楊國(guó)華

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國(guó)家建設(shè)的需要，能源需求越來(lái)越迫切，同時(shí)，環(huán)境問題也逐步對(duì)我國(guó)發(fā)展帶來(lái)一定影響。發(fā)展新能源汽車是當(dāng)前國(guó)家基本國(guó)情下，減少城市環(huán)境污染，節(jié)約能源的主要趨勢(shì)，符合我國(guó)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的基本戰(zhàn)略。本文對(duì)新能源汽車在目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況進(jìn)行了分析，同時(shí)，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)新

能源汽車的基本原理及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明，以供參考。關(guān)鍵詞：新能源汽車；混合動(dòng)力；純電動(dòng)汽車；相關(guān)技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們生活水平的提高，汽車已成為人們生活中必不可少的重要組成部分，為人們?nèi)粘３鲂屑肮ぷ魈峁┝藰O大的便利。但由于汽車動(dòng)力能源的燃燒產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)人們生活環(huán)境造成極為嚴(yán)重的影響；同時(shí)石油資源的短缺與汽車使用量的增大使得石油資源危機(jī)越來(lái)越強(qiáng)烈。因此，如何解決汽車使用量增加增大與石油資源短缺及環(huán)境污染問題之間的矛盾是當(dāng)前應(yīng)該考慮的話題。鑒于此，開發(fā)新能源汽車是緩解上述矛盾的必然結(jié)果，也是主要趨勢(shì)。本文就新能源汽車發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，以供參考。

1 關(guān)于新能源汽車定義描述

關(guān)于新能源汽車的定義，其主要是相對(duì)于傳統(tǒng)能源而言；由于其發(fā)展較晚，其定義還不很明確。但總體來(lái)講，新能源汽車可分為廣義新能源汽車與狹義新能源汽車兩種。

廣義新能源汽車主要指使用非汽油、柴油等作為其主要能源的汽車，如目前市面上所出現(xiàn)的電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等，基本涵蓋了目前所有的新動(dòng)力汽車，如一些采用天然氣及石油氣作為主要?jiǎng)恿Φ钠?，另如采用二甲醚、甲醇等作為其?dòng)力源的汽車也包括在內(nèi)。

狹義新能源汽車在其廣義新能源汽車的范圍上進(jìn)行了細(xì)分，如按照目前國(guó)家關(guān)于新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)定，只有使用非常規(guī)能源作為其動(dòng)力源的汽車才可認(rèn)定為新能源汽車。同時(shí)綜合車輛動(dòng)力控制與驅(qū)動(dòng)技術(shù)而開發(fā)的汽車。可以說(shuō)，狹義新能源汽車代表了目前新能源汽車中的高科技發(fā)展方向，因此其可能在短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但其代表了未來(lái)新能源汽車的發(fā)展方向與前景。

2 關(guān)于國(guó)內(nèi)外新能源汽車研究進(jìn)展

能源危機(jī)已是全球主要形式，汽車使用也是廣大居民生活必須。基于此，發(fā)展新能源汽車是全球環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展需要。在國(guó)外，美國(guó)、日本在新能源汽車研發(fā)中已取得較好成績(jī)，其具體報(bào)道如下。

2.1 美國(guó)新能源汽車領(lǐng)域研發(fā)情況分析

美國(guó)是全球超級(jí)大國(guó)，經(jīng)濟(jì)及科學(xué)實(shí)力雄厚，對(duì)發(fā)展新能源汽車具有充足的技術(shù)儲(chǔ)備。這些年，美國(guó)在交通等運(yùn)輸方面能源逐年上升，尾氣排放嚴(yán)重，同時(shí)，由于石油資源危機(jī)使得其價(jià)格上漲嚴(yán)重。在這種情況下，發(fā)展新能源汽車是美國(guó)解決當(dāng)前問題的必然趨勢(shì)。美國(guó)政府對(duì)新能源汽車的發(fā)展給出了明確規(guī)劃，如克林頓時(shí)期提出發(fā)展混合動(dòng)力汽車來(lái)提高現(xiàn)有汽車燃油的利用水平；布什在任時(shí)期提出了通過燃料電池作為汽車動(dòng)力能源來(lái)減少對(duì)環(huán)境的污染；而現(xiàn)任奧巴馬時(shí)期提出了發(fā)展新能源汽車的階段目標(biāo)與方向。

此外，關(guān)于新能源汽車發(fā)展附屬設(shè)施建設(shè)方面，美國(guó)也采取的必需措施，如美國(guó)在加尼福尼亞州等為電動(dòng)汽車發(fā)展而提供的充電實(shí)施等，而這些充電設(shè)施中，加州的建設(shè)力度最大，已基本在各個(gè)居民區(qū)、商場(chǎng)及政府大樓等區(qū)域均安放了充電設(shè)施，為電動(dòng)汽車在使用中持續(xù)提供動(dòng)力提供了重要的基礎(chǔ)條件。

2.2 日本新能源汽車領(lǐng)域研發(fā)情況分析

基于日本特殊地理位置，其資源嚴(yán)重缺乏，大多能源需要進(jìn)口才可保證其國(guó)民正常使用，基于此，日本發(fā)展新能源汽車迫切且必需。如目前日本著名汽車公司本田、豐田等不惜投資重金開發(fā)新能源汽車，已經(jīng)取得較大進(jìn)步，技術(shù)水平位居世界前列。同美國(guó)一樣，電力能源汽車是其發(fā)展的主要方向。而政府對(duì)于發(fā)展電力汽車的公共設(shè)施投入也相對(duì)較高。去年，日本政府在東京等城市建立的千余座充電裝置，為電力汽車的正常行駛提供了可能；同時(shí)，日本在部分付費(fèi)停車場(chǎng)、超市等還提供了免費(fèi)充電插座，為各駕駛員免費(fèi)使用。

2.3 當(dāng)前我國(guó)新能源汽車領(lǐng)域研發(fā)進(jìn)展

我國(guó)人口多，汽車消耗量大，發(fā)展新能源汽車是必須及必然要求，同時(shí)也得到了國(guó)家大力重視。如在國(guó)家十一五規(guī)劃中，國(guó)家投資大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)用于新能源汽車的研發(fā)，使得這些年，我國(guó)新能源汽車研發(fā)取得較大的進(jìn)展。首先在產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)方面，我國(guó)加強(qiáng)了企業(yè)與高校等單位合作力度，使得其關(guān)鍵技術(shù)及生產(chǎn)取得了較好進(jìn)展。如目前比亞迪汽車在混合動(dòng)力型汽車方面取得的成果。再者，在產(chǎn)業(yè)化方面，目前，以基本形成以新能源汽車開發(fā)為中心的供應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈，如從電池材料研發(fā)、部分關(guān)鍵零部件生產(chǎn)等已基本形成一定規(guī)模。此外，在投入使用方面，目前已有千余電動(dòng)汽車投入運(yùn)行，如以北京、天津、上海等地使用較多，各類附屬設(shè)施的修建正在進(jìn)行中；同時(shí)，力帆集團(tuán)推出的“盼達(dá)租車”，提出了換電的思路，在互聯(lián)網(wǎng)及 APP的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)車輛運(yùn)行過程中的能源供應(yīng)，同時(shí)也是新能源汽車的發(fā)展提供了另一種途徑。

3 新能源汽車技術(shù)原理及相關(guān)技術(shù)分析

3.1

混合動(dòng)力汽車主要技術(shù)原理與分析

3.1.1

混合動(dòng)力汽車的定義

關(guān)于混合動(dòng)力汽車，顧名思義，其含有兩種動(dòng)力來(lái)源，如目前市面常見的在采用傳統(tǒng)燃料的同時(shí)，配以發(fā)電機(jī)作為動(dòng)力源來(lái)改善汽車傳動(dòng)性能，以起到降低能源損耗及節(jié)能的目的。該種汽車目前有多種分類，按其混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)連接方式可分為串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車、并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車以及混合式混合動(dòng)力汽車。以下對(duì)上述三種類型混合動(dòng)力汽車進(jìn)行介紹。

3.1.2

串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車基本動(dòng)力組成及原理

串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的主要部件有發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和蓄電池等組成。在汽車工作過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的作用僅用于通過發(fā)電機(jī)發(fā)電；而通過發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能源源不斷的供給給電動(dòng)機(jī)，為汽車行駛過程中提供動(dòng)力能源。同時(shí)，對(duì)于未使用電能則通過蓄電池對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)存，以保證能源節(jié)約及延長(zhǎng)汽車行駛時(shí)間。另蓄電電池也可以單獨(dú)作為動(dòng)力源為汽車運(yùn)行提供動(dòng)力能源，保障其日常行駛需要，同時(shí)，這種情況下，汽車行駛處于零排放狀態(tài)下，有利于環(huán)境保護(hù)。該類汽車主要構(gòu)成圖如下圖 1、圖 2所示：

3.1.2

并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車基本動(dòng)力組成及原理

并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電 /電動(dòng)機(jī)、逆變器及蓄電裝置組成。汽車在運(yùn)行過程中可單獨(dú)將某一動(dòng)力系統(tǒng)作為汽車驅(qū)動(dòng)源使用，即將發(fā)電機(jī) /電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源使用；同時(shí)也可并聯(lián)電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)汽車；上述兩種方式可以通過按鈕自動(dòng)切換，以保障運(yùn)行過程的安全與舒適性。目前該類動(dòng)力汽車應(yīng)用較廣，具有很好的發(fā)展前景，該類動(dòng)力汽車其主要構(gòu)成圖如下圖 3、圖 4所示：

3.1.3 混合式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車基本動(dòng)力組成及原理

混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、行星齒輪機(jī)構(gòu)和蓄電池組等組成。該類汽車充分利用了串聯(lián)式及并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，通過行星式的齒輪機(jī)將不同動(dòng)力源有效的連接在了一起，在保障其汽車行駛動(dòng)力的前提下，有效發(fā)揮了各自特點(diǎn)，具有較大的開發(fā)與應(yīng)用價(jià)值。目前豐田汽車公司在該類技術(shù)研發(fā)方面取得了很大突破，為進(jìn)一步開發(fā)新能源汽車提供了有力條件。其主要構(gòu)成圖如下圖 5、圖 6所示：

3.2

純電動(dòng)汽車主要技術(shù)原理與分析

3.2.1

純電動(dòng)汽車基本構(gòu)成及原理說(shuō)明

純電動(dòng)汽車是一種完全靠汽車自帶電池所儲(chǔ)存的電能作為唯一能源而開發(fā)的一類汽車，該類汽車由于完全實(shí)現(xiàn)了零排放及低噪音的特點(diǎn)，是環(huán)保效果最好的一類車型。是未來(lái)汽車發(fā)展的主要趨勢(shì)。但該類汽車由于動(dòng)力提供靠電池儲(chǔ)能提供，其儲(chǔ)能多少?zèng)Q定著行車?yán)锍?。因此，各類汽車發(fā)展的關(guān)鍵在于開發(fā)儲(chǔ)能速度快及儲(chǔ)能量大的電池；同時(shí)，大型充電站的設(shè)立也是其關(guān)鍵。純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)主要由電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、汽車底盤、車身以及各種輔助裝置等部分組成。除了電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其他部分的功能及其結(jié)構(gòu)組成基本與傳統(tǒng)汽車相同，不過有些部件根據(jù)所選的驅(qū)動(dòng)方式不同。所以電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)既決定了整個(gè)純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)組成及其性能特征，也是純電動(dòng)汽車的核心，它相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)與其他功能以機(jī)電一體化方式相結(jié)合，這也是區(qū)別于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。該類汽車主要構(gòu)成及原理如圖 7、圖 8所示：

3.2.2 純電動(dòng)汽車發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)及局限分析

由于純電動(dòng)汽車的全部動(dòng)力源主要來(lái)源于電池供應(yīng)，因此，蓄電池儲(chǔ)電能力及耐久性是其使用關(guān)鍵；同時(shí)，公路周邊公共充電設(shè)施建設(shè)也是其基本保障。另外，電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)、電動(dòng)汽車整車技術(shù)、能量管理技術(shù)也是其關(guān)鍵技術(shù)。首先，電池及時(shí)技術(shù)的突破及周邊充電設(shè)施的完善是純電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵，研發(fā)能量高、功率大、壽命長(zhǎng)的高效電池是其能源重要保障。其次，電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的研發(fā)使該類汽車控制的關(guān)鍵，要實(shí)現(xiàn)該類汽車良好使用性能，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有范圍寬、轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩大、體積小、質(zhì)量小等特性。同時(shí)，純電動(dòng)汽車整車新型材料的使用有利于減輕汽車本身自重，對(duì)降低電能消耗及實(shí)現(xiàn)制動(dòng)、怠速時(shí)的能量回收具有重要意義。最后，純電動(dòng)汽車能量管理技術(shù)也是關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用可對(duì)車載能量的有效合理使用，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池的管理，對(duì)于盡可能延長(zhǎng)電池使用壽命具有重要意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)對(duì)目前能源不足及環(huán)境污

染嚴(yán)重的問題及汽車使用量大的現(xiàn)狀，開發(fā)新能源汽車已成為全球未來(lái)汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)?；谖覈?guó)基本國(guó)情，人口數(shù)量大，汽車使用量大而能源短缺的特點(diǎn)，發(fā)展新能源汽車是解決我國(guó)城市環(huán)境污染及可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。本文就國(guó)內(nèi)外新能源汽車的發(fā)展情況進(jìn)行的分析，并對(duì)混合動(dòng)力汽車及純電動(dòng)汽車的基本原理及相關(guān)及技術(shù)進(jìn)行了分析，以供參考。

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