新能源汽車的技術原理和優缺點探究

金希計

摘 要：新能源汽車已經成為汽車工業發展的主要方向，基于這樣的背景，探討新能源汽車的技術原理和優缺點，能夠更好的指導新能源汽車的發展，對于加快新能源汽車技術的進步具有十分重要的現實意義。

關鍵詞：新能源汽車 技術原理 優缺點

1 引言

新能源汽車是指相對于傳統常規能源作為主要動力來源的內燃機汽車而言的概念。新能源汽車技術在發展的過程中，做到了減少污染物排放，提高動力轉化效率，促進了低碳經濟的發展。現今新能源汽車主要有燃料電池汽車、混合動力汽車、以及純電動汽車三種。

2 新能源汽車的技術原理

燃料電池汽車、混合動力汽車以及純電動汽車雖然同屬于新能源汽車的共同領域，但具體來看，不同類型的新能源汽車在技術原理上也有所不同。

2.1 燃料電池汽車技術原理

燃料電池汽車是一種用車載燃料作為電池裝置為汽車提供需要的電力，作為汽車動力來源的新能源汽車。一般電磁裝置使用的燃料為高純度氫氣或者含氫燃料。燃料電池汽車的工作原理是將作為燃料的氫作為電池，在工作過程中大氣中的氧氣發生氧化還原反應，從而產生電能，通過電能驅動帶動電機工作，再由電機驅動汽車的機械傳動結構，帶動汽車前橋或后橋驅動汽車前進。燃料電池汽車的核心部件是燃料，燃料電池的反應會產生少量的二氧化碳氮氧化物，副產品主要是產生水，因此也被稱為綠色新型環保汽車。

2.2 混合動力汽車技術原理

廣義上的混合動力汽車主要是指車輛驅動系統由兩個或者多個同時運轉的單個驅動系良好組成的汽車，汽車在行駛的過程中，依據行駛功率的不同決定由兩個驅動系統或者是單獨驅動系統提供。通常意義上的混合動力汽車主要是指油電混動汽車，及動力系統與傳統的內燃機和電動機作為動力來源，也有一些發動機改造過后使用其他燃料代替壓縮天然氣和丙烷。混合動力汽車的動力驅動主要由控制系統、驅動系統以及輔助動力系統和電池包組成。在工作原理上，由于兩套動力來源系統的組成方式不同，工作原理也有所不同。以串聯式混合動力電動汽車為例來說，在汽車行駛之處，蓄電池電量飽滿，其能量輸出能夠滿足車輛行駛需求，輔助動力系統則不需要工作，當蓄電池電量低于60%或更低時，輔助動力系統介入，而當車輛需求的能量較大時，輔助動力系統和蓄電池組同時為汽車提供驅動所需能量，而當汽車所需能量較小時，則單獨有輔助系統提供形勢所需能量，同時還能夠給蓄電池充電。

2.3 純電動汽車技術原理

純電動汽車主要是指以車載電源為動力，通過電機驅動車輛前橋或后橋行駛，由于純電動汽車基本實現了零排放，因此其發展前景被普遍看好，但當前純電動汽車在電池包技術研發上尚未成熟。純電動汽車完全可以用充電電池，作為動力來源，一般電池有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。純電動汽車已經有100多年的發展歷史，但通常只局限于特定的應用范圍，因此市場較小。當前，純電動汽車的技術普遍成熟，但還是存在價格過高、電池壽命短、外形尺寸相對較大充電時間較長的缺點，阻礙了純電動汽車的進一步發展。純電動汽車的核心技術主要包括電池技術、電力驅動及其控制技術、電動汽車整車技術、能量管理技術。電池組是電動汽車的動力來源，也是制約電動汽車發展的關鍵因素。電動機與驅動系統是電動汽車的關鍵部分，是確保電動汽車良好性能的基礎，通過電力驅動系統，能夠將電能轉化為動能去時汽車前進，隨著信息技術和計算機科學的不斷發展，電動汽車的電力驅動和控制技術趨于智能化和數字化發展，進一步推動了電動汽車的發展。電動汽車整車技術也是純電動汽車發展的關鍵，由于電動汽車電池包占比較大，從而采用精致的復合材料優化汽車整車的結構，能夠減輕汽車自身重量，進一步提高汽車的動力。能量管理技術是電動汽車的智能核心，電動汽車不僅要有優良的機械性能和電動驅動性能，還要做好能量管理技術，才能使電動汽車的性能達到最佳狀態。

3 新能源汽車的優缺點

3.1 燃料電池汽車的優缺點

燃料電池的主要優勢主要有汽車的尾氣排放接近零排放狀態，或者能夠達到國家規定的排放標準;能夠有效緩解因機油泄漏產生的水污染問題;有效降低溫室氣體的排放情況，減輕大氣污染;有效提高發動機的效率，使發動機效率能夠達到最大程度的轉化;燃料電池汽車在運行過程中較為平穩，并且沒有多余的異響和噪音，提升了乘駕的舒適感和體驗感。雖然燃料電池汽車的優勢較多，缺點也相對明顯，其主要缺點體現在，這種技術的實現難度較高，因此燃料電池汽車的成本普遍較高，并且應用范圍較小，例如以甲烷和汽油作為燃料的燃料電池汽車，只局限于電廠或者叉車等工業領域使用。由于燃料電池汽車的底盤布置，也決定了燃料電池汽車在惡劣路面下的通信能力相對較低。

3.2 混合動力汽車的優缺點

混合動力汽車的優勢更加明顯，與傳統的內燃機汽車相比，混合動力汽車的能源及工作總是處在最佳工況，因此油耗較低，對于車主而言，較低的油耗提高了其經濟價值，其他的降低了汽車養護以各種支出成本;內燃機在最佳工況時提供動力介入，因此燃料的燃燒更加充分，排放的氣體也更加符合排放標準，起步和怠速;混合動力汽車不需要外部供電系統，汽車本身能夠實現供電，因此解決了充電樁等基礎設施問題，車主也無需擔心電池電量耗盡汽車無法行駛的狀況;相較于純電動汽車，混合動力汽車的電池組更小，隨著技術的不斷發展，電池組的小型化使得汽車的使用成本和整體重量都比電動汽車要低，其經濟性和實用性進一步提高;混合動力汽車的發動機和電動機兩者之間動力可以實現互補，在低速行駛時可以由電機驅動，在需要較大能量時，電機和內燃機同時工作，為汽車提供較大能源供應，使汽車能夠實現各種情境下的應用。以當前的技術水平和應用條件來看，混合動力汽車在汽車產業化和市場化最具發展前景，汽油燃料發動機性能好、反應快、工作時間長的優點，也有電動機不污染和低噪音的好處，將電動機和內燃機的工作效率都發揮到了最佳狀態。

混合動力汽車的主要缺點體現在其新車價格很貴，因此購車成本較高，對于車主而言，節省的燃料費與新車購車價格抵消大半，因此，混合動力能源的汽車在價格上不具備較大優勢;混合動力電動汽車，在電池組老化之后需要進行更換，這對于車主而言也是一筆不小的開銷，進一步增加了用車成本;由于混合動力汽車使用兩套驅動系統，動力系統的增加意味著故障發生概率增加，無疑增加了車主的用車之處;混合動力汽車的保值率也相對較低，越到后期越不保值，在進行二手車交易的過程中，接手人首先要考慮電池組更換問題，因此對混合動力汽車的選購意愿不強;除此之外，混合動力汽車的核心技術“ECVT”技術專利存在壟斷性，其他廠家無法選擇該技術，限制了混合動力汽車的發展。

3.3 純電動汽車的優缺點

純電動汽車的主要優勢體現在無污染、噪音小。純電動汽車在工作的過程中，完全沒有內燃機汽車產生的廢氣，因此不存在汽車排放的尾氣污染，對于環境保護和空氣清潔具有十分重要的作用;純電動汽車無內燃機，因此也沒有內燃機產生的噪音，進一步提升了乘駕感受，和舒適度;相對于混合動力汽車和燃料電池汽車而言，純電動汽車完全以電動機代替內燃機，通過使用單一的電能源，使得純電動汽車的電控系統結構更加簡化，進一步降低了成本;純電動汽車的結構簡單，維修起來更加方便，以電動機為核心的純電動汽車，傳動部件相對較少，維修保養的工作量小，一些純電動汽車采用交流感應電動機時，電機無需進行維修養護;相較于其他兩種新能源汽車，純電動汽車的能量轉換效率更高。

電動汽車的缺點主要體現在充電難，純電動汽車供電需要充電樁，由于基礎設施建設跟不上電動汽車的發展，導致充電困難;純電動汽車的續航里程也相對較短，受限于電池包的容量，大多數純電動汽車的續航里程都在100-200公里左右，幾乎只能滿足日常通勤;純電動汽車還存在充電慢的缺點，在需要急需用車時，純電動汽車充電慢的缺點更加明顯。

4 結語

綜上所述，不同類型的新能源汽車在結構和技術原理上都有所不同，其優勢和缺點也各有不同，通過探究新能源汽車的技術原理和優缺點，能夠更好的指導新能源汽車技術的發展，更好的促進我國汽車工業的繁榮。

參考文獻：

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