汽車新能源與節能技術應用研究（2）

汪欽　王春　李松焱

摘 要：二十一世紀，汽車已經成為千家萬戶出行的首選，傳統汽車的燃料是柴油、汽油、液化氣，燃燒后排出的是醛類和碳氧化合物，隨之而生的是環境污染和能源消耗問題。所以，為了解決這一問題，研發綠色環保的汽車技術是當前汽車行業的首要任務。本文闡述了汽車新能源和節能技術對當前汽車行業發展的重要意義并結合發展狀況提出相應策略。對汽車新能源與節能技術應用進行探討和分析，希望為汽車領域提供參考。

關鍵詞：汽車新能源 節能環保 研發應用

Research on the Application of New Energy and Energy-saving Technology in Automobiles

Wang Qin，Wang Chun，Li Songyan

Abstract：In the 21st century， automobiles have become the first choice for thousands of households to travel. Traditional automobile fuels are diesel， gasoline， and liquefied petroleum gas. After combustion， aldehydes and carbon oxides are emitted， causing environmental pollution and energy consumption issues. Therefore， to solve this problem， research and development of green and environmentally friendly automotive technology is the primary task of the current automotive industry. This article elaborates the importance of new energy and energy-saving technologies for the current automotive industry and proposes corresponding strategies based on the development status. The article discusses and analyzes the application of new energy and energy-saving technologies in automobiles， hoping to provide references for the automotive field.

Key words：automobile new energy， energy saving and environmental protection， research and development application

1 引言

隨著社會的進步時代的發展，人們的生活水平經濟收入也不斷提高，汽車作為生活中重要的交通工具之一基本，在給我們生活提供了便利的同時排放的大量尾氣也給自然環境帶來了危害，大量的能源消耗也面臨枯竭的危機。汽車行業造成的環境污染和能源危機是當下阻礙社會可持續發展的關鍵要素。研發新的汽車技術是時代發展下的必然趨勢。以綠色環保的理念出發，對汽車動力原料進行創新，從根本上解決環境污染和能源消耗的問題。

2 新能源汽車發展歷史

其實，新能源汽車并不是21世紀的產物。1834年第一輛電動車由安德森發明，比內燃機汽車早了半個多世紀，但這輛電動車是蓄電池，不可再充。1873年，英國人羅伯特·戴維森（Robert Davidsson）制造了世界上最初可供使用的電動車。1881年，應用了可以充放電的鉛酸電池，這是一次重大技術改革引起了不小的轟動。1900年，汽車售出總量中，蒸汽機車占百分之四十，電動汽車占百分之三十八，燃油汽車僅百分之二十二。1902年，德國人波爾舍在電動車上加裝了一臺內燃機來發電驅動輪轂電機，這也是世界上第一臺混合動力汽車。二十世紀中期，燃油汽車迅速發展，電動汽車逐漸消失。中國的新能源汽車始源于二十一世紀初。2000年底，在德國留學多年的“中國燃料電池車之父”萬鋼教授向國務院提出新能源汽車研究項目，并被列入國家“863”重大科技課題。二十世紀六十年代，環境污染及石油危機的問題逐漸浮出，這使得人們不得不重新審視汽車行業的發展，電動汽車重新回到大眾視野，并在相關技術研發上也取得了突破性的進展，迎來了電動汽車發展的新時代。二十世紀九十年代，為了克服電池續航問題混合動力汽車應運而生。二十一世紀初期，電池技術得到突破，國家也大力推進新能源汽車的發展成為新能源汽車產量最多的國家。

3 新能源與節能技術的意義和重要性

（1）汽車污染已成為世界性公害，其對于溫室氣體濃度增加的“貢獻”不容忽視。汽車尾氣排放的廢氣主要為一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫、含鉛化合物、苯并芘及固體顆粒物，能引起光化學煙霧等。另外，汽車排放的二氧化碳（CO2）、硫化物SOx（SO和SO2）、氮氧化物NOx（NO和NO2）、氟氯烴等使溫室效應、臭氧層破壞和酸雨等大氣環境問題變得更為嚴重;汽車排出的CO、NOx、SOx、未燃碳氫化合物HC、顆粒物PM和臭味氣體等污染空氣對環境和人們身體健康的危害已相當嚴重。全力發展汽車新能源是解決汽車尾氣對環境污染的根本，同時也是推動交通領域向低碳轉型的有力舉措，實現國家生態文明建設。

（2）二十一世紀，交通能源是全球將要面對的挑戰。1973年—1999年，世界發生了三次石油危機，導致世界范圍大規模的戰爭，出發了大規模的全球經濟危機，對世界經濟發展產生了重大的影響。而汽車行業是石油消耗的第一大產業，據目前數據分析，我國汽車行業占石油消耗總量的三分之一，中國目前已經成為世界第三大石油進口國，第二大石油消費國。我國面對的石油消耗與交通能源問題非常嚴峻，汽車行業的改革是大勢所趨，推廣可再生能源的新型燃料，汽車動力能源多元化是主要任務，能使我們不再過度依賴石油。

（3）在傳統的汽車行業中，我國的技術水平落后世界幾十年，但新能源汽車各國基本處于同一起跑線，我國可利用市場優勢在新能源電動汽車領域取得領先。電動汽車的發展將為社會提供大批的就業，推動下游行業發展轉型，帶動國民經濟。

4 汽車新能源

4.1 純電力驅動

純電力驅動運用汽車鋰電池等新型的電池能源，通過電動機動力驅動汽車，純電動汽車使用電能，在行駛中無廢氣排出，不污染環境。電動汽車比汽油機驅動汽車的能源利用率要高且因使用單一的電能源，省去了發動機、變速器、油箱、冷卻和排氣系統，所以結構較簡單。可在用電低峰時進行汽車充電，可以平抑電網的峰谷差，使發電設備得到充分利用。

4.2 混合動力

混合動力汽車（Hybrid Vehicle）是把驅動系統由多個能同時工作的驅動系統聯合，車輛的行駛功率依據實際的車輛行駛狀態由單個驅動系統單獨或共同提供。通常是指油電混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV），即采用內燃機（柴油機或汽油機）和電動機作為動力源，驅動方式靈活。混合動力的電動力系統包括電動機、發電機和蓄電池（鉛酸電池、鎳錳氫電池和鋰電池）。混合動力既發揮了發動機持續工作時間長，動力性好的優點，又能達到電動機無污染、低噪聲的好處。熱效率可提高百分之十以上，廢氣排放可改善百分之三十以上。

4.3 太陽能發電

二十一世紀，太陽能或將成為世界主要能源。太陽能是由氫原子核在高溫下聚變產生的能量，風能水能等地球上所有自然能源幾乎都是由太陽能轉換而來。太陽能在現代科技生活中應用范圍十分廣泛。太陽能發電利用電池組件把太陽能轉化為電能，太陽能電池將光能轉換成電力為汽車提供驅動力。燃料成本幾乎為零，有效減少化石燃料的消耗。不過由于太陽能會受天氣影響的原因，只能作為輔助能源提升新能源汽車的續航時間。

4.4 氫動力

許多科學認為氫能源燃料電池對汽車核心技術具有重要的革命意義。從二十世紀六十年代就開始了氫動力汽車的研發，并投入數十億美元與中國上汽合作成功開發出中國首臺氫能源汽車，命名為“鳳凰”。氫具備極高的能量密度，并用甲醇等作為燃料，釋放足夠的能量為汽車提供驅動力。作為新動力能源，氫與氧氣在燃料電池中發生化學反應只生成水，沒有污染。與傳統內燃機汽車相比，氫動力有高達百分之六十到八十的能量轉化效率，是內燃機的二至三倍且沒有損耗，壽命長。由此來看氫動力汽車將成為未來汽車發展的重點。

5 汽車節能技術

5.1 增程式混合動力技術

增程式混合動力就是串聯式混合動力，通俗來講就是通過電動機提供驅動力，不使用內燃機。對增程式混合動力汽車是在純電動汽車的基礎下開發的，為了達到增加純電動車輛續航里程減少充電次數的目的，在車上添加了增程器。其關鍵作用是為電池充電和汽車上的其它設備提供電源，解決了電池電量的問題。但此技術只針對電動汽車應用。

5.2 并聯式混合動力技術

并聯式混合動力是將內燃發動機與電動機相連，接入驅動系統。兩個動力源分別進行驅動或聯合驅動。混合動力汽車的關鍵技術大致包括動力電池及其管理系統、電驅動系統、動力系統參數匹配、能量管理策略等。并聯式混合動力擁有兩套動力系統，可以分開工作，也可以協作驅動。既有發電功能又有驅動功能，所以并聯式混合動力汽車應用范圍更廣。

5.3 混聯式混合動力技術

混聯式混合動力系統又稱動力分流系統。串聯式混合動力和并聯式混合動力相結合就是混聯式混合動力，同時保有了串聯式和并聯式的優點，既增加了機械動力的傳動系統又增加了電力驅動傳動系統，雖然結構比較復雜但是控制方便。

5.4 藍驅技術

藍驅（BlueMotion）技術就是改進后的TDI（Turbo-charged Direct Injection的縮寫即“渦輪增壓柴油直噴發動機技術”），“藍驅技術”的發動機驅動技術、變速箱技術、燃料技術、尾氣處理技術都更先進，更具環保性。Start-Stop（起動停車）技術和Recuporation（再生制動能量回收）技術使車輛減少油耗，回收能量。

5.5 壓燃技術

傳統汽車是通過火花塞或活塞壓燃兩種方式點火啟動汽車，壓燃技術是將兩種點火方式相結合，在燃料同時燃燒增大燃油使用率。同時，壓燃技術發動機燃燒周期短，溫度低，達到節能效果。

6 發展策略

大量增加充電樁的覆蓋范圍，推動新能源汽車的銷量。并培養相關專業人才，鼓勵學校開設相關學科并建立實驗室，落實科教興國人才強國的發展戰略，為我國汽車新能源的發展提供根本競爭力。堅持自主創新，以企業為主體，市場為方向，技術研發為中心，建立完善的創新技術體系，推動汽車新能源發展。

7 結語

綜上所述，在環境污染和能源匱乏的現狀下新能源汽車已成為汽車行業發展的必然趨勢。在新能源汽車行業領域，各國處于同一起跑線，且中國的實際國情有很大優勢，有潛力成為行業領導者，帶動國家經濟發展，實現綠色低碳生活。

江蘇省2020年度高校哲學社會科學研究項目：汽車新能源以及節能技術的應用探究，項目編號：2020SJA0807。

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