汽车新能源与节能技术应用研究

胡 烨

（吉林省城市技师学院，吉林长春 130102）

0 引言

随着国家经济总量的不断增长，人们生活水平逐渐提升，汽车作为代步工具进入千家万户，为人们的出行带来极大便利。传统汽车能源主要以汽油为主，汽油是石油经过提炼加工而成的，随着人们环保意识的逐渐提高，汽车的污染问题已经被越来越重视，节能减排将成为汽车行业发展的重要方向。

在这样的背景下，新能源汽车逐步进入人们的视野，现在已经得到越来越多人的认可。未来新能源汽车将会极大提升市场竞争力，汽车新能源与节能技术在研发和应用方面将具备极大潜力。

1 发展汽车新能源与节能技术的意义

随着经济全球化的持续推进，工业污染逐渐加剧，各国也逐渐重视起环境友好型工业的发展，解决污染问题的最根本途径，就是重视能源转型。以汽车工业为例，全球汽车保有量在发展中国家的数量持续上升，这加剧了石油的消耗过程，可能会超过60%。加上石油供应不太稳定，国际油价起起伏伏，这也使新能源汽车发展更具现实意义。由此可见，汽车新能源与节能技术的发展未来有巨大推广意义。

新能源汽车主要有氢动力汽车、纯电动汽车、燃气动力、混合动力汽车等类型。其中，混合动力汽车以日本汽车企业生产的为主，技术相对成熟，且在日本、欧洲与北美市场反应良好；纯电动汽车、氢能源汽车、燃气动力汽车等各项关键技术也取得了一定突破，在部分试点取得了较好的反响。

2 汽车新能源技术

2.1 汽车氢动力技术

氢动力技术是很多汽车品牌推崇的理想节能技术之一，该技术主要是强化对性能较好储气装置的应用，可以对多层复合金属材料进行中空设计，在维持液态状态的同时储存氢气燃料，使生产成本更加可控，也无需扩大机械内部结构空间。如果氢动力技术趋向成熟，则汽车最终的污染排放物是水，可以真正实现污染零排放，体现了无污染的特征，彰显了汽车技术的环境友好型发展趋势。

2.2 电力驱动技术

纯电动车核心可以利用电力驱动，实现对各装置的控制，在驱动动力上以车载电源为主，应用电机完成对车轮的驱动。以电力驱动技术为主生产的纯电动汽车，不会产生过多的废气污染，而且电机在振动过程中不会出现较大噪声，从而避免对人体产生的噪声伤害。电力驱动技术以电动汽车电池的应用为主，但是此类汽车动力电池无法同时兼顾控制成本、提高容量和安全性。为实现在大范围的推广，纯电动汽车首先应当严格筛选先进的蓄电池，这个过程往往需要花费较长的时间。从当前的情况来看，受到人们推崇的蓄电池类型有锂聚合物电池、氢镍电池、锂离子等。此外，电动汽车的结构相对简单，没有较多复杂的运转部件，这为日后的维修与保养提供了很大便利。

2.3 燃料电池

燃料电池汽车的工作原理：将燃料电池放在动力核心位置，通过燃料电池产生对电机的推动力量。燃料电池动力系统主要包含储氢系统、驱动电机、燃料电池系统、动力蓄电池等结构，燃料电池本质上是电化学反应的过程，在一定反应条件下实现燃料电池能量化学能到电能的转换。现阶段氢氧燃料电池是燃料电池的主要形式，通过氢气与氧气合成水的反应过程释放电能。

2.4 新能源可燃冰

可燃冰的开发与探测技术的发展息息相关。在世界各国致力于新能源的寻找时，类似天然气水混合物的新能源——可燃冰，逐渐受到了人们的关注。与煤和石油相比，可燃冰燃烧值高出数倍。由于在常温环境下，可燃冰的特性与天然气较为相似，因此也有“固体瓦斯”“天然气冰”的别称。未来可燃冰可以替代煤与石油，具有较大开发与推广价值。但是可燃冰的开采难度较大，如果不注意安全就会产生较大事故，因此如何提升开采安全性，还需要研发人员的进一步努力。

2.5 太阳能技术

强化太阳能电池技术的应用，可以提升太阳能能量转化率，防止资源产生过多消耗，减少汽车运行成本。在电池技术上，现阶段太阳能汽车中光伏电池板主要以硅电池、薄膜电池为主。在车体技术上，当前成型的太阳能汽车车体以车身形状扁平情况居多，以流线型线条为主，设计原则主要以实现车的安全行驶以及最大限度实现能量吸收为基准。在车底盘结构设计方面，主要分为承载式、半承载式与无载荷组合式壳体。理论研究表明，3种底盘在车辆重量与强度上并无明显差异，但是在荷载重心方面却存在着较大区别，承载式和无承载式主要是车体承载，半承载式主要是舱壁承载。

在电力驱动技术上，国内以太阳能电机、内燃机混合驱动系统为主，主要是太阳能光伏电池成本较高，而且蓄电池容量相对受限，无法有效满足各种工况之下的汽车动力要求，所以现阶段的汽车驱动系统以内燃机混合驱动方式居多。在太阳能混合驱动系统中，汽车系统会根据具体情况（道路情况、天气情况等）作出具体选择：匀速行驶时以太阳能驱动为主，加速爬坡时以混合驱动为主，静止时进入蓄电池充电状态。

3 汽车节能技术

3.1 汽车混合动力技术

在各项汽车新能源与节能技术中，汽车混合动力技术发展相对成熟，也是人们相对熟悉的、在市场上反响较好的一种技术，其中丰田汽车的应用成绩较好。当前技术研发背景下，汽车混合动力技术可分成汽油机与电机混合、柴油机与电机混合两种。在工作原理上，混合动力技术主要是应用发动机与电机互相配合，从而在汽车需要爬坡或加速时，提供所需要的瞬时爆发力，在汽车处于高速巡航状态时，可以减少发动机的出力，降低发动机油耗。此外，混合动力技术还包含能量回收技术，回收、利用汽车制动时产生的热量。

通常情况下，混合动力汽车可以选择单一电机驱动方式。以电机输出功率在混合动力系统功率中整体占比来看，可以分为4 种：混合动力系统、完全混合动力系统、中混合动力系统和轻混合动力系统。其中，混合动力系统应用的是混合动力，是在内燃机基础上进一步启动电机而提供的动力；完全混合动力系统主要应用高压启动电机，混合程度可超过50%，是混合动力技术的未来重要发展方向；中混合动力系统应用高压启动电机，如果汽车负荷较大，在发动机功率不够的情况下电机可以起到一定辅助作用；轻混合动力系统则主要采用集成启动电机，当汽车减速或制动时可以对吸收少部分能量，在汽车平稳行驶中发动机可以保持等速运转。

3.2 蓝驱技术

蓝驱技术实际上是在固有车型与发动机基础上产生的优化产品，可以实现汽车燃油消耗的节能效果。与普通车型相比，车体应用蓝驱技术则变速箱三挡到五挡的传动比也产生一定变化，使汽车即使处在高速巡航状态可以达到省油状态。另外，蓝驱技术还基于空气动力学原理优化了车身设计，改变了车身机构如滚动阻力、底盘高度、胎压、风阻系数等参数。

3.3 汽车压燃技术

当前，汽车的发动机主要以往复式内燃机为主，燃料通常为汽油与柴油，汽油点火方式为火花塞点火，柴油点火方式为活塞压燃方式。在点火方式存在差异，也会使柴油机压缩比更高于汽油机，进一步提高了燃油效率。相应地，汽油机应用的火花塞点火方式也会让发动机产生较小的噪声与振动。汽车压燃技术本质上也是两种技术的有机融合，如果发动机采用了汽车压燃技术，在技术结构上和普通发动机相比，更加复杂，产生更高的压缩比。燃料可以在同一时刻燃烧，以此提升了燃油使用率。此外，可以通过对滴喷油量的调节来完成对扭矩的调节，避免应用节气门。而且，压燃技术可以降低发动机燃烧温度，降低热辐射传递，减少燃烧周期，因此技术应用相对成熟，未来推广价值较大。

3.4 汽车可变排量技术

汽车可变排量技术的实质也就是通过电脑控制技术，实现对发动机排量的调整，进而提高汽车燃油经济性，实现能耗的降低。汽车运行阶段，可变排量技术可以结合汽车在不同行驶状况下动力需求的差异，进而调整发动机有效排量，令做功气缸长时间处在大负荷状态，达到节能要求。可变排量技术的研发最早可追溯至20 世纪80 年代，但由于当时技术还不够成熟，运行缺陷较多。随着汽车技术飞速发展，技术产生了较大变化，在发动机进气温度的控制技术方面现在我国已经取得了一定进展，实现了汽车排量的控制。基于空气热胀冷缩原理，如果汽车处于怠速或制动状态，汽车内部的热气管道就会持续输送热空气至发动机部位，维持内燃机燃烧，从而利于内燃机在较好工况下工作、减少喷油量。

4 结束语

随着技术的快速发展，我国汽车行业也发生了较大变化，但目前在汽车重要零部件的研发方面，我国与西方发达国家相比还有很大距离要追赶。因此，相关技术的研发既要放眼未来，也要致力于传统汽车技术的改进，保证传统与现代两者并行，不能只看重节能技术与新能源汽车的研发。由此可见，改革与创新应并重，从而实现传统与新能源汽车的共同发展。

作为推动经济发展的重要力量，汽车行业应在节能减排原则下，注重新能源与节能技术在生产中的推广，进而实现经济效益与社会效益的双赢。