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浅谈对新能源汽车的认识
作者:an888    发布于:2022-09-13 14:52    文字:【】【】【

  浅谈对新能源汽车的认识?新能源汽车是指使用非传统能源燃料,使用新型车载动力的汽车。根据2006年,‘十一五规划’提出了“节能与新能源汽车”战略分类包括混合动力汽车,纯电动汽车,燃料电池汽车。2009年发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》又新增了氢发动机汽车及其他替代能源(高效储能器、甲醇、乙醇、二甲醚等)汽车。在新能源汽车的生产及销售中以纯电动汽车占绝大多数。在2020年的销售数据中纯电动汽车的销售数据占新能源汽车总销售数据的80%。

  在中国节能减排的大环境下,政府大力推广新能源汽车,推出了多个针对新能源车企及车主的优惠政策。

  针对车主推出减免车船使用税、减免购置税、推出购车补贴、推出不限行政策、放宽限购等政策。

  同时笔者认为,在如今更多年轻人涌入大城市的时代背景下,不限行政策,放宽限购政策可以吸引一大批观望者购买新能源汽车。同时,各种补贴政策可以降低购买者门槛。对于刚毕业或刚踏入社会的年轻人更加友好。一定可以吸引更多潜在用户购买新能源汽车。

  同时,政府也对新能源车企推出了优惠政策,如购买大批量新能源汽车作为公交车等。

  从图中可以看出,除去2019年受新冠疫情影响外,新能源汽车销售数据是稳步上升的,由此可以看出,新能源汽车的前景是十分广阔的。

  引东方财富网消息:2020年,新能源汽车产销分别完成136.6万辆和136.7万辆,产销较2019年有所回升,增速实现由负转正。其中新能源乘用车占据主要市场,产销占比均在90%以上。按能源供给方式来看,纯电动汽车产销占比均在80%以上,插电式混合动力汽车产销占比不足20%,燃料电池汽车产销占比不足0.1%。

  笔者认为这足以证明在现阶段的中国汽车市场新能源汽车的发展前景,同时纯电动汽车也有很多传统汽车或其他新能源汽车无法比拟的优势。

  由1.1和1.2可以看出,车企大力发展新能源汽车是一条十分正确的道路,但是在发展过程中应结合各种新能源汽车的优缺点来确定发展的偏重点。

  首先对于传统汽车新能源汽车有着明显的优缺点,这是驱动方式决定的。归根结底就是传统内燃机和现代电机的碰撞,传统燃料和新型储能方式的碰撞。

  我们可以由驱动方式将新能源汽车分为两类:内燃机驱动和电动机驱动。如图2所示

  由于替代能源(高效储能器、甲醇、乙醇、二甲醚等)汽车从根本上并没有抛弃传统的内燃机,在结构上并没有过多的优化,车身空间利用率与电动汽车相比并没有优势。并且燃料特性导致其扭矩、加速时间、稳定性、安全性等技术特性要差于传统汽车及电动机驱动的新能源汽车。

  电动机驱动的新能源汽车的主要动力来源一般有感应电机、永磁同步电机、永磁无刷电机、磁阻电机等。在电机技术逐渐成熟的今天,电动机对比传统内燃机有着天然的优势。

  内燃机的工作原理是将燃油氧化还原反应过程中释放的热能转换为机械能,在这个过程中需要氧化物即氧气,还原物即燃油,以及反应空间。这就需要复杂的燃油管道及巨大的燃烧室。这使整个动力系统巨大且复杂,对后期的维修保养也是一大考验。

  首先内燃机是由燃油在气缸(1、2、3、4)内推动活塞进行往复运动,经过连杆(5)转化为曲轴(6)的旋转运动。其中由于经历了直线往复运动到旋转运动的转变,势必会产生较大的噪音及震动。由于发动机一直处于高温高压环境中,同时拥有较为复杂的机械运动。对发动机的损耗也是十分巨大的。这也是传统车企一直大力研发的关键。

  而电动机由于其特定的结构,直接输出在输出轴上的旋转运动。并且由于无刷电机的出现加强了其低噪音,寿命长,体积小易控置等优势。

  由于对比内燃机电动机体积小,易控置。在现阶段高端电动汽车汽车设计中常使用两种不同的电机放置在车辆前后轴,以充分利用不同种类电机的优势,例如蔚来ES6(前永磁同步电机,后交流异步电机),特斯拉Model 3(前感应异步电机,后永磁同步)。笔者认为,在下阶段的研发中甚至可能出现使用四个驱动电机,由车载控制模块独立控制四轮动力的电动汽车。四轮独立控制的好处是不言而喻的,可以大幅度的增加汽车的通过能力,转弯半径等。结合ABS等车载安全系统及自动控制系统还可以大幅度提高车辆的安全性。

  从性能方面说:电动机的加速可以是恒扭矩的。电流传输的速度仅次于光速。电机依靠电流在电磁圈中形成电磁场。与永磁体的磁极互斥驱动转子旋转。这是在霎那间完成的。只要精准的控制电流即可精准控制车速。由于近代无刷电机的出现,使电动机的优势更加明显。

  而反观内燃机,在同一个内燃机中,提升扭矩的方法就是增加喷油量或富氧燃烧。其最根本的还是增加喷油量。而由于结构特性使然,提高喷油量的方法就是提高转速。但是这个过程需要时间。

  总之单以电动机与内燃机来对比,电动机拥有绝对的优势。由于上世纪石油开采技术与供电技术的不对等及对车辆续航里程和使用范围的限制导致内燃机汽车的普及程度优于电动机汽车。

  在新世纪中,由于供电网络的大规模发展,清洁能源(核能,风能,太阳能,潮汐能)等发电技术的兴起石,油储备过于集中导致燃油价格不断上涨,人们用车需求的改变,导致家用新能源汽车的兴起。

  但由于现阶段电能储存技术较为落后。电池能量密度过低导致的续航能力差。起重机,压路机,叉车等高耗能工程车辆并没有大规模使用新能源而是依然坚守内燃机驱动。由于电动机准确控制的特性,结合现阶段自动控制及传感器反馈的发展,混合动力汽车是更适合这类工程车辆或使用频率较高的车辆。且观察中国车辆制造企业的发展现状,这方面还属于空缺的状态。

  纯电动汽车车因取消了复杂的内燃机和传动系统,比传统汽车或混合动力汽车都要简单。电池-控制模块-电机,即构成了整车的传动逻辑。

  在纯电动车电驱架构方面,目前国内车型有轮毂电机、分体式(电机,电控,减速器独立)、二合一电驱动(电机+减速器)、三合一(电机+电控+减速器)等产品

  在现实生产中为降低成本,缩短开发周期,电动乘用车在整车布置时,在保证前轴至前壁板间距不变的前提下,对整车其它参数进行相应调整,以满足设计需求;而由于技术因素,国内电动乘用车开发设计理念,大多以传统汽车为基础、最小变动为原则。普遍使用分体式、二合一、三合一式驱动构架。在车身结构上并没有做太大的改变。仅将传统的燃油箱更换为模块电池组。将传统的发动机及变速箱更换为整车控制器、电机控制器、高压电器盒、DC-DC等控制装置及布置减速器、电机、真空灌、电动制动真空泵、水泵、电动空调压缩机等动力装置。布局如图6、7

  纯电动汽车的优点十分明显:环保,低噪音,经济,易保养,空间利用率大,操控性能好等。

  这样的特性使其十分符合家用小型车的使用范畴,结合蔚来换电站技术可以在家用车市场大放异彩。

  混合动力汽车是指车上装有两个或以上的动力源,包括电机驱动。车载动力源有多种:蓄电池,燃料电池,太阳能电池,内燃机车的发电机组,当前混合动力汽车一般是指内燃机车发电,再加上蓄电池组。

  1. 由于电能的介入,可以十分方便的回收制动,下坡,怠速时的能量。极大的提升了能量的使用效率。

  1. 由于拥有两套动力系统,可以在极大程度上保护电池组。例如:在车载电池电量即将耗尽时,切换为内燃机驱动,防止电池过放。

  2.有两套动力系统,加上独立的控制系统。结构复杂,保养困难,维护价格高技术困难。

  在家用汽车领域,总结起来混合动力汽车对于纯电动汽车的优势仅仅在于对供电模块的优化,然而笔者认为这还有更好的解决方案,例如蔚来的换电站方案。在换电站大规模普及的前提下。混合动力汽车的优势荡然无存。

  在负载较大,作业环境不佳,对于脱困要求较高,不在乎维护成本的越野车辆,特种车辆,工程车辆。由于电机的控制性能好,体积小。结合自动控制及计算机技术,可以对极限性能有极高的提升。同时结合串联式混合动力技术(理想增程式技术),可以对续航大幅度提升,从而完美的达到使用要求。

  而对于长途汽车或市区的公交车辆,由于它们使用时间长(续航长),启停(加速)频繁。更适宜使用混合式或并联式动力技术。在这方面江淮汽车已经形成了十分成熟的技术。

  首先笔者认为,燃料电池汽车也是为了解决现阶段蓄电池能量密度低的解决方法之一。由于燃料电池汽车也是使用电动机作为驱动动力的。因此,它也具有电动机驱动汽车的所有优点,例如加速快,加速平稳、噪音小、易维修、易保养、无污染等

  同时,燃料电池的燃料多样化且较为易于获取和补充速度快,例如,水分解制氢、天然气、甲烷、丙烷、等再生能源。

  燃料电池汽车同样解决了普通电动汽车续航短的问题。它类似于普通内燃机汽车。仅需添加燃料就可以无限的增加续航。但是这也是在加氢站等补充站点完善的情况下。然而由于氢气或甲烷属于易爆气体。补充站点的建立比蔚来换电站计划更加难以实施。

  最后,由于燃料电池制造成本和使用成本过高,启动时间长,危险性较高等因素,燃料电池汽车现阶段并没有太多的发展。

  在家用小型轿车方面,纯电动汽车搭配蔚来的换电站技术无疑是一个优秀的解决方案。

  在大型工程车辆,特种车辆等高耗能,负载较大,作业环境不佳,对于脱困要求较高,不在乎维护成本车辆。由于电机的控制性能好,体积小。结合自动控制及计算机技术,可以对极限性能有极高的提升。同时结合串联式混合动力技术,可以对续航大幅度提升,从而完美的达到使用要求。

  而对于长途汽车或市区的公交车辆,由于它们使用时间长(续航长),启停(加速)频繁。更适宜使用混合式或并联式动力技术。在这方面江淮汽车已经形成了十分成熟的技术。同时也可以向考虑无轨电车发展。

  同时由于AI技术等计算机技术的发展,可以将这些技术引入到汽车设计中。但笔者认为现阶段发展蓬勃的自动驾驶技术,由于我国道路状况复杂,人口众多,道路状况复杂。自动驾驶技术并不适宜现阶段的中国。汽车生产厂商需要独立制作一款适应于现阶段国情的辅助驾驶系统。同时应根据现阶段客户需要对车身结构进行优化。例如使用模块化的动力或控制系统方便维修或更换同时也可以降低成本及增大空间利用率将更多的空间留给驾驶舱或行李舱等。

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