新能源汽车的节能技术分析

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工 业 技 术

０　前言

能源是人类文明发展的基石，现代文明的发展是经过能源的发展升级而逐渐演变至今，随着石油资源的大量开采以石油资源为主的传统能源逐步消耗殆尽，加之环境污染问题，现代汽车产业急需引入新能源用以取代原有的能源结构，实现汽车产业的跨越式发展。在加快新能源汽车开发的同时需要积极做好节能与环保技术的研究与应用，促使汽车产业实现对于能源的精细化应用。

１　新能源汽车技术发展现状

随着以原油为代表的传统能源日渐枯竭，开发新型车用能源成了全世界各个国家所需考虑的重要问题。新能源汽车技术就是在这一基础上发展起来的，应用于汽车的新能源技术包括：混合动力汽车、纯电动汽车、氢动力汽车、生物乙醇汽车以及燃气动力等其他类型的车辆。混合动力车辆主要以日企为主要生产商并将这一类型的车辆成功投放到了日本、中国、北美以及欧洲等市场，混合动力汽车的市场占比较小且价格比同等传统汽车昂贵。纯电动汽车是全球各国车企重点研发的一种新能源车型，且在纯电动汽车的各重点领域中都有所突破，现今以特斯拉公司所生产的纯电动汽车为例，其一次充电能够行驶约600 km 以上，使用专用充电站快速充电的时间可以压缩至极短的时间，已初步具备了商业应用的价值。燃气动力汽车和氢能源汽车的相关技术也取得了关键性的突破。下面就将新能源汽车中的纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车技术进行相关介绍。

１．１　纯电动汽车技术

纯电动汽车技术主要是指汽车动力源不是传统汽车的燃油发动机，而是动力电池。工作原理是动力电池电能通过带电压转换器的逆变器根据车辆负荷调节电压后将直流电转化为交流电提供给电动机产生驱动力驱动车辆行驶。电动机根据汽车行驶状况可向外输出动力，也可作为发电机为动力电池充电。纯电动汽车滑行与刹车时根据动力电池电量与其当前状况可以进行能量回收为动力电池充电而增加续航里程，续航里程主要取决于动力电池种类与容量，纯电动汽车还可以通过电网为其充电，保证汽车的续航里程。由于纯电动汽车实现了汽车的零排放，电池技术也有所突破，所以世界各大汽车厂商都致力于研发纯电动汽车，使该技术日益

完善。

１．２　混合动力汽车技术

混合动力汽车技术主要是指汽车的动力源由动力电池和传统燃油发动机2个部分组成，两者相辅相成将各自的动力根据车辆的负荷与运行状况叠加在一起向外输出，两者又可独立工作完成对于车辆的驱动。一般来说传统燃油发动机驱动多作为车辆的主驱动技术，电力驱动主要用于车辆起步、中低速行驶、泊车等中小负荷状态下车辆的驱动，当汽车急加速、重载或高速行驶时电力驱动又作为辅助动力与发动机动力叠加到一起共同驱动以保证车辆强劲的动力性能。电力驱动多作为辅助驱动，其要求具有较强的适应性且根据不同的工况特性来平衡功率，还需要能够完成对能量的再生与存储。混合动力系统按结构可分为串联式、并联式与混联式，目前并联和混联式混合动力汽车较为常见，而混联式综合性能最佳，按充电方式又可分为非插电式混合动力与插电式混合动力，非插电式混合动力汽车纯电驱动续航里程相对较短，而插电式混合动力汽车可以通过电网为动力电池充电，纯电驱动模式续航里程更长，经济性能、使用性能与排放性能优于非插电式混合动力汽车。混合动力汽车综合性能与传统汽车相比虽然略胜一筹，但没有实现汽车零排放，由于技术较为成熟，世界各大汽车厂商已对其批量生产，但只作为新能源汽车的过度产品。

１．３　燃料电池汽车技术

燃料电池汽车主要通过燃料经过化学反应形成可供利用的电能去驱动汽车行驶。与常规电池电动车辆有所不同，通过加入燃料与燃料氧化剂形成氧化反应并产生电能来为动力电池充电，由动力电池为车辆提供电力进行驱动，燃料电池与氧化剂所形成的氧化反应器能源转换率高达90 %左右，具有极高的能源转换效率。燃料电池汽车其主要使用的燃料为氢气，利用氢燃料的化学反应形成电能来驱动汽车行驶，不同于传统燃油车，燃料电池汽车没有了燃油的燃烧过程，因此不会产生一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氧化氮等会对环境和人体造成污染的有害气体。丰田汽车公司的氢燃料电池轿车Mirai 是丰田首款量产的氢燃料电池汽车，Mirai 在行驶过程中不加油、不充电、不排放尾气，唯一排放的废物是纯净水，它的工作原理是通过电解水制氢，再把氢气加入车内燃料电池堆栈发生化学反应产生电能为动力电

新能源汽车的节能技术分析

孙宝明

（沈阳职业技术学院汽车分院，辽宁 沈阳 110015）

摘 要：汽车产业是一个国家发展的支柱性产业。我国汽车产业发展迅猛已经成了汽车保有量增速最快的国家，大量增加的汽车保有量尽管为民众的出行带来了较大的便利，但是也存在着较为严重的环保和能源问题。为解决困扰汽车发展的能源问题，国家通过技术研发与能源替代不断将新能源技术应用于汽车中，为汽车发展注入新动力.在加大新能源应用的同时也需要积极做好节能技术在汽车中的应用，用以提高能源的利用率，实现对于能源的节约、清洁、高效利用，促进汽车产业的可持续发展。关键词： 汽车；新能源；节能环保中图分类号：S210 文献标志码：A

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池充电来驱动电机为车辆提供动力，虽然燃料电池名字里面有“燃料”字样，同时氢气也能够与氧气在一起剧烈燃烧，但在燃料电池中却不是利用燃烧来获取能量，而是利用氢气跟氧气化学反应过程中的电荷转移来形成电能的。相比纯电动车而言，目前充电最快的特斯拉Model S 的超级充电站也需要1.25 h 才能充满电量，而氢气加注的速度则更快，仅需3 min 即可充满两个储氢罐，并且超过600 km 的续航里程，甚至比普通燃油车综合使用性能更加优越。

纯电动汽车、混合动力汽车与燃料电池汽车动力性能、舒适性能与经济性能远超过传统汽车，特别在节能减排方面表现得尤为突出。目前国内新能源汽车以纯电动与混合动力汽车为主。因为氢燃料电池汽车具有充氢时间短、排放无有害成分、续航里程长等优势，基本解决了能源与环保的问题，所以是新能源汽车的发展趋势。

２　太阳能技术在汽车领域中的应用

太阳能技术能够有效的利用太阳作为能源与传统燃油能源相比其更高效也更节能，太能技术利用光伏面板完成太阳能与电能的转换，并将转化完的电能存储在电池内，现今的太阳能转换利用率能够达到约23 %左右，太阳能汽车由于能够接收太阳能因此对于能源的消耗较少，仅2 m 2~3 m 2的太阳能面板所提供的转化电能就能够满足太阳能汽车的行驶所需，太阳能汽车对于能源的利用率较高，与传统能源车相比降低了约2/3左右的热能损耗，大幅减少了能源需求与损耗，也更加环保。太阳能汽车主要利用电动机驱动，控制更加简单、高效。

２．１　太阳能汽车所主要应用的技术分析

太阳能汽车主要由电池技术、电机驱动技术、车体技术、能量管理技术等几大部分所组成，与传统燃油车相比极大地简化了车辆的结构与构成，整体车辆显得更加简洁、合理。太阳能电池是太阳能汽车的电能存储与转化的重要部分，其转换率直接影响着车辆的行驶特性。现今应用于太阳能汽车中的电池主要为硅电池与薄膜电池两大类。太阳能汽车的车体部分在风阻方面更加优化，车辆整体线条更加柔顺，形状相对扁平以便车辆在行驶过程中消耗的能源更少。汽车的底盘部分主要包括承载式、半承载式以及无载荷组合式三大结构，总体来说，上述3种结构都能够满足车辆的承载和载荷需求，在太阳能汽车设计中需要注意上述三种底盘结构所存在的区别，做好对于太阳能汽车底盘结构的优化。

２．２　太阳能汽车驱动技术

太阳能汽车现今虽然技术有所突破，但是在能源转换效率以及车载电池方面仍然存在一定的不足。太阳能汽车的动力构成主要是以混合驱动技术为主的，以太阳能作为辅助能源，燃油系统作为主要的动力源，在太阳能汽车行驶的过程中完成各驱动能源的切换、优化。在太阳能汽车行驶过程中对于低速、匀速部分主要以太阳能能源系统为驱动能源，而当太阳能汽车遭遇爬坡、加速等高能耗部分时则需要以燃油系统为主，太阳能汽车的电池部分则进入蓄电、充电模式。对于太阳能汽车的蓄电电池能够在太阳能汽车行驶过程中及天气晴好状态下对太阳能汽车的蓄电池进行充电用以满

足车辆行驶对于电能的需求。此外，在特殊情况下还可以使用电网对车辆动力电池进行充电用以满足太阳能汽车夜间行驶的动力需求。当太阳能汽车全部采用电力驱动时，对于电能的使用和消耗应当构建起完善的能源管理系统，以便在太阳能电池在最大功率点下进行高效、节能工作。

３　应用于汽车中的节能技术３．１　创驰蓝天技术

创驰蓝天技术其主要原理在于对汽车车辆尾气进行二次利用，利用尾气所具有的热能和压力来提高汽车对于能源的利用效率，实现节油、增效的目的。此外，蓝驱技术在汽车中的应用还通过对汽车的外形、传动等部分进行优化，降低汽车行驶过程中的燃油消耗。蓝驱技术应用于汽车中时，借助于建模与风洞模拟，将汽车外形的风阻降至最优化水平，完成对于汽车底盘高度、胎压、滚动阻力以及风阻系统等的优化、调节，用以最大限度地提升车辆在行驶时的效率，实现汽车的节能。

３．２　汽车压燃技术

汽车压燃技术通过改变车辆的点火方式，提高了车辆发动机对于燃料的压缩比，以使车辆发动机对燃料的压缩比更高，提高燃油的使用效率，实现节能减排。此外，压燃技术在汽车中的应用还能够有效地缩短发动机的燃烧周期、降低燃烧温度以及降低辐射热传递。

４　结语

汽车作为重要的陆上交通工具在近现代文明发展中扮演着重要的角色。现代社会的发展对于汽车提出了更高的要求，以太阳能、电能为代表的新能源驱动技术在逐步地应用于汽车发展中，为汽车的发展提供了新的发展方向。该文在分析新能源汽车技术发展特点与现状的基础上对新能源汽车技术的应用特性及节能技术进行了分析介绍。

参考文献

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[2]史永基，高雅利，王宇炎，等.新能源汽车节能减排技术研究进展（2）——能量管理系统（上）[J].传感器世界，2011 ， 17 （8） ：6-12.

[3]侯彦羽.低排放导向下新能源汽车节能控制技术及优化[J].南昌大学学报（理科版），2017 （4） ：383-385.