HEV与新能源汽车 前言 2012年，国务院针对节能与新能源汽车产业，出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012--2020）》（以下简称《规划》），规划对节能车、新能源车进行了定义，并确定了实现的路径与目标。通过国家对新能源汽车二年的大力扶持，效果并不明显。有人问，究竟HEV、PHEV、EV的发展前景和发展瓶颈在哪？究竟它们的节能减排的效果怎样？我们通过查阅江苏大学博导蔡忆昔教授的研究成果等资料，发现新能源车目前发展不顺的原因…… 第一部分：纯电动汽车 纯电动车，又称电池电动车（英语：BatteryElectric Vehicle，缩写：BEV），是指以事前已充满电的蓄电池（大容量电瓶）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，媒体常简称作电动车。由于不会在路面排放废气，因此不会污染路面的空气，但这不代表电动车必定不会产生污染或排碳，在产生电力给纯电用车的过程中，视发电方式而会有不同程度的污染及碳排放；在制造过程，纯电动车产生的碳排放量也较多。 一、纯电动汽车的原理： 纯电动车以蓄电池把能量存于车上，相等于一般汽车的油箱，为车辆提供电力给电动机，电动机把电能转化为动能，推动车辆，结构上非常简单（图1）。 图1纯电动车原理图 二、纯电动汽车的电池： 同等重量的汽车和电池，其能量密度的大小决定了纯电动车的最大行程。电池性能的重要参数有： 电池能量密度：取决于电池活性物质的能量密度，能量密度可以指在一定体积或重量下的储存电能的多少，在纯电动车中，一般较关注的是重量能量密度（wh/kg），即单位重量的电池中所装能量的多少。目前，可量产的各种电池中，能量密度只有120wh/kg左右，由于能量密度不够，很难普及中级轿车纯电动化（使用电池太多、成本太高、寿命太短）。 2012年11月在日本举办的第53届电池研讨会上给出的汽车动力电池发展规划是：推进的材料开发的目标为2020年在确保安全性的同时使能量密度达到300Wh/kg，2030年使Li-S电池和锂空气电池等500Wh/kg以上的新一代电池实现实用化（图2）。 图2纯电动车电池发展路径与时间表 三、为什么目前纯电动汽车发展不起来？ 整体来讲，纯电动汽车发展不起来，主要源于三点： 能量密度低导致续驶里程不够，寿命短，成本高。 就全球电池技术而言，目前纯电动车电池（能够产业化的锂电），其能量密度（单体电池）只有120wh/kg，组包后并加上机箱、电池管理系统、高压元器件、散热系统等后，能量密度一般只有50wh/kg左右。即便按照国务院《节能与新能源汽车产业规划》提出的电池模组能量密度达到150wh/kg，但组包后的能量密度也只能做到65wh/kg左右，下面我们就来论证一下，为什么纯电动车发展不起来： A、10.5kwh能量行使50km，即用10.5kwh的电池充一次电行使50km左右，如果要充一次电行使300km，车上搭载的电池容量要达到63kwh。 按目前能量型电池（纯电动车电池）加上电池系统后，即使电池模组达到《规划》目标要求的售价2元/wh，加上系统成本为3元/wh，则63kwh电池的价格也需要18.9万元。 B、电池重量方面，即使达到《规划》要求，能量密度为62wh/kg，则63kwh电池重量为1016kg（实际重量1.2吨左右），BYD纯电动车E6的整备质量为2.2吨以上。 C、寿命分析：电池寿命与电池一致性关系非常密切。电池是不可能做到完全一致的。BYD E6电池包是由96个200Ah的电池组合而成的，假设单个电池能做到《规划》中所说的2000次寿命的概率是99%，则96个电池电池组合以后，达到2000次寿命的概率就只有38%，电池包的平均寿命就只有760次，出租车只有二年左右寿命，总里程只能达到23万公里。如果还考虑其他电池性能参数的影响，电池包的性能衰减就会更快。这也就是为什么电池产业化难的原因。这也使消费者难以接受。这种情况下，车企也不愿多卖，因为卖得越多麻烦越多。 四、纯电动汽车的充电时间： 理论上，纯电动车的电池能在极短时间内充满（10分钟内），但快速充电代价是该次充电所得的电量较少，该次的行驶距离会明显减少，对电池寿命损害也较大。 五、纯电动汽车的更换电池： 除充电模式外，也有换电模式，只要设计得宜，一两分钟就可以完成，但会导致如下问题：1、电池成本相对高。用换电池模式，多购一两份电池，起始成本就高了不少；2、各款车所需电池不同，差异较大；3、难以同时在各处存放足够多的各款电池；4、对大型车辆来说，电池体积与重量差异也很大，换电设备很难兼容；5、能快速更换电池的设计很难以低成本兼顾安全性；6、电池对生产环境（温度、湿度、洁净度）、设备、原材料的一致性要求苛刻，各厂商生产的电池寿命等性能，虽初始性能一致，但随着使用次数增加，将产生很大差异，运营商很难判断（就象人的健康状况一样，刚出生身体很好，20年后，身体状况差异很大）。 六、纯电动汽车的里程焦虑： 里程焦虑（Rangeanxiety）一词是源自于纯电动车的问题，因为电池剩余容量不能准确得知，所以当电池电量显示读数低时，驾驶者不能足够精确地掌握余下电量足以行走多远。 七、纯电动汽车的节能与碳排放量： 1、纯电动车与混合动力车比较，其车辆在生产过程的碳排放，根据英国的一个研究（来源：LowCVP report on carbon footprint of EV andHEV.），所产生的二氧化碳如下（英国）：
2、纯电动车与混合动力车比较，在运行使用过程的节能与碳排放情况如下（火力发电）：
即如果在发电厂主要使用燃煤发电的情况，例如在中国（可再生能源只占20%），纯电动车的碳排放量会比混合动力车还大！[来源：IEEE SPECTRUM，How Green Is My Plug-In?] 所以，纯电动车若要真正能有助减低碳排放量就要以下三点配合： 增加可再生能源在当地的发电量占的比重，及发电设施的发电效率，以减小发电过程产生的二氧化碳。 降低输电网络的能量损耗。 改善电池生产技术，以减小生产时产生的二氧化碳。 第二部分：混合动力汽车 混合动力汽车的发展进入快车道，从汽车传动技术的发展来看，目前变速装置已经发展到成熟的八挡自动变速程度（8AT），已有产业化生产的前驱和后驱系统，ZF公司还完成了9AT样机的开发。继续增加变速挡位对燃油经济性的提高空间将会逐渐减小，只会增加机械结构的复杂性和换挡元件的功率消耗。以变速箱技术为基础，集成电机与传动机构的混合动力机电耦合箱正得到快速发展。混合动力变速箱不仅可以实现基本的变速功能，还可以优化发动机的工作状态、实现制动能量回收，为汽车变速装置未来的发展提供了一个方向。目前国际上己经将能否拓展成混合动力变速箱作为自动变速箱设计方案的重要评价指标。 一、混合动力技术方案： 1、发动机电机集成系统 发动机与电机的集成方案主要集中在ISG和BSG系统，这种方案较多地应用于电功率较低的混合动力系统。BSG系统只能实现发动机快速启停，ISG系统可以达到弱混和中混程度，实现助力和部分制动能量回收。该方案对传动系统的改动量小，开发周期短。本田公司Insight和CR-Z混合动力系统、奇瑞A5弱混系统以及长安中混方案都属于这种集成系统。 ISG混合动力系统的主要功能有：< |
Powered by Discuz! X5.0
© 2001-2026 Discuz! Team.
