新能源汽车发展与技术综述

王旭

摘 要：随着汽车行业的快速发展以及环境污染的日益严重，纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等一系列新能源汽车越来越受人们关注。新能源汽车相对于传统燃油车在动力性、环保性、驾乘体验、后期养护以及国家政策方面有明显优势。可以说，新能源汽车是未来发展的必然趋势。而当下较高的生产成本、尚待成熟的技术、不完善的配套设施与政策等一系列问题同样阻碍着新能源汽车产业的发展。而解决这些问题，是推动新能源汽车发展的关键因素。

关键词：新能源汽车;技术;发展趋势

一、新能源汽车分类简介、发展现状与趋势

1.1新能源汽车简介

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。根据此定义，按照新能源汽车的使用范围，可分为：纯电动汽车（BEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）及燃料电池汽车（FCV）。本文也将在这三种汽车上着重讨论。

（1）纯电动汽车（BEV）

纯电动汽车是完全由可充电电池提供动力源，用电机驱动车轮行驶，符合道路安全法规的汽车。

纯电动汽车取消了传统的内燃机、多级变速箱以及机械传动装置，因而它没有内燃机燃烧以及传动系统传动时所带来的震动与高噪声，具有更高的稳定性，并将给我们带来更好的驾驶舒适性。另外，纯电动汽车增加了电动机、电力电子变换器、电池、超级电容等电子设备。相对于传统汽车，纯电动汽车从充电到电池，在从电池到驱动电机的过程中能量损失极小，其电能获取方式也多种多样，如可再生能源如水电、核电、太阳能等。而且火电站将化学能转化为电能的效率也远远高于内燃机将化学能转换为机械能的效率，因而驱动一辆纯电动汽车的成本更低。

由于纯电动汽车的主要成本在于电池，因此其传动方式也有多种选择。增加一个电机，就可以实现在没有传动轴与中央差速锁的情况下，实现前后轴的差速行驶。如果为四轮分别设置轮毂电机，则转弯时的差速问题也得以解决，甚至“原地转弯”以及“横向停车”也能够实现。

但是，电池能量密度低，续航里程短，充电时间长，配套设施不完善等问题也深深制约着电动汽车的发展。其中，电池问题也是最棘手的技术难关。如果将电池能量过低这一问题加以改善，电动汽车技术将得到质的发展。

（2）插电式混合动力汽车（PHEV）

插电式混合动力汽车是在传统燃油汽车的基础上加设一套电力驱动系统。相对于传统燃油汽车而言，插电式混合动力汽车内燃机总是工作在最佳工况，油耗非常低且燃烧充分，排放气体较干净。其电动机既能驱动车轮运行，同时也能在车辆制动和下坡时回收能量。因此，插电式混合动力汽车具有更高的效率。伴随着一个可充电插孔，插电式混合动力汽车仅在电池供能的模式下可运行30-60公里，以保证城市通勤的需要，在仅仅使用电池充放电的情况下可真正的实现零污染。同时通过内燃机的存在，来提供长途旅行的可能。插电式混合动力汽车的电力驱动系统与纯电动汽车的完全相同，而其蓄电池容量更小，发动机性能更弱。但若将两者配合起来叠加使用，可以真正的实现偏高转效率的内燃机和偏低转效率的电动机的互补。但也正是因为同时存在两套驱动系统，增加了制造成本、加重了整体重量、恶化了加速制动，同时也对技术的要求更严格，为后期的保研维修增加了难度。代表车型有比亚迪唐、宝马i8等。

（3）燃料电池汽车（FCV）

燃料电池汽车技术是车辆工程、电力工程、燃料电池三种技术的有机结合。燃料电池通过氢产生化学反应以获得所需的电能，这些电能用以驱动汽车或者储存于诸如电池组、超级电容这样的储能设备;电力驱动系统和燃料电池系统必须完美结合，才能达到最大能量效率和最小的污染;氢燃料电池经化学反应后所得的副产物仅为水，因此该过程中不会产生任何污染物。但是，燃料电池汽车也存在燃料电池价格高、氢燃料难以运输储存、氢燃料加油站难以大范围推广等一系列问题。目前，燃料电池汽车技术并不成熟，其也未实现真正的市场化。

1.2新能源汽车发展现状与趋势

2019年1月14日，中国汽车工业协会发布的数据显示，2018年，国内汽车产销分别完成2780.9万辆和2808.1万辆，产销量比上年同期分别下降4.2%和2.8%，为1990年来首次年度下降。虽然整个汽车产业销量呈下降趋势，但是值得关注的是，2018年，新能源汽车产销分别完成127万辆和125.6万辆，比上年同期分别增长59.9%和61.7%。其中，纯电动汽车产销分别完成98.6万辆和98.4万辆，比上年同期分别增长47.9%和50.8%。并且由数据显示，近五年新能源汽车保有量年均增加50万辆，呈加快增长趋势。

虽然新能源汽车的发展如今是如火如荼，但是仍然避免不了以下几个问题：①突破电池技术是发展新能源技术的瓶颈。②基础设施建设迫在眉睫。③新能源汽车售后市场服务体系不完善。④我国的新能源汽车仅著名于国内，缺乏国际影响力。

二、新能源汽车技术

我国新能源汽车产业刚刚起步，但產业发展十分迅速，短短数年就已经在汽车行业占有了自己的一席之地，这与新能源汽车出色的性能是戚戚相关的。但目前我国新能源汽车产业正遇到技术发展的瓶颈期，一旦突破，新能源汽车产业将会迎来前所未有的发展。下面就动力电池与电机技术两个方面做简要介绍。

2.1动力电池技术

电力电池主要用于储存电能，驱动电机，从而驱动汽车行驶。目前新能源汽车上应用广泛的电池有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池。

铅酸电池由于本身能量密度低，不能满足新能源汽车对续航的要求，因此仅用作部分车的低压蓄电池;蓄电池高压镍氢电池具由良好的过放电、过充电保护性能，循环寿命长，能量密度高，丰田PRIUS高压蓄电池就采用镍氢电池。目前我国也加大对镍氢电池的研究力度，争取使其早日投入更广泛的使用中;锂离子电池的能量密度比铅酸、镍氢电池都高，但是仍然无法满足人们对续航里程的需要。三元锂电池单体能量密度大致在120-140Wh/kg，磷酸铁锂电池能量密度130-220Wh/kg，而全固态锂电池则是未来市场的主要发展方向，其能量密度大致在400-600 Wh/kg。这意味这一旦固态锂离子电池研发成功，汽车续航里程将会是目前的数倍，从而在根本上解决汽车续航里程短的问题。另外，太阳能电池、无线充电技术、换电池技术也在积极的投入研发。

2.2电机技术

因为纯电动汽车主要依靠电机来提供动力，所以发展电机技术首当其冲。我国已自主研发并形成了独具特色的车用电机技术。例如，轮毂电机技术就是用集成了减速器的电机总成直接布置在四个轮毂中，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，省略了传统车辆的离合器，变速器以及驱动轴，因此将电动车辆的机械部分大大简化。采用轮毂电机的车辆可以获得更高的空间利用率，能量效率也会提高不少。但是它却增加了汽车的簧下质量，影响了汽车的操控稳定性;同时轮毂电机也要面临着水、灰尘等恶劣条件的影响，仍需要较长时间的研发来实现技术的真正普及。

三、结语

随着科学技术的不断创新与发展以及新能源汽车概念的提出，相关的技术已经充分应用到新能源汽车当中，大大促进了新能源汽车的发展。但是，新能源汽车不论是在技术上，还是在基础设施上，亦或在政策体系中，发展仍不完善。未来要想使新能源汽车完全取代传统燃油汽车，任重而道远。

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