新能源汽車技術現狀與發展前景分析

摘 要：在能源形勢日益嚴峻的今天，低碳環保已經成為全球的共識。汽車尾氣給環境帶來了沉重負擔，加快新能源汽車的技術研發和性能優化，對于節能減排和產業結構調整具有重要意義。本文對國內外新能源汽車的發展現狀進行研究，分析了當前的技術難題，通過對未來發展趨勢的展望，為新能源汽車的快速發展提供參考。

關鍵詞：新能源汽車；發展現狀；技術瓶頸；發展前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.066

1 前言

工業的發展，帶來了環境惡化和能源危機，節能減排成為世界各國需要共同面對的難題。汽車產業是國民經濟發展的支柱產業，但是碳排放給環境帶來了沉重的負擔，因此，研究汽車的節能減排才能促進人與自然的和諧相處。

科技在不斷進步，人類也沒有停止新能源汽車的研究步伐。通過改進發動機技術，氫燃料發動機、酒精發動機、甲醇發動機問世；通過改進汽車的動力系統，燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動汽車技術逐漸成熟。

國外對新能源汽車的研發起步早，發展較為成熟，通過相關法律政策為新能源汽車的發展保駕護航，通過減稅免稅措施來刺激消費市場。我國新能源汽車產業起步較晚，在技術研發、基礎配套設施建設、消費市場規模等方面與國外還有較大差距，對關鍵技術的研發和主要性能的優化是今后新能源汽車技術發展的重點。

2 新能源汽車發展現狀

2.1 國外發展現狀

歐美發達國家高度重視新能源汽車產業發展，通過汽車技術變革、產業升級和政策扶持來促進新能源汽車發展。英國推動“低碳汽車項目”，法國投入巨資研發新能源汽車，德國和日本也制定優惠政策扶持新能源產業的發展……各國都在竭力發展新能源汽車工業希望在全球汽車工業競爭中占據有利地位。

掌握核心科技才是新能源汽車發展的動力，因此，各國的技術研發工作不斷取得新的進展。混合動力系統的應用主要是在北美國家，而歐洲國家大力推動插電式混合動力系統的應用，日本對混合動力客車的研究也走在世界的前列。

從新能源汽車的銷售量來看，美國是第一銷售大國，插電式混動汽車和純電動汽車各占半壁江山，混合動力轎車在日本有廣闊的銷售空間，純電動汽車的年銷量維持在3萬輛左右。歐洲各大汽車制造商都致力于插電式混合動力車型的研究，使得歐洲興起插電式混合動力轎車熱潮。

2.2 國內發展現狀

在上世紀八十年代，我國新能源汽車的研究主要是壓縮天然氣、甲醇、液化石油氣等。90年代末期，我國提出了“清潔汽車行動”，清潔燃料發展計劃也制定并實施。

在“十五”期間，我國加快了新能源汽車的研究步伐，研制成功的燃料電池轎車和燃料電池客車和混合動力汽車，對純電動轎車和客車的研究也取得了新的進展，并通過國家相關部門的認證試驗。

2004年，各大汽車制造商集中力量攻關“生物燃料技術開發”項目，紛紛制定新能源汽車的發展戰略，并逐漸步入大規模生產模式，東風純電動小巴取得銷售佳績，“超越3號”的問世也為我國新能源汽車的發展注入了新的活力。

2007年12月，我國自主開發的第一款混合動力汽車問世，由長安汽車研發的杰勛HEV開始批量生產。2008年我國舉辦北京奧運會期間，共投入500多臺新能源汽車，全年乘用車銷量中，新能源汽車的銷量同比勁增117%。

2014年，全世界共118輛首發車參加北京車展，其中有79輛新能源汽車，占總數的70﹪。同年七月，我國對境內獲得銷售許可的新能源汽車（包括進口汽車），減免車輛購置稅。比亞迪“秦”年銷售1.5萬輛，在世界插電式車型銷量中名列前茅。

發展和應用新能源汽車是人與自然和諧相處的重要途徑，2015年在全球電動汽車發展較好的主要國家中，中國進步最大，超過美國位居全球第一。目前我國通過減免車輛購置稅、政府及公共機構采購、扶持性電價、充電基礎設施建設支持等全方位立體化的政策扶持體系，給新能源汽車產業的發展帶來了新的發展機遇。

3 新能源汽車的技術瓶頸

3.1 動力電池續航里程和壽命有限

新能源汽車的環保節能是發展的優勢，但是和傳統內燃機車相比，在續航里程方面存在諸多缺點，由于電池組的相互影響，導致動力電池的壽命大大縮短，如果更換電池，需要支付昂貴的費用，所以這些因素都阻礙了新能源汽車的發展，如果沒有政府相關的優惠政府扶持，推廣的難度將大大增加。

新能源汽車的電氣設備和傳統車輛一樣，空調、暖風等一應俱全，電氣設備對電能的消耗也是不可估量的，對于長途行駛的車輛來說，續航里程是最大的難題；遇到超車和高速行駛時，動力性響應緩慢，也為交通安全埋下隱患。

3.2 充電基礎設施不完善

充足的充電基礎設施是新能源汽車大規模使用的基本保障和必要條件。國家能源局提供的數據顯示：截至2015年底，我國新能源汽車累計產銷量接近50萬輛，但是建成公共充換電站僅有3600座，充電樁4.9萬個，車樁比不足10：1，遠遠不能滿足電動汽車公共充電需求，成為當前制約我國新能源汽車發展的瓶頸。

充電樁分布不均衡，也是阻礙新能源汽車發展的重要因素。大多分布在酒店、醫院等公共停車場，而私家車車主最理想的是在所住小區，但私家車車位受到物業限制安裝較少，加之充電樁地理位置分布不均衡不匹配，導致部分已建好的充電樁長期閑置。

此外，政策不完善，導致“充電難”。城市土地資源緊張，不論建設公共充電站，還是改造現有停車場地，都面臨停車位緊張、電網改造成本高、物業不配合甚至阻撓等問題，制約了消費者的購買積極性。

4 新能源汽車的發展前景

4.1 輕量化是提高續航能力的途徑

減輕車身質量是降低能源消耗的重要途徑，也是實現可持續發展的有效措施。研究表明，內燃機汽車每降低10%的車身質量，可減少6%～8%的燃油消耗量，新能源汽車的輕量化對于續航能力和動力性的提高具有積極的意義。

汽車輕量化不僅是車身的輕量化，還包含傳動設備、電池等的輕量化。采用輕質材料，如鋁合金、高性能鋼和其他復合材料是最成熟的方法，此外，輕量化需要與汽車的結構設計相結合，保證結構的強度和性能，提高生產率和經濟性。

4.2 鋰電子電池是首選

電池是新能源汽車的核心部件，為其提供動力，各大制造商在電池的生產技術和制造成本上也是千差萬別，也存在著極大的競爭。

鋰電池的使用壽命長、體積小、無污染、安全性高，根據預測，動力鋰電池將在2020年達到200億美元的市場規模，年均成長速度50%。

超級電容采用特殊的電極結構，使電極表面積成萬倍地增加，從而產生極大的電容量。超級電容的極化作用可以快速貯存和釋放電荷，輸出功率是一般蓄電池的數十倍。通過恒電壓、恒電流、恒功率三種方式快速充電，為提高新能源汽車的續航能力提供保障。

4.3 電池管理系統是動力和儲能電池的必須配套

為保證新能源汽車的動力性，需要通過并聯串聯的方式組成電池組來增大動力電池容量。通過減小單體鋰電池的性能差異，就能夠延長電池組的使用壽命。利用電池管理系統對充放電進行監管保護，可以實時保護電池使用狀況，均衡和估算電池電量，智能控制電池的充電放電，保障使用安全，是新能源汽車的動力系統中不可必不可少的配套部件。

4.4 永磁同步電機成為主流

新能源汽車技術對驅動電機的性能要求非常高，因為新能源汽車要頻繁地起動、停車、加速、減速，驅動電機常常過載，轉矩控制的動態性能要求高，在不同的行駛環境，要滿足低速高轉矩，高速低轉矩的要求；為了使新能源汽車在恒轉矩區和恒功率區正常工作，調速范圍一定要大，并且保持較高的運行效率。

目前，我國的新能源汽車技術還處在發展初期，為新能源汽車提供動力的電動機通常有直流電機、交流感應電機、永磁電機和開關磁阻電機。在日本，新能源汽車技術相對成熟，主要采用稀土永磁同步電機來驅動新能源汽車。采用釹鐵硼制造的永磁電機，相對于其他種類的電動機，性能更可靠、工作效率更高、能耗更少、使用壽命更長，是今后發展的主流。

4.5 電網融合是發展趨勢

車網互聯系統可是使電動汽車從電網充電，也可將儲能電池中的電能輸送回電網，實現雙向電力交換，這為電力的高效平穩運行，提供了新的技術保障。通過電網融合，電動汽車在用電低谷從電網充電，在用電高峰期為電網提供電能，通過削峰填谷優化供電品質，通過調頻、調壓和功率修正減輕電網負擔，作為分布式儲能系統，在突然停電狀態下可以提供備用電力。

5 結語

人居環境持續惡化，能源危機日益凸顯，發展新能源汽車技術是實現人類可持續發展的重要途徑，也是今后汽車技術發展的必然要求。世界各國、各大汽車生產商都在努力研發新能源汽車的技術，通過技術革新和性能改進，依靠相關的政策扶持、技術支持來振興汽車工業。相信在不久的將來，新能源汽車在促進汽車行業發展的同時，也會為環境減輕更多的負擔，實現人與自然和諧相處。

參考文獻：

[1]陳昊.車用替代能源綜合評價與發展策略[J].中國能源，2013（01）.

[2]吳時舫，徐春榮.低碳經濟視野下的新能源汽車發展戰略[J].改革與戰略，2011（08）.

[3]王紅，王宏雁.汽車替代能源技術的比較與分析[J].汽車零部件，2011（04）.

[4]范春玲.我國發展新能源汽車的可行方向和趨勢[J].黑龍江科技信息，2010（13）.

[5]阮嫻靜，楊青.我國新能源汽車技術指標體系及評價模型[J].科技管理研究，2010（08）.

[6]馬均明，葛瑞原.新能源汽車發展前景光明[J].安徽科技，2010（03）.

[7]張文娜.新能源汽車發展現狀及應用分析[J].科技風，2010（01）.

[8]黃雄健.我國未來汽車新能源發展研究[J].內燃機與動力裝置，2006（05）.

[9]袁哲.發展我國新能源汽車的新機遇[J].汽車工業研究，2009（11）.

[10]楊占書，曲衛國.優化中國能源結構的政策研究[J].中國發展，2009（02）.

作者簡介：劉雙源（1987-），男，河南西峽人，碩士研究生，教師，主要從事汽車檢測與維修技術研究。