對新能源汽車技術的幾點探討

摘 要：近年來，我國對于治理環境污染的力度不斷加大，碳排放成為衡量交通運輸行業發展的標準之一，而汽車尾氣中含有大量二氧化碳，是造成碳排放超標的主要原因。近年來，隨著傳統燃油汽車保有量的不斷上升，尾氣排放造成的大氣污染也越來越嚴重，全球氣候變暖、冰川融化、臭氧層變薄等環境問題已經迫在眉睫，急需整改。治理環境污染要從根本上解決二氧化碳過度排放問題，減少汽車尾氣的排放量是行之有效的方法之一，為了解決傳統汽車尾氣排放過量問題，我國迅速發展新能源汽車產業。新能源汽車以潔凈能源作為動力源，可大大減少碳排放，有效緩解環境污染問題。我國新能源汽車行業已經發展多年，政府為了鼓勵人們使用新能源汽車，在購買政策、汽車售價方面提出了各項優惠措施，同時也加大了對新能源汽車各項技術的研究與使用，大大促進了新能源汽車行業的發展。在性能上，與最初推出的新能源汽車相比，近年來新能源汽車技術有了快速發展，實現了智能化、模塊化、共享化。未來，新能源汽車將會成為道路交通運輸的主要工具，本文也簡單分析了新能源汽車的各項使用技術，為新能源汽車進一步發展提供相應的參考。

關鍵詞：新能源汽車 技術 探討

Abstract： In recent years， China's efforts to control environmental pollution have been increasing. Carbon emission has become one of the standards to measure the development of the transportation industry， and vehicle exhaust contains a large amount of carbon dioxide， which is the main reason for exceeding the standard of carbon emission. In recent years， with the increasing number of traditional fuel vehicles， the air pollution caused by exhaust emissions has become more and more serious. Environmental problems such as global warming， melting glaciers and thinning of the ozone layer are urgent and need to be rectified. To control environmental pollution， we should fundamentally solve the problem of excessive carbon dioxide emission. Reducing automobile exhaust emission is one of the effective methods. In order to solve the problem of excessive emission of traditional automobile exhaust， China has rapidly developed the new energy automobile industry. With clean energy as the power source， new energy vehicles can greatly reduce carbon emissions and effectively alleviate environmental pollution. China's new energy vehicle industry has developed for many years. In order to encourage people to use new energy vehicles， the government has put forward various preferential measures in terms of purchase policies and vehicle prices. At the same time， it has also increased the research and use of various technologies of new energy vehicles， which has greatly promoted the development of new energy vehicle industry. In terms of performance， compared with the initially launched new energy vehicles， new energy vehicle technology has developed rapidly in recent years， realizing intellectualization， modularization and sharing. In the future， new energy vehicles will become the main means of road transportation. This paper also briefly analyzes the use technologies of new energy vehicles， so as to provide corresponding reference for the further development of new energy vehicles.

Key words：new energy vehicles， technology， discussion

1 常見新能源汽車技術的基本概述

1.1 純電動汽車技術

新能源汽車采用電能等潔凈能源作為動力來源驅動汽車行駛。因其動力源與傳統汽車動力源工作形式不同，因此新能源汽車需要全新的車載動力裝置。新能源汽車在動力控制和驅動方面的技術領先于傳統汽車，是具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車中運用最廣泛、發展前景最好的是純電動汽車。純電動汽車完全依靠電池作為動力來源，在汽車運行過程中也主要依靠電動機作為汽車的驅動裝置，獲得相應的機械能。純電動汽車在社會生活中比較常見，比如純電動物流車、純電動公交車以及純電動家用轎車等等。純電動汽車主要構件包括充電裝置、電動機、控制器及動力源，其中動力源主要指的是性能良好的動力電池。電池作為電動汽車核心部件，其性能、質量及安全性將會直接影響到電動汽車的使用壽命和駕駛體驗。充電裝置的充電效率直接決定純電動汽車的市場競爭力，充電方式一般有快充和慢充兩種。近些年，充電裝置的技術改革有了較大突破，充電效率不斷提升，快充樁可在半小時內將電量充至80%左右，節省了大量充電時間，也提高了新能源汽車的群眾接受度。電動機與控制器主要影響新能源汽車操控性、加速性能以及扭矩輸出特性，決定著駕駛體感。

與傳統汽車相比，新能源汽車最大的優勢在于能做到零污染、零排放，且有較高的使用經濟性，在改善溫室效應、城市霧霾等環境問題上有突出貢獻。

1.2 混合動力汽車技術

混合動力汽車是以兩種及兩種以上能源為主要動力的汽車，應用最廣泛的是油-電混合動力汽車。這類混合動力汽車集燃油車和電動車的優勢為一體，車內有兩套動力裝置（電動機、蓄電池和發動機、燃油箱），既有電動車的駕駛體驗，又不受制于電動車續航里程的困擾。但兩套動力系統使得汽車造價較高，車輛自重較大，在市場競爭中后勁不足，市場占有率不高。但隨著技術發展，動力混合形式優化，相信在未來該類汽車會突破技術壁壘，逐漸被群眾所接受。

2 新能源汽車技術的三大構成

2.1 電池

當前新能源汽車造價偏高，很多消費者也是由于售價較高的原因，對新能源汽車的購買力不強。影響新能源汽車造價的主要因素是電機及其控制器（約占整車造價的13.6%），電池及其控制器（約占整車造價的37.8%）。由此可見控制動力電池制造成本對于整車成本控制有著舉足輕重的影響。但由于存在技術壁壘，電池成本降低還有一段路要走。

近年來，新能源汽車充電技術發展很快，其中有一種為雙向逆放電，是比亞迪汽車在去年的新能源汽車發布會上發布的一種新技術，雙向逆放電可以和多種用途的車輛有效結合在一起，雙向逆放電簡單來說新能源車不僅可以從電網充電，也可以向其他車外用電器放電，向外放電主要是三種放電方式，分別是車輛到電網的放電（V2G）、車輛和車輛之間的放電（V2V）、車輛到負載的放電（V2L）。同時放電的電流可以是直流電，也可以是交流電，可以實現多種電壓形式的放電，其他工業設備，包括手機等都可以實現放電。

V2G也就是新能源汽車向電網輸送電量的方式，這樣的一個應用相當于把新能源汽車作為一個小型的儲能電站來使用，在夜間可以利用谷電充電的方式，可以節省大量的電力。電動車目前只在一些大中型城市實現了普及，分布式儲能電站也多分布于大型城市中，對于新能源客戶的汽車充電提供了便利，同時也能帶來很大的經濟效益。

V2V是車輛對車輛的輸電模式，這種充電模式可以解決純電動汽車在道路行駛時遇到電池耗盡時的臨時救援問題，純電動汽車在行駛過程中遇到車輛沒電又無法充電時可以利用其他過往的電動汽車進行充電。未來為了普及新能源汽車的應用，還會在高速公路上建立流動充電車，甚至是高速流動充電樁。

V2L是車輛到負載的充電方式，車輛的電力可以直接向外輸送，可以負載多種充電設備，包括各種直流和交流電壓，這樣的充電模式可以應用于日常居民生活中，當家里斷電時，可以利用新能源汽車的V2L功能實現對家用電器的充電，最長可以保證普通家庭一周的電量使用。除此以外，雙向逆放電的功能遠遠不止上述這些，在電量消耗殆盡的情況下，混合電動汽車還可以通過內燃機的運動來實現發電功能，從一定程度上來說，混合電動汽車相當于一個源源不斷供電的儲電裝置。

2.2 電機

傳統汽車以燃油作為動力源提供汽車行駛的能量，新能源汽車以動力電池作為動力源提供行駛能量。傳統汽車的車載能源是燃油，驅動裝置是發動機和變速箱，新能源汽車的車載能源是電池，驅動裝置是電動機。兩種動力系統都可較好的驅動汽車行駛，但新能源汽車能源利用率比傳統汽車大的多。內燃機的能源使用效率最高不超過30%，其大量能量以摩擦，發熱、傳動損耗等形式浪費了。而純電動汽車以電池供電-電機轉動的形式運行，沒有復雜的傳動機構，其能源利用率達到了80%以上，且動力輸出沒有滯后性。因此，新能源汽車的綜合性能比傳統燃油汽車高。電機作為新能源汽車的驅動裝置，主要有以下三種不同類型的電機裝置，第一種即為交流異步電機，是當前新能源汽車電機使用中的大功率電機，其工作原理相對簡單，交流電是沒有方向的，因此只需要在定子端輸入電流即可，交流轉子接收到電流信號之后就會朝著同一個固定方向加速轉轉，電機就產生了驅動力，這種產生驅動力的原理是被動起轉，因此也叫做異步電機。第二種是直流異步電機，與交流異步電機的結構及驅動原理是一致的，不同的是電機定子輸入的是帶有方向的直流電，直流異步電機是大多數純電動汽車都在使用的驅動電機。這類電機的使用最大難點在于濾波模塊的設計應用上，濾波模塊如果設計得足夠優秀，從電池傳送過來的直流電波形會被過濾得足夠干凈，直流異步電機在實現高效率供電時還可以減少噪音，非常安靜。最后一種是直流同步電機，這類型的電機與以上兩種電機相比，其內部結構更加復雜，電流信號是直接作用在轉子上的，這種驅動方式的驅動響應是非?？斓?，直接跨過了定子輸入端。作為電機中應用能力最強的電機裝置，直流同步電機是其中最昂貴的一種。

2.3 電機控制器

在新能源汽車的使用中，電機控制器是根據駕駛員發出的擋位、油門、剎車等指令，控制動力電池的電能轉化為驅動電機的機械能，以此來控制電動車輛的進退速度、扭矩輸出等行駛狀態，電機控制器還可以通過控制電機反轉等方式幫助電動車輛剎車，并將部分制動能量回饋到電力蓄電池中。電機控制器主要由中央控制模塊、功率模塊、驅動控制模塊和各種傳感器組成?？傮w來說，電機控制器的功能主要分為兩個部分，一是將電池儲存的直流電轉化成電機需要的交流電，二是通過控制交流電的輸出實現電機扭矩和轉速的變化，以適應駕駛者的駕駛需求。

3 新能源汽車技術未來的發展趨勢

3.1 高壓器件的集成化

未來新能源汽車的應用廣度不斷擴大，會逐漸應用到物流、公共交通、特殊車輛等不同領域。同時隨著新能源汽車技術模塊化、集成化、智能化的發展，其續航里程、智能化程度、駕駛體驗等會不斷優化，市場占有率會大大提高，會有更多的用戶使用新能源汽車。在技術改進中高壓器件的集成化是最主要的，新能源汽車中應用的高壓系統有很多，常見的有驅動電機及其控制器、動力電池、高壓配電盒及電力附件等，高壓系統的分區應用整體上是會影響其使用壽命的，實現高壓器件的集成化會進一步推動整個電動汽車設計的優化，高壓器件的集成化本質上是將幾個多功能的電子器件進行功能上面的整合，集成化不僅簡潔、優美，還能節省汽車內部更多地使用空間，從功能層面作出的設計整合，使用更加簡潔、高效。

3.2 驅動系統的集成化

新能源汽車主要三大組成部分是電池、電機、電機控制器，目前正在著力于驅動系統的集成化研究，將電機、電機控制器、減速器等多種驅動裝置實現集成化，成為一個共同的驅動系統，可以節省成本的同時汽車更加輕量便捷，形成多功能合一的驅動系統，

每一代新能源汽車都在致力于實現系統的集成研究，每一代的新能源汽車都會比上一代的重量減輕，實現了更高的功率密度。在實現集成化的同時，越來越多不同形式的新能源汽車層出不窮，對汽車主要的驅動系統提出了更多要求，節省電量、增加續航里程等功能的實現需要使用大功率、耐高壓的功率半導體，在運行時占用空間較大、還會產生很大的電量消耗，因此集成化研究是新能源汽車研究的主體方向。

3.3 新能源高壓系統總集成

新能源汽車高壓系統的總集成是將電機、電機控制器、高壓盒、OCDC、OBC實現五合一集成優化，形成一個五合一的控制器，真正實現一個控制器來操控整個新能源電動汽車，集成化的研究可以實現生產工藝的簡單操作，集成度高，意味著電動汽車的性能使用方面更加簡潔高效。成本降低的同時，銷售量也會隨之上升，電能的使用效率高，不會造成大量電能資源浪費，提高利用率，在動力資源利用方面，新能源汽車的使用效率往往要高于傳統內燃機汽車。

3.4 電池系統性能的提升

電池作為新能源汽車的動力來源，安全性能和使用壽命提升是需要首要考慮的。在汽車運行過程中，電池一旦發生故障后果不堪設想。所以在設計研發過程中，除了要進行擠壓試驗外還要進行火燒試驗和振動試驗，通過安全性能檢測后的動力電池才可以面向市場。我國動力電池的研究發展較快，性能指標不斷提升，制造成本不斷降低，電池安全性的研究也有了長足發展，同時電池的使用壽命在逐年增加。與國際同行業相比，我國電池的使用研發速度是較快的。

4 結語

為了降低石油燃料的使用，治理環境污染，我國提出了多項措施，比如補貼新能源汽車企業、對購買新能源汽車的消費者提供一系列購車補助、對新能源汽車不限號等。旨在普及新能源汽車的使用，對于當前來說，新能源汽車并沒有實現大規模普及，還只是局限于大中型城市的應用。普及新能源汽車的使用，就必須要顯示出新能源汽車在駕駛使用方面的長處，優化新能源汽車各方面的使用性能，完善充電設備設施，優化新能源汽車服務質量。本文對新能源汽車各方面的使用進行了研究與探索。新能源汽車技術性能必將會不斷提升，未來新能源汽車必將不斷優化升級，實現無人駕駛、智能網聯等多項功能，并能夠投入到市場進行大規模生產與銷售。綜上所述，優化新能源汽車性能，完善相關輔助設施，就能迅速提升新能源汽車在我國的使用范圍與使用量，推動新能源汽車行業的穩定發展。

課題名稱：積極教學法在《新能源汽車故障診斷》課程中的實踐和探索。課題類別：蘭州石化職業技術大學2021年度教科研項目。課題批準號：JY2021-07。此論文為蘭州石化職業技術大學2021年度教科研項目：“積極教學法在《新能源汽車故障診斷》課程中的實踐和研究”的階段性成果。

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作者簡介

楊小榮：（1987.07—），女，漢族，甘肅民勤人，講師，大學本科。主要研究方向：新能源汽車技術。