浅谈汽车新能源技术的发展前景

李雷

摘 要：随着现代经济社会的发展，世界能源资源日益枯竭与地球环境污染日益严重，由此带来的一系列问题都给传统动力汽车行业的发展带来了一定的阻碍。但是随着各大汽车厂家相继开始研发和投产新能源动力汽车，汽车新能源技术的应用、发展及普及情况越来越受到人民的关注，同时包括混合动力车型、纯电动车型、燃料电池车型、氢内燃机车型以及其它新能源车型等在内的新能源汽车的未来发展对整个汽车产业乃至整个人类科技与社会的发展有着革命性的影响。

关键词：新能源；汽车技术；新能源车型；

一、发展新能源汽车的意义

汽车工业是国民经济的支柱产业，它与人们的生活息息相关，已成为现代社会必不可少的组成部分。但是，以石油为燃料的传统的汽车工业，在为人们提供快捷、舒适的交通工具的同时，增加了国民经济对化石能源的依赖，加深了能源生产与消费之间的矛盾。随着资源与环境双重压力的持续增大，发展新能源汽车已成为未来汽车工业发展的方向。

近年来，我国汽车市场发展迅速，已成为全球第二大汽车市场。2009年，我国汽车保有量突破7000万辆，产销量双双突破1300万辆，石油年消耗量将会达到1.2亿吨。目前，我国人均GDP已超过3000美元，消费结构升级是必然趋势，加之我国正处于工业化、城市化和机动化的重要阶段，汽车需求的快速增长难以避免。

因此，新能源汽车将催生汽车动力技术的一场革命，并必将带动汽车产业升级，建立新型的国民经济战略产业，是汽车工业发展的必由之路。新能源汽车的使用的成本非常低廉。将其百公里的用电成本进行换算，电的成本仅是油的成本的20%，也就是说，使用新能源汽车仅需花五分之一的钱就可以跑到与原来相当的公里数。普通汽车，不论是手动档的，还是自动档的，都用变速箱变速，电动车变速是电机驱动，没有变速箱，而且非常强劲。此外，电动车的四轮驱动，原理简单，容易实现，且运行维护方便，不用换机油。新能源汽车的上述特点，决定了它具有强大的生命力和广阔的市场发展前景。设想到2020年，我国新能源汽车占届时汽车保有量20%，约3000万辆，年可以节约石油5000万吨，相当于一个大庆油田一年的石油产量。

二、几种新能源汽车

1.燃料电池汽车。燃料电池汽车（ FCV） 是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。车载燃料电池装置所使用的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气。与通常的电动汽车比较， 其动力方面的不同在于FCV 用的电力来自车载燃料电池装置， 电动汽车所用的电力来自由电网充电的蓄电池。因此， FCV 的关键是燃料电池。

燃料电池是一种不燃烧燃料而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。发电的基本原理是： 电池的阳极（ 燃料极） 输入氢气（ 燃料） ， 氢分子（ H2） 在阳极催化剂作用下被离解成为氢离子（ H+ ） 和电子（ e-） ， H+ 穿过燃料电池的电解质层向阴极（ 氧化极） 方向运动， e-因通不过电解质层而由一个外部电路流向阴极； 在电池阴极输入氧气（ O2） ， 氧气在阴极催化剂作用下离解成为氧原子（ O） ， 与通过外部电路流向阴极的e-和燃料穿过电解质的H+ 结合生成稳定结构的水（ H2O） ， 完成电化学反应放出热量。这种电化学反应与氢气在氧气中发生的剧烈燃烧反应是完全不同的， 只要阳极不断输入氢气， 阴极不断输入氧气， 电化学反应就会连续不断地进行下去， e-就会不断通过外部电路流动形成电流， 从而连续不断地向汽车提供电力。与传统的导电体切割磁力线的回转机械发电原理也完全不同， 这种电化学反应属于一种没有物体运动就获得电力的静态发电方式。因而， 燃料电池具有效率高、噪音低、无污染物排出等优点， 这确保了FCV 成为真正意义上的高效、清洁汽车。

2.混合动力汽车。通常所说的混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle， HEV），即采用传统的内燃机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。

随着世界各国环境保护的措施越来越严格，混合动力车辆由于其节能、低排放等特点成为汽车研究与开发的一个重点，并已经开始商业化。

混合动力汽车使用的电动力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。蓄电池使用的有铅酸电池、镍锰氢电池和锂电池，将来应该还能使用氢燃料电池。

以串联混合动力电动汽车为例，介绍一下混合动力电动汽车的工作原理。

混合动力汽车采用能够满足汽车巡航需要的较小发动机，依靠电动机或其它辅助装置提供加速与爬坡所需的附加动力。其结果是提高了总体效率，同时并未牺牲性能。混合动力车设计成可回收制动能量。在传统汽车中，当司机踩制动时，这种本可用来给汽车加速的能量作为热量被白白扔掉了。而混合动力车却能大部分回收这些能量，并将其暂时贮存起来供加速时再用。当司机想要有最大的加速度时，汽油发动机和电动机并联工作，提供可与强大的汽油发动机相当的起步性能。在对加速性要求不太高的场合，混合动力车可以单靠电机行驶，或者单靠汽油发动机行驶，或者二者结合以取得最大的效率。比如在公路上巡航时使用汽油发动机。而在低速行驶时，可以单靠电机拖动，不用汽油发动机辅助。即使在发动机关闭时电动转向助力系统仍可保持操纵功能，提供比传统液压系统更大的效率。

3.纯电动汽车。纯电动车是指完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动車。车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶， 纯电动车符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。 结构

在纯电动车控制系统中，主要包括4个节点，即主控制器ECU、电机控制ECU、电池控制ECU及CAN总线监控单元。

主控制器ECU相当于纯电动车的大脑，它起到了控制全局的作用。主控制器Ecu接收汽车上传感器的信息，经过A/I）转换后计算、编码为cAN报文，发送到总线上控制其它节点的工作。同时，将一些整车相关信息（车速、电池容量、踏板位置等信息）在组合仪表上显示出来。其中最核心的就是通过传感器的输入值与系统当前状态及汽车工况等条件计算出合适的电机扭矩值，通过CAN总线发送到电机控制系统，指挥电机正确工作。另外，主控制器ECU还控制主继电器的开关，使得整个系统上电和断电。

电机控制ECU相当于纯电动车的四肢。它的主要工作是以主控制器发送扭矩值为输入值，采用双闭环控制来调速电机，使电机工作在需要的转速下。还有，根据电机的温度变化控制电机的冷却水泵和冷却风扇，从而有效地调节电机的温度。

纯电动车的电池是由几十块单体电池成组供电的，并能保证在不供电时电池不成组，每块电池的电压不超过5V。这样由于单个电池性能的差异，就需要在电池充放电过程中经常要均衡电池电压，保证电池性能。电池均衡问题由电池ECU来承担。电池ECU相当于纯电动车的血液循环系统。它提供系统需要的能量，同时，还提供给主控制器电池的信息及电池充放电能力最大值，供主控制器计算电机扭矩时用。

综上可知，在节能和环保的双重压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。

参考文献：

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[3]李军。浅析准“绿色”汽车混合动力汽车与环境保护.

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