汽車新能源與節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用問題研究

【摘 要】目前，汽車耗能和廢氣排放嚴(yán)重威脅著人們的生產(chǎn)生活和健康。據(jù)有關(guān)研究報(bào)告，2050年預(yù)計(jì)全球汽車將增加到25000億輛。如果這些汽車均用汽油和柴油驅(qū)動(dòng)，廢氣污染將使人類在地球上無法生存!因此，當(dāng)前人類社會(huì)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，最迫切需要的是有一個(gè)清潔、有效、智慧、友善的地球大家園。就汽車工業(yè)而言，當(dāng)務(wù)之急就是節(jié)能減排，研發(fā)新型汽車，如電動(dòng)汽車(Electric Vehicles，EVs)、混合電動(dòng)汽車(Hybrid Electric Vehicles，HEVs)和燃料電池汽車(Fuel cell Electric Vehicles，F(xiàn)CVs)等。本文就當(dāng)前汽車新能源與節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了簡要的探討。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能環(huán)保;汽車新能源;節(jié)能技術(shù);應(yīng)用研究

0.引言

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源，或者是使用常規(guī)的車用燃料采用新型車載動(dòng)力裝置，綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、其他新能源（如高效儲(chǔ)能器）汽車等。

在能源緊缺、環(huán)境污染越來越嚴(yán)重的今天，新能源汽車已成為汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的趨勢(shì)。我國政府也高度重視，發(fā)展新能源汽車已上升至國家戰(zhàn)略高度。

1.我國新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

我國汽車工業(yè)走節(jié)能環(huán)保發(fā)展道路，降低汽車排放污染、擺脫對(duì)石油依賴，保障國家能源安全、培育后金融危機(jī)時(shí)代新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和新型產(chǎn)業(yè)共同決定了發(fā)展新能源汽車的必要性和意義。

我國新能源汽車技術(shù)的發(fā)展歷史可追溯到上世紀(jì)90年代初。2001年，我國啟動(dòng)了“863”計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)，涉及的電動(dòng)汽車包括3類：純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池汽車，并以這3類電動(dòng)汽車為“三縱”，多能源動(dòng)力總成控制、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力蓄電池為“三橫”，建立“三縱三橫”的開發(fā)布局。基本跟上了全球的步伐，大體與世界站在同一“起跑線”。

目前，我國已具備發(fā)展新能源汽車的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的開發(fā)，新能源汽車研發(fā)能力由弱變強(qiáng)，3類新能源汽車分別完成了功能樣車、性能樣車和產(chǎn)品樣車試制。在新能源汽車用動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵零部件技術(shù)、電子控制技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)上取得了較大進(jìn)展，已初步形成新能源汽車關(guān)鍵零部件配套產(chǎn)業(yè)鏈。

同時(shí)，國家和地方兩層面的政策共同促進(jìn)新能源汽車發(fā)展；主要整車企業(yè)也逐步重視電動(dòng)汽車的發(fā)展，不斷加快電動(dòng)汽車研制開發(fā)，將電動(dòng)汽車納入企業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃，積極著手進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化布局和能力建設(shè)；相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、管理體系已初步建立，為產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)；公眾對(duì)新能源汽車的認(rèn)知度也顯著提升。這使得我國具備了相對(duì)好的新能源汽車政策環(huán)境。

2.汽車節(jié)能技術(shù)

2.1汽車混合動(dòng)力技術(shù)

汽車混合動(dòng)力技術(shù)是當(dāng)前汽車新能源與節(jié)能技術(shù)中發(fā)展較為成熟的一項(xiàng)技術(shù)，也是人們較為熟悉的技術(shù)。在汽車混合動(dòng)力技術(shù)方面，豐田作為先行者憑借混合動(dòng)力的環(huán)保理念取得了極好的成級(jí)。目前所采用的汽車混合動(dòng)力技術(shù)，有汽油機(jī)與電動(dòng)機(jī)混合、柴油機(jī)與電動(dòng)機(jī)混合兩種。實(shí)際上，混合動(dòng)力技術(shù)主要是應(yīng)用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)相配合，以獲得加速成和爬坡等工況下所需要的爆發(fā)力，而在汽車高速巡航狀態(tài)時(shí)，則減少發(fā)動(dòng)機(jī)出力，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗。此外，混合動(dòng)力技術(shù)還有能量回收技術(shù)的應(yīng)用，在汽車制動(dòng)情況下，可以將制動(dòng)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)變，提供給電動(dòng)機(jī)作為能量。通常情況下，混合動(dòng)力汽車可以選擇單獨(dú)使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。從電機(jī)輸出功率在整個(gè)混合動(dòng)力系統(tǒng)功率中所占的比重來看，可分為混合動(dòng)力系統(tǒng)、輕混合動(dòng)力系統(tǒng)、中混合動(dòng)力系統(tǒng)、完全混合動(dòng)力系統(tǒng)。第一種混合動(dòng)力系統(tǒng)所采用的混合動(dòng)力，是在內(nèi)燃機(jī)上增加啟動(dòng)電機(jī)的方是所獲取的，所采用的啟動(dòng)電機(jī)是發(fā)電啟動(dòng)一體式電動(dòng)機(jī)，以此為基礎(chǔ)控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止。輕混合動(dòng)力系統(tǒng)則采用集成啟動(dòng)電機(jī)，這一第汽車減速成和制動(dòng)時(shí)，能夠吸收部分能量，而在汽車行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)則等速運(yùn)轉(zhuǎn)。中混合動(dòng)力系統(tǒng)采用高電壓電機(jī)，當(dāng)汽車在加入或大負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，電機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)以補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)自身功率的不足。完全混合動(dòng)力系統(tǒng)采用高壓啟動(dòng)電機(jī)，其混合程度可達(dá)50%以上，是當(dāng)前混合動(dòng)力技術(shù)發(fā)展的主要方向。

2.2藍(lán)驅(qū)技術(shù)

藍(lán)驅(qū)技術(shù)是在原發(fā)動(dòng)機(jī)和車型基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，以降低汽車燃油消耗的節(jié)能技術(shù)。相較于普通車型，應(yīng)用藍(lán)驅(qū)技術(shù)的車型調(diào)整了變速箱3 擋到5 擋的傳動(dòng)比，使汽車在高速成巡航狀態(tài)下能夠更省油。同巔，藍(lán)驅(qū)技術(shù)還從空氣動(dòng)力學(xué)原理出發(fā)，對(duì)車身設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，如底盤高度、風(fēng)阻系數(shù)、胎壓、滾動(dòng)阻力等。

2.3汽車壓燃技術(shù)

目前汽車所采用的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，所采用的燃料主要為汽油和柴油，汽油采用火花塞點(diǎn)火，柴油采用活塞壓燃方式點(diǎn)火，點(diǎn)火方式的不同使得紫油機(jī)壓縮比比汽油機(jī)更高，燃油效率相對(duì)較高，但汽油機(jī)所采用的火花塞點(diǎn)火方式，使其發(fā)動(dòng)機(jī)工作震動(dòng)小，噪音小。汽車壓燃技術(shù)則是將兩種技術(shù)進(jìn)行融合所產(chǎn)生的新技術(shù)，采用汽車壓燃技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其技術(shù)結(jié)構(gòu)相較于普通發(fā)動(dòng)機(jī)更為復(fù)雜，其壓縮比更高，燃料能在同一時(shí)間燃燒，從而提高了燃油使用率，同時(shí)由于采用了稀薄的混合氣壓縮點(diǎn)燃， 能有直接通過調(diào)節(jié)噴油量來調(diào)節(jié)扭矩而不用節(jié)氣門。此外，由于采用壓燃技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度極低，能有效減少輻射熱傳遞，且燃燒周期短，其燃燒過程更多是化學(xué)反應(yīng)，在目前污車節(jié)能技術(shù)中發(fā)展相對(duì)成熟。

新能源汽車發(fā)展建議

3.新能源汽車技術(shù)發(fā)展所遇問題的建議

3.1 繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品的開發(fā)、改進(jìn)工作

我國在傳統(tǒng)汽車，特別是關(guān)鍵零部件總成方面的開發(fā)、制造等方面還遠(yuǎn)落后于歐美日等汽車強(qiáng)國。新能源汽車主要是對(duì)傳統(tǒng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行更新改進(jìn)，傳統(tǒng)汽車搞不好，將來新能源汽車產(chǎn)品也會(huì)落后于汽車發(fā)達(dá)國家。因此，中國汽車工業(yè)還需繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品的開發(fā)、改進(jìn)工作，真正理解汽車的理念。應(yīng)實(shí)行推廣新能源汽車和改造傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品“兩手抓”的政策，共同促進(jìn)我國汽車工業(yè)的進(jìn)步。

3.2 鼓勵(lì)并加強(qiáng)國內(nèi)自主研發(fā)、自主創(chuàng)新，掌握核心技術(shù)

發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)，投資巨大且短期內(nèi)難以收到回報(bào)，單個(gè)企業(yè)難以承受沉重負(fù)擔(dān)，需要國家的支持。面對(duì)發(fā)展新能源汽車的巨大投入以及未來的不確定性，政府要起到主導(dǎo)作用，貫徹產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合攻關(guān)的方針，通過整合國內(nèi)科技、資金和人力資源，集中有限的資金和科研人員，利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)，直接投入資金鼓勵(lì)研發(fā)新能源汽車關(guān)鍵的零部件、動(dòng)力總成，如電池、電動(dòng)機(jī)等，形成標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化[1-3]。一定要在汽車節(jié)能、環(huán)保技術(shù)上面取得突破，掌握核心技術(shù)，避免步傳統(tǒng)汽車發(fā)展被動(dòng)老路：引進(jìn)-落后-再引進(jìn)-再落后。

同時(shí)，要加大知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的前提下，鼓勵(lì)企業(yè)到海外注冊(cè)專利和購買外圍專利，增強(qiáng)產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新和競爭力。政府還應(yīng)重視新能源汽車基礎(chǔ)科研投入，因?yàn)榛A(chǔ)科研能力強(qiáng)的國家，即使起步晚，發(fā)展也可能后來居上。

4.結(jié)語

發(fā)展新能源汽車對(duì)于我國汽車工業(yè)來說是千載難逢的機(jī)遇，讓我國汽車工業(yè)可通過對(duì)全新領(lǐng)域的探索，跨越傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域技術(shù)壁壘，而與世界汽車強(qiáng)國站在同一起跑線上。應(yīng)充分調(diào)動(dòng)社會(huì)各方面的力量，發(fā)揮政策和市場的雙重推動(dòng)作用，優(yōu)化新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化資源配置，從而促進(jìn)新能源汽車技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平的提高，朝新能源汽車強(qiáng)國邁進(jìn)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］史永基，高雅利，王宇炎.新能源汽車節(jié)能減排技術(shù)研究進(jìn)展[J].傳感器世界，2011（07）.

［2］李志達(dá)，望義熙，周世權(quán).太陽能車機(jī)電控制系統(tǒng)的研究[J].汽車電器，2010（11）.

［3］李大勝，呂明，石懷榮.徑向嵌套式濕式雙離合器設(shè)計(jì)方法的研究[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（02）.