新能源汽車發展與技術綜述

王旭

摘 要：隨著汽車行業的快速發展以及環境污染的日益嚴重，純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車等一系列新能源汽車越來越受人們關注。新能源汽車相對于傳統燃油車在動力性、環保性、駕乘體驗、后期養護以及國家政策方面有明顯優勢。可以說，新能源汽車是未來發展的必然趨勢。而當下較高的生產成本、尚待成熟的技術、不完善的配套設施與政策等一系列問題同樣阻礙著新能源汽車產業的發展。而解決這些問題，是推動新能源汽車發展的關鍵因素。

關鍵詞：新能源汽車;技術;發展趨勢

一、新能源汽車分類簡介、發展現狀與趨勢

1.1新能源汽車簡介

新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。根據此定義，按照新能源汽車的使用范圍，可分為：純電動汽車（BEV）、插電式混合動力汽車（PHEV）及燃料電池汽車（FCV）。本文也將在這三種汽車上著重討論。

（1）純電動汽車（BEV）

純電動汽車是完全由可充電電池提供動力源，用電機驅動車輪行駛，符合道路安全法規的汽車。

純電動汽車取消了傳統的內燃機、多級變速箱以及機械傳動裝置，因而它沒有內燃機燃燒以及傳動系統傳動時所帶來的震動與高噪聲，具有更高的穩定性，并將給我們帶來更好的駕駛舒適性。另外，純電動汽車增加了電動機、電力電子變換器、電池、超級電容等電子設備。相對于傳統汽車，純電動汽車從充電到電池，在從電池到驅動電機的過程中能量損失極小，其電能獲取方式也多種多樣，如可再生能源如水電、核電、太陽能等。而且火電站將化學能轉化為電能的效率也遠遠高于內燃機將化學能轉換為機械能的效率，因而驅動一輛純電動汽車的成本更低。

由于純電動汽車的主要成本在于電池，因此其傳動方式也有多種選擇。增加一個電機，就可以實現在沒有傳動軸與中央差速鎖的情況下，實現前后軸的差速行駛。如果為四輪分別設置輪轂電機，則轉彎時的差速問題也得以解決，甚至“原地轉彎”以及“橫向停車”也能夠實現。

但是，電池能量密度低，續航里程短，充電時間長，配套設施不完善等問題也深深制約著電動汽車的發展。其中，電池問題也是最棘手的技術難關。如果將電池能量過低這一問題加以改善，電動汽車技術將得到質的發展。

（2）插電式混合動力汽車（PHEV）

插電式混合動力汽車是在傳統燃油汽車的基礎上加設一套電力驅動系統。相對于傳統燃油汽車而言，插電式混合動力汽車內燃機總是工作在最佳工況，油耗非常低且燃燒充分，排放氣體較干凈。其電動機既能驅動車輪運行，同時也能在車輛制動和下坡時回收能量。因此，插電式混合動力汽車具有更高的效率。伴隨著一個可充電插孔，插電式混合動力汽車僅在電池供能的模式下可運行30-60公里，以保證城市通勤的需要，在僅僅使用電池充放電的情況下可真正的實現零污染。同時通過內燃機的存在，來提供長途旅行的可能。插電式混合動力汽車的電力驅動系統與純電動汽車的完全相同，而其蓄電池容量更小，發動機性能更弱。但若將兩者配合起來疊加使用，可以真正的實現偏高轉效率的內燃機和偏低轉效率的電動機的互補。但也正是因為同時存在兩套驅動系統，增加了制造成本、加重了整體重量、惡化了加速制動，同時也對技術的要求更嚴格，為后期的保研維修增加了難度。代表車型有比亞迪唐、寶馬i8等。

（3）燃料電池汽車（FCV）

燃料電池汽車技術是車輛工程、電力工程、燃料電池三種技術的有機結合。燃料電池通過氫產生化學反應以獲得所需的電能，這些電能用以驅動汽車或者儲存于諸如電池組、超級電容這樣的儲能設備;電力驅動系統和燃料電池系統必須完美結合，才能達到最大能量效率和最小的污染;氫燃料電池經化學反應后所得的副產物僅為水，因此該過程中不會產生任何污染物。但是，燃料電池汽車也存在燃料電池價格高、氫燃料難以運輸儲存、氫燃料加油站難以大范圍推廣等一系列問題。目前，燃料電池汽車技術并不成熟，其也未實現真正的市場化。

1.2新能源汽車發展現狀與趨勢

2019年1月14日，中國汽車工業協會發布的數據顯示，2018年，國內汽車產銷分別完成2780.9萬輛和2808.1萬輛，產銷量比上年同期分別下降4.2%和2.8%，為1990年來首次年度下降。雖然整個汽車產業銷量呈下降趨勢，但是值得關注的是，2018年，新能源汽車產銷分別完成127萬輛和125.6萬輛，比上年同期分別增長59.9%和61.7%。其中，純電動汽車產銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛，比上年同期分別增長47.9%和50.8%。并且由數據顯示，近五年新能源汽車保有量年均增加50萬輛，呈加快增長趨勢。

雖然新能源汽車的發展如今是如火如荼，但是仍然避免不了以下幾個問題：①突破電池技術是發展新能源技術的瓶頸。②基礎設施建設迫在眉睫。③新能源汽車售后市場服務體系不完善。④我國的新能源汽車僅著名于國內，缺乏國際影響力。

二、新能源汽車技術

我國新能源汽車產業剛剛起步，但產業發展十分迅速，短短數年就已經在汽車行業占有了自己的一席之地，這與新能源汽車出色的性能是戚戚相關的。但目前我國新能源汽車產業正遇到技術發展的瓶頸期，一旦突破，新能源汽車產業將會迎來前所未有的發展。下面就動力電池與電機技術兩個方面做簡要介紹。

2.1動力電池技術

電力電池主要用于儲存電能，驅動電機，從而驅動汽車行駛。目前新能源汽車上應用廣泛的電池有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池。

鉛酸電池由于本身能量密度低，不能滿足新能源汽車對續航的要求，因此僅用作部分車的低壓蓄電池;蓄電池高壓鎳氫電池具由良好的過放電、過充電保護性能，循環壽命長，能量密度高，豐田PRIUS高壓蓄電池就采用鎳氫電池。目前我國也加大對鎳氫電池的研究力度，爭取使其早日投入更廣泛的使用中;鋰離子電池的能量密度比鉛酸、鎳氫電池都高，但是仍然無法滿足人們對續航里程的需要。三元鋰電池單體能量密度大致在120-140Wh/kg，磷酸鐵鋰電池能量密度130-220Wh/kg，而全固態鋰電池則是未來市場的主要發展方向，其能量密度大致在400-600 Wh/kg。這意味這一旦固態鋰離子電池研發成功，汽車續航里程將會是目前的數倍，從而在根本上解決汽車續航里程短的問題。另外，太陽能電池、無線充電技術、換電池技術也在積極的投入研發。

2.2電機技術

因為純電動汽車主要依靠電機來提供動力，所以發展電機技術首當其沖。我國已自主研發并形成了獨具特色的車用電機技術。例如，輪轂電機技術就是用集成了減速器的電機總成直接布置在四個輪轂中，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，省略了傳統車輛的離合器，變速器以及驅動軸，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。采用輪轂電機的車輛可以獲得更高的空間利用率，能量效率也會提高不少。但是它卻增加了汽車的簧下質量，影響了汽車的操控穩定性;同時輪轂電機也要面臨著水、灰塵等惡劣條件的影響，仍需要較長時間的研發來實現技術的真正普及。

三、結語

隨著科學技術的不斷創新與發展以及新能源汽車概念的提出，相關的技術已經充分應用到新能源汽車當中，大大促進了新能源汽車的發展。但是，新能源汽車不論是在技術上，還是在基礎設施上，亦或在政策體系中，發展仍不完善。未來要想使新能源汽車完全取代傳統燃油汽車，任重而道遠。

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