雷先華　劉增　陳凱

摘 要：人民生活水平不斷提高，汽車(chē)進(jìn)入家家戶戶，同時(shí)也帶來(lái)了能源的急劇使用，環(huán)境污染等問(wèn)題。新能源汽車(chē)的發(fā)展成為大勢(shì)所趨，本文主要對(duì)三大新能源汽車(chē)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述和剖析，分析了當(dāng)前形勢(shì)對(duì)新能源汽車(chē)技術(shù)的影響以及發(fā)展面臨的一些難題，并對(duì)新能源汽車(chē)的未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē) 混動(dòng)技術(shù) 充電技術(shù) 研究

Research on new energy technology of automobile

Lei Xianhua Liu Zeng Chen Kai

Abstract：With the continuous improvement of people's living standards， cars have entered every household， which has also brought about the sharp use of energy and environmental pollution. The development of new energy vehicles has become a general trend， this paper mainly summarizes and analyzes the three new energy vehicle technology development status， analyzes the current situation of new energy vehicle technology impact and some problems facing the development， and prospects for the future development direction of new energy vehicles.

Key words：New energy vehicle， Hybrid technology， Charging technology， Expectation

1 引言

據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2000年到2018年以來(lái)，我國(guó)的新能源汽車(chē)產(chǎn)量與銷(xiāo)量不斷增長(zhǎng)，已經(jīng)連續(xù)三年保持世界第一，并在2018年首次突破百萬(wàn)，實(shí)現(xiàn)全年銷(xiāo)量的125.6萬(wàn)輛[1]。到2019年上半年，新能源汽車(chē)就實(shí)現(xiàn)61.7萬(wàn)的銷(xiāo)量。新能源汽車(chē)在北京、上海、廣州等沿海發(fā)達(dá)城市發(fā)展很快，但在內(nèi)地城市卻發(fā)展緩慢，滯后性嚴(yán)重。同時(shí)，由于2019年政策變動(dòng)較大，2019年1-9月汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量同比下降11.4%和10.3%[2]，新能汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)出現(xiàn)了首次下降，產(chǎn)業(yè)繁榮背后也內(nèi)含隱憂。

受?chē)?guó)家政策影響，最近幾年新能源汽車(chē)的企業(yè)迅速增加，產(chǎn)業(yè)鏈條在快速完善，各企業(yè)也開(kāi)始探尋各自的發(fā)展方向和技術(shù)研究。吉利汽車(chē)在市場(chǎng)進(jìn)行全面布局，打造有微型，高端和豪華等多種品牌車(chē)型。比亞迪則一邊利用電池優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展電池產(chǎn)業(yè)，完善電池技術(shù)、電控技術(shù)和充電設(shè)施;專(zhuān)研新能源汽車(chē)整車(chē)制造的核心技術(shù)。奇瑞，上汽等選擇純電、混動(dòng)和氫燃料電池三種類(lèi)型新能源汽車(chē)技術(shù)共同發(fā)展[3]。雖然各大企業(yè)都在努力發(fā)展新能源期汽車(chē)，但是我國(guó)大多數(shù)新能源汽車(chē)企業(yè)臨時(shí)轉(zhuǎn)行發(fā)展新能源汽車(chē)難免存在人才技術(shù)缺乏，管理不妥善，體系不規(guī)范，監(jiān)管有漏洞等問(wèn)題。

2 新能源汽車(chē)技術(shù)

2.1 純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)

純電動(dòng)汽車(chē)是以車(chē)載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車(chē)輛[4]。核心部件是電機(jī)、電池和電控系統(tǒng)俗稱純電動(dòng)汽車(chē)的三大件。電機(jī)是純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，其技術(shù)基本成熟穩(wěn)定，成多樣化發(fā)展的趨勢(shì)。不同種類(lèi)的電機(jī)各有優(yōu)劣，我國(guó)的純電動(dòng)汽車(chē)選用較多的是異步電機(jī)。這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、可靠性和耐用性好、質(zhì)量輕，體積小、噪音低[5]，較好的滿足了純電動(dòng)汽車(chē)的使用要求，給駕駛者帶來(lái)不錯(cuò)的體驗(yàn)。電控系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車(chē)的大腦，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和管理汽車(chē)各電器設(shè)備的運(yùn)行與使用情況。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，電控系統(tǒng)主要控制電池傳輸給電機(jī)和其他用電設(shè)備的電量以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的加減速、平穩(wěn)駕駛和車(chē)內(nèi)各種電器服務(wù)。電池是純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電源，為汽車(chē)提供行駛所需要的能量。電池的好壞關(guān)系著電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程。一般來(lái)說(shuō)電池?cái)?shù)量越多或者電池能量密度越高，電動(dòng)車(chē)動(dòng)力越強(qiáng)，續(xù)航越持久。但是，一輛汽車(chē)能夠裝載的電池?cái)?shù)量始終有限，在電池?cái)?shù)量裝到一定上限的之后就只能通過(guò)提高電池能量密度來(lái)提升續(xù)航里程。目前國(guó)產(chǎn)特斯拉用三元鋰電池，NEDC續(xù)航達(dá)到668km。比亞迪e6用磷酸鐵鋰電池，NEDC續(xù)航為400公里。相比燃油車(chē)的續(xù)航里程，純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航還有待提升。

各類(lèi)型純電動(dòng)汽車(chē)綜合百公里耗電量為10-20KWh，按照市場(chǎng)電費(fèi)價(jià)格轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)也就相當(dāng)于百公里1-2升油。而排量為1.6L的家用轎車(chē)百公里油耗就達(dá)到了6-8升，能源消耗上，純電動(dòng)汽車(chē)占優(yōu)。但在充電速度這塊，純電動(dòng)汽車(chē)的差距也很明顯。即使是特斯拉用上超級(jí)快充也需要半小時(shí)以上才能充滿。不過(guò)，隨著換電池技術(shù)的出現(xiàn)，純電動(dòng)汽車(chē)可以實(shí)現(xiàn)3min以內(nèi)完成動(dòng)力電池的快速更換，很好的解決了純電動(dòng)汽車(chē)充電速度慢的問(wèn)題[6]。

2.2 混動(dòng)汽車(chē)技術(shù)

混動(dòng)汽車(chē)是傳統(tǒng)燃油車(chē)和現(xiàn)代純電動(dòng)汽車(chē)的組合，它保留了傳統(tǒng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，也增添了純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的同時(shí)不失續(xù)航。傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車(chē)按動(dòng)力傳輸路徑可分為串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)、并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)和混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)[7]。串聯(lián)式依靠發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電將電流輸送給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛。這種構(gòu)造簡(jiǎn)單，行駛舒適性好，發(fā)動(dòng)機(jī)可以一直保持在最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)工況狀態(tài)，減少尾氣的排放量。但是發(fā)動(dòng)機(jī)能量經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換，損耗嚴(yán)重，已經(jīng)被淘汰。并聯(lián)式通過(guò)機(jī)械動(dòng)力耦合裝置把發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并聯(lián)在一起，兩個(gè)系統(tǒng)可以單獨(dú)驅(qū)使車(chē)輛，也可以共同驅(qū)使車(chē)輛[8]，極大地提高了能源利用率但也使得混合動(dòng)力汽車(chē)構(gòu)造變得復(fù)雜?；炻?lián)式則在并聯(lián)式的基礎(chǔ)上增加串聯(lián)模式，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的同時(shí)也還可以給電池發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)在各種道路下的節(jié)能和高效，但也使混合動(dòng)力汽車(chē)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化。

增程式混合動(dòng)力汽車(chē)是從插電混合動(dòng)力汽車(chē)中分出來(lái)的一種，屬于串聯(lián)式插電混合動(dòng)力。

傳統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車(chē)電池很小，也不能夠通過(guò)充電的方式給電池充能，所以其節(jié)能效果并不是很好。但是，隨著純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展和充電技術(shù)的出現(xiàn)。在傳統(tǒng)混合動(dòng)力基礎(chǔ)上增設(shè)電池充電功能，于是增程式混合動(dòng)力汽車(chē)就應(yīng)運(yùn)而生。在車(chē)主平時(shí)上下班代步跑短途時(shí)，增程式混合動(dòng)力汽車(chē)完全可以憑借著動(dòng)力電池維持續(xù)航行駛實(shí)現(xiàn)零排放。在跑高速跑長(zhǎng)途需要大功率時(shí)，增程式汽車(chē)又能配以增程器輔助分擔(dān)一部分功率，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)快速提速和增加續(xù)航的同時(shí)避免動(dòng)力電磁在急加速工況中出現(xiàn)發(fā)電倍率較大的情況[9]，對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)。與其他插電混合動(dòng)力汽車(chē)相比，增程式結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，動(dòng)力電池容量更大，純電模式更持久，制造成本可以降更低，兼具實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，而且專(zhuān)利技術(shù)不受他國(guó)限制。

2.3 燃料電池汽車(chē)技術(shù)

燃料電池汽車(chē)是依托氫氣的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛的汽車(chē)。其排放物為水和氧，干凈純潔。而且不需要像純電動(dòng)汽車(chē)一樣長(zhǎng)時(shí)間充電，而是可以像傳統(tǒng)燃油車(chē)一樣通過(guò)加注氫氣實(shí)現(xiàn)充能。，我國(guó)從2001年開(kāi)始發(fā)展氫燃料電池汽車(chē)，并在當(dāng)年成功研發(fā)了PEMFC 15kw小型燃料電池客車(chē)[10]。自此，發(fā)展燃料電池汽車(chē)就一直成為國(guó)家政策支持的項(xiàng)目。目前，我國(guó)的燃料電池汽車(chē)主要以客車(chē)和商業(yè)用車(chē)為主。但是美國(guó)、德國(guó)、日本和韓國(guó)已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)燃料電池乘用車(chē)。韓國(guó)現(xiàn)代燃料電池汽車(chē)更是實(shí)現(xiàn)了了3分鐘加氫，續(xù)航600公里，各方面完全相當(dāng)于燃油車(chē)水平，而且具有純電動(dòng)汽車(chē)的安靜、舒適和相應(yīng)迅速。瞬間就打破了純電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間長(zhǎng)，充電效率低等各種問(wèn)題。但是國(guó)內(nèi)燃料電池汽車(chē)受限于燃料電池成本高，制造技術(shù)和工藝不成熟，重要零件對(duì)外依賴度高，加氫站數(shù)量少，氫安全法規(guī)不完善等問(wèn)題一直被限制在客車(chē)和商業(yè)用車(chē)上。

3 新能源汽車(chē)技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向

（1）電池技術(shù)和電控技術(shù)需要大力發(fā)展

電池和電控技術(shù)是純電動(dòng)汽車(chē)的兩大核心，涉及汽車(chē)?yán)m(xù)航，安全，動(dòng)力性和舒適性等多方面問(wèn)題。企業(yè)要緊抓核心，加強(qiáng)對(duì)電池和電控系統(tǒng)研發(fā)，努力提高電池能量密度的同時(shí)保證電池的安全性，不斷加強(qiáng)電控管理的同時(shí)保證續(xù)航穩(wěn)定。

（2）加快對(duì)氫燃料電池汽車(chē)核心技術(shù)的攻破

燃料電池作為一款只需要加注氫氣就能跑的汽車(chē)非常值得發(fā)展。它沒(méi)有燃油車(chē)的污染，也不會(huì)像純電動(dòng)汽車(chē)一樣缺失續(xù)航。在動(dòng)力性和噪聲方面也是兼具燃油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)，安靜且動(dòng)力強(qiáng)大。但國(guó)內(nèi)始終未能克服燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)，使得國(guó)內(nèi)燃料電池汽車(chē)發(fā)展緩慢。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，只有掌握了技術(shù)才能發(fā)展，所以，國(guó)家要加強(qiáng)引導(dǎo)，相關(guān)企業(yè)和學(xué)校抓緊研發(fā)，爭(zhēng)取早日攻破燃料電池的技術(shù)難關(guān)。

（3）開(kāi)創(chuàng)新能源汽車(chē)發(fā)展運(yùn)營(yíng)新模式

發(fā)展新模式，拓寬新市場(chǎng)，新能源汽車(chē)才能更好的發(fā)展。新能源汽車(chē)要發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)特色，創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)，創(chuàng)新發(fā)展。純電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)租賃就是一個(gè)很好的發(fā)展模式，用戶可以通過(guò)app臨時(shí)租用車(chē)輛，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上租用，異地還車(chē)[11]。汽車(chē)充能由租賃公司負(fù)責(zé)可以，實(shí)現(xiàn)高效統(tǒng)一的管理。除了，汽車(chē)租賃以外，新能源汽車(chē)還可以用作觀光旅游汽車(chē)，作為游客體驗(yàn)和駕駛車(chē)輛。讓游客在大型景點(diǎn)可以自行駕駛汽車(chē)前往獨(dú)特景點(diǎn)游玩，讓旅客體驗(yàn)新能源汽車(chē)的駕駛樂(lè)趣。

（4）加強(qiáng)新能源汽車(chē)宣傳，完善新能源汽車(chē)配套服務(wù)

雖然我國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，但是相關(guān)配套服務(wù)存在很大空缺，宣傳力度也不夠。企業(yè)要在發(fā)展汽車(chē)技術(shù)的同時(shí)不忘完善相關(guān)服務(wù)產(chǎn)業(yè)，要大力開(kāi)展與地方商業(yè)的合作，加快推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，盡快普及充電樁、換電站、加氫站和新能源汽車(chē)維修點(diǎn)。

4 總結(jié)

本文主要闡述了三種新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及其相關(guān)技術(shù)水平現(xiàn)狀，簡(jiǎn)析了新能源汽車(chē)未來(lái)發(fā)展方向。未來(lái)新能源汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展可能會(huì)以純電動(dòng)汽車(chē)為主，混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)為輔。隨著純電動(dòng)汽車(chē)電池和電控技術(shù)的進(jìn)一步突破，純電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)快充電、長(zhǎng)續(xù)航，高安全性和耐用性，未來(lái)很有可能完全代替燃油車(chē)在全國(guó)范圍使用。而增程式混合動(dòng)力汽車(chē)會(huì)在純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中充當(dāng)過(guò)渡產(chǎn)品，在純電動(dòng)汽車(chē)普及全國(guó)之前，作為長(zhǎng)續(xù)航版本的新能源汽車(chē)使用。燃料電池汽車(chē)雖然沒(méi)有傳統(tǒng)燃油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的缺陷，但是要攻克的技術(shù)難點(diǎn)太多且太高。

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