新能源汽车技术与发展

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　　摘要：随着世界能源的日渐紧缺，尤其是难再生的石油资源的日益减少，人们对于新能源的呼吁日渐高涨，汽车作为能源消费大户，随着科技尤其是新能源汽车技术的不断发展，新型的新能源汽车逐渐受到人们的期待和欢迎，它更加环保，适应了时代的发展需要，有望引领未来的汽车新时代，本文主要探讨了新能源汽车技术与发展。
　　关键词：新能源汽车；技术；发展
　　1新能源汽车技术内容及要点
　　传统型汽车使用的动力能源为石油、汽油等，车用燃料能耗大，且为不可再生能源；新能源汽车主要的动力来源是非常规燃料，并且采用新型动力装置提高汽车的驱动和制动能力，总统性能稳定、反应快，实际应用意义强。从动力燃料使用划分，新能源汽车包括混合动力汽车、增程式电动汽车、燃料电池电动汽车、纯电动汽车和其他新能源汽车，其主要特点是汽车结构新、技术新和设计原理新。与传统型汽车相比，新能源汽车使用简单、安全，动力能源获取方便，同时价格低廉，使用成本低；同时新能源汽车多使用清洁可再生能源，极大程度上缓解了能源危机，促进环境保护。我国作为人口大国，汽车使用率高，新能源汽车技术的研究与应用有利于我国自然资源的节约，环境效益高，同时对我国汽车新技术研发具有激励作用，有利于中国汽车市场的开辟。
　　2新能源汽车技术应用
　　2.1电动汽车
　　电动汽车主要的动力源是电。相较于传统汽车类型，使用燃油或汽油助力，通过柴油、汽油的燃烧发动发动机，为汽车提供驱动动力，这一过程产生的能耗巨大，尤其是对于大中型汽车，使用成本高，同时燃油发动机由于荷载压力大，容易故障，修理难度大。并且柴油等燃烧过程中会产生大量的气体污染物，如二氧化碳、二氧化硫等，大气污染严重。而替代使用电动汽车，改变了传统汽车驱动组成结构和能源使用类型，采用纯电力驱动，将充电器、发动机、动力电池和其他制动等系统结合形成新的動力系统。电动汽车使用电能环境污染小，不会产生大气污染物造成温室效用等问题，同时电能获取方便，续航能力强，且电能价格便宜，使用效益高。新能源汽车技术中的电能使用主要需要保证蓄电池的性能和功用，电动机装置利用传动机构驱使汽车，因而扭矩输入在低速区需要扩大，增加汽车爬坡、加速性能，稳定制动指标。在电动汽车技术使用中可配合控制单元IGBT，突出电动机的机械优势。
　　2.2电池燃料汽车
　　电池燃料汽车是新能源汽车主要类型之一，燃料电池汽车的排放极低，总体排放近似于零，并且使用燃料电池不会出现机油泄露问题，气体废弃物排放量低，不会出现水污染和温室效应等问题。相较于传统类型汽车，燃油电池的动能转化率高达60%及以上，整体经济效益高，并且汽车在使用运行中噪声小、颠簸少。燃料电池汽车主要是将电池内的氢气和空气中的氧气结合，在电池组中促进化学反应，反应产生的电能推动电动机运转。利用大气中的氧气与氢气反应，产生的物质仅含有氢元素和氧元素，两者经汽车尾气排放后生成水蒸气，污染小、热量低，对大气质量控制具有明显效用。燃料电池主要使用蓄电池、电池反应堆和氢气罐等，整个过程零排放、零污染，动能供应效率高，是现代新能源汽车应用宝技术的一大突破。但是电池燃料汽车电机设计应用技术相对复杂，氢气制取难度大，因而车辆里程续航存在一定局限性。
　　2.3混合动力汽车
　　混合动力汽车内燃机平均功率大，但是发动机整体构造小、污染小、油耗低，并且内燃机和动力机持续工作能力强，行程续航有保障，是新能源汽车技术革新和进步的表现。传统能源汽车以及电动汽车、燃料电池汽车多使用一种燃料，但是混合动力汽车使用能源类型超过一种以上，混合度高，综合利用率和动能供应率高，电力与汽油是主要的能源供应方。混合使用电力和汽油，电能与燃油相互支撑，降低能耗和污染排放，环境效益高。电池电能使用对中小型汽车长途运行来说，容易存在动能不足的问题，而综合利用燃油，能够补充强劲的动能，弥补电能使用的不足。混合动力汽车在开发、利用新能源技术的同时可以采用插电式混合动力，综合纯电动与混合电动效用，补充专用汽车充电设备，提高电池容量，满足电力动力需求。混合电动汽车在使用中，电量充足则可使用电能，电量耗尽，可继续转换使用燃油动能，并补充辅助电池充电。
　　2.4其他新能源汽车
　　其他新能源汽车类型还包括氢发动机汽车、燃气汽车、风能汽车、生物乙醇汽车和太阳能汽车等。氢发动机汽车利用氢气为动力源驱动汽车，排放物为纯净水或水蒸气，污染小，且氢气储量丰富。燃气汽车利用液化天然气、液化石油气和压缩天然气为燃料，这种能源汽车使用成本小，排放性能好；风能汽车利用风能发电给汽车充电，因为汽车行驶带动汽车内部风力发电机运动，风速达到一定程度即可完成风力发电、充电；生物乙醇汽车利用乙醇代替其他燃料活动，满足汽车驱动需求，乙醇即酒精，其应用技术成熟、使用广泛，能够有效缓解石油能源压力，推动新能源汽车多元化发展；太阳能汽车是比较常见的一种新能源汽车，主要是利用太阳能给电池板充电，满足汽车动能需求，但一般在太阳光充足、光线强烈的地区使用效率比较高。
　　3新能源汽车未来的发展方向
　　3.1轻量化是提高续航能力的途径
　　减轻车身质量是降低能源消耗的重要途径，也是实现可持续发展的有效措施。研究表明，内燃机汽车每降低10%的车身质量，可减少6%～8%的燃油消耗量，新能源汽车的轻量化对于续航能力和动力性的提高具有积极的意义。汽车轻量化不仅是车身的轻量化，还包含传动设备、电池等的轻量化。采用轻质材料，如铝合金、高性能钢和其他复合材料是最成熟的方法，此外，轻量化需要与汽车的结构设计相结合，保证结构的强度和性能，提高生产率和经济性。
　　3.2锂电子电池是首选
　　电池是新能源汽车的核心部件，为其提供动力，各大制造商在电池的生产技术和制造成本上也是千差万别，也存在着极大的竞争。锂电池的使用寿命长、体积小、无污染、安全性高，根据预测，动力锂电池将在2020年达到200亿美元的市场规模，年均成长速度50%。
　　超级电容采用特殊的电极结构，使电极表面积成万倍地增加，从而产生极大的电容量。超级电容的极化作用可以快速贮存和释放电荷，输出功率是一般蓄电池的数十倍。通过恒电压、恒电流、恒功率三种方式快速充电，为提高新能源汽车的续航能力提供保障。
　　3.3电池管理系统是动力和储能电池的必须配套
　　为保证新能源汽车的动力性，需要通过并联串联的方式组成电池组来增大动力电池容量。通过减小单体锂电池的性能差异，就能够延长电池组的使用寿命。利用电池管理系统对充放电进行监管保护，可以实时保护电池使用状况，均衡和估算电池电量，智能控制电池的充电放电，保障使用安全，是新能源汽车的动力系统中不可必不可少的配套部件。
　　3.4永磁同步电机成为主流
　　新能源汽车技术对驱动电机的性能要求非常高，因为新能源汽车要频繁地起动、停车、加速、减速，驱动电机常常过载，转矩控制的动态性能要求高，在不同的行驶环境，要满足低速高转矩，高速低转矩的要求；为了使新能源汽车在恒转矩区和恒功率区正常工作，调速范围一定要大，并且保持较高的运行效率。
　　4结语
　　新能源汽车产业要想普及开来，不能操之过急，要想取代目前以燃烧石化能源作为动力的传统汽车也不会是一朝一夕就能够如愿完成的，这还需要各个领域共同努力。要充分认识到我国汽车产业发展过程中存在问题和不足之处，系统思考我国与发达国家的差距，找到问题，解决问题。继而提高我国汽车产业在全球的汽车布局的地位。
　　参考文献
　　[1]阮娴静，杨青.我国新能源汽车技术指标体系及评价模型[J].科技管理研究，2010（08）.
　　[2]马均明，葛瑞原.新能源汽车发展前景光明[J].安徽科技，2010（03）.
　　（作者单位：山东交通职业学院）
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