汽车新能源技术的研究

雷先华　刘增　陈凯

摘 要：人民生活水平不断提高，汽车进入家家户户，同时也带来了能源的急剧使用，环境污染等问题。新能源汽车的发展成为大势所趋，本文主要对三大新能源汽车技术发展状况进行了简要概述和剖析，分析了当前形势对新能源汽车技术的影响以及发展面临的一些难题，并对新能源汽车的未来发展方向进行展望。

关键词：新能源汽车 混动技术 充电技术 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

据行业数据统计，自2000年到2018年以来，我国的新能源汽车产量与销量不断增长，已经连续三年保持世界第一，并在2018年首次突破百万，实现全年销量的125.6万辆[1]。到2019年上半年，新能源汽车就实现61.7万的销量。新能源汽车在北京、上海、广州等沿海发达城市发展很快，但在内地城市却发展缓慢，滞后性严重。同时，由于2019年政策变动较大，2019年1-9月汽车产销量同比下降11.4%和10.3%[2]，新能汽车产销出现了首次下降，产业繁荣背后也内含隐忧。

受国家政策影响，最近几年新能源汽车的企业迅速增加，产业链条在快速完善，各企业也开始探寻各自的发展方向和技术研究。吉利汽车在市场进行全面布局，打造有微型，高端和豪华等多种品牌车型。比亚迪则一边利用电池优势，大力发展电池产业，完善电池技术、电控技术和充电设施;专研新能源汽车整车制造的核心技术。奇瑞，上汽等选择纯电、混动和氢燃料电池三种类型新能源汽车技术共同发展[3]。虽然各大企业都在努力发展新能源期汽车，但是我国大多数新能源汽车企业临时转行发展新能源汽车难免存在人才技术缺乏，管理不妥善，体系不规范，监管有漏洞等问题。

2 新能源汽車技术

2.1 纯电动汽车技术

纯电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆[4]。核心部件是电机、电池和电控系统俗称纯电动汽车的三大件。电机是纯电动汽车的动力驱动装置，其技术基本成熟稳定，成多样化发展的趋势。不同种类的电机各有优劣，我国的纯电动汽车选用较多的是异步电机。这种电机结构简单紧凑、可靠性和耐用性好、质量轻，体积小、噪音低[5]，较好的满足了纯电动汽车的使用要求，给驾驶者带来不错的体验。电控系统是纯电动汽车的大脑，负责监测和管理汽车各电器设备的运行与使用情况。在汽车行驶过程中，电控系统主要控制电池传输给电机和其他用电设备的电量以实现汽车的加减速、平稳驾驶和车内各种电器服务。电池是纯电动汽车的动力电源，为汽车提供行驶所需要的能量。电池的好坏关系着电动车的续航里程。一般来说电池数量越多或者电池能量密度越高，电动车动力越强，续航越持久。但是，一辆汽车能够装载的电池数量始终有限，在电池数量装到一定上限的之后就只能通过提高电池能量密度来提升续航里程。目前国产特斯拉用三元锂电池，NEDC续航达到668km。比亚迪e6用磷酸铁锂电池，NEDC续航为400公里。相比燃油车的续航里程，纯电动汽车的续航还有待提升。

各类型纯电动汽车综合百公里耗电量为10-20KWh，按照市场电费价格转换过来也就相当于百公里1-2升油。而排量为1.6L的家用轿车百公里油耗就达到了6-8升，能源消耗上，纯电动汽车占优。但在充电速度这块，纯电动汽车的差距也很明显。即使是特斯拉用上超级快充也需要半小时以上才能充满。不过，随着换电池技术的出现，纯电动汽车可以实现3min以内完成动力电池的快速更换，很好的解决了纯电动汽车充电速度慢的问题[6]。

2.2 混动汽车技术

混动汽车是传统燃油车和现代纯电动汽车的组合，它保留了传统汽车的发动机动力，也增添了纯电动汽车的动力，实现了节能的同时不失续航。传统混合动力汽车按动力传输路径可分为串联式混合动力汽车、并联式混合动力汽车和混联式混合动力汽车[7]。串联式依靠发动机带动电机发电将电流输送给电动机驱动汽车行驶。这种构造简单，行驶舒适性好，发动机可以一直保持在最佳的运转工况状态，减少尾气的排放量。但是发动机能量经过多次转换，损耗严重，已经被淘汰。并联式通过机械动力耦合装置把发动机驱动系统和电动机驱动系统并联在一起，两个系统可以单独驱使车辆，也可以共同驱使车辆[8]，极大地提高了能源利用率但也使得混合动力汽车构造变得复杂。混联式则在并联式的基础上增加串联模式，使得发动机在驱动汽车的同时也还可以给电池发电，从而实现汽车在各种道路下的节能和高效，但也使混合动力汽车结构更加复杂化。

增程式混合动力汽车是从插电混合动力汽车中分出来的一种，属于串联式插电混合动力。

传统的混合动力汽车电池很小，也不能够通过充电的方式给电池充能，所以其节能效果并不是很好。但是，随着纯电动汽车的发展和充电技术的出现。在传统混合动力基础上增设电池充电功能，于是增程式混合动力汽车就应运而生。在车主平时上下班代步跑短途时，增程式混合动力汽车完全可以凭借着动力电池维持续航行驶实现零排放。在跑高速跑长途需要大功率时，增程式汽车又能配以增程器辅助分担一部分功率，实现汽车快速提速和增加续航的同时避免动力电磁在急加速工况中出现发电倍率较大的情况[9]，对电池进行保护。与其他插电混合动力汽车相比，增程式结构更为简单，动力电池容量更大，纯电模式更持久，制造成本可以降更低，兼具实用性和经济性，而且专利技术不受他国限制。

2.3 燃料电池汽车技术

燃料电池汽车是依托氢气的电化学反应发电驱动车辆行驶的汽车。其排放物为水和氧，干净纯洁。而且不需要像纯电动汽车一样长时间充电，而是可以像传统燃油车一样通过加注氢气实现充能。，我国从2001年开始发展氢燃料电池汽车，并在当年成功研发了PEMFC 15kw小型燃料电池客车[10]。自此，发展燃料电池汽车就一直成为国家政策支持的项目。目前，我国的燃料电池汽车主要以客车和商业用车为主。但是美国、德国、日本和韩国已经开始生产燃料电池乘用车。韩国现代燃料电池汽车更是实现了了3分钟加氢，续航600公里，各方面完全相当于燃油车水平，而且具有纯电动汽车的安静、舒适和相应迅速。瞬间就打破了纯电动汽车充电时间长，充电效率低等各种问题。但是国内燃料电池汽车受限于燃料电池成本高，制造技术和工艺不成熟，重要零件对外依赖度高，加氢站数量少，氢安全法规不完善等问题一直被限制在客车和商业用车上。

3 新能源汽车技术未来发展方向

（1）电池技术和电控技术需要大力发展

电池和电控技术是纯电动汽车的两大核心，涉及汽车续航，安全，动力性和舒适性等多方面问题。企业要紧抓核心，加强对电池和电控系统研发，努力提高电池能量密度的同时保证电池的安全性，不断加强电控管理的同时保证续航稳定。

（2）加快对氢燃料电池汽车核心技术的攻破

燃料电池作为一款只需要加注氢气就能跑的汽车非常值得发展。它没有燃油车的污染，也不会像纯电动汽车一样缺失续航。在动力性和噪声方面也是兼具燃油车和纯电动汽车的优势，安静且动力强大。但国内始终未能克服燃料电池的关键技术，使得国内燃料电池汽车发展缓慢。汽车产业，只有掌握了技术才能发展，所以，国家要加强引导，相关企业和学校抓紧研发，争取早日攻破燃料电池的技术难关。

（3）开创新能源汽车发展运营新模式

发展新模式，拓宽新市场，新能源汽车才能更好的发展。新能源汽车要发挥其优势特色，创新运营，创新发展。纯电动汽车的整车租赁就是一个很好的发展模式，用户可以通过app临时租用车辆，实现网上租用，异地还车[11]。汽车充能由租赁公司负责可以，实现高效统一的管理。除了，汽车租赁以外，新能源汽车还可以用作观光旅游汽车，作为游客体验和驾驶车辆。让游客在大型景点可以自行驾驶汽车前往独特景点游玩，让旅客体验新能源汽車的驾驶乐趣。

（4）加强新能源汽车宣传，完善新能源汽车配套服务

虽然我国新能源汽车技术得到了长足发展，但是相关配套服务存在很大空缺，宣传力度也不够。企业要在发展汽车技术的同时不忘完善相关服务产业，要大力开展与地方商业的合作，加快推进基础设施建设，尽快普及充电桩、换电站、加氢站和新能源汽车维修点。

4 总结

本文主要阐述了三种新能源汽车行业发展现状及其相关技术水平现状，简析了新能源汽车未来发展方向。未来新能源汽车市场发展可能会以纯电动汽车为主，混合动力汽车和燃料电池汽车为辅。随着纯电动汽车电池和电控技术的进一步突破，纯电动汽车实现快充电、长续航，高安全性和耐用性，未来很有可能完全代替燃油车在全国范围使用。而增程式混合动力汽车会在纯电动汽车技术发展过程中充当过渡产品，在纯电动汽车普及全国之前，作为长续航版本的新能源汽车使用。燃料电池汽车虽然没有传统燃油车和纯电动汽车的缺陷，但是要攻克的技术难点太多且太高。

参考文献：

[1]罗荣晋.新能源汽车产业繁荣下的隐忧[J].中国城市金融，2019，3：69-72.

[2]杨帅.对当前我国汽车产业发展趋势的分析[J].汽车与配件，2019，19：40-42.

[3]那晓雁，赵春雁.中国新能源汽车现状与发展趋势展望[D].哈尔滨：哈尔滨华德学院，哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司，2019.

[4]颜伏伍.汽车发动机原理[M].机械工业出版社：北京，2019.

[5]马东辉，吴煜，王猛猛.电机在新能源汽车上的应用[J].林业机械与木工设 备，2013，41（6）：13-17.

[6]袁博.电动汽车换电模式的发展现状及趋势综述[J].汽车文摘，2020，5：23-27.

[7]张纯，曾庆玺，朱浩.混合动力汽车发展综述[D].江苏：扬州大学，2016.

[8]潘石峰.新能源汽车技术原理及相关技术要点[J].中国新技术新产品，2018，9：14-15.

[9]席利贺.增程式电动汽车能量管理策略优化及增程器控制系统研究[D].北京：北京交通大学，2018.

[10]Yingru Zhao.Transportation  China  Passenger Cars[D].Xiamen：Xiamen University，2016.

[11]李青.新能源汽车的发展现状和前景[J].产业创新研究，2019，10：14-17.