新能源汽車技術(shù)大PK：誰會贏？

【專家解說】：出品：科普中國

制作：科學(xué)范兒創(chuàng)客團隊

監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心
　　隨著汽車尾氣污染的加劇和石油煤炭等化石能源的消耗，發(fā)展新能源汽車是全球的共同趨勢。由于汽車功耗較大，傳統(tǒng)環(huán)保概念中的清潔能源，比如太陽能、風(fēng)能在這個領(lǐng)域均是杯水車薪，使不上勁兒。

　　目前，全世界積極發(fā)展的新能源汽車技術(shù)主要集中在三個方向：純電動汽車，比如大家比較熟悉的高帥富特斯拉；油電混動型汽車，比較著名的有日本品牌的先行者普銳斯；燃料電池汽車，有報道稱日本某汽車品牌計劃在2018年推出氫燃料電池車。

三種新能源汽車的車型

　　這三項技術(shù)各有優(yōu)缺點：

　　純電動車：清潔實惠，但能源補充是硬傷

　　純電動汽車像手機充電一樣，使用插電模式充電（使用外部電源，通過變壓器和電纜對汽車電池充電的模式）。優(yōu)點是電能清潔實惠，電動機扭矩大、加速快、噪音低；缺點是能源補充依賴硬件設(shè)施。（扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的一種特殊的力矩，在功率固定的條件下它與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負(fù)載能力。）

　　舉例而言，目前世界上頂尖的純電動汽車如果采用普通家庭電路充電，充滿需要7小時以上；若使用造價高達10萬美元的專用充電樁，充滿則需1-2個小時。按照這種汽車實測的滿電狀態(tài)250-300公里的巡航里程看，在城市里代步是可以的，每晚都能充電。中長途的自駕游就有點勉強了，一天只開300公里，晚上還要找地方充電，做不到傳統(tǒng)燃油汽車的“日行千里”。更不可能開著它去新疆西藏羅布泊，因為沿途連汽油都不一定買得到，更不要說充電啦。

　　燃料電池汽車：綠色環(huán)保，但設(shè)備重體積大

　　燃料電池汽車使用燃料電池產(chǎn)生氫氣，氫氣與大氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能驅(qū)動汽車行駛。燃料電池的反應(yīng)會產(chǎn)生極度少量的二氧化碳和氮氧化物，這類化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物除了電能外，主要副產(chǎn)品是水，因此被稱為綠色新能源汽車。

　　現(xiàn)階段，燃料電池汽車的缺點在于設(shè)備重體積大。啟動時間長并需提高系統(tǒng)耐振性：由于氫氣的關(guān)系，密封性要求相當(dāng)高，相對而言若發(fā)生事故危險性較大。

　　注：燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。

　　油電混動汽車：將浪費的能源轉(zhuǎn)為電能

　　最后說我們今天的主角：油電混動汽車。它是指以燃油和電能共同作為動力的汽車，堪稱目前新能源汽車中最實用、最接地氣的成員。很多人認(rèn)為“混動”將是汽車技術(shù)未來幾十年的發(fā)展趨勢。

　　油電混動汽車以電動機作為內(nèi)燃機的輔助動力來共同驅(qū)動汽車。這項技術(shù)燃油經(jīng)濟性高，機械性能更強勁。與同級別的汽車相比，燃油費用更低。電動機由于其物理特性，在啟動時產(chǎn)生的扭矩遠(yuǎn)大于內(nèi)燃機，擁有更強勁的起步和加速性能。

　　傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車，能源有效利用率是較低的。由于傳統(tǒng)內(nèi)燃機四沖程的設(shè)計結(jié)構(gòu)，在80％以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了燃油動力（燃燒所釋放熱能）的40％，在市區(qū)還會跌至25％。也就是說只有25%-40%釋放出來的熱能被轉(zhuǎn)化為機械能做功，驅(qū)動車輛前進。油電混動技術(shù)，就是旨在把被浪費的能量收集起來變成電能，通過電動機提供給汽車作為第二動力。

　　油電混動汽車的三種“武器”

　　要實現(xiàn)將浪費的能力收集起來轉(zhuǎn)為電能，油電混動汽車會比普通燃油汽車多三套系統(tǒng)。

　　能量回收系統(tǒng)。大家都知道，汽車以一定速度在路上行駛，是具有動能的，每當(dāng)汽車剎車時，就有一部分動能在剎車片摩擦下變成熱能散逸。而汽車在等紅綠燈時，發(fā)動機也是以怠速空轉(zhuǎn)在燒油，這些能量都被浪費了。能量回收系統(tǒng)會把這些傳統(tǒng)汽車?yán)速M掉的能量收集起來。

　　儲能系統(tǒng)（電池）。收集起來的能量會被轉(zhuǎn)化為電能，儲存在電池中，在需要的時候供給電動機。

　　電動機：它以電池中的電能為能源，向汽車提供動力，驅(qū)動車輛行駛。

　　這三套系統(tǒng)和汽車原本的內(nèi)燃機系統(tǒng)與制動系統(tǒng)相結(jié)合，經(jīng)過工程師們的調(diào)教和改進，最終達到渾然一體：汽車剎車減速和停車空轉(zhuǎn)時，他們積極收集被浪費的能量，儲存到電池里；汽車啟動和加速的時候，電動機輔助內(nèi)燃機一起做功，提高整車機動性能。

　　油電混動汽車的機械性能強勁。國產(chǎn)的一款最新油電混動SUV，0-100公里/小時加速不到5秒！這是什么概念？了解汽車的人都清楚，目前傳統(tǒng)汽車市場上的絕大多數(shù)車型，百公里加速不到5秒的車只有四十余款，占總車型的不到百分之一，且絕大多數(shù)售價都在百萬元以上。這樣比較的話，是不是馬上體現(xiàn)出混動汽車的優(yōu)勢了？

　　油電混動技術(shù)為世界帶來了速度更快、油耗更低、排污更少的新汽車，更可貴的是，它一點也不嬌氣，不依賴外部硬件支持，給油吃油接地氣，適應(yīng)性強，必將成為未來新能源汽車技術(shù)的中流砥柱。

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