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一切皆为电动化：前瞻汽车新能源发展方向2009年12月24日 14:08凤凰网汽车【大 中 小】【打印】 共有评论3条能源紧张和环境污染已成为目前威胁人类的两大突出矛盾。为了解决能源危机，世界上各大主要汽车厂商都在致力于能够替代石油的新能源汽车。与此同时，各国也越来越重视汽车的环保性能。今年7月由工信部制定的新能源汽车生产准入管理规则正式实施，并且这一管理规则中也具体指出受我国政策鼓励的新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车(BEV，包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其它新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车等各类别产品。事实上，多种多样的混合动力汽车，氢动力汽车，燃料电池汽车，纯电动汽车已经在众多国内和国际车展上频频亮相，那么谁有可能成为未来新能源的真正王者呢？备受人们关注的混合动力汽车以及纯电动汽车究竟离我们有多远呢？肩负过渡重任的混合动力随着丰田普瑞斯在国内的国产，以及众多自主品牌纷纷推出各自的混合动力概念车，混合动力这个概念再中国变得不再陌生。所谓“混合动力”就是指汽车使用内燃机驱动和电力驱动两种驱动方式，通过两种动力源的配合使发动机一直保持在优化的工况状态。混合动力系统可以使车辆的动力性更好，排放更优，同时油耗也可以降低。在以电力为动力源的新能源技术中，混合动力技术成为了最早量产化的技术。作为连接电动汽车时代和内燃机汽车时代的过渡产品，混合动力技术无疑是个不错的折中选择。目前几乎各大汽车公司都有具备各自特色的混合动力形式，由于单从混合动力形式上并不能很好的判断，于是一种对混合动力技术的新评价标准“混合化程度”成为技术判断的参考。它被分为全混合动力， 辅助混合动力，轻度混合动力和插电式混合动力。消费者可以通过混合化程度来迅速判断各类混合动力车型的技术水平和节油性能。全混合动力是指既可以使用汽油发动机或电动机单独驱动车辆也可以同时使用两种动力的混合动力汽车。它们普遍采用大容量电池以供给电动机做纯电动模式运行，同时还具有动力切换装置用以发动机，电动机各自动力的耦合和分离，不过这些设备往往由于技术复杂而造价较高。目前，丰田普锐斯综述图片论坛，雷克萨斯GS450h和福特Fusion综述图片论坛混动都是全混合动力的代表。图1：今年5月福特推出的全新Fusion Hybrid以一箱油行驶2326.63公里刷新了汽油动力中级轿车的全球最省油纪录。其中福特Fusion Hybrid采用全混合动力架构。图2：丰田普锐斯是目前全球销量最大的混合动力车型，今年推出的第三代普锐斯仍然采用全混合动力架构，综合油耗较上一代车型又有下降。一切皆为电动化：前瞻汽车新能源发展方向(2)2009年12月24日 14:08凤凰网汽车【大 中 小】【打印】 共有评论3条辅助混合动力是指车辆依然以发动机为主要动力来源，大扭矩助动电机作为辅助动力来源与主要动力相联。电动机被安装与发动机和变速器之间，当行驶中需要更大驱动力时，它被用作一个大型的电动机。当需要重新启动熄火的发动机时，它被用作为一个起动机。最新一代的辅助混合动力技术也可以使用电动机单独驱动车辆，但是电动机功率相对全混合动力形式仍然较弱。最新上市的本田insight综述图片论坛和思域综述图片论坛混合动力版便是辅助混合动力技术的典型代表。由于本田在发动机技术的更胜一筹，因此本田IMA辅助混合动力系统在节油和环保表现并不输于以丰田为代表的全混合动力技术。图3：最新上市的本田Insight是辅助混合动力技术的典型代表，本田IMA辅助混合动力系统在节油和环保表现并不输于以丰田为代表的全混合动力技术。轻度混合动力是指在传统发动机基础上，替换更大功率起动机的车辆。当发动机关闭后，可以依靠这台起动电机快速将发动机拉到较高转身下重新启动发动机，这样可以令内燃机的起动更有效及节省汽油，同时这种车辆可以在减速、刹车时关闭发动机以节省燃油。但是从技术上来说，轻度混合(Mild Hybrid)不算是真正意义上的混合动力车辆，因为这样的车型并不能达到混合动力车所要求的节油标准。例如，奔驰Smart综述图片论坛 MHD轻度混合动力车，别克君越综述图片论坛混合动力车都属于轻度混合动力，节油效果并不显著。图4：别克君越混合动力车与雪佛兰Malibu都属于“轻度混合动力”，由于电机功率过小，同时电池容量非常有限，因此节油能力也有限。图为通用开发的BAS轻度混动系统。图 5: 从EPA油耗与排放测试结果上看，节油和减排效果最好的是全混合动力形式，轻混合动力形式实际效果并不明显，与同级常规动力车型仅下降了8%的油耗一切皆为电动化：前瞻汽车新能源发展方向(3)2009年12月24日 14:08凤凰网汽车【大 中 小】【打印】 共有评论3条插电式混合动力(PHEV)是Plug-in Hybrid Electric Vehicle的缩写，是指可以使用家用电源插座(例如110V/220V电源)并且在行进过程中可以对混合动力系统中电池充电的汽车，这种混合动力汽车比全混合电力汽车有较长纯电动行驶里程综述图片论坛(30、50或80公里，依设计而异)，但需要时，仍然可以像通常的串联式混合动力汽车一样工作。图6：插电式混合动力汽车比全混合电力汽车有较长纯电动行驶里程(30、50或80公里，依设计而异)，但需要时，仍然可以像通常的串联式混合动力汽车一样工作。图7：有望于明年上市销售的雪佛兰volt综述图片论坛混合动力车便是一款典型的插电式混合动力车，可以利用家用电源充电，充电1次可作为电动汽车行驶约64公里。有望于明年上市销售的雪佛兰Volt混合动力车便是一款典型的插电式混合动力车，尽管通用本身更希望人们将其称为“增程电动汽车”。雪佛兰Volt采用一台额定功率为45kW(峰值输出功率为120kW)电动机驱动前轮的驱动方式，配合1.0升排量三缸涡轮增压ECOTEC汽油发动机以及最大输出功率为53kW的发电机。雪佛兰Volt混合动力车的车载电池采用锂离子充电电池，其容量为16kWh，这是目前销售的丰田普锐斯综述图片论坛装备电池容量的12倍。这套锂离子电池可以利用家用电源充电，充电1次可作为电动汽车行驶约64公里。一旦电池即将耗尽，发动机带动发电机发电，此时耗油量相当于每升可以行车42公里(折合2.4升/百公里)。这样的油耗是传统混合动力车和汽油车所望尘莫及的。混合动力小结：优势互补的工程哲学混合动力电动汽车的工程哲学是集成优化电机驱动和发动机驱动，发挥电机驱动的优势来弥补发动机驱动的弱点，使发动机保持在最佳工况工作，取消怠速，并且能够再生制动能量反馈。混合动力系统需要发挥其作用，使电机驱动和发动机驱动结合不是简单的一加一等于二。能否真正意义上做到节油环保，才应该是决定是否将混合动力汽车产品向市场推广的判断标准。目前传统混合动力技术虽然在排放上优于传统的汽油发动机汽车，但是其所能达到的燃油经济性却在实现百公里油耗5升左右后止步，而百公里5-6升的油耗在不少小排量发动机上也并不是不能达到的。因此电池容量更大的插电式混合动力车很可能将成为现有混合动力技术走出瓶颈的关键一步。也许有人认为起步较晚的自主品牌在混合动力方面没有太多作为，但是从今年上海车展上看，中国一些自主品牌已经在混合动力方面找到门道，并且建立了一套独特的设计理念综述图片论坛。可以说，一汽轿车奔驰上海车展展出的奔腾B50综述图片论坛 HEV在技术层面上已经完胜去年铺天盖地宣传炒作的比亚迪F3综述图片论坛 DM，不过国有企业一贯死板的宣传方式令不少观众忽略了这款性能出众和具有设计理念的全新混合动力车。图8：混合动力电动汽车的工程哲学是集成优化电机驱动和发动机驱动，发挥电机驱动的优势使发动机保持在最佳工况工作。大众将这一理念延伸至柴电混合动力。图9：与前面所说的丰田普锐斯，雪佛兰Volt不同的是，奔腾B50 HEV同时应用了三项混合动力技术，分别是混联式混合动力，BSG怠速停机/快速启动和插电式充电技术。奔腾B50 HEV的混动结构不同于丰田普锐斯，它采用一台额定功率为20kW(峰值功率30kW)的主电动机配合一台最大输出功率67kW的1.5升CA4综述图片论坛GA1综述图片论坛H 直四VVT发动机以混联的方式驱动车辆。汽油机的启动机则由一台5kW的辅助电动机代替实现怠速停机和快速启动功能，从而消除传统混联混动车型频繁启动关闭发动机时的震动。奔腾B50 HEV的车载电池采用锂离子充电电池，其容量为8.6kWh，这是目前销售的丰田普锐斯(prius)装备电池容量的6倍多。这套锂离子电池可以利用家用电源充电，充电1次可使奔腾B50 HEV作为纯电动汽车行驶约60公里。与前面所说的丰田普锐斯，雪佛兰Volt不同的是，奔腾B50 HEV同时应用了三项混合动力技术，分别是混联式混合动力，BSG怠速停机/快速启动和插电式充电技术。通俗的比喻来说这款奔腾B50 HEV同时融合了类似丰田普锐斯Prius的混联驱动方式，又实现了别克新君越综述图片论坛轻混车型上的BSG怠速停机/快速启动功能，另外由于匹配了大容量锂离子电池从而实现了如同雪佛兰Volt那样的插电式可外接充电功能(Plug-in)。单从原理上说，奔腾B50 HEV利用BSG快速启动技术和插电式混动技术的优点弥补了混联驱动的缺点，从而最大化的凸显混联驱动的优点。奔腾B50 HEV所体现的设计理念不仅很独特，并且还将混合动力优势互补的工程哲学发挥到极致。 一切皆为电动化：前瞻汽车新能源发展方向(4)2009年12月24日 14:08凤凰网汽车【大 中 小】【打印】 共有评论3条虚无缥缈的氢经济时代氢燃料电池车的蓝图是完美的，但是现实却是残酷的。氢燃料电池车以氢气为能源，利用电解水的逆反向原理，通过氢和氧结合反应生成的电为动力驱动行驶。因此，燃料电池车也是电动汽车的一种，而并非传统的内燃机汽车或混合动力汽车。燃料电池车使用的氢气可以快速再生，因此可以完全摆脱对石油的依赖，并且整个运行工程中不会产生CO2，真正意义上实现了汽车零排放的最终追求。图10：通用在本世纪综述图片论坛初频频推出采用氢燃料电池技术的概念车，但是却始终无法回避高制造成本与使用成本，以及加氢站严重不足的现实问题。图11：成本高昂的燃料电池车和稀少的加氢站告诉我们：虚无缥缈的氢经济时代也许还需要再等上几个20年。但是近年来，曾经标榜“氢经济”的通用汽车将主要研究精力都转向插电式混合动力车，欧洲厂商则开始尝试柴油综述图片论坛动力与电动机的混合动力研究，丰田执着于汽油发动机与电动机的混合动力，以三菱为代表的多数日本企业仍然为针对日本本土市场所研究的纯电动车做出努力。前些年被厂商和媒体热炒的“燃料电池”，“氢经济”一时间变成了不被人提起的技术。随着原定量产上市计划中2010年的大限越来越近，但是燃料电池车仍有很多问题有待解决。首先是燃料电池车高昂的制造成本问题，而燃料电池的成本成为能否商业化的首要条件。但是从目前各大汽车公司推出的制造成本上百万美元的燃料电池概念车来看，现阶段继续将燃料电池用于太空计划更加现实一点。其次是续驶里程综述图片论坛过短，由于氢气储存困难，即使用传统油箱三倍以上的体积储存氢气，也只能保证汽油动力汽车一半的续驶里程。再者氢气的售价并不廉价，因此燃料电池车的运行成本并不令人乐观。最后，加氢站等基础网络设施建设几乎为零，目前全球范围内投入使用的加氢站仅有100家，并且大部分是用于实验用途的。图12：于去年夏天开始租售的本田FCX Clarity燃料电池车每辆价值上百万美元，本田此举更多的是在意于社会影响，而非经济利益。图13：马自达另辟蹊径开发出以氢气为燃料的内燃机，绕开高成本的燃料电池同样实现零排放的最终目标，但是续驶里程过短和氢气成本高的阴影仍然笼罩在其之上。当然也并不是说目前汽车市场上没有燃料电池车存在，本田美国分部在去年夏天便向北美市场租售2009款本田FCX Clarity燃料电池车，36月租期，每月600美元的租赁价格让人不禁感觉到燃料电池车也许并不遥远，但是本田只计划租赁100至200辆左右的本田FCX Clarity燃料电池车，而大多数机会将会属于政客、娱乐名星和一些社会名流。将每辆价值上百万美元的FCX Clarity燃料电池车低价租赁出去，本田此举更多的是在意于社会影响，而非经济利益。燃料电池的高昂成本令不少汽车制造商望而却步，但是也有汽车制造商另辟蹊径开发出以氢气为燃料的内燃机，绕开高成本的燃料电池同样实现零排放的最终目标。但是续驶里程过短和氢气成本高的阴影仍然笼罩在氢发动机汽车之上。马自达去年推出的RX-8综述图片论坛 Hydrogen RE集成了历经18年的氢燃料研发的成果，其采用氢气和汽油双燃料切换系统的氢转子发动机。尽管这款氢动力汽车搭载了74升压力高达350综述图片论坛标准大气压的高压气瓶也只能保证60公里的续驶里程，当氢气耗尽时需要切换使用汽油行驶至加氢站重新补充燃料。记得上世纪90年代有人预言20年后采用氢气为燃料的零排放汽车将会普及，然而很快20年即将过去，成本高昂的燃料电池车和稀少的加氢站告诉我们：虚无缥缈的氢经济时代也许还需要再等上几个20年。 一切皆为电动化：前瞻汽车新能源发展方向(5)2009年12月24日 14:08凤凰网汽车【大 中 小】【打印】 共有评论3条最终解决方案很可能重新回到汽车的起点纵观汽车发展史，电动汽车比搭载内燃机的奔驰专利一号车(benz Patent Motorwagen)还要早面世半个世纪综述图片论坛。而在二十一世纪的今天，电动汽车又将会成为未来新能源的最终解决方案。毫无疑问，电动汽车最大的优势便是无排放污染。电动汽车在行驶时与燃料电池车一样不会产生尾气，可以做到真正意义上的零排放。另外，由于电能可以由多种清洁能源如水力、核能、太阳能、风力、潮汐等快速转化而来，所以可以有效地减少汽车对石油资源的依赖。同时通过对车载电池的回收利用，电动汽车对环境保护和减少大气污染的有益推动是无需质疑的。其次电动汽车还具有噪音低，结构简单，使用维修方便等特点。图14：早在1994年研发时，通用EV1原型车便创下了最高车速295km/h的惊人记录。不过制约电动汽车发展的主要问题还是集中于电池成本较高，充电时间长，续驶里程综述图片论坛较短。图15：由富士汽车，东电和NEC锂电合作开发的富士R1e纯电动车代表了目前纯电动汽车领域的前沿科技，其中快速充电技术拉近了实用化的距离。在先进的交流电机的驱动下，现代电动汽车的动力性甚至超过了不少大排量内燃机。通用在十年前推出的第一款电动汽车EV1便可以实现百公里加速小于8秒，最高车速为130km/h(电子限速)。而在1994年研发时，通用EV1原型车更是创下了最高车速295km/h的惊人记录。不过制约电动汽车发展的主要问题还是集中于电池成本较高，充电时间长，续驶里程较短。近年来，不少汽车公司和研究机构的最新研究正在逐渐弥补电动汽车的这些先天缺陷。图16：由东电公司主要负责完成的车载电池充电系统可以在15分钟之内为富士R1e电动汽车充入80%的电量。图17：如何将快速充