新能源汽车相关技术及发展

张阳平

摘要：随着经济的发展与人们生活水平的提高，汽车已成为人们生活中必不可少的重要组成部分，但由于汽车动力能源的燃烧产生大量有毒有害物质，会对人们生活环境造成极为严重的影响；同时石油资源的短缺与汽车使用量的增大使得石油资源危机越来越强烈。开发新能源汽车是缓解上述矛盾的必然结果，也是主要趋势。本文就新能源汽车发展及其关键技术进行了详细说明，以供参考。

关键词：新能源汽车；燃料电池汽车；相关技术

1、关于新能源汽车定义描述

关于新能源汽车的定义，其主要是相对于传统能源而言；由于其发展较晚，其定义还不很明确。

新能源汽车主要指使用非汽油、柴油等作为其主要能源的汽车。如目前市面上所出现的电动汽车、燃料电池汽车等，基本涵盖了目前所有的新动力汽车，如一些采用天然气及石油气作为主要动力的汽车，另如采用二甲醚、甲醇等作为其动力源的汽车也包括在内。

2、关于国内外新能源汽车研究进展

能源危机已是全球主要形式，汽车使用也是广大居民生活必须。基于此，发展新能源汽车是全球环境保护与可持续发展需要。在国外。美国、日本在新能源汽车研发中已取得较好成绩。

2.1当前我国新能源汽车领域研发进展

我国人口多，汽车消耗量大，发展新能源汽车是必须及必然要求，同时也得到了国家大力重视。如在国家十一五规划中，国家投资大量研发经费用于新能源汽车的研发，使得这些年，我国新能源汽车研发取得较大的进展。首先在产品研发与生产方面，我国加强了企业与高校等单位合作力度，使得其关键技术及生产取得了较好进展。如目前在燃料电池汽车方面取得巨大的成果。如从电池材料研发、部分关键零部件生产等已基本形成一定规模。

3、新能源汽车技术原理及相关技术分析

3.1燃料电池汽车主要技术分析与工作原理

燃料电池汽车是一种电动汽车。主要技术包括电池技术、电机技术和控制器技术。电池技术的主要性能指标是比能量、能量密度、比功率、循环寿命和成本。电机技术，当电能转换为机械能时，电机表现为电动机的工作特性；当机械能转换为电能时，电机表现为发电机的工作特性。控制器技术就是通过控制电机的电压和电流来实现电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。

燃料电池汽车的工作原理就是利用燃料电池产生出来的电能来带动电动机工作，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前桥（或后桥）等行走机械结构工作，从而驱动电动汽车前进。

3.1.1燃料电池汽车的定义

关于燃料电池汽车，就是以氢气作为燃料，零污染；与纯电动汽车相比，氢气燃料电池汽车只需3～5min就能充满长途行驶所需的电量，而Tesla Model S 至少需要20min才能充满电，但行驶距离还不到氢气燃料电池的一半。此外，燃料电池采用电动机驱动，省去了传统内燃机汽车和混合动力汽车所需要的复杂的动力装置。迄今已研发出多种类型的燃料电池中，质子交换膜燃料电池电动汽车和固体氧化物燃料电池电动汽车是最有希望成为燃料电池汽车的动力源。以下对上述二种类型燃料电池汽车进行介绍。

3.1.2质子交换膜燃料电池电动汽车基本动力组成及需要解决的问题

质子交换膜燃料电池电动汽车的主要部件有燃料电池发电机、动力电池、DC/DC功率变换器、驱动电机、供氢系统等组成。中国与发达国家的差距主要体现在技术上：关键材料未能实现国产化；部件制备技术落后；系统耐久性和可靠性有待提高。而且，还需要解决商业化的问题：延长燃料电池的寿命；降低燃料电池系统的成本。

3.1.2固体氧化物燃料电池汽车基本动力源及发展所面临的挑战

固体氧化物燃料电池汽车的燃料适用面广，可以用煤气、天然气、石油气、沼气、甲醇等作为燃料气，不需要贵金属催化剂，而且不存在液体燃料渗透问题。汽车能量耗尽后，只需补充燃料即可工作。在汽车上主要应用与三方面：作为车用辅助电源、和蓄电池组成混合动力、作为车用单一电源等。

当前，我国的能源发展将兼顾经济性和清洁性的双重要求，尽量减少能源开发利用给环境带来的负面影响，努力实现能源与环境的协调发展。因此，具有能量密度高、燃料范围广和结构简单等优点的固体氧化物燃料电池是其他燃料电池无法比拟的。在研究开发中，固体氧化物燃料电池面临着以下问题：电池材料及密封技术的不成熟、电堆的热管理、启动慢、成本高的挑战。虽然，固体氧化物燃料电池的前景要优于其他燃料电池，由于其诸多技术还有待解决。短期内还很难达到其他燃料电池在电动汽车上应用的高度。

3.1.3燃料电池汽车的基础设施建设

随着氢燃料电池汽车的上市，氢气加注站的建设成为了氢燃料电池汽车发展的最大障碍。氢气加注站是指储存氢气和加注氢气的站点，主要用途是为燃氢汽车补充氢气。由制氢系统、压缩系统、储存系统、加注系统和控制系统等部分组成。如图所示，根据供氢方式的不同，加氢站各系统的设备组成及配置可能有所不同，大致相仿。目前我国在推动氢燃料电池汽车发展和基础建设方面还存在许多问题，虽然出台了加氢站的相关标准，其设计的复杂性和设备能力等经常不能完全符合国内的使用要求，在实际使用过程中操作复杂，使用和维护难度较高。很难保证氢能基础设施的建设稳定、持续的向前发展。故我国发展新能源汽车的道路任重道远。

4结束语

综上所述。应对目前能源不足及环境污染严重的问题及汽车使用量大的现状，开發新能源汽车已成为全球未来汽车行业发展趋势。基于我国基本国情，人口数量大，汽车使用量大而能源短缺的特点。发展新能源汽车是解决我国城市环境污染及可持续发展的关键。本文就国内外新能源汽车的发展情况进行的分析。并对混合动力汽车及纯电动汽车的基本原理及相关及技术进行了分析，以供参考。

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