新能源汽車技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景分析

摘 要：在能源形勢日益嚴峻的今天，低碳環(huán)保已經(jīng)成為全球的共識。汽車尾氣給環(huán)境帶來了沉重負擔，加快新能源汽車的技術(shù)研發(fā)和性能優(yōu)化，對于節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要意義。本文對國內(nèi)外新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀進行研究，分析了當前的技術(shù)難題，通過對未來發(fā)展趨勢的展望，為新能源汽車的快速發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；發(fā)展現(xiàn)狀；技術(shù)瓶頸；發(fā)展前景

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

1 前言

工業(yè)的發(fā)展，帶來了環(huán)境惡化和能源危機，節(jié)能減排成為世界各國需要共同面對的難題。汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，但是碳排放給環(huán)境帶來了沉重的負擔，因此，研究汽車的節(jié)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(fā)動機技術(shù)，氫燃料發(fā)動機、酒精發(fā)動機、甲醇發(fā)動機問世；通過改進汽車的動力系統(tǒng)，燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動汽車技術(shù)逐漸成熟。

國外對新能源汽車的研發(fā)起步早，發(fā)展較為成熟，通過相關(guān)法律政策為新能源汽車的發(fā)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(chǎn)業(yè)起步較晚，在技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)、消費市場規(guī)模等方面與國外還有較大差距，對關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和主要性能的優(yōu)化是今后新能源汽車技術(shù)發(fā)展的重點。

2 新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

歐美發(fā)達國家高度重視新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，通過汽車技術(shù)變革、產(chǎn)業(yè)升級和政策扶持來促進新能源汽車發(fā)展。英國推動“低碳汽車項目”，法國投入巨資研發(fā)新能源汽車，德國和日本也制定優(yōu)惠政策扶持新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展……各國都在竭力發(fā)展新能源汽車工業(yè)希望在全球汽車工業(yè)競爭中占據(jù)有利地位。

掌握核心科技才是新能源汽車發(fā)展的動力，因此，各國的技術(shù)研發(fā)工作不斷取得新的進展?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的應(yīng)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(tǒng)的應(yīng)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(nèi)發(fā)展現(xiàn)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(fā)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(guān)部門的認證試驗。

2004年，各大汽車制造商集中力量攻關(guān)“生物燃料技術(shù)開發(fā)”項目，紛紛制定新能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略，并逐漸步入大規(guī)模生產(chǎn)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(fā)展注入了新的活力。

2007年12月，我國自主開發(fā)的第一款混合動力汽車問世，由長安汽車研發(fā)的杰勛HEV開始批量生產(chǎn)。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(fā)車參加北京車展，其中有79輛新能源汽車，占總數(shù)的70﹪。同年七月，我國對境內(nèi)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(fā)展和應(yīng)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(fā)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(gòu)采購、扶持性電價、充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)支持等全方位立體化的政策扶持體系，給新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了新的發(fā)展機遇。

3 新能源汽車的技術(shù)瓶頸

3.1 動力電池續(xù)航里程和壽命有限

新能源汽車的環(huán)保節(jié)能是發(fā)展的優(yōu)勢，但是和傳統(tǒng)內(nèi)燃機車相比，在續(xù)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(fā)展，如果沒有政府相關(guān)的優(yōu)惠政府扶持，推廣的難度將大大增加。

新能源汽車的電氣設(shè)備和傳統(tǒng)車輛一樣，空調(diào)、暖風等一應(yīng)俱全，電氣設(shè)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(xù)航里程是最大的難題；遇到超車和高速行駛時，動力性響應(yīng)緩慢，也為交通安全埋下隱患。

3.2 充電基礎(chǔ)設(shè)施不完善

充足的充電基礎(chǔ)設(shè)施是新能源汽車大規(guī)模使用的基本保障和必要條件。國家能源局提供的數(shù)據(jù)顯示：截至2015年底，我國新能源汽車累計產(chǎn)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(fā)展的瓶頸。

充電樁分布不均衡，也是阻礙新能源汽車發(fā)展的重要因素。大多分布在酒店、醫(yī)院等公共停車場，而私家車車主最理想的是在所住小區(qū)，但私家車車位受到物業(yè)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(shè)公共充電站，還是改造現(xiàn)有停車場地，都面臨停車位緊張、電網(wǎng)改造成本高、物業(yè)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(fā)展前景

4.1 輕量化是提高續(xù)航能力的途徑

減輕車身質(zhì)量是降低能源消耗的重要途徑，也是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。研究表明，內(nèi)燃機汽車每降低10%的車身質(zhì)量，可減少6%～8%的燃油消耗量，新能源汽車的輕量化對于續(xù)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(shè)備、電池等的輕量化。采用輕質(zhì)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(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合，保證結(jié)構(gòu)的強度和性能，提高生產(chǎn)率和經(jīng)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(chǎn)技術(shù)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(jù)預測，動力鋰電池將在2020年達到200億美元的市場規(guī)模，年均成長速度50%。

超級電容采用特殊的電極結(jié)構(gòu)，使電極表面積成萬倍地增加，從而產(chǎn)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(shù)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(xù)航能力提供保障。

4.3 電池管理系統(tǒng)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(lián)串聯(lián)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(tǒng)對充放電進行監(jiān)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(tǒng)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(shù)對驅(qū)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(qū)動電機常常過載，轉(zhuǎn)矩控制的動態(tài)性能要求高，在不同的行駛環(huán)境，要滿足低速高轉(zhuǎn)矩，高速低轉(zhuǎn)矩的要求；為了使新能源汽車在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)正常工作，調(diào)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(shù)還處在發(fā)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(yīng)電機、永磁電機和開關(guān)磁阻電機。在日本，新能源汽車技術(shù)相對成熟，主要采用稀土永磁同步電機來驅(qū)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(fā)展的主流。

4.5 電網(wǎng)融合是發(fā)展趨勢

車網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)可是使電動汽車從電網(wǎng)充電，也可將儲能電池中的電能輸送回電網(wǎng)，實現(xiàn)雙向電力交換，這為電力的高效平穩(wěn)運行，提供了新的技術(shù)保障。通過電網(wǎng)融合，電動汽車在用電低谷從電網(wǎng)充電，在用電高峰期為電網(wǎng)提供電能，通過削峰填谷優(yōu)化供電品質(zhì)，通過調(diào)頻、調(diào)壓和功率修正減輕電網(wǎng)負擔，作為分布式儲能系統(tǒng)，在突然停電狀態(tài)下可以提供備用電力。

5 結(jié)語

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

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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(shù)研究。