新能源汽车技术发展与趋势综述

新能源汽车技术发展与趋势综述

新能源汽车相对于传统燃油车在动力、节能、环保、驾乘体验、后期保养等方面具有明显优势，其生产工艺和效率大大高于传统燃油车，是汽车产业未来发展的必然趋势，对汽车产业的整体可持续发展发挥着重要作用，但现阶段较高的生产成本、尚待成熟的车辆技术、配套设施的不完善、相关政策的滞后等一系列问题同样困扰和阻碍着新能源汽车产业的发展，新能源汽车生产企业需进一步提高技术水平和产品质量，同时降低生产成本，从而推动新能源汽车产业的整体发展，制造出更加适合普通消费者的新能源汽车。

标签：新能源汽车；技术；趋势

1 新能源汽车理论综述与发展现状分析

1.1 新能源汽车理论综述

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车按照使用范围可以分为以下几类：

（1）纯电动汽车：纯电动汽车（Battery Electric Vehicle）是以车载电源为动力，以电动机为单一驱动源的汽车，纯电动汽车的电力系统主要由动力电池、驱动电机和电驱控制器等部件组成，由于纯电动汽车没有发动机、多齿比变速箱，使用价格较低的电力作为动力源，与传统燃油车相比具有使用成本低、驾乘体验舒适、后期保养便捷等明显优势，缺点是续航里程短、充电时间长，主要适用于市区内通勤，代表车型有特斯拉Model S、日产聆风、比亚迪e6。

2016年全球纯电动汽车销量达到49.28万辆，占到了新能源汽车总销量的64%，纯电动汽车已经成为新能源汽车销量的绝对主力，在新能源汽车的推广过程中发挥着重要的不可替代作用，是新能源汽车未来的主要发展方向。

（2）插电式混合动力汽车：插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）是在传统燃油车的基础上加装一套电力驱动系统，插电式混合动力汽车的电力驱动系统与纯电动汽车完全相同，由于在相同体积的燃油车内同时存在燃油驱动系统和电力驱动系统，电池容量比纯电动汽车小，发动机性能比燃油车弱，但可以将两套驱动系统组合叠加使用，以达到更高的性能和更长的续航，也可以单独使用电力驱动系统，以达到节能效果，缺点是由于存在两套驱动系统，结构比燃油车和纯电动汽车更复杂，增加了车辆自重，在亏电状态下油耗高、驾乘体验差，代表车型有宝马i8、比亚迪唐。

插电式混合动力汽车很好地解决了纯电动汽车续航短的问题，可以用于远距

离出行，同时因为有发动机，在充电时间过长的情况下可以使用汽油代替，大大缩短了能源补给时间，是在现阶段纯电动汽车技术瓶颈时期的理想过渡车型，插电式混合动力汽车在相当长的时间里仍然会成为新能源汽车推广过程中不可或缺的重要力量。

（3）常规混合动力汽车：常规混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle）与插电式混动动力汽车同样拥有燃油和电力两套驱动系统，不同的是常规混合动力汽车没有充电口，不能外接电源充电，主要是通过发动机驱动发电机发电，与插电式混合动力汽车一样，可以使用单独燃油或电力驱动系统，也可以将两套驱动系统组合使用，代表车型有丰田普锐斯、本田雅阁混动版。

常规混合动力汽车不需要外接电源，充电便捷，油耗显著低于传统燃油车，在新能源汽车发展初期发挥了重要作用，但由于无法单独脱离发动机使用，节能效果一般，同时随着充电设施的逐步完善和更加节能的插电式混合动力汽车的快速发展，常规混合动力汽车发展缓慢，加之目前部分国家和地区把此类车界定为传统燃油车，没有优惠政策和资金补贴，使常规混合动力汽车处境艰难。

（4）其他新能源汽车：包括增程式电动车、氢燃料汽车、太陽能汽车等，这些汽车因为技术和推广方面的原因，适用范围窄，某些车型甚至尚处于试验阶段，没有投放市场，占新能源汽车整体规模的比例很低。

1.2 新能源汽车的特点与优势

与传统燃油车相比，新能源汽车具有以下几个显著优点：

（1）节能环保，使用成本低。

目前大部分新能源汽车都是使用电能作为动力源，少部分使用氢燃料、太阳能等清洁能源，相对于传统汽车使用的汽油或天然气，电能具有价格低、零排放等显著特点，可以达到节约能源、保护环境的作用，顺应目前各国政府和民间倡导的减排倡议，减少对地球环境的破坏，更好地改善大气环境，同时，对于消费者来说，新能源汽车的能耗大大低于传统燃油车，相同里程的花费仅相当于燃油车的约五分之一，使用成本较低。

（2）驾驶乘坐体验上佳。

由于纯电动、氢燃料、太阳能汽车的驱动系统没有发动机和多齿比变速箱，在行驶过程中没有NVH（噪声、振动与声振粗糙度）和多齿比变速器换挡时的顿挫感，同时所需能源都为电能和清洁能源，不会产生刺鼻气味，整个驾乘过程平顺、舒适、安静，可以给驾驶者和乘客上佳的驾乘体验，要远好于燃油车，即使是混合动力汽车，由于一般没有单独的燃油模式，随时需要电力驱动系统的介入，驾乘体验也要好于燃油车，在跟车拍摄、运输易碎物品等特殊情况下可以较好地保证车辆平稳，实用性强。

（3）结构简单，后期保养便捷。

由于纯电动、氢燃料、太阳能汽车的驱动系统没有发动机和多齿比变速箱，只有新能源驱动系统，内部结构相对简单，制造难度大为降低，混合动力汽车虽然相对燃油车结构更复杂，但因为可以单独使用电力驱动系统，在市区通勤的情况下，基本可以当作纯电动汽车来使用，由于结构简单，相对于燃油车繁琐的后期保养，新能源汽车的保养十分便捷，仅需要更换必要的部件即可，此外，新能源汽车的保养周期比传统燃油车更长，保养次数更少，节省使用者的费用、时间和精力。1.3 新能源汽车的发展现状

新能源汽车发展已有200多年的历史，全世界第一辆公认的电动汽车是由英国人罗伯特·戴維森在1873年发明，甚至早于德国人卡尔·本茨发明的内燃机汽车，19世纪末20世纪初是电动汽车发展的黄金期，当时电动汽车占到了汽车整体保有量的50%以上，然而随着石油的大规模开采和内燃机技术的突飞猛进，加之电动汽车在技术方面发展缓慢，燃油车逐渐占据汽车绝对的主导地位，电动汽车发展几乎停滞不前，逐渐被边缘化，到了20世纪末，连续经历两次石油危机使汽车企业重新开始发展以电动汽车为首的新能源汽车，1992年通用汽车推出了纯电动汽车EV1，开启了新能源汽车发展的新篇章，此后，1997年丰田推出了全球第一款混合动力汽车普锐斯，2003年首家单一量产纯电动汽车企业特斯拉（Tesla）成立，并在之后推出多款畅销的电动汽车，新能源汽车自此进入到了一个快速发展期，2017年全球新能源汽车销量122.4万辆，较2016年同比增长58.14%，占全球整体汽车市场的份额大约为1.32%，虽然汽车销量整体比例仍然很低，但是增速远高于传统燃油车，潜力巨大。

2 新能源汽车产业技术发展趋势研究

新能源汽车在性能、节能、驾乘体验等诸多方面具有显著优势，产业发展十分迅速，在短短的数年时间里已经在汽车整体市场中占有了自己的一席之地，但是从整体占比上看依然较低，同时，新能源汽车企业目前在电池续航、成本控制、结构设计等技术领域遇到了发展瓶颈，正在试图研究创新，寻求技术上的突破，一旦成功地解决了目前的发展困境，新能源汽车产业会迎来更加快速的发展，能源汽车未来的发展方向主要包括以下几方面。

2.1 动力电池技术

动力电池的主要功能是储存电能，传输给电机，转化为动能，从而驱动车辆行驶，是新能源汽车的能量和动力来源，在生产成本方面，动力电池的造价会一般占到整车造价的1/3甚至是一半，是新能源汽车最重要和成本最高的核心组成部分，动力电池的技术水平和产品质量往往决定了新能源汽车整车的技术水平和产品质量，电池的能量密度、使用寿命、安全保障等方面很大程度上决定了消费者对新能源汽车的购买意愿，目前动力电池相关新技术在以下几方面快速发展。

2.1.1 全固态锂电池