新能源汽车的技术原理和优缺点探究

金希计

摘 要：新能源汽车已经成为汽车工业发展的主要方向，基于这样的背景，探讨新能源汽车的技术原理和优缺点，能够更好的指导新能源汽车的发展，对于加快新能源汽车技术的进步具有十分重要的现实意义。

关键词：新能源汽车 技术原理 优缺点

1 引言

新能源汽车是指相对于传统常规能源作为主要动力来源的内燃机汽车而言的概念。新能源汽车技术在发展的过程中，做到了减少污染物排放，提高动力转化效率，促进了低碳经济的发展。现今新能源汽车主要有燃料电池汽车、混合动力汽车、以及纯电动汽车三种。

2 新能源汽车的技术原理

燃料电池汽车、混合动力汽车以及纯电动汽车虽然同属于新能源汽车的共同领域，但具体来看，不同类型的新能源汽车在技术原理上也有所不同。

2.1 燃料电池汽车技术原理

燃料电池汽车是一种用车载燃料作为电池装置为汽车提供需要的电力，作为汽车动力来源的新能源汽车。一般电磁装置使用的燃料为高纯度氢气或者含氢燃料。燃料电池汽车的工作原理是将作为燃料的氢作为电池，在工作过程中大气中的氧气发生氧化还原反应，从而产生电能，通过电能驱动带动电机工作，再由电机驱动汽车的机械传动结构，带动汽车前桥或后桥驱动汽车前进。燃料电池汽车的核心部件是燃料，燃料电池的反应会产生少量的二氧化碳氮氧化物，副产品主要是产生水，因此也被称为绿色新型环保汽车。

2.2 混合动力汽车技术原理

广义上的混合动力汽车主要是指车辆驱动系统由两个或者多个同时运转的单个驱动系良好组成的汽车，汽车在行驶的过程中，依据行驶功率的不同决定由两个驱动系统或者是单独驱动系统提供。通常意义上的混合动力汽车主要是指油电混动汽车，及动力系统与传统的内燃机和电动机作为动力来源，也有一些发动机改造过后使用其他燃料代替压缩天然气和丙烷。混合动力汽车的动力驱动主要由控制系统、驱动系统以及辅助动力系统和电池包组成。在工作原理上，由于两套动力来源系统的组成方式不同，工作原理也有所不同。以串联式混合动力电动汽车为例来说，在汽车行驶之处，蓄电池电量饱满，其能量输出能够满足车辆行驶需求，辅助动力系统则不需要工作，当蓄电池电量低于60%或更低时，辅助动力系统介入，而当车辆需求的能量较大时，辅助动力系统和蓄电池组同时为汽车提供驱动所需能量，而当汽车所需能量较小时，则单独有辅助系统提供形势所需能量，同时还能够给蓄电池充电。

2.3 纯电动汽车技术原理

纯电动汽车主要是指以车载电源为动力，通过电机驱动车辆前桥或后桥行驶，由于纯电动汽车基本实现了零排放，因此其发展前景被普遍看好，但当前纯电动汽车在电池包技术研发上尚未成熟。纯电动汽车完全可以用充电电池，作为动力来源，一般电池有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。纯电动汽车已经有100多年的发展历史，但通常只局限于特定的应用范围，因此市场较小。当前，纯电动汽车的技术普遍成熟，但还是存在价格过高、电池寿命短、外形尺寸相对较大充电时间较长的缺点，阻碍了纯电动汽车的进一步发展。纯电动汽车的核心技术主要包括电池技术、电力驱动及其控制技术、电动汽车整车技术、能量管理技术。电池组是电动汽车的动力来源，也是制约电动汽车发展的关键因素。电动机与驱动系统是电动汽车的关键部分，是确保电动汽车良好性能的基础，通过电力驱动系统，能够将电能转化为动能去时汽车前进，随着信息技术和计算机科学的不断发展，电动汽车的电力驱动和控制技术趋于智能化和数字化发展，进一步推动了电动汽车的发展。电动汽车整车技术也是纯电动汽车发展的关键，由于电动汽车电池包占比较大，从而采用精致的复合材料优化汽车整车的结构，能够减轻汽车自身重量，进一步提高汽车的动力。能量管理技术是电动汽车的智能核心，电动汽车不仅要有优良的机械性能和电动驱动性能，还要做好能量管理技术，才能使电动汽车的性能达到最佳状态。

3 新能源汽车的优缺点

3.1 燃料电池汽车的优缺点

燃料电池的主要优势主要有汽车的尾气排放接近零排放状态，或者能够达到国家规定的排放标准;能够有效缓解因机油泄漏产生的水污染问题;有效降低温室气体的排放情况，减轻大气污染;有效提高发动机的效率，使发动机效率能够达到最大程度的转化;燃料电池汽车在运行过程中较为平稳，并且没有多余的异响和噪音，提升了乘驾的舒适感和体验感。虽然燃料电池汽车的优势较多，缺点也相对明显，其主要缺点体现在，这种技术的实现难度较高，因此燃料电池汽车的成本普遍较高，并且应用范围较小，例如以甲烷和汽油作为燃料的燃料电池汽车，只局限于电厂或者叉车等工业领域使用。由于燃料电池汽车的底盘布置，也决定了燃料电池汽车在恶劣路面下的通信能力相对较低。

3.2 混合动力汽车的优缺点

混合动力汽车的优势更加明显，与传统的内燃机汽车相比，混合动力汽车的能源及工作总是处在最佳工况，因此油耗较低，对于车主而言，较低的油耗提高了其經济价值，其他的降低了汽车养护以各种支出成本;内燃机在最佳工况时提供动力介入，因此燃料的燃烧更加充分，排放的气体也更加符合排放标准，起步和怠速;混合动力汽车不需要外部供电系统，汽车本身能够实现供电，因此解决了充电桩等基础设施问题，车主也无需担心电池电量耗尽汽车无法行驶的状况;相较于纯电动汽车，混合动力汽车的电池组更小，随着技术的不断发展，电池组的小型化使得汽车的使用成本和整体重量都比电动汽车要低，其经济性和实用性进一步提高;混合动力汽车的发动机和电动机两者之间动力可以实现互补，在低速行驶时可以由电机驱动，在需要较大能量时，电机和内燃机同时工作，为汽车提供较大能源供应，使汽车能够实现各种情境下的应用。以当前的技术水平和应用条件来看，混合动力汽车在汽车产业化和市场化最具发展前景，汽油燃料发动机性能好、反应快、工作时间长的优点，也有电动机不污染和低噪音的好处，将电动机和内燃机的工作效率都发挥到了最佳状态。

混合动力汽车的主要缺点体现在其新车价格很贵，因此购车成本较高，对于车主而言，节省的燃料费与新车购车价格抵消大半，因此，混合动力能源的汽车在价格上不具备较大优势;混合动力电动汽车，在电池组老化之后需要进行更换，这对于车主而言也是一笔不小的开销，进一步增加了用车成本;由于混合动力汽车使用两套驱动系统，动力系统的增加意味着故障发生概率增加，无疑增加了车主的用车之处;混合动力汽车的保值率也相对较低，越到后期越不保值，在进行二手车交易的過程中，接手人首先要考虑电池组更换问题，因此对混合动力汽车的选购意愿不强;除此之外，混合动力汽车的核心技术“ECVT”技术专利存在垄断性，其他厂家无法选择该技术，限制了混合动力汽车的发展。

3.3 纯电动汽车的优缺点

纯电动汽车的主要优势体现在无污染、噪音小。纯电动汽车在工作的过程中，完全没有内燃机汽车产生的废气，因此不存在汽车排放的尾气污染，对于环境保护和空气清洁具有十分重要的作用;纯电动汽车无内燃机，因此也没有内燃机产生的噪音，进一步提升了乘驾感受，和舒适度;相对于混合动力汽车和燃料电池汽车而言，纯电动汽车完全以电动机代替内燃机，通过使用单一的电能源，使得纯电动汽车的电控系统结构更加简化，进一步降低了成本;纯电动汽车的结构简单，维修起来更加方便，以电动机为核心的纯电动汽车，传动部件相对较少，维修保养的工作量小，一些纯电动汽车采用交流感应电动机时，电机无需进行维修养护;相较于其他两种新能源汽车，纯电动汽车的能量转换效率更高。

电动汽车的缺点主要体现在充电难，纯电动汽车供电需要充电桩，由于基础设施建设跟不上电动汽车的发展，导致充电困难;纯电动汽车的续航里程也相对较短，受限于电池包的容量，大多数纯电动汽车的续航里程都在100-200公里左右，几乎只能满足日常通勤;纯电动汽车还存在充电慢的缺点，在需要急需用车时，纯电动汽车充电慢的缺点更加明显。

4 结语

综上所述，不同类型的新能源汽车在结构和技术原理上都有所不同，其优势和缺点也各有不同，通过探究新能源汽车的技术原理和优缺点，能够更好的指导新能源汽车技术的发展，更好的促进我国汽车工业的繁荣。

参考文献：

[1]曹坚.新能源汽车技术的技术原理和优缺点探究[J].创新科技导报，2016（27）：60.

[2]徐群杰.新能源汽车技术的技术原理和优缺点探究[J].科技风，2018（02）：130.

[3]潘石峰.新能源汽车技术原理及其技术要点[J].中国新技术新产品，2018（09）：14-15.