新能源汽車技術原理和相關技術探究

趙福利

摘 要：相較于傳統能源汽車而言，新能源汽車不僅能夠降低交通領域當中的污染物排放，同時也能夠推進傳統工業轉型，推動汽車行業的發展。本文對新能源汽車的概念以及分類進行了系統界定，并針對純電動汽車以及混合動力汽車兩種不同的新能源汽車類型的技術原理展開了論述，闡述了動力電池技術以及電機技術的相關情況，旨在為推動新能源汽車技術的發展提供理論參考。

關鍵詞：新能源汽車；技術原理；動力電池技術；電機技術

傳統汽車通過內燃機燃燒汽油等常規燃料，產生推動汽車前進的動力，而新能源汽車使用了最新的動力控制技術以及驅動技術，確保了汽車內部能源以及動力之間可以相互轉化。新能源汽車的有效應用可以有效的降低二氧化碳、二氧化硫等氣體的排放，實現優化環境的目標，為社會的可持續以及健康發展創設動力，因此，加強對于新能源汽車技術的相關研究工作，能夠為汽車行業的不斷發展提供必要的技術支持。

1 新能源汽車概述

1.1 新能源汽車概念

新能源汽車是相對于傳統能源汽車而產生的一種全新的概念。因為新能源汽車的起步相對較晚，因此對其所進行的研究還比較少，從總體上看，新能源汽車有廣義與狹義之分。

從廣義上看，凡是不使用汽油、柴油等傳統能源的汽車都可以被看做新能源汽車，從這種論述中我們能夠發現，新能源汽車不單單包含了純電動汽車以及混合動力汽車，同時也包括了將天然氣、石油氣等作為動力來源的汽車類型。從狹義上看，新能源汽車指的是以非常規能源作為動力來源，輔以驅動技術、動力控制技術等相關技術的汽車。狹義的新能源汽車概念更加有助于推動汽車制造行業的整體發展，同時新能源汽車的發展也代表了科學技術達到了全新的高度。新能源汽車中廣泛使用高科技技術逐漸成為了新能源汽車發展的大勢所趨，這也意味著新能源汽車的發展成熟還要經歷很長一段時間。

1.2 新能源汽車分類

新能源汽車可以分成以下幾類：

1.2.1 純電動汽車

純電動汽車是依靠車載電源所提供的動力支持，將電動機作為單一驅動源，其電力系統包括了驅動電機、動力電池以及電驅控制器等相關部件，因為純電動汽車不具備多齒比變速箱以及發動機，其相較于傳統燃油車而言，有著低成本，舒適性良好，保養便捷等優點；續航里程低、充電時間過長等缺點，主要用于市區通勤。

1.2.2 混合動力汽車

混合動力汽車有著電力以及燃油兩套驅動系統，包含了插電式混合動力汽車以及常規混合動力汽車。

插電式混合動力汽車所采用的電力驅動系統和純電動汽車相仿，因為在相同燃油車內部也存在燃油驅動系統，所以電池的容量會比純電動汽車要小，發動機的性能也會弱于燃油車，但是電力驅動系統以及燃油驅動系統能夠相互疊加使用，從而實現更好的性能以及更長的續航，也能夠單獨使用電力驅動系統，實現節能的效果。

常規混合動力汽車不具備插電口，無法外接電源，主要是利用發動機驅動發電機進行電力輸出，相較于插電式混合動力汽車而言，能夠使用單獨燃油以及電力驅動系統，同時也能夠組合使用兩種驅動系統。常規混動汽車不需外接電源，油耗比傳統燃油車要低，在新能源汽車剛起步的時候發揮了極為重要的作用，可是因為難以完全擺脫發電機的束縛，節能的效果相對一般，同時伴隨著充電設施的不斷完善以及插電式混合動力汽車的發展，常規混動汽車的發展速度逐漸放緩，再加上當前很多國家以及地區已經將該車型劃定為傳統燃油車，不存在資金補貼以及優惠政策，使得常規混動汽車的處境更加的艱辛。

2 新能源汽車的技術原理

2.1 純電動汽車技術原理

純電動汽車的技術原理主要內容在于如何有效的存儲電力，純電動汽車和傳統汽車本質區別就在于驅動力不同，純電動汽車是采用電力驅動的，這也是導致了純電動汽車在行駛的進程中二氧化碳等氣體的排放量要比其他類型汽車都要少，是最環保的車型，同時也是我國近幾年大力倡導的新能源汽車類型。純電動汽車行駛過程中依托發電機驅動電動機的運轉，驅動汽車不斷行使，在汽車制動或者是減速的狀態下，汽車的電機不會持續提供動力，而是采用發電機的方式發電，并且將發出的電能完全儲藏在電池中，從而確保汽車動力雙向流動，提升汽車能效。總體來看，純電動汽車具備了零排放以及低噪聲的偶遇點，可以在區域電網低谷的情況下，通過充電填平峰谷，由于純電動汽車只是應用了單一化的驅動形式，因此，整體控制技術以及驅動系統相對簡單，其主要劣勢為電池技術問題，所以在平時應用的時候要建設大量的充電設施，同時后期的維護費用也較高。

當前，隨著汽車普及程度的不斷加深，汽車尾氣所產生的污染問題也更加的顯著，在不同城市的環境污染指數當中，汽車廢氣物占比較大，純電動汽車依托其低排放的特征能夠顯著的改變環境污染問題，推動低碳經濟發展。通常來說，純電動汽車憑借著夜間給汽車電池充電，從而儲備足夠的能源，滿足白天行駛的要求。

2.2 混合動力汽車技術原理

作為一種重要的新能源汽車，混合動力汽車實現了傳統能源和新能源之間的結合，其在傳統燃料合理化應用的基礎上，充分發揮了發動機輔助作用，使得能源消耗量不斷的降低，這對于當前社會發展有著相對較大的推動作用。總體來看，混合動力汽車技術原理能夠歸納為以下三點：首先，串聯式原理有效應用。將串聯式原理以及混動動力汽車所需要的電池對電量進行調節，使用電池在汽車的電動機與發動機之間保持平衡作用，從而控制與管理汽車動力控制系統。其次，并聯式原理的合理化應用。在混合動力汽車中使用并聯式原理可以使得混動汽車具備了電動機以及發動機等不同的驅動力，這兩個驅動力能夠單獨發動汽車，也能夠通過車輛動力控制系統實現二者的有效配合。這種類型的汽車能夠存儲電池當中剩余的能量，保證汽車的正常行駛。最后，將并聯式與串聯式原理用于混動汽車技術原理中，依據二者的結構需要有效整合，并且按照汽車實際的形式情況對自身運行的狀態進行調整。

3 新能源汽車的相關技術分析

3.1 動力電池技術

電池能夠為新能源汽車提供能量，其可以存儲電網當中的電量，通過持續充電、放電為車輛提供源源不斷的動力。新能源汽車想要實現商業化，提升其市場占有率，需要存在優越于傳統汽車的優良性能，這對于電動汽車的性能也提出了更高的要求，比如加速性能、續航里程以及爬坡能力等。電池價格占據了純電動汽車價格的絕大部分，所以電池性價比也成為了其是否能過推廣的關鍵。為了推動純電動汽車的研發效率，美國、歐洲、日本等國家都投入的大量資金研發車用鋰電池技術。鋰電池比鉛酸電池有著更高的功率密度、無記憶效應、自放電小以及循環特性更好。在所有鋰電池中，全固態鋰電池應用范圍更廣。全固態鋰電池指的是結構當中不包含液體，材料均為固態儲能器材。總體來看，主要是由正極、負極以及電解質等內容構成，電解質通常為固態，其結構、密度有助于帶電粒子向一端聚集，從而保證電流傳導量最大化，有效提升電池的容量。固態電池有著更高的能量密度，體積也會更小。當前在專用車以及乘用車市場上，三元鋰電池占主流地位；客車市場主要是磷酸鐵鋰電池，當前，純電動汽車的續航里程為300-500公里。具有同樣體積的固態電池容量密度能夠保持在400Wh/kg，最高的時候能夠達到600Wh/kg，是當前動力電池能量密度4-5倍，表明電量將會憑借著相同倍數不斷增加，續航里程相較于之前有著較大幅度的提升。

全固態鋰電池將是未來電池技術的發展方向，能夠在相同體積的基礎上獲得更長續航里程，在同樣續航里程條件下能夠實現更小體積，現在包括比亞迪、沃特瑪、寧德時代以及豐田在內的多家汽車企業都開始研發固態電視，可是受限于技術難度以及制造成本，該技術的研發進度相對緩慢。

3.2 電機技術

當前，新能源汽車電機主要采用前置以及后置電機，連接動力電池以及傳動軸，其結構比較成熟，裝配也較為簡易，可是因為需要通過傳動系統輸送動力到輪胎上，難免會導致電機功率出現損耗，對汽車性能以及電機使用壽命產生影響，輪轂電機將傳動裝置、動力裝置以及制動裝置共同整合到輪轂當中，從而簡化了電動汽車機械部件，重量更輕，提升了車身空間使用率，電機將動力直接傳送到輪轂上，在傳動過程中不會出現損耗，車輛性能也可以得到充分的發揮，此外，輪轂電機本身具備了單個車輪獨立驅動的性質，所以，不管是前驅、四驅還是后驅，它都能夠輕松實現，全時四驅在利用輪轂電機驅動的車輛當中更加容易實現，這些優勢是傳動電機所不具備的，當然，輪轂電機要在空間相對較小的輪轂中布置，結構更加的復雜，技術難度也相對較高，要通過長期研發才可以普及技術。

4 結語

隨著科技的發展，傳統能源汽車相關技術得到了優化、升級，通過對計算機技術以及電子技術的合理化應用，使得汽車在底盤、安全駕駛以及發動機等層面都得到了突破，有效提升了汽車性能。但是伴隨著新能源汽車的出現，傳統技術無法照搬到新能源汽車上，需要對相關技術進行優化，解決新能源汽車技術當中所存在的弊端，推動新能源汽車繼續朝著智能操作以及無人駕駛的方向不斷發展。

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