新能源汽車相關(guān)技術(shù)及發(fā)展

張陽平

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展與人們生活水平的提高，汽車已成為人們生活中必不可少的重要組成部分，但由于汽車動力能源的燃燒產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，會對人們生活環(huán)境造成極為嚴(yán)重的影響；同時石油資源的短缺與汽車使用量的增大使得石油資源危機越來越強烈。開發(fā)新能源汽車是緩解上述矛盾的必然結(jié)果，也是主要趨勢。本文就新能源汽車發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細說明，以供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；燃料電池汽車；相關(guān)技術(shù)

1、關(guān)于新能源汽車定義描述

關(guān)于新能源汽車的定義，其主要是相對于傳統(tǒng)能源而言；由于其發(fā)展較晚，其定義還不很明確。

新能源汽車主要指使用非汽油、柴油等作為其主要能源的汽車。如目前市面上所出現(xiàn)的電動汽車、燃料電池汽車等，基本涵蓋了目前所有的新動力汽車，如一些采用天然氣及石油氣作為主要動力的汽車，另如采用二甲醚、甲醇等作為其動力源的汽車也包括在內(nèi)。

2、關(guān)于國內(nèi)外新能源汽車研究進展

能源危機已是全球主要形式，汽車使用也是廣大居民生活必須。基于此，發(fā)展新能源汽車是全球環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展需要。在國外。美國、日本在新能源汽車研發(fā)中已取得較好成績。

2.1當(dāng)前我國新能源汽車領(lǐng)域研發(fā)進展

我國人口多，汽車消耗量大，發(fā)展新能源汽車是必須及必然要求，同時也得到了國家大力重視。如在國家十一五規(guī)劃中，國家投資大量研發(fā)經(jīng)費用于新能源汽車的研發(fā)，使得這些年，我國新能源汽車研發(fā)取得較大的進展。首先在產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)方面，我國加強了企業(yè)與高校等單位合作力度，使得其關(guān)鍵技術(shù)及生產(chǎn)取得了較好進展。如目前在燃料電池汽車方面取得巨大的成果。如從電池材料研發(fā)、部分關(guān)鍵零部件生產(chǎn)等已基本形成一定規(guī)模。

3、新能源汽車技術(shù)原理及相關(guān)技術(shù)分析

3.1燃料電池汽車主要技術(shù)分析與工作原理

燃料電池汽車是一種電動汽車。主要技術(shù)包括電池技術(shù)、電機技術(shù)和控制器技術(shù)。電池技術(shù)的主要性能指標(biāo)是比能量、能量密度、比功率、循環(huán)壽命和成本。電機技術(shù)，當(dāng)電能轉(zhuǎn)換為機械能時，電機表現(xiàn)為電動機的工作特性；當(dāng)機械能轉(zhuǎn)換為電能時，電機表現(xiàn)為發(fā)電機的工作特性。控制器技術(shù)就是通過控制電機的電壓和電流來實現(xiàn)電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。

燃料電池汽車的工作原理就是利用燃料電池產(chǎn)生出來的電能來帶動電動機工作，由電動機帶動汽車中的機械傳動結(jié)構(gòu)，進而帶動汽車的前橋（或后橋）等行走機械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動電動汽車前進。

3.1.1燃料電池汽車的定義

關(guān)于燃料電池汽車，就是以氫氣作為燃料，零污染；與純電動汽車相比，氫氣燃料電池汽車只需3～5min就能充滿長途行駛所需的電量，而Tesla Model S 至少需要20min才能充滿電，但行駛距離還不到氫氣燃料電池的一半。此外，燃料電池采用電動機驅(qū)動，省去了傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車和混合動力汽車所需要的復(fù)雜的動力裝置。迄今已研發(fā)出多種類型的燃料電池中，質(zhì)子交換膜燃料電池電動汽車和固體氧化物燃料電池電動汽車是最有希望成為燃料電池汽車的動力源。以下對上述二種類型燃料電池汽車進行介紹。

3.1.2質(zhì)子交換膜燃料電池電動汽車基本動力組成及需要解決的問題

質(zhì)子交換膜燃料電池電動汽車的主要部件有燃料電池發(fā)電機、動力電池、DC/DC功率變換器、驅(qū)動電機、供氫系統(tǒng)等組成。中國與發(fā)達國家的差距主要體現(xiàn)在技術(shù)上：關(guān)鍵材料未能實現(xiàn)國產(chǎn)化；部件制備技術(shù)落后；系統(tǒng)耐久性和可靠性有待提高。而且，還需要解決商業(yè)化的問題：延長燃料電池的壽命；降低燃料電池系統(tǒng)的成本。

3.1.2固體氧化物燃料電池汽車基本動力源及發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)

固體氧化物燃料電池汽車的燃料適用面廣，可以用煤氣、天然氣、石油氣、沼氣、甲醇等作為燃料氣，不需要貴金屬催化劑，而且不存在液體燃料滲透問題。汽車能量耗盡后，只需補充燃料即可工作。在汽車上主要應(yīng)用與三方面：作為車用輔助電源、和蓄電池組成混合動力、作為車用單一電源等。

當(dāng)前，我國的能源發(fā)展將兼顧經(jīng)濟性和清潔性的雙重要求，盡量減少能源開發(fā)利用給環(huán)境帶來的負(fù)面影響，努力實現(xiàn)能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，具有能量密度高、燃料范圍廣和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點的固體氧化物燃料電池是其他燃料電池?zé)o法比擬的。在研究開發(fā)中，固體氧化物燃料電池面臨著以下問題：電池材料及密封技術(shù)的不成熟、電堆的熱管理、啟動慢、成本高的挑戰(zhàn)。雖然，固體氧化物燃料電池的前景要優(yōu)于其他燃料電池，由于其諸多技術(shù)還有待解決。短期內(nèi)還很難達到其他燃料電池在電動汽車上應(yīng)用的高度。

3.1.3燃料電池汽車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

隨著氫燃料電池汽車的上市，氫氣加注站的建設(shè)成為了氫燃料電池汽車發(fā)展的最大障礙。氫氣加注站是指儲存氫氣和加注氫氣的站點，主要用途是為燃氫汽車補充氫氣。由制氫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。如圖所示，根據(jù)供氫方式的不同，加氫站各系統(tǒng)的設(shè)備組成及配置可能有所不同，大致相仿。目前我國在推動氫燃料電池汽車發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè)方面還存在許多問題，雖然出臺了加氫站的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計的復(fù)雜性和設(shè)備能力等經(jīng)常不能完全符合國內(nèi)的使用要求，在實際使用過程中操作復(fù)雜，使用和維護難度較高。很難保證氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)穩(wěn)定、持續(xù)的向前發(fā)展。故我國發(fā)展新能源汽車的道路任重道遠。

4結(jié)束語

綜上所述。應(yīng)對目前能源不足及環(huán)境污染嚴(yán)重的問題及汽車使用量大的現(xiàn)狀，開發(fā)新能源汽車已成為全球未來汽車行業(yè)發(fā)展趨勢。基于我國基本國情，人口數(shù)量大，汽車使用量大而能源短缺的特點。發(fā)展新能源汽車是解決我國城市環(huán)境污染及可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。本文就國內(nèi)外新能源汽車的發(fā)展情況進行的分析。并對混合動力汽車及純電動汽車的基本原理及相關(guān)及技術(shù)進行了分析，以供參考。

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