新能源汽车技术大PK：谁会赢？

【专家解说】：出品：科普中国

制作：科学范儿创客团队

监制：中国科学院计算机网络信息中心
　　随着汽车尾气污染的加剧和石油煤炭等化石能源的消耗，发展新能源汽车是全球的共同趋势。由于汽车功耗较大，传统环保概念中的清洁能源，比如太阳能、风能在这个领域均是杯水车薪，使不上劲儿。

　　目前，全世界积极发展的新能源汽车技术主要集中在三个方向：纯电动汽车，比如大家比较熟悉的高帅富特斯拉；油电混动型汽车，比较著名的有日本品牌的先行者普锐斯；燃料电池汽车，有报道称日本某汽车品牌计划在2018年推出氢燃料电池车。

三种新能源汽车的车型

　　这三项技术各有优缺点：

　　纯电动车：清洁实惠，但能源补充是硬伤

　　纯电动汽车像手机充电一样，使用插电模式充电（使用外部电源，通过变压器和电缆对汽车电池充电的模式）。优点是电能清洁实惠，电动机扭矩大、加速快、噪音低；缺点是能源补充依赖硬件设施。（扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩，在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。）

　　举例而言，目前世界上顶尖的纯电动汽车如果采用普通家庭电路充电，充满需要7小时以上；若使用造价高达10万美元的专用充电桩，充满则需1-2个小时。按照这种汽车实测的满电状态250-300公里的巡航里程看，在城市里代步是可以的，每晚都能充电。中长途的自驾游就有点勉强了，一天只开300公里，晚上还要找地方充电，做不到传统燃油汽车的“日行千里”。更不可能开着它去新疆西藏罗布泊，因为沿途连汽油都不一定买得到，更不要说充电啦。

　　燃料电池汽车：绿色环保，但设备重体积大

　　燃料电池汽车使用燃料电池产生氢气，氢气与大气中的氧气发生化学反应，产生电能驱动汽车行驶。燃料电池的反应会产生极度少量的二氧化碳和氮氧化物，这类化学反应产物除了电能外，主要副产品是水，因此被称为绿色新能源汽车。

　　现阶段，燃料电池汽车的缺点在于设备重体积大。启动时间长并需提高系统耐振性：由于氢气的关系，密封性要求相当高，相对而言若发生事故危险性较大。

　　注：燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

　　油电混动汽车：将浪费的能源转为电能

　　最后说我们今天的主角：油电混动汽车。它是指以燃油和电能共同作为动力的汽车，堪称目前新能源汽车中最实用、最接地气的成员。很多人认为“混动”将是汽车技术未来几十年的发展趋势。

　　油电混动汽车以电动机作为内燃机的辅助动力来共同驱动汽车。这项技术燃油经济性高，机械性能更强劲。与同级别的汽车相比，燃油费用更低。电动机由于其物理特性，在启动时产生的扭矩远大于内燃机，拥有更强劲的起步和加速性能。

　　传统的内燃机汽车，能源有效利用率是较低的。由于传统内燃机四冲程的设计结构，在80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了燃油动力（燃烧所释放热能）的40％，在市区还会跌至25％。也就是说只有25%-40%释放出来的热能被转化为机械能做功，驱动车辆前进。油电混动技术，就是旨在把被浪费的能量收集起来变成电能，通过电动机提供给汽车作为第二动力。

　　油电混动汽车的三种“武器”

　　要实现将浪费的能力收集起来转为电能，油电混动汽车会比普通燃油汽车多三套系统。

　　能量回收系统。大家都知道，汽车以一定速度在路上行驶，是具有动能的，每当汽车刹车时，就有一部分动能在刹车片摩擦下变成热能散逸。而汽车在等红绿灯时，发动机也是以怠速空转在烧油，这些能量都被浪费了。能量回收系统会把这些传统汽车浪费掉的能量收集起来。

　　储能系统（电池）。收集起来的能量会被转化为电能，储存在电池中，在需要的时候供给电动机。

　　电动机：它以电池中的电能为能源，向汽车提供动力，驱动车辆行驶。

　　这三套系统和汽车原本的内燃机系统与制动系统相结合，经过工程师们的调教和改进，最终达到浑然一体：汽车刹车减速和停车空转时，他们积极收集被浪费的能量，储存到电池里；汽车启动和加速的时候，电动机辅助内燃机一起做功，提高整车机动性能。

　　油电混动汽车的机械性能强劲。国产的一款最新油电混动SUV，0-100公里/小时加速不到5秒！这是什么概念？了解汽车的人都清楚，目前传统汽车市场上的绝大多数车型，百公里加速不到5秒的车只有四十余款，占总车型的不到百分之一，且绝大多数售价都在百万元以上。这样比较的话，是不是马上体现出混动汽车的优势了？

　　油电混动技术为世界带来了速度更快、油耗更低、排污更少的新汽车，更可贵的是，它一点也不娇气，不依赖外部硬件支持，给油吃油接地气，适应性强，必将成为未来新能源汽车技术的中流砥柱。

　　“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。

　　本文由科普中国出品，转载请与移动端科普融合创作项目办公室联系（）。