燃料电池、纯电动和混合动力电动汽车技术现状与发展

来源:用户上传      作者: 李廷洪

　　【摘 要】 在人类经济与文明高速发展的同时，汽车成为人类生产与生活必不可少的设备之一，但也给人类带来了严峻的能源与环保问题，节能与环保成为二十一世纪汽车技术研究的主题，燃料电池、纯电动和混合动力电动汽车是当前汽车节能与环保技术研究的核心内容之一。本文就燃料电池、纯电动和混合动力电动汽车技术现状与发展进行了浅要的探讨，具有一定理论与实践意义。
　　【关键词】 燃料电池汽车 纯电动汽车 混合动力汽车 发展现状
　　1 引言
　　近两百年来，人类经济与文明经历了高速发展，进入了前所未有的发展水平，汽车成为人类生产与生活必不可少的交通工具，在给人类生产与生活带来便利的同时，也给人类带来了严峻的能源与环保问题。近年来，能源危机和环境污染已经成为危及人类生存与发展的重要问题，被全球各国广为关注。在能源与环境的双重压力下，要解决能源危机问题，在解决环境污染问题，就必须将汽车节能环保作为核心之一，一方面大力提高传统汽车的节油能力，一方面大力推进新能源汽车的研发应用力度，而发展新能源汽车更是汽车社会节能与环保的根本途径之一。我国新能源汽车已经形成“三纵三横”的研发格局。“三纵”就是混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车的总称，是当前汽车节能与环保技术研究的核心内容之一，经过数年的发展取得了不少成绩，但也存在着很多不足之处。
　　2 燃料电池汽车发展现状与发展
　　2.1 燃料电池汽车发展现状
　　燃料电池汽车是电动汽车的一种，其核心部件为燃料电池，不会产生有害产物，且能量转换效率比内燃机高2～3倍，节能与环保效果极为理想，被世界各国和主要汽车集团所重视，投入了大量资金进行技术研发和市场培育。如德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等国家在燃料电池汽车方面都投入了大量的人力、物力和财力，仅日本即先后投入了上千亿日元用于燃料电池汽车的研发，美国财政仅2011年即安排了5000万美元用于燃料电池和氢能技术的研发，福特、通用、丰田等六个世界主要汽车公司在于2009年签署的备忘录中，计划于2015年大力推广燃料电池汽车，形成数十万辆燃料电池汽车保有量。目前，燃料电池汽车在可靠性、适应性等方面均取得了较大的突破。
　　2.2 燃料电池汽车的发展方向
　　燃料电池汽车实际上需要机械、化工、电子、新材料等多方面学科支持的复杂系统，涉及了多个基础学科、前沿学科、新技术学科的技术整合，由于其结构复杂、技术要求高、整合需要强，因此当前还有很多不足。就目前来讲，未来燃料电池汽车的发展方向，将主要集中于整车平台结构、关键零部件开发、使用寿命与可靠性、基础设备研发几个方面。包括如智能控制技术、安全碰撞性能、底盘可靠性、燃料电池发动机寿命等等。目前，虽然燃料电池汽车整车成本和技术水平都阻碍了应用推广，但在不久的将来，这些问题都能得到较好的解决。
　　3 纯电动汽车发展现状与发展
　　3.1 纯电动汽车发展现状
　　纯电动汽车是以蓄电池储存电能，向电机提供电能驱动电机运转，最终驱动汽车运行。实际电纯电动汽车并不是近几年出现的新兴产品，其发展历史可以追溯至一百余年前，不过由于技术原因不成熟一直未能实现产业化。近年来，随着新能源汽车的推进，纯电动汽车技术得到了较大的发展，并得到了较为广泛的应用。如英国目前即拥有数十万辆纯电动汽车被投入使用，法国在巴黎、拉罗舍尔甚至已经建立起了完善的纯电动汽车充电站网基础设施。相对于欧美国家来说，我国纯电动汽车起步较晚，但自八五开始，纯电动汽车的研发即已经提高到了战略高度，纯电动汽车已经通过相关认证试验，并投入了生产和市场推广之中，形成产业规模。
　　3.2 纯电动汽车发展方向
　　在新能源汽车发展中，纯电动汽车发展水平相对较高，不过当前在电池技术、电机驱动和控制技术、整车技术、能量管理技术四大核心技术方面还有所不足，影响了纯电动汽车的实际应用效能。在未来，纯电动汽车将会在这四大核心技术方面进一步加大研发力度，提高纯电动汽车的实际应用能力，尤其是电池安全性和经济性方面，是电动汽车与传统燃油汽车竞争的核心，急需高比能量、高功率、高使用寿命的高效电池的支持。驱动电机也需要更高的调速范围和更高的转速，例如开关磁阻电动机的研发，智能化和数字化电机驱动系统的研发等。
　　4 混合动力电动汽车发展现状与发展
　　4.1 混合动力电动汽车发展现状
　　混合动力电动汽车采用油、电发动机互补工作模式，相对于同等条件下的汽油车和柴油车来说，尾气排放更少，具有环保、污染小的优点。目前混合动力汽车主要有串联式混合动力汽车、并联式混合动力电动汽车、混联式混合动力汽车、外接充电式混合动力汽车四大类。据相关报道，美国计划于2015年普及一百万辆插电式混合动力电动汽车，日本则计划于2020年普及包括混合动电汽车在内的“下一代汽车”1350万辆，德国政府也提出了普及100万辆插电式混合动力汽车和纯电动汽车的计划，混合动力汽车成为新能源汽车时代的一个重要切入点。
　　4.2 混合动力电动汽车发展方向
　　纯电动汽车是节能与新能源汽车发展的长期方向，尤其在纯电动汽车技术相关难点未能彻底解决之前，混合动力汽车是新能源汽车发展的重点，尤其在石油危机日益紧张，油价不断攀升的情况下，混合动力汽车将是解决燃眉之急的重要措施。据估计，至2020年，全球汽车市场混合动力汽车所占份额将增至20%～30%，电动汽车的市场份额也将达到5%，不过我国汽车市场混合动力汽车所占份额将会略低。
　　5 结语
　　在能源危机和环境污染问题日益严峻的背景下，大力发展新能源汽车成为全球各国共同关注的问题，而燃料电池汽车、纯电动汽车、混合动力汽车则是解决这一问题的重要切入点。虽然目前燃料电池汽车、纯电动汽车、混合动力汽车均取得了较大的发展，并且在一定范围内进行了推广和应用，但有不少技术都还不够完善，尤其是燃料电池汽车和纯电动汽车。在未来几年时间里，随着相关技术的发展，燃料电池汽车、纯电动汽车、混合动力汽车将会逐渐取代传统能源汽车，成为未来汽车的主流。
　　参考文献：
　　[1]中商经济研究院.2012-2016年中国电动汽车市场现状分析及投资发展趋势预测报告[R].2012（8）.
　　[2]王兴娟，王坤勋，刘庆祥.燃料电池的研究进展及应用前景[J].炼油与化工，2011（1）.
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