汽車新能源技術的研究

雷先華　劉增　陳凱

摘 要：人民生活水平不斷提高，汽車進入家家戶戶，同時也帶來了能源的急劇使用，環境污染等問題。新能源汽車的發展成為大勢所趨，本文主要對三大新能源汽車技術發展狀況進行了簡要概述和剖析，分析了當前形勢對新能源汽車技術的影響以及發展面臨的一些難題，并對新能源汽車的未來發展方向進行展望。

關鍵詞：新能源汽車 混動技術 充電技術 研究

Research on new energy technology of automobile

Lei Xianhua Liu Zeng Chen Kai

Abstract：With the continuous improvement of people's living standards， cars have entered every household， which has also brought about the sharp use of energy and environmental pollution. The development of new energy vehicles has become a general trend， this paper mainly summarizes and analyzes the three new energy vehicle technology development status， analyzes the current situation of new energy vehicle technology impact and some problems facing the development， and prospects for the future development direction of new energy vehicles.

Key words：New energy vehicle， Hybrid technology， Charging technology， Expectation

1 引言

據行業數據統計，自2000年到2018年以來，我國的新能源汽車產量與銷量不斷增長，已經連續三年保持世界第一，并在2018年首次突破百萬，實現全年銷量的125.6萬輛[1]。到2019年上半年，新能源汽車就實現61.7萬的銷量。新能源汽車在北京、上海、廣州等沿海發達城市發展很快，但在內地城市卻發展緩慢，滯后性嚴重。同時，由于2019年政策變動較大，2019年1-9月汽車產銷量同比下降11.4%和10.3%[2]，新能汽車產銷出現了首次下降，產業繁榮背后也內含隱憂。

受國家政策影響，最近幾年新能源汽車的企業迅速增加，產業鏈條在快速完善，各企業也開始探尋各自的發展方向和技術研究。吉利汽車在市場進行全面布局，打造有微型，高端和豪華等多種品牌車型。比亞迪則一邊利用電池優勢，大力發展電池產業，完善電池技術、電控技術和充電設施;專研新能源汽車整車制造的核心技術。奇瑞，上汽等選擇純電、混動和氫燃料電池三種類型新能源汽車技術共同發展[3]。雖然各大企業都在努力發展新能源期汽車，但是我國大多數新能源汽車企業臨時轉行發展新能源汽車難免存在人才技術缺乏，管理不妥善，體系不規范，監管有漏洞等問題。

2 新能源汽車技術

2.1 純電動汽車技術

純電動汽車是以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛[4]。核心部件是電機、電池和電控系統俗稱純電動汽車的三大件。電機是純電動汽車的動力驅動裝置，其技術基本成熟穩定，成多樣化發展的趨勢。不同種類的電機各有優劣，我國的純電動汽車選用較多的是異步電機。這種電機結構簡單緊湊、可靠性和耐用性好、質量輕，體積小、噪音低[5]，較好的滿足了純電動汽車的使用要求，給駕駛者帶來不錯的體驗。電控系統是純電動汽車的大腦，負責監測和管理汽車各電器設備的運行與使用情況。在汽車行駛過程中，電控系統主要控制電池傳輸給電機和其他用電設備的電量以實現汽車的加減速、平穩駕駛和車內各種電器服務。電池是純電動汽車的動力電源，為汽車提供行駛所需要的能量。電池的好壞關系著電動車的續航里程。一般來說電池數量越多或者電池能量密度越高，電動車動力越強，續航越持久。但是，一輛汽車能夠裝載的電池數量始終有限，在電池數量裝到一定上限的之后就只能通過提高電池能量密度來提升續航里程。目前國產特斯拉用三元鋰電池，NEDC續航達到668km。比亞迪e6用磷酸鐵鋰電池，NEDC續航為400公里。相比燃油車的續航里程，純電動汽車的續航還有待提升。

各類型純電動汽車綜合百公里耗電量為10-20KWh，按照市場電費價格轉換過來也就相當于百公里1-2升油。而排量為1.6L的家用轎車百公里油耗就達到了6-8升，能源消耗上，純電動汽車占優。但在充電速度這塊，純電動汽車的差距也很明顯。即使是特斯拉用上超級快充也需要半小時以上才能充滿。不過，隨著換電池技術的出現，純電動汽車可以實現3min以內完成動力電池的快速更換，很好的解決了純電動汽車充電速度慢的問題[6]。

2.2 混動汽車技術

混動汽車是傳統燃油車和現代純電動汽車的組合，它保留了傳統汽車的發動機動力，也增添了純電動汽車的動力，實現了節能的同時不失續航。傳統混合動力汽車按動力傳輸路徑可分為串聯式混合動力汽車、并聯式混合動力汽車和混聯式混合動力汽車[7]。串聯式依靠發動機帶動電機發電將電流輸送給電動機驅動汽車行駛。這種構造簡單，行駛舒適性好，發動機可以一直保持在最佳的運轉工況狀態，減少尾氣的排放量。但是發動機能量經過多次轉換，損耗嚴重，已經被淘汰。并聯式通過機械動力耦合裝置把發動機驅動系統和電動機驅動系統并聯在一起，兩個系統可以單獨驅使車輛，也可以共同驅使車輛[8]，極大地提高了能源利用率但也使得混合動力汽車構造變得復雜。混聯式則在并聯式的基礎上增加串聯模式，使得發動機在驅動汽車的同時也還可以給電池發電，從而實現汽車在各種道路下的節能和高效，但也使混合動力汽車結構更加復雜化。

增程式混合動力汽車是從插電混合動力汽車中分出來的一種，屬于串聯式插電混合動力。

傳統的混合動力汽車電池很小，也不能夠通過充電的方式給電池充能，所以其節能效果并不是很好。但是，隨著純電動汽車的發展和充電技術的出現。在傳統混合動力基礎上增設電池充電功能，于是增程式混合動力汽車就應運而生。在車主平時上下班代步跑短途時，增程式混合動力汽車完全可以憑借著動力電池維持續航行駛實現零排放。在跑高速跑長途需要大功率時，增程式汽車又能配以增程器輔助分擔一部分功率，實現汽車快速提速和增加續航的同時避免動力電磁在急加速工況中出現發電倍率較大的情況[9]，對電池進行保護。與其他插電混合動力汽車相比，增程式結構更為簡單，動力電池容量更大，純電模式更持久，制造成本可以降更低，兼具實用性和經濟性，而且專利技術不受他國限制。

2.3 燃料電池汽車技術

燃料電池汽車是依托氫氣的電化學反應發電驅動車輛行駛的汽車。其排放物為水和氧，干凈純潔。而且不需要像純電動汽車一樣長時間充電，而是可以像傳統燃油車一樣通過加注氫氣實現充能。，我國從2001年開始發展氫燃料電池汽車，并在當年成功研發了PEMFC 15kw小型燃料電池客車[10]。自此，發展燃料電池汽車就一直成為國家政策支持的項目。目前，我國的燃料電池汽車主要以客車和商業用車為主。但是美國、德國、日本和韓國已經開始生產燃料電池乘用車。韓國現代燃料電池汽車更是實現了了3分鐘加氫，續航600公里，各方面完全相當于燃油車水平，而且具有純電動汽車的安靜、舒適和相應迅速。瞬間就打破了純電動汽車充電時間長，充電效率低等各種問題。但是國內燃料電池汽車受限于燃料電池成本高，制造技術和工藝不成熟，重要零件對外依賴度高，加氫站數量少，氫安全法規不完善等問題一直被限制在客車和商業用車上。

3 新能源汽車技術未來發展方向

（1）電池技術和電控技術需要大力發展

電池和電控技術是純電動汽車的兩大核心，涉及汽車續航，安全，動力性和舒適性等多方面問題。企業要緊抓核心，加強對電池和電控系統研發，努力提高電池能量密度的同時保證電池的安全性，不斷加強電控管理的同時保證續航穩定。

（2）加快對氫燃料電池汽車核心技術的攻破

燃料電池作為一款只需要加注氫氣就能跑的汽車非常值得發展。它沒有燃油車的污染，也不會像純電動汽車一樣缺失續航。在動力性和噪聲方面也是兼具燃油車和純電動汽車的優勢，安靜且動力強大。但國內始終未能克服燃料電池的關鍵技術，使得國內燃料電池汽車發展緩慢。汽車產業，只有掌握了技術才能發展，所以，國家要加強引導，相關企業和學校抓緊研發，爭取早日攻破燃料電池的技術難關。

（3）開創新能源汽車發展運營新模式

發展新模式，拓寬新市場，新能源汽車才能更好的發展。新能源汽車要發揮其優勢特色，創新運營，創新發展。純電動汽車的整車租賃就是一個很好的發展模式，用戶可以通過app臨時租用車輛，實現網上租用，異地還車[11]。汽車充能由租賃公司負責可以，實現高效統一的管理。除了，汽車租賃以外，新能源汽車還可以用作觀光旅游汽車，作為游客體驗和駕駛車輛。讓游客在大型景點可以自行駕駛汽車前往獨特景點游玩，讓旅客體驗新能源汽車的駕駛樂趣。

（4）加強新能源汽車宣傳，完善新能源汽車配套服務

雖然我國新能源汽車技術得到了長足發展，但是相關配套服務存在很大空缺，宣傳力度也不夠。企業要在發展汽車技術的同時不忘完善相關服務產業，要大力開展與地方商業的合作，加快推進基礎設施建設，盡快普及充電樁、換電站、加氫站和新能源汽車維修點。

4 總結

本文主要闡述了三種新能源汽車行業發展現狀及其相關技術水平現狀，簡析了新能源汽車未來發展方向。未來新能源汽車市場發展可能會以純電動汽車為主，混合動力汽車和燃料電池汽車為輔。隨著純電動汽車電池和電控技術的進一步突破，純電動汽車實現快充電、長續航，高安全性和耐用性，未來很有可能完全代替燃油車在全國范圍使用。而增程式混合動力汽車會在純電動汽車技術發展過程中充當過渡產品，在純電動汽車普及全國之前，作為長續航版本的新能源汽車使用。燃料電池汽車雖然沒有傳統燃油車和純電動汽車的缺陷，但是要攻克的技術難點太多且太高。

參考文獻：

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