第4个回答 2021-11-27
新能源汽车 (采用非常规的车用燃料作为动力来源的汽车) 语音 编辑 讨论50 上传视频
本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。
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。 [1]
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、氢发动机汽车等。 [2]
2020年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,要求深入实施发展新能源汽车国家战略,推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展,加快建设汽车强国。 [3-4]
截至2021年5月底,据中国汽车工业协会,我国新能源汽车保有量约580万辆,约占全球新能源汽车总量的50%。 [17]
中文名新能源汽车外文名new energy automobile作 用采用非常规车用燃料作为动力来源 [1] 类 别汽车分 类纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车等 [2] 电池种类铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢蓄电池等
目录
1 定义
2 政策支持
3 产品类型
▪ 纯电动汽车
▪ 混合动力汽车
▪ 燃料电池电动汽车
▪ 氢发动机汽车
▪ 增程式电动汽车
▪ 甲醇汽车
▪ 气动汽车
▪ 飞轮储能汽车
▪ 超级电容汽车
4 主要特点
▪ 混合动力汽车
▪ 纯电动汽车
▪ 燃料电池汽车
5 动力源
▪ 铅酸蓄电池
▪ 镍氢蓄电池
▪ 锂离子电池
▪ 超级电容器
6 历史发展
▪ 发达国家新能源汽车发展现状
▪ 中国新能源汽车产业发展现状
7 发展挑战
▪ 产业规模效应弱
▪ 成本价格过高
▪ 电池续航时间短
▪ 其他挑战
8 政府管理
▪ 市场监管发布公告
定义编辑 语音
按照范围的大小,新能源汽车可以分为广义和狭义新能源汽车。 [5]
广义新能源汽车,又称代用燃料汽车,包括纯电动汽车、燃料电池电动汽车这类全部使用非石油燃料的汽车,也包括混合动力电动车、乙醇汽油汽车等部分使用非石油燃料的汽车。目前存在的所有新能源汽车都包括在这一概念里,具体分为六大类:混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、醇醚燃料汽车、天然气汽车等。 [5]
狭义新能源汽车可以参考国家《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》的规定:新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的具有新技术、新结构、技术原理先进的汽车。 [5]
政策支持编辑 语音
2020年10月,国务院常务会会议通过了《新能源汽车产业发展规划》。《规划》表明,2021年起国家生态文明试验区、大气污染防治重点区域新增或更新公交、出租、物流配送等公共领域车辆,新能源汽车比例不低于80% [6] 。
2020年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,要求深入实施发展新能源汽车国家战略,推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展,加快建设汽车强国。 [3-4]
启动新能源汽车换电模式应用试点工作
2021年4月,为贯彻落实《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,促进新能源汽车换电模式创新发展,工业和信息化部会同相关部门印发《关于组织开展新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》。日前,工业和信息化部办公厅印发《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》,决定启动新能源汽车换电模式应用试点工作。纳入此次试点范围的城市共有13个,其中综合应用类城市8个(北京、南京、武汉、三亚、重庆、长春、合肥、济南),重卡特色类3个(宜宾、唐山、包头)。 [19]
产品类型编辑 语音
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、氢发动机汽车等。 [2]
纯电动汽车
纯电动汽车(Battery 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。纯电动汽车的可充电电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等,这些电池可以提供纯电动汽车动力。同时,纯电动汽车也通过电池来储存电能,驱动电机运转,让车辆正常行驶。 [2]
混合动力汽车
混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV),它的主要驱动系统由至少两个能同时运转的单个驱动系统组合 而成的汽车,混合动力汽车的行驶功率主要取决于混合动力汽车的车辆行驶状态:一种是由单个驱动系统单独提供;第二种是通过多个驱动系统共同提供。 [2]
燃料电池电动汽车
燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV),在催化剂的作用下,燃料电池电动车用氢气、甲醇、天然气、 汽油等作为反应物与空气中的氧在电池中燃烧,进而电能为汽车提供动力源。本质上来说,燃料电池电动车也属于电动汽车之一,在很多性能和设计方面和电动汽车都有很多相似之处,将其分为两类是由于燃料电池电动车是将氢、甲醇、 天然气、汽油等通过化学反应能转化成电能,而纯电动车是靠充电补充电能。 [2]
氢发动机汽车
氢动力车(Hydrogen Powered Vehicle,简称 HPV), 主要是以氢动力燃料电池为燃料,氢动力车新能源汽车中最环境友好型的汽车,可以实现零污、零排放。然而,氢动力车生产成本过多,氢动力车的成本比传统燃油汽车的成本多出 20%,并且氢动力汽车的电池成本很高,在实际生产中受到储存及运输条件的限制,很难实际应用。 [2]
增程式电动汽车
增程式电动车(Extended Range Electric Vehicle,简称 EREV)与电动汽车相似,通过电池向电机提供动能,驱动电机运转,从而推动车辆行驶。然而,增程式电动车在车身 中配有一个汽油或柴油发动机,在增程式电动车电池电量过低的情况下,驾驶员可以利用这个发动机为增程式电动车进 行电量补充。 [2]
甲醇汽车
用甲醇代替石油燃料的汽车。 [7]
气动汽车
压缩空气动力汽车 (Airpoweerdvehiele一APV), 简称气动汽车,利用高压压缩空气为动力源 , 将压缩空气存储 的压力能转化为其他形式的机械能,从而驱动汽车运行。从理论上来说,液态空气和液氮等吸热膨胀作功为动力的其他气体动力汽车,也应属于气动汽车的范畴。 [8]
飞轮储能汽车
车辆减速滑行或制动减速过程中车辆的部分动能或者重力势能转化成其他形式的能量存储到高速飞轮之中以备车辆驱动使用的过程。飞轮使用磁悬浮方式,在70000r/min的高速下旋转。在混合动力汽车上作为辅助,优点是可提高能源使用效率、重量轻储能高、能量进出反应快、维护少寿命长,缺点是成本高、机动车转向会受飞轮陀螺效应的影响。 [9]
超级电容汽车
超级电容器是利用双电层原理的电容器。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷,以平衡电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常大。(2010上海世博会园区世博专线已使用此车) 超级电容与蓄电池组成的混合电源完全可以满足车辆行驶时的能 量需求,并且可以缓冲瞬时大功率对储能系统的冲击,延长蓄电池的使用寿命。并且,超级电容可以瞬时大电流充电,能够更高效的回馈能量。 [10]
主要特点编辑 语音
混合动力汽车
混合动力汽车有串联式、并联式和混合式3种布置形式。 [11]
串联式驱动系统
串联式驱动系统
一、串联式是指发动机带动发电机发电 ,其电能通过电动机控制器直接输送到电动机,由电动机产生电磁力矩驱动汽车。性能特点有: [11]
(1)发动机工作状态不受汽车行驶工况的影响 ,始终在其最佳的工作区域内稳定运行,因此,发动机具有良好的经济性和低的排放指标。 [11]
(2)由于有电池进行驱动功率“调峰”,发动机的功率只需满足汽车在某一速度下稳定运行工况所需的功率 ,因此可选择功率较小的发动机。 [11]
(3)发动机与驱动桥之间无机械连接 ,因此,对发动 机的转速无任何要求,发动机的选择范围较大,比如可选用高速燃气轮机等效率高的原动机。 [11]
(4)发动机与电动机之间无机械连接 ,整车的结构布置自由度较大。 [11]
(5)发动机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能 ,需要功率足够大的发电机和电动机。 [11]
(6)要起到良好的发电机输出功率平衡作用 ,又要 避免电池出现过充电或过放电 ,就需要较大的电池容量。 [11]
(7)发电机将机械能量转变为电能、电动机将电能 转变为机械能、电池的充电和放电都有能量损失 ,因此 , 发动机输出的能量利用率比较低。 [11]
二、并联式是指发动机通过机 械传动装置与驱动桥连接 ,电动机通过动力复合装置也与驱动桥相连,汽车可由发动机和电动机共同驱动或各自单独驱动,其性能特点有: [11]
(1)发动机通过机械传动机构直接驱动汽车,无机 —电能量转换损失,因此发动机输出能量的利用率相对较高 ,当汽车的行驶工况使发动机在其最佳的工作范围内运行时,并联式的HEV燃油经济性比串联式的高。 [11]
(2)有电动机进行“调峰”作用 ,发动机的功率也可适当减小。 [11]
(3)当电动机只是作为辅助驱动系统时 ,功率可以比较小。 [11]
(4)如果装备发电机 ,发电机的功率也可较小。 [11]
(5)由于有发电机补充电能 ,比较小的电池容量即可满足使用要求。 [11]
(6)由于并联式驱动系统的发动机运行工况要受汽车行驶工况的影响 ,因此在汽车行驶工况变化较多、较大时 ,发动机就会比较多地在其不良工况下运行。因此 , 发动机的排污比串联式的高。 [11]
(7)由于发动机与驱动桥之间直接机械连接 ,需要通过变速装置来适应汽车行驶工况的变化 ,此外,发动机与电动机并联驱动,还需要动力复合装置 ,因此 ,并联式驱动系统其传动机构较为复杂。 [11]
三、混联式驱动系统是串联式与并联式的综合,是指发动机发出的功率一部分通过机械传动 输送给驱动桥 ,另一部分则驱动发电机发电。混联式驱动系统的结构形式和控制方式充分发挥 了串联式和并联式的优点 ,能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配 ,从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统工作在最优状态 ,因此更容易实现排放和油耗的控制目标。 [11]
缺点:系统结构相对复杂;长距离高速行驶省油效果不明显。 [11]
纯电动汽车
优点:
(1)零排放。纯电动汽车使用电能,在行驶中无废气排出,不污染环境。 [12]
(2)能源利用率高。有研究表明,同样的原油经过粗炼, 送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车的要高。 [12]
(3)结构简单。因使用单一的电能源,省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统,相比传统汽车的内燃汽油发动机动力系统,其结构大为简化。 [12]
(4)噪声小。在行驶过程中振动及噪声小,车厢内外十 分安静。 [12]
(5)原料广。使用的电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力等,解除了人们对石油资源日见枯竭的担心。 [12]
(6)移峰填谷。对于发电企业和电力公司来说,电动汽车的电池可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电,可以 平抑电网的峰谷差,使发电设备日夜都能充分利用,从而大大提高经济效益。 [12]
缺点:
(1)续驶里程短。每次充电所能行驶的里程短,装载与 汽油质量相同的铅酸蓄电池的纯电动汽车,其续驶里程仅为 燃油汽车的 1/70。 [12]
(2)成本高。蓄电池及电机控制器价格昂贵是成本高的 主要原因。 [12]
(3)充电时间长。1 次充电完成需要 6~10h,虽然有快 速充电设备,采用大电流充电,一般也需要 10~20 分钟,可 充到电量的 70%左右,但快速充电有损电池的使用寿命。 [12]
(4)维护费用较高。纯电动汽车的维修保养成本较高, 而且目前没有授权服务站。 [12]
(5)蓄电池寿命短。目前电池技术有待革新,动力蓄电池的寿命短,几年就得更换。 [12]
燃料电池汽车
与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点: [13]
1、零排放或近似零排放。燃料电池通过 电 化学 的方法 , 将氢和氧结合,直接产生电和热 , 排出水 , 而不污染环境。 [13]
2、燃料的多样化。 [13]
3、燃油电池的转化效率高(60%左右),整车燃油经济性良好。 [13]
缺点:燃料电池成本高昂,同时使用成本(氢)也昂贵。 [13]
动力源编辑 语音