新能源技術在汽車上的應用分析

孔令文

(昆明工業職業技術學院 交通運輸學院，昆明 650302)

0 引言

隨著世界資源的緊缺與環境問題日益突出，能源和環境成為制約社會發展和經濟快速增長的主要問題。新能源技術是目前解決環境問題的有效措施，如風能、太陽能等[1]。

為了解決當今社會汽車產業面臨的資源短缺和環境污染問題，將新能源技術在汽車領域中應用，能降低傳統能源對于環境的污染，保證可持續性發展，還能緩解現有傳統能源的使用危機，是當今汽車行業發展的研究熱點與方向[2]。為了促進新能源技術更好更快地融合于汽車行業當中，本研究系統論述新能源技術在汽車行業中的應用情況，為新能源技術在汽車行業中的快速發展提供一定的參考借鑒。

1 新能源汽車行業現狀及發展意義

1.1 新能源汽車行業現狀

伴隨社會的不斷進步和快速發展，人們的生活水平得到極大地提升，汽車產業的發展也得到了空前進步，汽車產業在帶給人們便捷、舒適的同時，也帶來了許多負面影響，如能源危機、環境污染等[3]。因此，汽車行業已經開始嘗試使用新能源代替傳統能源作為動力輸出。新能源汽車是采用非傳統能源作為動力提供的汽車，綜合車輛的動力控制技術和先進的驅動技術，形成具有新技術和新結構的汽車。目前，新能源汽車的主要類型包括動力混合汽車、純電動汽車、燃料電池汽車、氫動力汽車和其他新能源汽車等。相關研究表明，新能源汽車的銷售情況連年增長，新能源汽車產業是未來汽車行業的發展重點，存在巨大的發展潛力。

1.2 新能源汽車發展意義

隨著我國綜合國力的不斷提升，科研技術水平也不斷提高，以可持續發展作為基礎，對于當今社會中使用的能源做出一定的調整。由于傳統能源的供給危機問題，以及對環境造成的傷害屬于不可逆的，我國越來越提倡對于新能源技術的研究與使用[4]。在上述發展背景下，新能源技術在汽車行業中得到了迅速的推動發展，同樣也給汽車行業的發展制定出了新的發展目標，而對于汽車行業來說，新能源技術的出現不僅對傳統能源的缺失起到了補足的作用，而且妥善解決了傳統能源出現污染環境的問題，是目前為止能夠解決環境污染及傳統能源缺失的主要方法之一。

2 新能源技術在汽車上的應用

2.1 純電動汽車

純電動汽車主要是指以電力進行驅動汽車，完全由蓄電池進行汽車驅動，其核心部件主要包括電動機、發電機和車輛蓄電池，整機結構簡單，但是目前主要技術難點為電力儲存技術。

對于該類純電動汽車可以按照電力分為輔助動力、蓄電池動力兩種，其中只使用蓄電池電動汽車的功率和動力比較低，而且電池在汽車中的空間占用量過大，重量較沉，如果采用體積小、重量輕的電池，導致電動汽車的續航能力降低。但是在部分蓄電池電動車的制造時，會配有輔助動力裝置，例如太陽能、發電機組等設備，相比于單一的蓄電池電動汽車，該類汽車可以有效提高電動汽車性能，增加續航等優勢。

純電動汽車在運行過程中不會產生對大氣有害的氣體，電力可以從多種能源獲得，如煤、核能、風力、水力等能源。還可以充分利用夜間用電低谷時的電力進行充電，技術相對成熟。但是由于目前蓄電池單位質量儲存能量較少，蓄電池造價較高，導致整車生產成本增加。

2.2 混合動力汽車

混合動力汽車主要是指油電混合動力汽車，同時在汽車中配備電動機和發動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的一種汽車類型。在混合動力汽車所需汽車動力較大時，可以由蓄電池來彌補內燃機動力不足，當混合動力汽車在低速運行時，內燃機多余的動力可以為蓄電池進行充電。混合動力汽車可以按照結構分成為以下3類：混聯、串聯和并聯。

1)串聯結構。在能量的應用具有獨立特點，在車輛可以正常行駛時，發動機只驅動發電機，發動機用于給電池充電，在汽車行駛過程中，該類汽車是全部以電動機作為動力源，從而驅動汽車的正常運轉，可以減少汽車尾氣的排放量，最大限度地提升汽車工作性能。

2)并聯結構。在并聯機構中，汽車動力主要由發動機、變速器、電機和動力電池等組成，電機既可作為電動機使用，也可以作為發電機使用。

3)混聯式結構。混聯式動力系統與串聯式相同的是發動機可以給電池充電，不同的是該系統下發動機可以直接驅動車輛；與并聯式相同的是發動機可以直接驅動，不同的是該系統下發電機可以在電動機工作時給電池充電。

但是使用混合動力汽車會存在汽車生產成本較高，長距離行駛時不省油等缺點。

2.3 燃料電池汽車

燃料電池汽車主要是利用燃料電池，將燃料中的化學能直接轉化為電能來驅動汽車。常見的燃料主要包括氫、甲醇、汽油和柴油等。目前國際上主要采用高能量密度的液態氫電池，在氫氣和氧氣的化學作用下生成電能驅動汽車。

2.4 氫動力汽車

氫動力汽車主要是指使用氣體氫替代傳統的柴油式汽油來提供動力的汽車，使用氣體氫替代傳統的柴油或者汽車。氫內燃機在汽車上的應用方式主要包括純氫內燃機、氫/汽油雙燃料內燃機、氫/汽油混合燃料內燃機。氫儲量較為豐富，但是目前由于氫燃料的存儲和運輸存在一定的困難，氫分子容易在運輸過程中透過儲藏裝置產生損失；另一方面，氫氣的提取需要通過電解水或者天然氣，需要耗費大量的能源。

2.5 燃氣汽車

燃氣汽車主要是指采用壓縮天然氣、液化石油氣和液化天然氣作為驅動力的汽車，可以調整汽車燃料結構，降低汽車運行成本，技術相對較為成熟，且在使用過程中安全可靠，因此，被世界公認為是未來最理想的替代燃料汽車的能源之一。目前燃氣汽車的分類和特點如表1所示。

表1 燃氣汽車的分類與特點

續表1

2.6 太陽能汽車

太陽能汽車主要是將太陽能技術應用到汽車中，基于太陽能電池將光能轉化為電能，電能在汽車蓄電池中儲存備用，進而驅動汽車電動機。未來發展太陽能汽車取代傳統汽車，可以實現真正的零排放。太陽能汽車的應用特點如下。

1)太陽能汽車由于沒有內燃機，因此不存在空氣污染，無噪聲。

2)太陽能汽車能耗低，易于駕駛，整車結構簡單，只需要定期更換蓄電池，基本不需要日常保養。

太陽能的采集與轉換存在一定的技術問題，太陽能汽車普遍采用輕質價格昂貴的航空航天材料，造價昂貴，以清華大學研發的“追日號”為例，得到1W的電量需要花費約100元人民幣。

3 新能源汽車技術的發展對策

從目前新能源汽車技術的發展現狀與應用優勢可知，我國應該加強重視程度，加強對該類技術人才的培養，加大對相關技術的研究支持與資金投入，加快新能源技術的發展力度，促進新能源技術在汽車行業的穩定進步和快速發展。

3.1 加快新能源汽車的關鍵技術研發

作為現如今新能源汽車行業中生產出來的天然氣雙燃料動力汽車，具有極其先進的技術，其核心技術是以優化燃料為主，對燃料的利用可以做到精準控制，實現提高汽車動力的目的，且實現可持續發展，減少環境污染。該類汽車所要研究的重點是對于汽車內部的電池開發，只有保證汽車內部動力電池性能進一步升級，才能超越傳統能源汽車的競爭[5]。

3.2 加速新能源汽車的基礎設施建設

隨著汽車行業中新能源汽車類型的不斷研發，在如此多種多類的新能源汽車中，電動汽車是目前應用較為廣泛的新能源汽車類型之一，但是也存在一定的技術瓶頸。例如，充電站無法很好地滿足電動汽車的充電需求，將普通充電站與快速充電站進行充電對比可以發現，快速充電站的充電速度是普通充電站的幾十倍，所以，對于快速充電站的需求變得越來越大，但是市場中現存的快速充電站較少，因此需要建造更多的快速充電站用來代替普通充電站，來滿足新能源汽車行業的使用，促進新能源汽車的穩步發展。

3.3 加強新能源汽車的服務保障

現如今，新能源汽車之所以能夠如此快速的發展，與汽車行業的服務技術有著密切聯系，只有不斷提升新能源汽車的服務效率與質量，才能促進客戶購買，做好汽車的售后服務與技術跟蹤，快速推進新能源汽車行業的發展。

3.4 國家政策扶持

隨著新能源汽車的不斷出現，在對新能源汽車進行銷售時，國家可以出臺一些政策，比如說購買優惠、補貼，以及推廣等政策，促進消費，提升新能源汽車產業的穩步發展。

5 結論

新能源技術作為社會發展和科技進步的熱門技術之一，新能源汽車產業是緩解傳統燃料汽車產業帶來的資源和環境的雙重壓力的重要發展方向，本研究對現有新能源技術在汽車應用中的實際現狀進行介紹，對常見的新能源汽車類型基本結構與應用特點進行分析，并提出新能源汽車技術未來發展方向與措施。研究結果旨在為新能源技術在汽車行業中后續的良好發展提供參考。