用热能和电力两套系统开动汽车。使用的内燃机既有柴油机又有汽油机,因此可以使用传统汽油或者柴油,也有的发动机经过改造使用其他替代燃料,例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。使用的电动力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。蓄电池目前使用的有铅酸电池、镍锰氢电池和锂电池,将来应该还能使用氢燃料电池。
混合动力系统
插电式混合动力分类
混合动力分类的方式有三种。一种是根据有无外接充电电源区分、另一种是根据结构特点区分,分为串联式混合动力(又叫增程式电动)、并联式混合动力、混联式混合动力,还有一种是根据混合度的不同分类。
1.根据是否能外接充电电源特点分类
这种方式包括插电式混合动力以及非插电式混合动力两种。
插电式混合动力和非插电式混合动力的区别
插电式混合动力(Plug-in Hybrid Vehicle,简称PHV),简单说就是介于电动车与燃油车两者之间的一种车。他既有传统汽车的发动机、变速箱、传动系统、油路、油箱,也有电动车的电池、电机、控制电路。而且电池容量比较大,有充电接口。
沃蓝达充电接口
与雷克萨斯RX450h这种非插电的混合动力汽车相比,插电混合动力汽车电池容量更大,可以支持行驶的里程更长。如果每次都是短途行驶,有较好的充电条件,插电混合动力汽车电池可以不用加油,当做纯电动车使用,具有电动车的优点。其车型代表有:宝马i8、比亚迪秦、比亚迪唐、保时捷918等等。
而非插电式混合动力必须加油,通过发动机驱动发电机来给电池充电、低速启动时仅靠电动机驱动行驶、通过发动机直接驱动车轮行驶亦或是电动机与发动机两者共同驱动车轮。其代表车型有:丰田的普锐斯、CT200h、凯美瑞尊瑞。
雷克萨斯CT
2.根据结构特点分类
● 串联式混合动力(又叫增程式电动)
只靠发电机行驶的电气汽车,配置的发动机输出的动力仅用于推动发电机发电。系统输出动力等于电动机输出动力。其中最出名的是雪佛兰沃蓝达、宝马i3增程型(点击进入车系页)。
这一类混合动力,严格来说仍然是电动车。车内只有一套电力驱动系统,包括电机、控制电路、电池。增程型插电混合动力车的电动机直接驱动车轮,发动机则用来于驱动发电机给电池进行充电。因为发动机并不直接驱动车轮,因此也不需要变速箱。这相当于在普通的电动车上装载了一台汽油/柴油发电机。
串联式混合动力系统
优点:
1.具有电动车的安静、起步扭矩大的优点,可以当纯电动车使用,在充电方便的条件下只充电、不加油,使用成本较低;
2.相比其他混合动力模式,增程型混合动力可以不用变速箱,成本略有降低。由于带有发动机发电,只要有加油站就可以一直跑下去,在不方便充电的地方不会被迫拖车,解决基础设施不足的问题;
3.因为发动机不直接驱动车轮,发动机转速和车轮转速、汽车速度没有直接关系,通过控制系统优化,可以让发动机一直工作在最佳转速,即使在充电不便时,市内堵车路况下油耗也比较低,发动机噪音也可以控制的非常小。
缺点:
1.造成功率浪费。由于发动机和发电机并不直接驱动车轮,造成了这部分功率的浪费,而发动机和发电机带来的重量并不减少。譬如:一辆增程式混合动力汽车发动机功率50KW,发电机功率50KW,电动机功率100KW,整车携带了总功率200KW发动机和电机,但是能驱动车轮的功率只有100KW。
2.在高速路况下,油耗反而偏高。这是因为高速路况下,如果发动机直接驱动车轮,可以一直工作在最佳工作模式,而增程式混合动力多了一个转换过程,转换本身要消耗能量,造成油耗反而偏高。
车型代表:这一类的代表车型有宝马i3(可选装增程模块),雪佛兰沃蓝达(有隐藏的直接驱动模式),Fisker卡玛和奥迪A1 e-tron(点击进入车系页)。
宝马i3
● 并联式混合动力
这一类混合动力车内有两套驱动系统,大多是在传统燃油车的基础上增加电动机、电池、电控而成,电动机与发动机共同驱动车轮。车内只有一台电机,驱动车轮的时候充当电动机,不驱动车轮给电池充电的时候充当发电机。
也就是发动机为主,电动机为辅,电动机一般无法单独驱动汽车。系统输出动力等于发动机与电动机输出动力之和,其中最为代表性的是本田IMA系统。
并联式混合动力
优点:
1.没有功率浪费的问题。电动机、发动机共同驱动车轮,没有功率浪费的问题,譬如电动机50KW,发动机100KW,只要传动系统能承受,整车功率就是150KW;
2.并备电动车和汽油车的优点。在纯电模式下,同样有电动车安静、使用成本低的优点。而在混合动力模式下,有非常好的起步扭矩,加速性能出色;
3.使用成本低。因为只是在变速箱上(分变速箱输入端和输出端两种增加方法)增加了一台电动机,在传统燃油车基础上改动较小,成本也比较低。
缺点:
1.在混合动力模式下,发动机不能保证一直在最佳转速下工作,油耗比较高。只有在堵车时因为可以自带发动机启停功能油耗才会低;
2.因为只有一台电机,不能同时发电和驱动车轮,所以发动机与电动机共同驱动车轮的工况不能持久。
3.持续加速时,电池的能量会很快耗尽,转成发动机单独驱动模式。
这一类的代表车型包括:奔驰S400L插电版、比亚迪秦,本田CR-Z(点击进入车系页)。
比亚迪秦
● 混联式混合动力
主要靠电机,发动机为辅助的,电动机和发动机都能单独驱动汽车。由于系统中配置有独立发电机,因而系统输出的最大动力等于发动机、电动机以及充当电动机(部分情况)的发电机的输出动力之和。混联式系统结构复杂,但动力性能和燃油经济型都相当出色,其中最出名为丰田THS-II系统。
混联式与并联式的区别
与并联式混合动力一样,这种模式也有两套驱动系统,但不同的是,混联式有两个电机。一个电动机仅用于直接驱动车轮,还有一个电机具有双重角色:当需要极限性能的时候,充当电动机直接驱动车轮,整车功率就是发动机、两个电机的功率之和;当电力不足的时候,就充当发电机,给电池充电。
混联式混合动力系统
优点:
1.混联式同时具有增程式和并联式的优点:在纯电模式下具有电动车安静、使用成本低的优点;
2.在增程模式下,没有“里程焦虑”,而且发动机可以一直控制在最佳转速,油耗低,噪音小,振动小;
3.在并联模式下,两台电机,一台发动机可以一起工作,三者功率加起来具有非常好的起步和加速性能,是一种比较完美的组合。
缺点:
1.成本高。就是两台电机、发动机、变速箱一个都不能少,配套的控制电路、电池、传动系统、油路也不能少,总体成本要高于其他类型的插电混合动力。因为要控制两个电机和一台发动机,还有不同的工作模式,控制系统也要相对复杂,这也会提高成本。
2.车重大。车的总重量也会大一些。
代表车型:丰田普锐斯、保时捷918(点击进入车系页)。
保时捷918
3.混合度的不同(也就是常说的根据在混合动力系统中,电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重得不同分类)
混合动力汽车
● 微混合动力系统
这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机(一般为12V)上加装了皮带驱动启动电机(也就是常说的Belt-alternator Starter Generator, 简称BSG系统)。该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机,用来控制发动机的启动和停止,从而取消了发动机的怠速,降低了油耗和排放。从严格意义上来讲,这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车,因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里,电机的电压通常有两种:12v 和42v。其中42v主要用于柴油混合动力系统。
代表的车型是PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz。
● 轻混动力系统合
轻型混合动力汽车无法单独使用电动机驱动车辆。别克君越eAssist就是采用了轻型混合动力系统,使用并联式结构,为车辆提供了能量回收、车辆启停等功能。
该混合动力系统采用了集成启动电机(也就是常说的Integrated Starter Generator,简称ISG系统)。与微混合动力系统相比,轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止,还能够实现:
(1)在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收
(2)在行驶过程中,发动机等速运转,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。
代表车型是君越eAssist。
● 中混合动力系统。
中型混合动力系统和轻型混合动力系统一样,由燃油发动机提供动力,电动机只起到辅助作用。但中型混合动力系统在特定情况下(如低速巡航)能够单独使用电动机驱动汽车。例如本田的IMA混合动力系统就是采用并联式结构的中型混合动力系统。
本田旗下混合动力的Insight, Accord 和Civic都属于这种系统。该混合动力系统同样采用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同,中混合动力系统采用的是高压电机。另外,中混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,从而补充发动机本身动力输出的不足,从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高,可以达到30%左右,目前技术已经成熟,应用广泛。
●重型混合动力系统
重型混合动力系统中的发动机和电动机都能单独驱动车辆行驶。如丰田的THS混合动力系统就是混联式结构的重型混合动力系统。使用THS系统的第三代普锐斯Hybrid采用的电动机最大功率达到60kW,最大扭矩达到207Nm,足以推动汽车进行中低速行驶。
该系统采用了272-650v的高压启动电机,混合程度更高。与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。
以上各种不同的混合方式,都能在一定程度上降低成本和排放。各大汽车厂商在过去的十几年,通过不断的研发投入,试验总结,商业应用,形成了各自的混合动力技术之路,而在市场上的表现也是各具特色。
燃料电池电动汽车名词解释
燃料电池电动汽车(Fuel-Cell)是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能,并作为主要动力源驱动的汽车。 燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种,在车身、动力传动系统、控制系统等方面,燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同,主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说,燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能,电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。(奥迪Q5 Fuel-Cell hybird,奔驰B级 Fuel-Cell)
燃料电池电动车
技术特点
● 能量转化效率高。燃料电池的能量转换效率可高达60~80%,为内燃机的2~3倍
● 零排放,不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水
● 氢燃料来源广泛,可以从可再生能源获得,不依赖石油燃料。
近日,长安CS75、东风风神相继曝光了氢燃料电池新车申报图,在以纯电动 汽车 为主的国内新能源车市场,长安、东风两家车企为什么要特立独行?氢燃料电池 汽车 国内外发展现状如何?和传统锂离子电池相比,到底谁才是未来方向?
因为氢气可以通过 电解水 而得到,所以氢燃料电池 汽车 一度被神化,神奇到加水就能跑。但现实中的氢燃料电池 汽车 工作原理可没那么简单。
传统燃油车通过燃料直接 燃烧做功 ,为车辆提供动力;而氢燃料电池 汽车 虽然有“燃料”二字,但却不是利用燃料(氢气)燃烧来获取能量,而是以 氢燃料电池产生的电能 为电机供电,通过电机来驱动车辆。
燃料电池是利用 氢气(H2) 和 氧气(O2) 发生 化学反应过程中的电荷转移来形成电流 ,本质是 水电解的“逆”装置 ,主要由阳极、阴极、电解质三部分组成,其中氢电极为阳极、氧电极为阴极。
氢气进入燃料电池的阳极后,在 催化剂 的作用下, 一个H2(氢分子) 解离为 2个H+(氢离子) ,同时释放出 2个电子 。
而在电池的另一端,氧气进入电池阴极后,在催化剂的作用下, 氧分子(O2)和氢离子(H+) 与通过外电路到达阴极的 电子 发生反应生成 水(H2O) 。
而在化学反应的过程中,为了让 电荷(电子) 在外电路移动形成直流电,所以这一过程最关键的技术就是利用特殊的“ 电解质薄膜 ”将 氢离子(H+) 和 电子 分离开。氢离子体积小,可以穿越薄膜孔洞,被吸引到薄膜另一侧与氧分子结合。而电子则无法穿过薄膜被剥离出来,最终通过外电路形成直流电。
所以只要源源不断地向燃料电池注入 氢气和氧气 ,就可以连续输出电流。
从上文我们了解到,氢燃料电池的主要原料为氢气和氧气,其中氧气很好获得,空气中就含有大量氧气;但氢气的制取就很复杂,而且氢气在常温常压下,是一种极 易燃烧 的气体, 存储和运输都是一个技术难题。
1、氢气的制取
目前工业制取氢气的方法虽然众多,包括 电解水、水煤气法制氢气、太阳能光电化学分解热化学制氢制氢、焦炉煤气冷冻制氢 等,但目前还没有一种价格低廉、无污染、技术优良的工艺方法。
2、氢气的存储、运输
氢气无色无味。 密度小 ,是世界上已知最轻的气体; 半径小 ,在高温、高压下,氢气甚至可以 穿过很厚的钢板 ;另外氢气非常活跃,稳定性极差,泄露后易发生 燃烧和爆炸 。
所以制取出来的氢气如何安全的存储和运输,是一个至今没能很好解决的技术性难题。
四种储氢技术对比
目前主流的氢气存储法有 高压气态储氢、低温液态储氢、固态合金储氢、有机液态储氢 四种,但四种方法各有明显的优缺点,距离氢燃料电池 汽车 领域还有很长路要走。
1、清洁无污染 ,氢燃料电池的“燃料”是氢气和氧气,两者发生化学反应后生成水,是一种无污染,零碳排放的发电装置。
2、可再生能源 ,相比汽油、柴油等不可再生能源,氢主要以化合物的形式存在于多种物质中,比如氢氧化合物(水)和碳氢化合物,而通过电解水就可以获得源源不断的氢气,是一种可再生能源。
3、和普通的锂电池纯电动 汽车 相比,氢燃料电池 汽车 补充 燃料时间短 ,仅需3-5分钟,和燃油车加汽油时间差不错。
4、续航时间长,相比传统纯电动 汽车 300-400公里的续航,氢燃料电池 汽车 的续航一般在 500公里左右 ,而最新一代丰田Mirai,一次加氢的续航里程最高可达 850公里 。
氢燃料电池在 汽车 领域内的研究最早是加拿大的巴拉德公司,其在1979年就开始搭建商业化的氢燃料电池电堆,并在1992年就做了一个90kw的车用电堆给大巴用。
而在1994年,戴姆勒推出了基于梅赛德斯-奔驰MB 100运输车的NECAR 1氢燃料电池 汽车 ,续航里程约130km。丰田的Mirai到了2014年才推出。
相比欧美国家, 韩本 和 韩国 进军氢燃料电池 汽车 领域或许比较晚,但却是 最忠实的拥护者 ,目前消费者可以买到的几款量产氢燃料电池乘用车也出自两国。
最知名的氢能源电池 汽车 当属丰田的Mirai,但在丰田之前,韩国现代于2013年便推出了ix35 FCV。
美国氢燃料电池 汽车 发展现状
在氢燃料电池 汽车 普及方面,美国算是走在前列,丰田Mirai在美国近几年的年销量均突破了1500辆,是Mirai最大的市场。另外美国还拥有全球最大的燃料电池叉车企业Plug Power,目前已有超过 2万台燃料电池叉车 ,进行了600万多次加氢操作。
在加氢站建设方面,美国是目前全球最多的,全美分布了 67座加氢站 。另外美国燃料电池 汽车 使用量也非常高,全年液氢市场需求量的 14% 都被用于燃料电池车。
日本氢燃料电池 汽车 发展现状
日本由于资源的短缺,所以对氢能和燃料电池的重视程度和推广力度在全球来看算是最大的。
2014年,日本制定了“氢能与燃料电池战略路线图”,提出了实现“氢能 社会 ”目标分三步走的发展路线图:到2025年要加速推广和普及氢能利用的市场;到2030年要建立大规模氢能供给体系并实现氢燃料发电;到2040年要完成零碳氢燃料供给体系建设。截止2019年,日本燃料电池乘用车保有量超3000台,燃料电池大巴预计2020年增加到100台。从目前趋势来看,预计到2050年,日本燃油 汽车 将全面向燃料电池 汽车 过渡。
欧洲氢燃料电池 汽车 发展现状
2019年,欧洲燃料电池和氢能联合组织 (FCH-JU)发布《欧洲氢能路线图:欧洲能源转型的可持续发展路径》报告。
欧盟对氢能产业链的设想愿景
报告指出,欧盟要实现脱碳目标,实现能源转型就需要大规模的氢能,将氢能提到了新高度。按照规划,到2050年欧洲能够产生大约2250太瓦时(TWh)的氢气,相当于欧盟 总能源需求的1/4 。大约可以为 4200万大型 汽车 、170万辆卡车、25万辆公共 汽车 和超过5500辆火车 补充燃料。
韩国氢燃料电池 汽车 发展现状
对待韩国氢燃料电池 汽车 ,韩国的步伐可能是迈得最快的。
韩国在2019年1月发布“氢能经济发展路线图”,按照规划,韩国的氢燃料电池 汽车 累计产量由2018年的2000余辆增到2040年的 620万辆 ,氢燃料电池 汽车 充电站也将由14个增至 1200 个。
在氢燃料电池 汽车 发展方面,我国也一直不落后。早在2016年,中国标准化研究院资源与环境分院和中国电器工业协会发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》首次提出了我国氢能产业的发展路线图。对我国中长期加氢站和燃料电池车辆发展目标进行了规划。
另外在《中国制造2025》明确提出燃料电池 汽车 发展规划,更是将发展氢燃料电池提升到了战略高度。
但即便如此,我们在氢能技术、氢能产业等方面,与国外先进水平还有一定差距。
另外与丰田、现代不同的是,我国氢燃料电池 汽车 主要分布在 商用车领域 ,主要为城市客车、公交与厢式运输车, 乘用车少之又少 。
荣威950 FULL CELL 算是国内 第一款氢燃料电池乘用车 ,并且早在2014年便推出市场。但因为生不逢时,氢能产业不成熟,加氢站少,再加之政策主要偏向传统锂离子纯电动 汽车 ,所以荣威950 FULL CELL几乎没人买。而且在荣威950 FULL CELL之后很长一段时期内,国内车企再没有出现第二款氢燃料电池乘用车。
直到2020年,随着广汽Aion LX Fuel Cell(650km)登陆工信部新车目录,才预示着国内 第二款量产氢燃料电池乘用车 的到来。而这次曝光的CS75 PHEV和东风风神AX7,算是国内第三款和第四款量产氢燃料电池乘用车。
我国虽然在氢燃料电池乘用车方面走得比较慢,但氢燃料电池商用车却发展顺利。相关数据显示,从2016年开始,国内氢燃料电池商用车产销都保持着不错增长态势,截止2019年保有量超过 6000辆 ,已达成《节能与新能源 汽车 技术路线图》中到2020年实现5000辆燃料电池 汽车 规模的阶段性目标。
目前随着国家对氢燃料电池 汽车 的重视以及各地氢能项目的陆续开工投产,我国的氢能和燃料电池 汽车 产业链将逐步完善,关键技术也将取得重大突破,未来值得期待。
从国家信息中心的报告来看,现阶段传统纯电动 汽车 所使用的电池主要有 液态锂离子电池、铅酸电池和镍氢电池 等,但受限于能量密度和充电时间等,发展已经遭遇瓶颈。
据悉,大众和丰田已经不在传统锂离子电池上投入,主要依托比亚迪、宁德时代等供应商,提供传统锂离子电池,而他们则会把主要精力放在 下一代动力电池 的研发上。包括 金属空气电池、全固态锂离子电池 和 燃料电池 等。
但一个新技术从研发到技术成熟再到大面积商用,是一个漫长的过程,所以在很多技术难点没有突破之前,氢燃料电池 汽车 能否替代传统纯电动 汽车 还不好说。
所以在下一代动力电池没有实现重大技术突破之前,传统锂离子纯电动 汽车 仍然是新能源 汽车 的主流,而且会存在很长一段时间。
相比传统锂离子电池纯电动 汽车 ,氢燃料电池 汽车 在续航、加氢时间等方面确实存在诸多优势,但从目前来看,氢气的生产、制造和运输等环节仍然是技术难题。
从国内外氢燃料电池 汽车 的发展现状来看,我们在氢能技术、氢能产业等方面与国外发达国家尚有差距,如果再不发力,将来一些核心技术可能受制于人。好消息是我们看到政策的倾斜和越来越多车企投入到氢燃料电池 汽车 的研发和生产上。
假以时日,氢燃料电池 汽车 能够取得重大技术突破,那么氢燃料电池 汽车 走近普通老百姓的日子就真的不远了。
新能源汽车其实很好理解,我们将以前的汽油车、柴油车统称为传统能源汽车,而如今新能源车的主流是以电力为主的车型,未来可能还会有氢动力或者更先进的动力系统,这些我们统统称为新能源汽车,从目前来看新能源汽车主要有以下几种。
首先是油电混合动力车型,这可能也是比较早的新能源车。油电混合动力是一种用电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车,平时不需要充电只要加油就可以正常行驶和传统动力汽车没有差别。但是在起步、加速时,由于有电动马达的辅助,所以可以降低油耗,但不损失性能。
甚至可以关闭发动机,由电池单独驱动,实现"零"排放,只是当电池快消耗完毕之前打开发动机充电即可。目前,混合动力车型主要以日系为主,像普锐斯、丰田雷凌等都是属于油电混合动力车型,但是由于不能安装充电桩,因此拿不到国家的新能源补贴。
其次就是纯电动汽车,纯电动汽车顾名思义是完全通过电力来进行驱动,真正零排放的车型。纯电动汽车必须使用充电桩给它充电,但是充电时间会比较长。另外值得注意的是,纯电汽车的续航里程比较短,基本上就是城市代步使用。
不过纯电车能够享受很多新能源优惠补贴,尤其是北京不用摇号、不限行;上海地区送沪牌等优惠政策的确很吸引人。比较有代表性的纯电汽车品牌有——特斯拉、北汽新能源等。