汽車新能源與節(jié)能技術應用研究

王京

【摘 要】隨著全球環(huán)境問題不斷的深化，新能源技術的開發(fā)被視為改善全球環(huán)境問題的必然手段之一。對于汽車工業(yè)來講，新能源開發(fā)與節(jié)能技術的應用是提高市場競爭力、經(jīng)濟效益以及社會效益的有效手段。在能源緊缺、環(huán)境污染越來越嚴重的今天，新能源汽車己成為汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的趨勢。我國政府也高度重視，發(fā)展新能源汽車已上升至國家戰(zhàn)略高度。

【關鍵詞】節(jié)能環(huán)保；汽車新能源；節(jié)能技術；應用研究

在經(jīng)濟和科技高速發(fā)展的同時，能源危機和環(huán)境污染正成為影響人類生存和發(fā)展的重要問題，節(jié)能與環(huán)保正成為21世紀人類社會和諧發(fā)展的主題。汽車燃油消耗和廢氣排放，已經(jīng)成為能源危機和環(huán)境污染的主要誘因，為了人類社會的可持續(xù)發(fā)展，急需在汽車工業(yè)中應用新能源與節(jié)能技術，以降低能源消耗和環(huán)境污染。研究汽車新能源與節(jié)能技術已經(jīng)成為汽車發(fā)展的重要方向，汽車動力正從汽油向清潔柴油、混合動力、燃料電池等方向過渡。本文就當前汽車新能源與節(jié)能技術的發(fā)展和應用進行了簡要的探討。

1 我國新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

車用燃料是支撐汽車工業(yè)發(fā)展的重要部分，目前絕大多數(shù)地區(qū)使用的汽車燃料多以石油產(chǎn)品中的汽油和柴油為主，但隨著我國經(jīng)濟水平的提升，各地區(qū)車輛保有數(shù)量直線上升，對燃料的需求量急劇膨脹，同時對環(huán)境的污染問題也日益嚴重。為了進一步的改善這種現(xiàn)狀，各大汽車制造公司一方面采用技術改善的方式，改善汽車的結(jié)構(gòu)，另一方面，也在積極尋找代替汽油和柴油的新能源，積極進行新能源開發(fā)與節(jié)能技術應用。

我國新能源汽車技術的研發(fā)工作可以追溯到上世紀90年代，經(jīng)過20多年的發(fā)展，現(xiàn)已具備發(fā)展新能源汽車的產(chǎn)業(yè)基礎，并且已經(jīng)分別完成了3類新能源汽車的功能性樣車試制、性能樣車試制以及產(chǎn)品樣車試制，可以說在新能源汽車技術的研發(fā)工作上取得了較大的突破性進展。在新能源汽車用動力蓄電池、驅(qū)動電機、燃料電池發(fā)動機等關鍵零部件技術、電子控制技術和系統(tǒng)集成技術上取得了較大進展，已初初形成新能源汽車關鍵零部件配套產(chǎn)業(yè)鏈。

2汽車節(jié)能技術

2.1汽車混合動力技術

汽車混合動力技術是當前汽車新能源與節(jié)能技術中發(fā)展較為成熟的一項技術，也是人們較為熟悉的技術。在汽車混合動力技術方面，豐田作為先行者憑借混合動力的環(huán)保理念取得了極好的成級。目前所采用的汽車混合動力技術，有汽油機與電動機混合、柴油機與電動機混合兩種。實際上，混合動力技術主要是應用電動機和發(fā)動機相配合，以獲得加速成和爬坡等工況下所需要的爆發(fā)力，而在汽車高速巡航狀態(tài)時，則減少發(fā)動機出力，從而減少發(fā)動機的油耗。此外，混合動力技術還有能量回收技術的應用，在汽車制動情況下，可以將制動所產(chǎn)生的熱量進行轉(zhuǎn)變，提供給電動機作為能量。

通常情況下，混合動力汽車可以選擇單獨使用電動機驅(qū)動。從電機輸出功率在整個混合動力系統(tǒng)功率中所占的比重來看，可分為混合動力系統(tǒng)、輕混合動力系統(tǒng)、中混合動力系統(tǒng)、完全混合動力系統(tǒng)。第一種混合動力系統(tǒng)所采用的混合動力，是在內(nèi)燃機上增加啟動電機的方是所獲取的，所采用的啟動電機是發(fā)電啟動一體式電動機，以此為基礎控制發(fā)動機啟動和停止。輕混合動力系統(tǒng)則采用集成啟動電機，這一第汽車減速成和制動時，能夠吸收部分能量，而在汽車行駛過程中發(fā)動機則等速運轉(zhuǎn)。中混合動力系統(tǒng)采用高電壓電機，當汽車在加入或大負荷狀態(tài)時，電機輔助驅(qū)動以補充發(fā)動機自身功率的不足。完全混合動力系統(tǒng)采用高壓啟動電機，其混合程度可達50%以上，是當前混合動力技術發(fā)展的主要方向。

2.2藍驅(qū)技術

藍驅(qū)技術是在原發(fā)動機和車型基礎上進行優(yōu)化，以降低汽車燃油消耗的節(jié)能技術。相較于普通車型，應用藍驅(qū)技術的車型調(diào)整了變速箱3擋到5擋的傳動比，使汽車在高速成巡航狀態(tài)下能夠更省油。同巔，藍驅(qū)技術還從空氣動力學原理出發(fā)，對車身設計進行了優(yōu)化，如底盤高度、風阻系數(shù)、胎壓、滾動阻力等。

2.3汽車壓燃技術

目前汽車所采用的往復式內(nèi)燃機，所采用的燃料主要為汽油和柴油，汽油采用火花塞點火，柴油采用活塞壓燃方式點火，點火方式的不同使得柴油機壓縮比比汽油機更高，燃油效率相對較高，但汽油機所采用的火花塞點火方式，使其發(fā)動機工作震動小，噪音小。汽車壓燃技術則是將兩種技術進行融合所產(chǎn)生的新技術，采用汽車壓燃技術的發(fā)動機，其技術結(jié)構(gòu)相較于普通發(fā)動機更為復雜，其壓縮比更高，燃料能在同一時間燃燒，從而提高了燃油使用率，同時由于采用了稀薄的混合氣壓縮點燃，能有直接通過調(diào)節(jié)噴油量來調(diào)節(jié)扭矩而不用節(jié)氣門。此外，由于采用壓燃技術，發(fā)動機燃燒溫度極低，能有效減少輻射熱傳遞，且燃燒周期短，其燃燒過程更多是化學反應，在目前汽車節(jié)能技術中發(fā)展相對成熟。

3汽車新能源

3.1氫動力技術

氫動力目前主要應用于寶馬和本田兩個汽車品牌之中。在寶馬汽車中，應用了一套絕熱能力極佳的儲氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用多層復合金屬材質(zhì)，采用3mm中空設計，可以有效的將槽內(nèi)溫度保持在-250℃，用以儲存氣動力技術所采用氫氣燃料，能有效的將氫氣維持在液態(tài)情況下。雖然這個儲氣系統(tǒng)體積龐大，但能夠省卻安裝冷卻機構(gòu)的空間，因此可以不增加體積和生產(chǎn)成本，同時不用增加機械結(jié)構(gòu)。不過氫動力技術最初設計的目的，并不是純粹氫燃料動力，而是采用汽油/氫氣雙燃料，真正使用氫單一燃料的車型在首批產(chǎn)品中僅有5輛。

采用氫氣作為燃料，其燒燒特性同汽油并不相同，在采用汽油/氫氣雙燃料時，很難將燃燒效果最佳化，既便達到了，在進行汽油和氫氣燃料切換時，汽車動力也會產(chǎn)生明顯的落差。為此，在實際應用中，對兩種燃料的動力曲線進行了限制，使得汽車動車受到部分限制，以使乘客感受不到切換時動力上產(chǎn)生的落差。

3.2電力驅(qū)動技術

電力驅(qū)動是將汽車汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機替換為電動機，采用電能作為能源，為汽車行駛提供動力。這種技術所采用的燃料清潔，同時輸出扭矩大，應用在汽車中有較好的經(jīng)濟效益。但是，采用電力驅(qū)動技術，其難點在于動力充電的問題，以及充電后汽車續(xù)航能力的問題，雖然目前應用電動力技術的汽車已經(jīng)開始量產(chǎn)，但這兩個問題依然沒能得到良好的解決。實際上，電池技術是新能源汽車研究的關鍵性技術之一，目前主要集中在電池安全性、可靠性、輕量化等方面，需要重點支持驅(qū)動電機系統(tǒng)、電動空調(diào)、電動轉(zhuǎn)向、電動制動等能力。根據(jù)規(guī)劃，我國2015年，純電動乘用車、插電式混合動力乘用車最高車速成不低于100公里/小時，驅(qū)動能力與成本都將進一步得到改善。

3.3燃料電池技術

燃料電池技術，是采用氫氣、甲醇等作為燃料，經(jīng)過化學反應產(chǎn)生電流驅(qū)動汽車的一種新能源技術。燃料電池的能量是由氫氣與氧氣發(fā)生化學作用所產(chǎn)生的，而不是經(jīng)過燃燒產(chǎn)生的。這一過程是直接將氫氣、甲醇等轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽麄€過程不會產(chǎn)生有害物，同時能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機更高，是一種理想的節(jié)能環(huán)保技術。但在實際應用中，單個燃料電池所提供的動力極為有限，通常需要結(jié)合成燃料電池組，以獲得足夠的動力。

4結(jié)束語

在能源緊缺、環(huán)境污染越來越嚴重的今天，新能源汽車和節(jié)能技術己成為汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的趨勢。我國政府也高度重視，發(fā)展新能源汽車和節(jié)能技術已上升至國家戰(zhàn)略高度。這預示著新能源汽車及其節(jié)能技術將會得到快速的發(fā)展。

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（作者單位：北京新能源汽車股份有限公司黃驊分公司）