新能源汽車(chē)發(fā)展與技術(shù)綜述

王旭

摘 要：隨著汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展以及環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)等一系列新能源汽車(chē)越來(lái)越受人們關(guān)注。新能源汽車(chē)相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車(chē)在動(dòng)力性、環(huán)保性、駕乘體驗(yàn)、后期養(yǎng)護(hù)以及國(guó)家政策方面有明顯優(yōu)勢(shì)?？梢哉f(shuō)，新能源汽車(chē)是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。而當(dāng)下較高的生產(chǎn)成本、尚待成熟的技術(shù)、不完善的配套設(shè)施與政策等一系列問(wèn)題同樣阻礙著新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而解決這些問(wèn)題，是推動(dòng)新能源汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē);技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

一、新能源汽車(chē)分類(lèi)簡(jiǎn)介、發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

1.1新能源汽車(chē)簡(jiǎn)介

新能源汽車(chē)是指采用非常規(guī)的車(chē)用燃料作為動(dòng)力來(lái)源，綜合車(chē)輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車(chē)。根據(jù)此定義，按照新能源汽車(chē)的使用范圍，可分為：純電動(dòng)汽車(chē)（BEV）、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）及燃料電池汽車(chē)（FCV）。本文也將在這三種汽車(chē)上著重討論。

（1）純電動(dòng)汽車(chē)（BEV）

純電動(dòng)汽車(chē)是完全由可充電電池提供動(dòng)力源，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛，符合道路安全法規(guī)的汽車(chē)。

純電動(dòng)汽車(chē)取消了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、多級(jí)變速箱以及機(jī)械傳動(dòng)裝置，因而它沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)燃燒以及傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)時(shí)所帶來(lái)的震動(dòng)與高噪聲，具有更高的穩(wěn)定性，并將給我們帶來(lái)更好的駕駛舒適性。另外，純電動(dòng)汽車(chē)增加了電動(dòng)機(jī)、電力電子變換器、電池、超級(jí)電容等電子設(shè)備。相對(duì)于傳統(tǒng)汽車(chē)，純電動(dòng)汽車(chē)從充電到電池，在從電池到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的過(guò)程中能量損失極小，其電能獲取方式也多種多樣，如可再生能源如水電、核電、太陽(yáng)能等。而且火電站將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的效率，因而驅(qū)動(dòng)一輛純電動(dòng)汽車(chē)的成本更低。

由于純電動(dòng)汽車(chē)的主要成本在于電池，因此其傳動(dòng)方式也有多種選擇。增加一個(gè)電機(jī)，就可以實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有傳動(dòng)軸與中央差速鎖的情況下，實(shí)現(xiàn)前后軸的差速行駛。如果為四輪分別設(shè)置輪轂電機(jī)，則轉(zhuǎn)彎時(shí)的差速問(wèn)題也得以解決，甚至“原地轉(zhuǎn)彎”以及“橫向停車(chē)”也能夠?qū)崿F(xiàn)。

但是，電池能量密度低，續(xù)航里程短，充電時(shí)間長(zhǎng)，配套設(shè)施不完善等問(wèn)題也深深制約著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。其中，電池問(wèn)題也是最棘手的技術(shù)難關(guān)。如果將電池能量過(guò)低這一問(wèn)題加以改善，電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)將得到質(zhì)的發(fā)展。

（2）插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）

插電式混合動(dòng)力汽車(chē)是在傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。相對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車(chē)而言，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)總是工作在最佳工況，油耗非常低且燃燒充分，排放氣體較干凈。其電動(dòng)機(jī)既能驅(qū)動(dòng)車(chē)輪運(yùn)行，同時(shí)也能在車(chē)輛制動(dòng)和下坡時(shí)回收能量。因此，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)具有更高的效率。伴隨著一個(gè)可充電插孔，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)僅在電池供能的模式下可運(yùn)行30-60公里，以保證城市通勤的需要，在僅僅使用電池充放電的情況下可真正的實(shí)現(xiàn)零污染。同時(shí)通過(guò)內(nèi)燃機(jī)的存在，來(lái)提供長(zhǎng)途旅行的可能。插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與純電動(dòng)汽車(chē)的完全相同，而其蓄電池容量更小，發(fā)動(dòng)機(jī)性能更弱。但若將兩者配合起來(lái)疊加使用，可以真正的實(shí)現(xiàn)偏高轉(zhuǎn)效率的內(nèi)燃機(jī)和偏低轉(zhuǎn)效率的電動(dòng)機(jī)的互補(bǔ)。但也正是因?yàn)橥瑫r(shí)存在兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，增加了制造成本、加重了整體重量、惡化了加速制動(dòng)，同時(shí)也對(duì)技術(shù)的要求更嚴(yán)格，為后期的保研維修增加了難度。代表車(chē)型有比亞迪唐、寶馬i8等。

（3）燃料電池汽車(chē)（FCV）

燃料電池汽車(chē)技術(shù)是車(chē)輛工程、電力工程、燃料電池三種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。燃料電池通過(guò)氫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)以獲得所需的電能，這些電能用以驅(qū)動(dòng)汽車(chē)或者儲(chǔ)存于諸如電池組、超級(jí)電容這樣的儲(chǔ)能設(shè)備;電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)必須完美結(jié)合，才能達(dá)到最大能量效率和最小的污染;氫燃料電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后所得的副產(chǎn)物僅為水，因此該過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何污染物。但是，燃料電池汽車(chē)也存在燃料電池價(jià)格高、氫燃料難以運(yùn)輸儲(chǔ)存、氫燃料加油站難以大范圍推廣等一系列問(wèn)題。目前，燃料電池汽車(chē)技術(shù)并不成熟，其也未實(shí)現(xiàn)真正的市場(chǎng)化。

1.2新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

2019年1月14日，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018年，國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成2780.9萬(wàn)輛和2808.1萬(wàn)輛，產(chǎn)銷(xiāo)量比上年同期分別下降4.2%和2.8%，為1990年來(lái)首次年度下降。雖然整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)量呈下降趨勢(shì)，但是值得關(guān)注的是，2018年，新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成127萬(wàn)輛和125.6萬(wàn)輛，比上年同期分別增長(zhǎng)59.9%和61.7%。其中，純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成98.6萬(wàn)輛和98.4萬(wàn)輛，比上年同期分別增長(zhǎng)47.9%和50.8%。并且由數(shù)據(jù)顯示，近五年新能源汽車(chē)保有量年均增加50萬(wàn)輛，呈加快增長(zhǎng)趨勢(shì)。

雖然新能源汽車(chē)的發(fā)展如今是如火如荼，但是仍然避免不了以下幾個(gè)問(wèn)題：①突破電池技術(shù)是發(fā)展新能源技術(shù)的瓶頸。②基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迫在眉睫。③新能源汽車(chē)售后市場(chǎng)服務(wù)體系不完善。④我國(guó)的新能源汽車(chē)僅著名于國(guó)內(nèi)，缺乏國(guó)際影響力。

二、新能源汽車(chē)技術(shù)

我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)剛剛起步，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，短短數(shù)年就已經(jīng)在汽車(chē)行業(yè)占有了自己的一席之地，這與新能源汽車(chē)出色的性能是戚戚相關(guān)的。但目前我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正遇到技術(shù)發(fā)展的瓶頸期，一旦突破，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將會(huì)迎來(lái)前所未有的發(fā)展。下面就動(dòng)力電池與電機(jī)技術(shù)兩個(gè)方面做簡(jiǎn)要介紹。

2.1動(dòng)力電池技術(shù)

電力電池主要用于儲(chǔ)存電能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛。目前新能源汽車(chē)上應(yīng)用廣泛的電池有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池。

鉛酸電池由于本身能量密度低，不能滿足新能源汽車(chē)對(duì)續(xù)航的要求，因此僅用作部分車(chē)的低壓蓄電池;蓄電池高壓鎳氫電池具由良好的過(guò)放電、過(guò)充電保護(hù)性能，循環(huán)壽命長(zhǎng)，能量密度高，豐田PRIUS高壓蓄電池就采用鎳氫電池。目前我國(guó)也加大對(duì)鎳氫電池的研究力度，爭(zhēng)取使其早日投入更廣泛的使用中;鋰離子電池的能量密度比鉛酸、鎳氫電池都高，但是仍然無(wú)法滿足人們對(duì)續(xù)航里程的需要。三元鋰電池單體能量密度大致在120-140Wh/kg，磷酸鐵鋰電池能量密度130-220Wh/kg，而全固態(tài)鋰電池則是未來(lái)市場(chǎng)的主要發(fā)展方向，其能量密度大致在400-600 Wh/kg。這意味這一旦固態(tài)鋰離子電池研發(fā)成功，汽車(chē)?yán)m(xù)航里程將會(huì)是目前的數(shù)倍，從而在根本上解決汽車(chē)?yán)m(xù)航里程短的問(wèn)題。另外，太陽(yáng)能電池、無(wú)線充電技術(shù)、換電池技術(shù)也在積極的投入研發(fā)。

2.2電機(jī)技術(shù)

因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車(chē)主要依靠電機(jī)來(lái)提供動(dòng)力，所以發(fā)展電機(jī)技術(shù)首當(dāng)其沖。我國(guó)已自主研發(fā)并形成了獨(dú)具特色的車(chē)用電機(jī)技術(shù)。例如，輪轂電機(jī)技術(shù)就是用集成了減速器的電機(jī)總成直接布置在四個(gè)輪轂中，它的最大特點(diǎn)就是將動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，省略了傳統(tǒng)車(chē)輛的離合器，變速器以及驅(qū)動(dòng)軸，因此將電動(dòng)車(chē)輛的機(jī)械部分大大簡(jiǎn)化。采用輪轂電機(jī)的車(chē)輛可以獲得更高的空間利用率，能量效率也會(huì)提高不少。但是它卻增加了汽車(chē)的簧下質(zhì)量，影響了汽車(chē)的操控穩(wěn)定性;同時(shí)輪轂電機(jī)也要面臨著水、灰塵等惡劣條件的影響，仍需要較長(zhǎng)時(shí)間的研發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的真正普及。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展以及新能源汽車(chē)概念的提出，相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)充分應(yīng)用到新能源汽車(chē)當(dāng)中，大大促進(jìn)了新能源汽車(chē)的發(fā)展。但是，新能源汽車(chē)不論是在技術(shù)上，還是在基礎(chǔ)設(shè)施上，亦或在政策體系中，發(fā)展仍不完善。未來(lái)要想使新能源汽車(chē)完全取代傳統(tǒng)燃油汽車(chē)，任重而道遠(yuǎn)。

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