我国新能源汽车技术路线是什么我国新能源汽
发布时间:2023年07月19日 点击:[21]人次
我国新能源汽车技术路线是什么(我国新能源汽车的技术路线和发展目标)
1.我国新能源汽车[我国国家最新标准《汽车和挂车类型的术语和定义》(GB/T 3730.1—2001)中对汽车有如下定义:由动力驱动,具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆,主要用于:载运人员和(或)货物;牵引载运人员和(或)货物的车辆;特殊用途。]技术路线是什么
在中国汽车产业发展(泰达)国际论坛上,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示中国应坚持纯电动战略,在此基础上再推进混合动力和燃料电池[燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置,又称电化学发电器。]汽车的发展。
中国电气化的技术路线应该继续坚持纯电为导向,尽快形成平台化与模块化,不要折腾。500公里以内的乘用车[乘用车(passenger vehicle)是在其设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李或临时物品的汽车,包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。],燃料电池与纯电动相比没有优势纯电动车[电动车,即电力驱动车,又名电驱车。]最大的风险就是电池的安全性,我国应尽快建立电动车的年检制度随着补贴政策的退坡,双积分制度的力度还不够,可以借鉴国外变得燃油税、碳税等政策2025年之前,家用的小型纯电动车应该会实现与燃油车在全生命周期内的成本持平 全球新能源汽车技术路线的演变 对于未来汽车技术路线的演变,国际上的许多大车企都进行了不同的探索。
首先看丰田的技术路线是如何发展的。丰田有三个标志性的产品,从燃油车再到混合动力车,最后到燃料电池车,这三个产品都是具有划时代意义、开时代先河的产品,这是一种发动机优先战略。
但是丰田也在不断调整他的技术路线,在丰田的技术路线里面,纯电动的比例开始越来越大,未来丰田的路线是将电池、电机、电控作为基础平台,以此平台为基础来发展电动车型、混合动力车型。特斯拉是纯电动技术路线的典范,特斯拉曾于2016年在美国被评选为最受欢迎的汽车品牌,也是纯电动技术路线优势的凸显。
受他影响,整个国际汽车的发展都在往纯电动方面转型。再来看日产的技术路线。
日产在去年年底推出了E-power技术,这是以纯电动为平台的一个串联式混合动力。此外,他们又推出了以乙醇为燃料的增程式燃料电池汽车。
关于燃料电池和纯电动谁更有优势,**之间也有研究。美国加州空气资源委员会曾给出预测,2009年的数据显示,燃料电池和纯电动之间成本的平衡点在150公里,也就是说,150公里以上燃料电池会更有成本优势,到了2016年,根据奔驰公司的数据,这一数字变为350公里,也就是说现在350公里以上燃料电池的成本优势才会凸显。
现代公司的数据则显示,对于乘用车,这一数据接近500公里,商用车[商用车(Commercial Vehicle),是在设计和技术特征上是用于运送人员和货物的汽车。]也在100公里左右。从这一点可以看出,锂离子电池更适合取代汽油。
经过上述探索,未来全球新能源汽车的发展,纯电动的技术路线会更合理、更适合。我们看到,新进入汽车行业的造车新势力都采用的纯电动路线,过去传统车企多以燃油车混合动力燃料电池为主,现在也逐渐再向纯电动靠拢。
中国应该走什么样的技术路线?中国未来汽车发展的技术路线,既要融入国际主流,也要凸显中国的特色和优势。这取决于中国的交通体系。
美国的公交、铁路运输不发达,主要以汽车为主;欧洲虽然有铁路,但由于国土面积狭小,汽车就能满足大部分使用需求。而中国的交通体系是点线面结构,大城市呈点状分布,中间通过发达的高铁线路相连,在广大城镇和农村区域中,电动自行车、电动三轮车的保有量已经非常巨大。
所以我们必须在强化中国电动后交通总体优势的特色的基础上,来考虑电动汽车[电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。]的技术路线,这也是2012年科技部工信部发布的纯电驱动战略。这一战略是以纯电动为突破口,第一步是实现纯电动的产业化[产业化是指某种产业在市场经济条件下,以行业需求为导向,以实现效益为目标,依靠专业服务和质量管理,形成的系列化和品牌化的经营方式和组织形式。],并将电池产业发展起来。
然后再在纯电动的基础之上逐渐推进插电式混合动力。我们的混合动力和国外的混合动力不一样,必须要能达到50公里的纯电动里程还能叫插电混合动力,燃料电池也不是纯燃料电池,电池里面锂离子电池的比重还是比较大的。
在此基础上,再推进与国际上相同的混合动力和燃料电池的发展,这是中国的技术路线。目前这一战略的初步实施已见成效。
首先是动力电池的比能量大幅提升,而成本大幅下降。去年全球十大电池厂中,有七家来自中国。
最开始我们发展的是磷酸铁锂电池,如果只用磷酸铁锂的电池来做电动车,那么全生命周期的成本已经非常接近燃油车了。现在我们研发的三元锂电池,拥有更高的比能量,但由于有些贵金属、有色金属的价格居高不下,三元锂电池的价格目前也偏高。
在车型上,我们也逐步实现了“两头挤”的战略,即从大型车、微型车入手,逐渐到中型主流车。现在电动大客车已经实现批量出口,公交已接近全电动化了,微型电动车也取得了巨大发展。
如今市场的主流已经转向中级主流轿车,续驶里程也在不断提高,未来几年中里程还会继续提升,并且充电将会更加方便。在市场增长方面,纯电动车型的市场增长非常明显,这得益于财政补贴政策,但这也是我国首次在全球率先大规模导入高档民用消费品。
电动汽车是中国率先自己导入市场的,并有希望在今年达到年产100万的规模。在充电基础设施方面,现在我们买电动车都要配私人充电桩,未来私人充电桩将做到一比一,届时,私人在家或者公司慢充将成为主体,真正到公共充电桩快充的将占少数。
但现在的现状是快充不快,慢充不慢。未来较为理想的状态是,平时晚上或者工作的时候在家里或单位充电,出去应急时在公共充电桩快充。
混合动力车型在今年得到了很大的提升,尤其是插电式混合动力。有人说这是因为插电式混合动力的补贴的退坡没有这么明显,但这其中也有原因是消费者对于插电式混合动力的接受度不断提高,所以现在插电式混合动力供不应。
2.燃料电池汽车的关键技术
电动汽车的关键能源动力技术包括电池技术、电机技术、控制器技术。
电池技术、电机技术和控制器技术是电动汽车所特有的技术,这3项技术也是一直制约电动汽车大规模进入市场的关键因素。 电池是电动汽车的动力源泉,也是一直制约电动汽车发展的关键因素。
电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E) 、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争,关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。
电动汽车用电池经过了3代的发展,已经取得了突破性进展。第1代是铅酸电池,目前主要是阀控铅酸电池(VRLA) ,由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电, 因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池。
第2代是碱性电池,主要有镍镉、镍氢、钠硫、锂离子和锂聚合物等多种电池,其比能量和比功率都比铅酸电池高,因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程,但其价格却比铅酸电池高。第3代是以燃料电池为主的电池,燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能,能量转变效率高,比能量和比功率都高,并且可以控制反应过程,能量转化过程可以连续进行,因此是理想的汽车用电池还处于研制阶段,一些关键技术还有待突破。
广泛应用于电动汽车的燃料电池是一种称为质子交换膜的燃料电池(PEMFC) ,它以纯氢为燃料,以空气为**剂,不经历热机过程,不受热力循环限制,因此能量的转换效率高,是普通内燃机热效率的2~3倍。同时,它还具有噪音低、无污染、寿命长、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整等特性,使得PEMFC非常适合用作交通工具的动力源。
美国和加拿大是燃料电池研发和示范的主要区域,在美国能源部(DOE)、交通部(DOT)和环保局(EPA)等**部门的支持下,燃料电池技术取得了很大的进步,通用汽车、福特汽车、丰田、戴姆勒[戴姆勒股份公司(Daimler AG)的总部位于德国斯图加特,是全球最大的商用车制造商,全球第二大豪华车生产商、第二大卡车生产商。]奔驰、日产、现代等整车企业均在美国加州参加燃料电池汽车的技术示范运行,并培育了美国的UTC(联合技术公司)、加拿大的巴拉德(Ballad)等国际知名的燃料电池研发和制造企业美国通用汽车公司2007 年秋季启动的Project Driveway 计划,将100 辆雪佛兰Equinox 燃料电池汽车投放到消费者手中,2009 年总行驶里程达到了160万km。同年,通用汽车宣布开发全新的一代氢燃料电池系统,新系统与雪佛兰Equinox 燃料电池车上的燃料电池系统相比,新一代氢燃料电池体积缩小了一半,质量减轻了100 kg,铂金用量仅为原来的1/3。
通用汽车新一代燃料电池汽车的铂金用量已经下降到30 g,按照目前国际市场价格,铂金为300~400 元/g,100 kW燃料电池的铂金成本约为1 万元人民币,燃料电池的成本大幅度下降。预计到2017 年,100 kW燃料电池发动机的铂金用量将下降到10~15 g,达到传统汽油机三效催化器的铂金用量水平。
美国在2006 年专门启动了国家燃料电池公共汽车计划(National Fuel Cell City Bus Program,NFCBP),进行了广泛的车辆研发和示范工作,2011 年美国燃料电池混合动力公共汽车实际道路示范运行单车寿命超过1.1 万h 。美国在燃料电池混合动力叉车方面也进行了大规模示范,截至2011 年,全美大约有3000 台燃料电池叉车,寿命达到了1.25 万h 的水平。
燃料电池叉车在室内空间使用,具有噪音低、零排放的优点。 欧洲的燃料电池客车示范计划,完成了第6 框架计划(Framework Program,2002—2006)和第7 框架计划(2007—2012),目的是突破燃料电池和氢能发展的一些关键性技术难点,在CUTE (Clean Urban Transport for Europe, 欧洲清洁都市交通)及欧盟其他相关项目支持下,各个城市开展燃料电池公共汽车示范运行,今年新的计划 CHIC( Clean Hydrogen in European Cities, 欧洲清洁都市交通)开始实施,包括阿姆斯特丹、巴塞罗那、汉堡、伦敦、卢森堡、马德里、波尔图、斯德哥尔摩、斯图加特、冰岛以及澳大利亚珀斯, 即澳大利亚STEP 项目(Sustainable Transport Energy Program,可持续交通能源计划)等,欧洲在燃料电池汽车的可靠性和成本控制等方面取得了长足的进步。
在德国,2012 年6 月,主要的汽车和能源公司与**一起承诺,建立广泛的全国氢燃料加注网络,支持发展激励计划,即到2015 年,全国建成50 个加氢站,为全国5000 辆燃料电池汽车提供加氢服务[7] 。戴姆勒奔驰于2011 年开展燃料电池汽车的全球巡回展示,验证了燃料电池轿车性能已经达到了传统轿车的性能,具备了产业化推广的能力。
戴姆勒集团参与“ Hy FLEET:CUTE(2003-2009)”项目。36 辆梅赛德斯-奔驰Citaro 燃料电池客车已由20 个交通运营商进行运营使用,运营时间超过14 万h、行驶里程超过220 万km。
但是第一代纯燃料电池的客车,寿命只有2 000 h,经济性较差。戴姆勒集团与2009 年开始推出第二代轮边电机驱动的燃料电池客车,主要性能达到了国际先进水平,其经济性大幅度改善,燃料电池耐久性达到1. 2 万h。
德国西门子公司研发的燃料电池,已经成功地应用于德国的214 型潜艇上(氢氧型) [11] 。2007 年德国戴姆勒奔驰公司,美国福特汽车公司和加。
3.氢燃料电池汽车都开始交车了,不过啥是氢燃料电池汽车
目前车用燃料电池的燃料来源主要有两种, 一是直接用氢, 二是车载制氢技术。因这两种方法存在诸多不同的技术路线, 因此, 什么样的氢源最适合用于燃料电池汽车的问题一直以来都是争论的焦点。国外部分国家采用直接用氢技术, 其氢气存储压力可高达70 MPa; 也有的采用车载制氢技术。在我国,以同济大学和清华大学为主与相关汽车厂合作研制出的完全自主知识产权的、具有电电混合动力系统特点的超越系列燃料电池轿车也是采用直接用氢技术, 这些车辆参加了2008北京奥运会的示范运行, 2010 年上海世博料电池汽车在上海世博会期间的示范运行, 在世博园区附近建设了一座新的固定加氢站和两个移动加氢站, 从而在上海建成了由两个固定加氢站和两个移动加氢站组成的全国首个氢基础设施网络。
4.燃料电池汽车在中国前途几何 成为主流吗
在中国很难 主要是技术方面的差距 和**的认知
同济大学新能源汽车工程中心张存满教授表示,中国氢燃料汽车技术落后国外发达国家5—10年,“差距保持在5年左右我们还有机会追赶,若超过10年,我们追赶起来就会非常吃力了”。
中国在2001年开始进行氢燃料电池汽车的研发工作,而通用在1966年开始研发氢燃料电池汽车,本田开始于1992年……起步较晚的中国面临的一个情况是:国外燃料电池汽车已经突破了技术难关,开始攻克成本和服务设施了,而国内仍然面临着技术问题。
这些难题包括成本高昂、抗低温和高温性能较差、关键材料和零部件的空白等等。成本一直是燃料电池研究的一个痛点,其将化学能转变为电能的催化剂是铂,俗称白金。国外已经把氢燃料电池汽车的成本控制在30—40万元人民币,成本与起步阶段相比减少一半左右。但在我国,高昂的成本限制了燃料电池汽车的研究和发展。
另外,拿续航里程来说,《中国制造2025》确定了氢燃料电池汽车技术的发展目标为2025年续航达到500公里。但是国外氢燃料电池汽车的续航里程目前已经实现了500—700公里,可以说,国外的氢燃料电池汽车现阶段的发展水平是中国2025年要实现的发展目标。
目前,我国以蓄电池电动汽车为主要发展方向,在各种利好政策的引导下,大量的物力、人力、财力投入其中,燃料电池汽车的发展则呈现出一定滞后。张存满教授称:“前几年我们的研究进展比较明显,最近几年有些停滞。”
与纯电动车不同,氢燃料电池汽车技术门槛高,而中国的技术积累时间较短,技术链不完善,产业化能力较弱。其次,燃料电池汽车的研发需要巨额投入,在缺乏政策引导的情况下,我国在燃料电池方面的资金和技术力量投入严重不足。此外,在我国中国车企的发展方向受**的影响很大。除上汽等少数车企外,大多数整车企业在氢燃料电池汽车方面没有开展实质性研发和产业化准备。但是技术的进展和突破,如果不依靠车企的力量,仅仅依靠科研机构和高校,不论是效率还是量产化上都要大打折扣。因此从目前来看,未来国内外氢燃料电池汽车发展的差距缩小可能性不大,甚至可能进一步拉大。张存满教授表示:“主要还是看国内自主品牌是否持续投入发力。”
此外,基础设施的建设不论是发展纯电动汽车还是燃料电池汽车都是非常重要的一环。丰田常务董事佐藤康彦说,“在业界有这么个说法,没有能源站,就没法卖车。”普通的电动汽车充电站只需花数十万美元来建造,但建造一个氢气燃料站需要花费 100万至 200万美元,因为需要解决处理液态氢气的问题。高昂的造价和技术要求进一步阻止了其普及,目前欧盟日本有几十座加氢站,而国内目前只有两三个。
对于发展燃料电池汽车的路线,同济大学教授章桐给出的建议是:商用车切入,乘用车跟进。商用车门槛和要求比较低,容易推动市场、推动产业化。前不久,福田欧辉刚刚跟北京某新能源汽车租赁公司签订100辆8.5米氢燃料电动客车销售合同,全部采用自主品牌亿华通燃料电池发动机,完成了我国首个氢燃料电动客车产业化、商业化开发运营。这似乎给我们开了一个好头。
但根据《中国制造2025》的目标:“到2025年,燃料电池堆系统可靠性和经济性大幅提高,和传统汽车、电动汽车相比具有一定的市场竞争力,实现批量生产和市场化推广。”来看,燃料电池汽车仍离我们很远。
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5.燃料电池汽车真有前景么
目前,我国以蓄电池电动汽车为主要发展方向,在各种利好政策的引导下,大量的物力、人力、财力投入其中,燃料电池汽车的发展则呈现出一定滞后。
与纯电动车不同,氢燃料电池汽车技术门槛高,而中国的技术积累时间较短,技术链不完善,产业化能力较弱。其次,燃料电池汽车的研发需要巨额投入,在缺乏政策引导的情况下,我国在燃料电池方面的资金和技术力量投入严重不足。此外,在我国中国车企的发展方向受**的影响很大。除上汽等少数车企外,大多数整车企业在氢燃料电池汽车方面没有开展实质性研发和产业化准备。但是技术的进展和突破,如果不依靠车企的力量,仅仅依靠科研机构和高校,不论是效率还是量产化上都要大打折扣。因此从目前来看,未来国内外氢燃料电池汽车发展的差距缩小可能性不大,甚至可能进一步拉大。张存满教授表示:“主要还是看国内自主品牌是否持续投入发力。”
此外,基础设施的建设不论是发展纯电动汽车还是燃料电池汽车都是非常重要的一环。丰田常务董事佐藤康彦说,“在业界有这么个说法,没有能源站,就没法卖车。”普通的电动汽车充电站只需花数十万美元来建造,但建造一个氢气燃料站需要花费 100万至 200万美元,因为需要解决处理液态氢气的问题。高昂的造价和技术要求进一步阻止了其普及,目前欧盟日本有几十座加氢站,而国内目前只有两三个。
对于发展燃料电池汽车的路线,同济大学教授章桐给出的建议是:商用车切入,乘用车跟进。商用车门槛和要求比较低,容易推动市场、推动产业化。前不久,福田欧辉刚刚跟北京某新能源汽车租赁公司签订100辆8.5米氢燃料电动客车销售合同,全部采用自主品牌亿华通燃料电池发动机,完成了我国首个氢燃料电动客车产业化、商业化开发运营。这似乎给我们开了一个好头。
但根据《中国制造2025》的目标:“到2025年,燃料电池堆系统可靠性和经济性大幅提高,和传统汽车、电动汽车相比具有一定的市场竞争力,实现批量生产和市场化推广。”来看,燃料电池汽车仍离我们很远。
6.氢燃料电池汽车原理
福建亚南电机集团氢燃料电池汽车是电动汽车的终极解决方案。氢燃料电池汽车零排放,且一次加氢续驶里程长,加氢时间短,它与传统汽车、纯电动汽车技术相比,具有以下优点:
(1)排放或近似零排放,绿色环保。