新能源汽車的技術原理及其核心技術分析

方镕城

摘 要：隨著科學技術的日新月異，新能源行業(yè)尤其是新能源汽車行業(yè)也在迅猛發(fā)展。與此同時，對新能源汽車技術提出了更高的要求。基于此，本文就新能源汽車的技術原理及其核心技術進行深入地分析。

關鍵詞：新能源汽車;技術原理;核心技術

0 引言

所謂“新能源汽車”，主要指的是使用非常規(guī)的車用燃料當作動力來源（或者使用常規(guī)的車用燃料、采取全新的車載動力裝置），整合車輛的驅動及動力控制的一流技術，產生的技術原理先進、具備新結構和新技術的汽車。新能源汽車，主要包含混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車等等。

1 新能源汽車的技術原理

1.1 混合動力汽車的技術原理

所謂“混合動力汽車”，主要指的是車輛驅動系統(tǒng)分別由2個或者超過2個的單個驅動系統(tǒng)所構成的汽車?；旌蟿恿ζ囃ǔ煞N不同形式的動力源驅動：第一種，常規(guī)發(fā)動機;第二種，輔助驅動電機動力設備。在汽車行駛的過程中，可按照功率的改變，經由獨立或者差異驅動系統(tǒng)最佳控制策略，從而實現節(jié)省能源、降低消耗的目標?；诨旌想妱悠嚨募夹g原理，還可以將其劃分成插電式混合電動汽車以及強、中、弱度的混合動力汽車。

1.2 純電動汽車的技術原理

純電動汽車的所有動力都源自于電池，無需傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機。純電動汽車的技術原理如下：首先通過電網充電或者更換電池來為整個動力系統(tǒng)提供電力，其次經由電池來驅動電動機轉動，進而使得汽車行駛;當汽車處在制動或者減速狀態(tài)時，純電動汽車的電機則不會再繼續(xù)提供動力，而是借助發(fā)電機的方式發(fā)電，同時將發(fā)出的電能保存于電池中，從而確保汽車動力可以雙向流動，在很大程度上提高了汽車的能效。整體而言，純電動汽車具備排放低、噪聲小等諸多優(yōu)勢，同時能夠地區(qū)電網處在低谷狀態(tài)時，依靠充電來填補峰谷，由于純電動汽車只有特定的驅動形式，因此其驅動系統(tǒng)和控制技術相對較為簡單，然而其發(fā)展的主要缺陷就是電池技術，所以在日常運用環(huán)節(jié)需很多的充電設備，同時后續(xù)的維護成本相對高昂。

1.3 燃料電池汽車的技術原理

燃料電池汽車，以車載燃料當作電池裝置為汽車提供所需的電力。常規(guī)電磁裝置利用的燃料通常是含氫燃料或者高純度氫氣。燃料電池汽車的技術原理如下：首先將作為燃料的氫當作電池，在工作中與大氣中的氧氣發(fā)生氧化反應，進而形成電能，經過電能來帶動電機工作;其次，通過電機驅動汽車的機械傳動結構，帶動汽車的后橋或者前橋而驅動汽車的行駛。燃料電池汽車的關鍵零件為燃料，燃料電池的反應會形成少許的二氧化碳氮，副產品基本上都是水，所以又被稱作“綠色新型環(huán)保汽車”。

2 新能源汽車的核心技術

2.1 動力電池技術

電池可以為新能源汽車提供其行駛所需的能量，其能夠儲存電網中的電量，通過不斷的放電和充電為車輛提供動力源。新能源汽車要想實現商業(yè)化的發(fā)展，提高其市場比重，則需有超越傳統(tǒng)汽車的良好性能，此對電動汽車的性能有著更為嚴格的要求，例如：爬坡能力、加速性能以及續(xù)航里程等等。在純電動汽車價格中，電池價格占據著很大部分，因此電池性價比也關系著其推廣效果。為了能夠提高純電動汽車的開發(fā)效率，歐美等發(fā)達國家均在車用鋰電池技術研發(fā)方面投入了巨額的資金。鋰電池相較于鉛酸電池具有更加高的功率密度、更小的自放電、更強的循環(huán)特性。在各式各樣的鋰電池中，全固態(tài)鋰電池的運用范圍是最廣的。全固態(tài)鋰電池，主要是指結構中不包括液體，材料都是固態(tài)儲能器材。整體而言，主要是由電解質、正極、負極三部分組成，電解質往往是固態(tài)的，其密度和結構有利于帶電粒子集聚到某一端，進而確保電流傳導量的最大化，合理提高電池的容量。固態(tài)電池具備更加高的能量密度，體積也更加的小?，F階段，在乘用車和專用車市場中，三元鋰電池應用廣泛;在客車市場中，應用較多的是磷酸鐵鋰電池。目前，純電動汽車的續(xù)航里程大約是300-500公里。擁有相同體積的固態(tài)電池容量密度可以維持在400Wh/kg，峰值可以達到600Wh/kg，是現階段動力電池能量密度的4-5倍，說明電量將會依賴于相同倍數逐漸增加，續(xù)航里程較于以往有著很大程度的增加。全固態(tài)鋰電池將會是未來電池技術的主流方向，可以在同等體積的前提下有更加長的續(xù)航里程，在相同續(xù)航里程的基礎上可以實現更小的體積，當前包含沃特瑪、比亞迪、豐田、寧德時代等在內的數家汽車廠商都已經開始開發(fā)固態(tài)電池，但是由于受到技術水平及生產成本的影響，此技術的研發(fā)進程整體較慢。

2.2 電機技術

相較于普通的工業(yè)用電機，汽車用驅動電機應當具備起動轉矩大、調速范圍廣、效率高以及后備功率高的特征;除此以外，還需求可靠性強、耐潮、耐高溫、成本費用較低、結構相對簡單、適合規(guī)?；a、便于日常維護等等?，F階段，電動汽車電機常見形式主要有以下三種：第一，永磁同步電動機;第二，異步電動機;第三，開關磁阻電動機。其中，永磁電機具比功率較大、備效率高、可靠性強以及功率因數高等眾多優(yōu)勢。尤其是利用矢量控制的變頻調速系統(tǒng)，能夠使得永磁電動機具備更加廣闊的調速范圍，永磁電機是電動汽車特別是轎車的核心技術。伴隨將來純電動汽車與混合動力汽車的迅猛發(fā)展，永磁驅動電機將會迎來全新的發(fā)展機遇，同樣會反映出以下發(fā)展趨勢：轉矩密度高、性價比高、功率密度高、性能強、可控性強以及效率高等等，以達到純電動汽車與混合動力汽車的現實要求。

3 結論

綜上所述，近幾年內，國內新能源汽車行業(yè)不斷發(fā)展，完全契合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。然而，其發(fā)展過程中也存在著很多的問題，比如技術方面的困境。因此，未來相關人員應在全面掌握新能源汽車技術原理及核心技術的前提下，積極開發(fā)全新的技術，不斷提高新能源汽車的技術水平，從而促進新能源汽車行業(yè)的高質量發(fā)展。

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