新能源汽车未来发展趋势论文赏析

浅析新能源汽车环保优点及其发展趋势

【摘 要】 随着车工业的发展和汽车保有量的增加以及石油资源的枯竭和环境的污染，对传统汽车工业提出了严峻的挑战，遵循能源发展形势及能源发展战略，研发和使用节能减排的新能源汽车已经成为解决能源和环境问题的必由之路。文章对新能源汽车在环保方面的优点进行了分析，并对我国新能源汽车技术的发展趋势作了探讨。

【关键词】 新能源汽车;环保;趋势

Abstract With the increase and development of industrial pollution vehicles and cars in the depletion of oil resources and the environment, the traditional auto industry poses a severe challenge to follow developments in energy and energy development strategy, development and use of energy saving new energy vehicles have become the only way to solve the energy and environmental issues. Article advantage of new energy vehicles in environmental protection were analyzed, and trends were discussed China's new energy vehicle technology.

Key words new energy vehicles; environmental protection; trend

1.新能源汽车的主要类型及特点

1.1 清洁能源汽车的类型

1.1.1常压天然气汽车即常压储存的气包式常压新型清洁能源汽车，目前已趋于淘汰。

1.1.2压缩天然气汽车将天然气压力压缩至20MPa左右储存在高压气瓶中。这种存储方式存在储存能力小、气瓶自重大的缺点。目前技术最成熟并得到广泛推广实用的新型清洁能源汽车主要是压缩天然气(CNG)汽车。

1.1.3液化新型清洁能源汽车

将深冷至-162℃的LNG 储存在低压、低温绝热容器中，容器自重较轻，存储能力较大，但是生产LNG 的投资费用及能耗高，经济效益比CNG 差，另外，存储LNG 对容器的保温绝热能力要求高。因此，LNG 汽车在世界各国均处于实验阶段，尚未商品化。

1.1.4吸附新型清洁能源汽车

所携带的天然气燃料采用活性炭等吸附剂吸附。该活性炭颗粒结构中微孔多，适合吸附大量天然气，每克活性炭颗粒的表面积可达3000m2，相对密度为0.6～0.7，在常温及3.5MPa 压力下，每克活性炭吸附甲烷可达17g。标准状态下，每立方米活性炭可吸附甲烷170m2。吸附新型清洁能源汽车仍处于研究开发阶段。如果新型清洁能源汽车吸附技术实用化，则可大大降低压缩成本，提高新型清洁能源汽车的燃料携带能力，增加新型清洁能源汽车的续驶里程。

1.2 按发动机燃料供给系的不同分类

压缩新型清洁能源汽车按其燃料供给系的组成不同或根据天然气发动机使用燃料的特点不同，可分为以下几种：

1.2.1单一燃料压缩天然气(CNG)汽车

这是一种针对天然气单一燃料的特性而专门设计制造的汽车。它使用的发动机可以最大限度地发挥气体燃料的优势，多用于气源供应充分的地区，如油田，或是气源供应稳定的城市。

1.2.2天然气-汽油两用燃料汽车

这种汽车配备两套燃料供给系统，无论采用天然气还是汽油，其发动机都能正常工作，利用选择开关即能实现发动机从一种燃料向另一种燃料的转换，但两种燃料不允许同时使用。该车用发动机需同时兼用汽油与天然气两种燃料，该类汽车较适合于在天然气供给尚未形成网络的地区。

1.2.3 柴油-天然气双燃料汽车

该汽车发动机可以同时使用天然气和柴油两种燃料，以少量柴油作为引燃剂，其余大部分燃料为天然气燃料。

2.车用天然气的优缺点分析

2.1 优点

2.1.1天然气是一种清洁燃料

天然气在常温下以气态进入发动机，与空气混合均匀，燃烧比较完全，可以大幅度降低CO 和HC 的排放量，彻底改善微粒排放污染。由于天然气火焰温度低，也会使NO2 排放量减少。天然气排放的CO2 也比汽油和柴油降低20%以上，比柴油和汽油更有利于减少地球温室效应。

2.1.2天然气使用特性好

天然气不含汽油、柴油中存在的胶质，因而燃烧中不会产生如汽油、柴油燃料中胶质产生的积炭，并且气体燃料不会对机油产生稀释，因此发动机寿命长，汽车大修里程提高。

2.1.3天然气具有较好的抗爆性

天然气辛烷值约为130，而高级汽油的辛烷值仅96 左右。所以天然气不需要添加剂、不需要抗爆剂，汽油机使用天然气时，可适当增大发动机压缩比和点火提前角，从而提高发动机性能。

2.1.4天然气具有较好的安全性

天然气储存在经专门设计加工的高强度气瓶内，传输和加注均是在封闭的管道内进行，气瓶不易破坏，管路不会泄露。即使有泄露现象发生，由于天然气比较轻，在空气中遇威风即被吹散，汽油的自燃温度220～471℃(一般取430℃)天然气自燃温度630-730℃，一般取650℃，不易形成可燃混合气，所以汽车用天然气比用汽油更安全。

2.1.5天然气发生泄漏时很易被发觉

在原始状态时，天然气是无色、无味、无毒性的物质。基于安全的原因，在生产过程中，在天然气中加入具有独特臭味的加臭剂。当发生泄漏时，很容易发觉。

2.2 缺点

2.2.1天然气携带性差

常温下天然气极难液化，天然气沸点为-162℃，只有当温度达到-162℃和低于此温度时，天然气方能转变为液态。由于沸点非常低，天然气是非常难以液化的，目前采用的天然气燃料均采用高压(20MPa 左右)储存在高压气瓶内，使汽车自重加大，车体内有效空间减少，同时限制了汽车的续驶里程。

2.2.2天然气发动机动力下降

由于天然气燃料本身是气态，会占据部分气缸容积，充入缸内的空气量比使用液体燃料少10%左右，使得相同的可燃混合气热值降低，与同排量的汽油机相比，使用天然气时发动机功率有所下降。

此外天然气燃烧时火焰传播速度较慢(天然气33.8cm/s，汽油39～47cm/s，)，这样在燃烧室内燃烧时燃烧速度下降，增加传热损失，使得天然气发动机热效率降低。从分子学角度分析，天然气燃烧前后气体的摩尔数没有发生变化，而汽油燃烧后气体的摩尔数会增大，这样由于燃烧后的摩尔数不同会影响到发动机的功率输出，由于天然气燃烧后摩尔数不增加，则功率输出相对较小，使其机械效率有所降低。

3.新型清洁能源汽车技术的.发展趋势

3.1 区域发展模式

新型清洁能源汽车虽然有国家补贴等优势，但随着市场竞争日趋激烈，加气站站址选择越来越困难，安全管理要求高，汽车尾气排放标准仍有待提高，相关的标准规范有待完善以及需要保持一定比例的油气价差等挑战。我国新型清洁能源汽车的发展路线：燃料形式以CNG 为主，LNG 在沿海地区将有一定发展。

3.2 汽车发动机正逐步向单燃料、原产车过渡

在CNG 汽车市场发展的初期，在加气站网络建设不完善情况下，为快速启动市场，新型清洁能源汽车以改装车、双燃料车为主。改装的新型清洁能源汽车虽然排放量有所降低，但仍不是真正意义上的清洁汽车，而且动力性要下降10%左右。对于出租车来说，一般出租车的寿命周期只有5 年，使用3 年以上的出租车再改装就失去意义了。随着CNG 汽车市场的逐步发展，原产车逐渐成为主流。2006 年，我国双燃料汽车占总量的88%;2007 年略有下降，占总量的85%。单燃料天然气发动机在节省燃料、增强动力、排放水平、单次充气行驶里程方而都有很大提升。目前国内单燃料、原产新型清洁能源汽车已批量投放市场，购买成本将逐步降低，因此未来新型清洁能源汽车发展的趋势将是原产车、单燃料车。

3.3 应用领域以出租车、公交车为主

新型清洁能源汽车应用领域的选择是关系到新型清洁能源汽车能否保持持续快速增长的重要因素。在我国，有相对固定行驶路线的出租车、公交车约占我国汽车保有量的10%，但是其年运行总里程却是私家车的5～10 倍，因此出租车、公交车是我国CNG 汽车发展的首选目标。

4.结语

在我国，新型清洁能源汽车产业正处于高速发展阶段，我们要认识到机遇和挑战并存，要采取循序渐进、逐步推广的方式，从而使燃气汽车在适当的地区，以相适的规模和技术水平获得应用，从而获取应有的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]董俊武，于浩. 我国清洁能源汽车战略研究[J].世界汽车，2001，(2).

[2]冯艳艳. 天然气汽车环保优势分析[J].石家庄职业技术学院学报[J]. 2010，22(4).

纯电动，油电，天然气，甲醇汽车各有市场，纯点电瓶存储点，制热，制冷都需要考虑天然气，气体属于压缩高压气体，存储的安全问题，中国油气少甲醇来自煤炭等来源广，任何电喷汽油车都可以纯烧甲醇是最便宜可燃烧的化工了车用纯烧油费省一半车烧甲醇必须专业改装车辆因为传统油泵，油位器，过滤器不适合，出现坏泵，油表，油嘴问题。改装智能汽车双燃料控制系统，用鼠笼式变频燃油泵，非接触式磁感应油位器等因为甲醇是最便宜可燃烧的化工了甲醇汽车燃料行业标准领导者

新能源是大势所趋，目前，新能源正处于高速发展的阶段，虽然面临电池、安全等诸多问题，但随着石化的减少和空气污染的严重化，以及国家对新能源的支持，新能源将是汽车发展的大势所趋。随着技术的进步，厂家通过提升续航里程、加大基础设施的投入，以及通过技术解决电池的回收利用，电池充电速度、安全、电池的组成成分等问题，新能源汽车有望成为主要趋势。 近两年新能源汽车特别受人们的欢迎，主要时因为新能源汽车不采用燃油动力装置，不需要柴油，汽油，而是清洁能源，比如电，太阳能，等，减少二氧化碳的排放。如果使用燃油费大概6角到8角每公里，然而新能源只需要电费而已；而且在大城市新能源汽车是不限号的，更方便出行。想要了解更多新能源汽车的相关信息，推荐去小虎新能源线下体验店。小虎FEV是东风汽车有限公司与北京宏瑞汽车科技有限公司联合研发制造，是家用、上下班代步、短途的城镇出行、接送孩子的最佳选择，高颜值、大空间，超安全、驾乘体验超好。

战略性新兴产业之新能源汽车:中国车企冲顶2010年10月18日发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》规划到2020年，新能源汽车将成为中国国民经济的先导产业。发改委随后在对有关决定解读时指出，新能源汽车是全球汽车行业升级转型的方向。我国要在未来形成具有世界竞争力的汽车工业体系，必须超前部署新能源汽车的研发和产业化。当前，要充分发挥社会各方面的积极性，以产业联盟系列化为途径，着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术，加速形成知识产权，推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化。而有关规划实际上已经将中国新能源汽车10年内的发展目标定为全球第一。若这一规划成真，中国汽车企业将有望通过新能源汽车的跨越发展一举登上全球汽车产业的王者宝座。2009年9月，我国在联合国气候变化峰会上提出，争取到2020年非化石能源占一次能源消费总量的比重达到15%左右。同年12月，我国在哥本哈根气候变化大会上承诺到2020年，我国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40-45%。这意味着未来10年我国节能减排任务艰巨。我国工业能耗大约占70%，而汽车是工业能耗大户，我国每年新增石油需求的2/3用于交通运输业。截至2010年10月，全国机动车保有量约1.99亿辆。若未来国内机动车完全更新换代为新能源汽车（价格按每车10万元计算），则整个市场规模将高达20万亿元（这还未考虑到出口）。因此，发展新能源汽车不但有助于节能减排目标的实现，同时也代表了汽车产业的发展方向，其市场空间极其惊人。根据《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》，到2015年中国电动汽车保有量计划达到100万辆，动力电池产能约达到100亿瓦时。此外，根据《节能与新能源汽车产业规划》，到2015年我国新能源汽车将初步实现产业化，动力电池、电机、电控等关键零部件核心技术实现自主化；纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到50万辆以上；到2020年，我国新能源汽车实现产业化，新能源汽车产业化和市场规模达到全球第一，其中新能源汽车(插电式混合动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车等)保有量达到500万辆；以混合动力汽车为代表的节能汽车销量达到世界第一，年产销量达到1500万辆。因此，我国新能源汽车产业即将面临爆发期，可以预计该产业中将会涌现出许多高速成长的企业，而这些企业也将会在资本市场获得良好的表现，极具投资价值。新能源汽车产业政策支持全面加强现代电动汽车一般可分为三类：纯电动汽车（PEV）、混合动力汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）。近些年在传统混合动力汽车的基础上，又衍生出一种外接充电式（Plug-In）混合动力汽车（PHEV）。目前全世界各国对电动汽车都非常重视，许多国家都开始投入大量资金开发电动汽车。我国对新能源汽车产业支持政策由来已久。“十五”期间，投入8.8亿元设立电动汽车重大科技专项，并取得重要进展，形成了“三纵三横”的研发布局，基本形成电动汽车自主开发的技术平台。所谓“三纵”是指开发燃料电池汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车；“三横”是指多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池。此外，电动汽车也被列入我国“863”计划12 个重大专项之一。目前我国汽车产业支持政策包括两个方面：一是鼓励节能环保和小排量汽车，减少现有汽车能源消耗和排放；二是鼓励新能源汽车发展。主要补助插电式（plug-in）混合动力车和纯电动车。支持政策的走向是：（1）一揽子政策推动整个产业发展、补贴范围扩展到私人购车领域节能与新能源汽车产业发展规划和一揽子扶持政策将于近期上报国务院审议，如审议通过，最快年内有望实施。一揽子扶持政策将从研发生产、市场推广、售后服务和回收利用等各个环节入手，制订产业政策、财政政策、税收政策、投融资政策等。我国还准备设立国家层面的节能与新能源汽车研发与产业化专项，重点支持节能与新能源汽车关键技术研发和技术改造。这将是我国第一次针对一个产业提出一揽子扶持政策。近期我国对新能源汽车的补贴范围从对公交、公务、市政、邮政等政府采购补贴逐步扩展到对私人购买新能源汽车进行补贴。2009年1月，国家启动“十城千车” 节能与新能源汽车示范推广试点，计划用3年左右的时间，每年发展10个城市，每个城市推出1000辆新能源汽车，首批列入了13个城市。09年底试点城市由13个扩大到20个，选择5个城市对私人购买节能与新能源汽车给予补贴试点。2010年5月，政府在全国范围内开展“节能产品惠民工程”，消费者在6月18日之后，每购买一辆节能型汽车，将获得3000元的补贴。6月，出台对于私人购买新能源汽车补贴办法，对满足支持条件的新能源汽车，按3000元/千瓦时给予补助。插电式混合动力乘用车最高补助5万元/辆；纯电动乘用车最高补助6万元/辆。（2）通过补贴扶持和引导新能源汽车产业链整体的发展，并重点支持关键环节新能源汽车的补贴政策通过规定补助范围、对象，并需要满足一系列的支持条件，来引导试点城市建立相关配套设施和示范推广工作。通过《推荐车型目录》和国家标准，来引导申请补助的汽车生产企业及其新能源汽车产品，提高和保证产品性能参数，重点扶持具备一定产能规模和完善售后服务体系，具有自主知识产权的企业。目前，发改委正在修订《产业结构调整指导目录（2010年本）》，在鼓励类产品中，新增新能源汽车关键零部件。其中包括电池管理系统、电机管理系统、电动汽车驱动电机、电路集成以及充电设备等。在配套设施方面，国家电网2010年将建设75个电动汽车充电站和6200个充电桩，2015年前将建设1700个充电站。南方电网也宣布2010年将建设超过80座充电站。在国家和行业标准方面，我国已制定并发布了新能源汽车相关国家标准和行业标准共计42项，其中22项已列为新能源汽车产品准入的专项检验标准。2012年前，我国将基本建立与产业发展和能源规划相适应的节能与新能源汽车及充电设施标准体系。新能源汽车技术路线：近期以混合动力汽车为重点，未来以纯电动车为主要发展方向面对纯电动汽车（PEV）、混合动力汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）等不同的技术选择，根据《节能与新能源汽车产业规划》，我国新能源车发展路线将以纯电动汽车作为主要战略取向，近期以混合动力汽车为重点，大力推广普及节能汽车。考虑到技术发展现状，而将燃料电池电动汽车作为未来长期的发展方向。经过近10年的自主研发和示范运行，中国在电动车产业技术方面与世界先进水平的差距在大幅度缩小；中国电动车领军企业与国外电动车技术的先行车企正在同一起跑线上成长。小型纯电动乘用车将是3到5年内中国电动车产业发展的主导方向。在“十二五”电动车发展规划中，小型纯电动车将得到充分重视。动力电池：以锂电池为主要发展方向、以锰酸锂+钛酸锂为正负极搭配方式动力电池、电机、电控等关键部件成本占电动车整车成本的30%至50%，同时也是新能源汽车的关键核心技术。根据《节能与新能源汽车产业规划》，到2015年，动力电池、电机、电控等关键零部件核心技术实现自主化；到2020年，节能与新能源汽车及关键零部件技术将达到国际先进水平。在动力电池环节，我国力争突破动力电池瓶颈。到2015年，动力电池系统能量密度达到120瓦时/公斤以上，成本降低至2元/瓦时，循环寿命稳定达到2000次或10年以上。到2020年，动力电池系统能量密度达到200瓦时/公斤以上，成本降低至1.5元/瓦时以下。目前二次电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池等。虽然影响电池性能及决定其相对优势的因素很多，但是比能量是最重要最直观的一个指标。从铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池到锂电池，比能量越来越高。与铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池比较，锂电池的优势明显，因此作为发展方向的锂电池将会在电动汽车领域广泛应用。我们预计2015年国内新能源汽车动力锂电池的市场规模达到180亿元。到2020年，新能源汽车已经进入普及期，新能源汽车动力锂电池规模将达到2880亿元。市场容量巨大，且增长迅速。锂电池单元主要由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。正极材料是决定电池性能的关键，目前市场应用的主流正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、三原材料和磷酸铁锂，其中锰酸锂和磷酸铁锂可以说是各领风骚。由于磷酸铁锂产品存在一致性、低温性能、高倍率放电性能和成本等问题，因此我们认为未来新能源汽车将主要选择锰酸锂路线。从目前市场主流新能源汽车看，除了比亚迪坚持使用磷酸铁锂电池，其他公司也基本都选择了锰酸锂路线。在负极材料方面，虽然碳材料一直处于主导地位，但是我们预计钛酸锂的出现将会颠覆行业格局。钛酸锂是一种性能优异的负极材料，由于电位过高，钛酸锂并不适合与磷酸铁锂搭配，反而锰酸锂+钛酸锂体系是较优的一种选择。锰酸锂+钛酸锂体系的优势包括：近乎完美的安全性、使用寿命更长、可以快速充放电、结合锰酸锂具备整体成本优势等。因此我们认为锰酸锂+钛酸锂体系将会是未来正负极材料的主要搭配方式。电解液约占锂电池成本的15%，电解液中关键材料六氟磷酸锂约占成本一半，目前六氟磷酸锂国产化程度很低，毛利率更高达70%；隔膜是锂电关键材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料，占锂电池成本的20%左右，由于技术含量高，目前国内80%的隔膜需要进口。可以预计动力锂电池用隔膜的发展方向是耐高温、多层隔膜、高强度、高保液能力。驱动电机：我国驱动电机技术进步明显驱动电机是电动汽车的关键部件，直接影响整车的动力性及经济性。驱动电机主要包括直流电机和交流电机。目前电动汽车广泛使用交流电机，主要包括：异步电机、开关磁阻电机和永磁电机（包括无刷直流电机和永磁同步电机）。其中，异步电机主要应用在纯电动汽车，永磁同步电机主要应用在混合动力汽车中，开关磁阻电机目前主要应用在客车中。车用电机的发展趋势包括：第一、电机本体永磁化：永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。第二、电机控制数字化：专用芯片及数字信号处理器的出现，促进了电机控制器的数字化，提高了电机系统的控制精度，有效减小了系统体积。第三、电机系统集成化：通过机电集成和控制器集成，有利于减小驱动系统的重量和体积，可有效降低系统制造成本。在驱动电机方面，经过“九五”、“十五”、“十一五”国家对电动汽车用电机系统的集中研发和应用，我国已自主开发了满足各类电动汽车需求的驱动电机系统产品，获得了一大批电机系统的相关知识产权，形成具有核心竞争能力的车用驱动电机系统批量生产能力。目前，我国自主开发的永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机已经实现了与国内整车产业化技术配套，电机重量比功率显著提高，电机系统最高效率达到93％以上，系列化产品的功率范围覆盖了200kW以下电动汽车用电机动力需求，各类电机系统的核心指标均达到相同功率等级的国际先进水平。但是与国际先进水平相比，在产品集成度、可靠性和系统应用技术方面，仍存在较大的差距。