新能源汽車技術與發展

王旭榮

摘要：隨著世界能源的日漸緊缺，尤其是難再生的石油資源的日益減少，人們對于新能源的呼吁日漸高漲，汽車作為能源消費大戶，隨著科技尤其是新能源汽車技術的不斷發展，新型的新能源汽車逐漸受到人們的期待和歡迎，它更加環保，適應了時代的發展需要，有望引領未來的汽車新時代，本文主要探討了新能源汽車技術與發展。

關鍵詞：新能源汽車；技術；發展

1新能源汽車技術內容及要點

傳統型汽車使用的動力能源為石油、汽油等，車用燃料能耗大，且為不可再生能源；新能源汽車主要的動力來源是非常規燃料，并且采用新型動力裝置提高汽車的驅動和制動能力，總統性能穩定、反應快，實際應用意義強。從動力燃料使用劃分，新能源汽車包括混合動力汽車、增程式電動汽車、燃料電池電動汽車、純電動汽車和其他新能源汽車，其主要特點是汽車結構新、技術新和設計原理新。與傳統型汽車相比，新能源汽車使用簡單、安全，動力能源獲取方便，同時價格低廉，使用成本低；同時新能源汽車多使用清潔可再生能源，極大程度上緩解了能源危機，促進環境保護。我國作為人口大國，汽車使用率高，新能源汽車技術的研究與應用有利于我國自然資源的節約，環境效益高，同時對我國汽車新技術研發具有激勵作用，有利于中國汽車市場的開辟。

2新能源汽車技術應用

2.1電動汽車

電動汽車主要的動力源是電。相較于傳統汽車類型，使用燃油或汽油助力，通過柴油、汽油的燃燒發動發動機，為汽車提供驅動動力，這一過程產生的能耗巨大，尤其是對于大中型汽車，使用成本高，同時燃油發動機由于荷載壓力大，容易故障，修理難度大。并且柴油等燃燒過程中會產生大量的氣體污染物，如二氧化碳、二氧化硫等，大氣污染嚴重。而替代使用電動汽車，改變了傳統汽車驅動組成結構和能源使用類型，采用純電力驅動，將充電器、發動機、動力電池和其他制動等系統結合形成新的動力系統。電動汽車使用電能環境污染小，不會產生大氣污染物造成溫室效用等問題，同時電能獲取方便，續航能力強，且電能價格便宜，使用效益高。新能源汽車技術中的電能使用主要需要保證蓄電池的性能和功用，電動機裝置利用傳動機構驅使汽車，因而扭矩輸入在低速區需要擴大，增加汽車爬坡、加速性能，穩定制動指標。在電動汽車技術使用中可配合控制單元IGBT，突出電動機的機械優勢。

2.2電池燃料汽車

電池燃料汽車是新能源汽車主要類型之一，燃料電池汽車的排放極低，總體排放近似于零，并且使用燃料電池不會出現機油泄露問題，氣體廢棄物排放量低，不會出現水污染和溫室效應等問題。相較于傳統類型汽車，燃油電池的動能轉化率高達60%及以上，整體經濟效益高，并且汽車在使用運行中噪聲小、顛簸少。燃料電池汽車主要是將電池內的氫氣和空氣中的氧氣結合，在電池組中促進化學反應，反應產生的電能推動電動機運轉。利用大氣中的氧氣與氫氣反應，產生的物質僅含有氫元素和氧元素，兩者經汽車尾氣排放后生成水蒸氣，污染小、熱量低，對大氣質量控制具有明顯效用。燃料電池主要使用蓄電池、電池反應堆和氫氣罐等，整個過程零排放、零污染，動能供應效率高，是現代新能源汽車應用寶技術的一大突破。但是電池燃料汽車電機設計應用技術相對復雜，氫氣制取難度大，因而車輛里程續航存在一定局限性。

2.3混合動力汽車

混合動力汽車內燃機平均功率大，但是發動機整體構造小、污染小、油耗低，并且內燃機和動力機持續工作能力強，行程續航有保障，是新能源汽車技術革新和進步的表現。傳統能源汽車以及電動汽車、燃料電池汽車多使用一種燃料，但是混合動力汽車使用能源類型超過一種以上，混合度高，綜合利用率和動能供應率高，電力與汽油是主要的能源供應方?；旌鲜褂秒娏推停娔芘c燃油相互支撐，降低能耗和污染排放，環境效益高。電池電能使用對中小型汽車長途運行來說，容易存在動能不足的問題，而綜合利用燃油，能夠補充強勁的動能，彌補電能使用的不足?；旌蟿恿ζ囋陂_發、利用新能源技術的同時可以采用插電式混合動力，綜合純電動與混合電動效用，補充專用汽車充電設備，提高電池容量，滿足電力動力需求。混合電動汽車在使用中，電量充足則可使用電能，電量耗盡，可繼續轉換使用燃油動能，并補充輔助電池充電。

2.4其他新能源汽車

其他新能源汽車類型還包括氫發動機汽車、燃氣汽車、風能汽車、生物乙醇汽車和太陽能汽車等。氫發動機汽車利用氫氣為動力源驅動汽車，排放物為純凈水或水蒸氣，污染小，且氫氣儲量豐富。燃氣汽車利用液化天然氣、液化石油氣和壓縮天然氣為燃料，這種能源汽車使用成本小，排放性能好；風能汽車利用風能發電給汽車充電，因為汽車行駛帶動汽車內部風力發電機運動，風速達到一定程度即可完成風力發電、充電；生物乙醇汽車利用乙醇代替其他燃料活動，滿足汽車驅動需求，乙醇即酒精，其應用技術成熟、使用廣泛，能夠有效緩解石油能源壓力，推動新能源汽車多元化發展；太陽能汽車是比較常見的一種新能源汽車，主要是利用太陽能給電池板充電，滿足汽車動能需求，但一般在太陽光充足、光線強烈的地區使用效率比較高。

3新能源汽車未來的發展方向

3.1輕量化是提高續航能力的途徑

減輕車身質量是降低能源消耗的重要途徑，也是實現可持續發展的有效措施。研究表明，內燃機汽車每降低10%的車身質量，可減少6%～8%的燃油消耗量，新能源汽車的輕量化對于續航能力和動力性的提高具有積極的意義。汽車輕量化不僅是車身的輕量化，還包含傳動設備、電池等的輕量化。采用輕質材料，如鋁合金、高性能鋼和其他復合材料是最成熟的方法，此外，輕量化需要與汽車的結構設計相結合，保證結構的強度和性能，提高生產率和經濟性。

3.2鋰電子電池是首選

電池是新能源汽車的核心部件，為其提供動力，各大制造商在電池的生產技術和制造成本上也是千差萬別，也存在著極大的競爭。鋰電池的使用壽命長、體積小、無污染、安全性高，根據預測，動力鋰電池將在2020年達到200億美元的市場規模，年均成長速度50%。

超級電容采用特殊的電極結構，使電極表面積成萬倍地增加，從而產生極大的電容量。超級電容的極化作用可以快速貯存和釋放電荷，輸出功率是一般蓄電池的數十倍。通過恒電壓、恒電流、恒功率三種方式快速充電，為提高新能源汽車的續航能力提供保障。

3.3電池管理系統是動力和儲能電池的必須配套

為保證新能源汽車的動力性，需要通過并聯串聯的方式組成電池組來增大動力電池容量。通過減小單體鋰電池的性能差異，就能夠延長電池組的使用壽命。利用電池管理系統對充放電進行監管保護，可以實時保護電池使用狀況，均衡和估算電池電量，智能控制電池的充電放電，保障使用安全，是新能源汽車的動力系統中不可必不可少的配套部件。

3.4永磁同步電機成為主流

新能源汽車技術對驅動電機的性能要求非常高，因為新能源汽車要頻繁地起動、停車、加速、減速，驅動電機常常過載，轉矩控制的動態性能要求高，在不同的行駛環境，要滿足低速高轉矩，高速低轉矩的要求；為了使新能源汽車在恒轉矩區和恒功率區正常工作，調速范圍一定要大，并且保持較高的運行效率。

4結語

新能源汽車產業要想普及開來，不能操之過急，要想取代目前以燃燒石化能源作為動力的傳統汽車也不會是一朝一夕就能夠如愿完成的，這還需要各個領域共同努力。要充分認識到我國汽車產業發展過程中存在問題和不足之處，系統思考我國與發達國家的差距，找到問題，解決問題。繼而提高我國汽車產業在全球的汽車布局的地位。

參考文獻

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[2]馬均明，葛瑞原.新能源汽車發展前景光明[J].安徽科技，2010（03）.

（作者單位：山東交通職業學院）