新能源汽車(chē)相關(guān)技術(shù)及發(fā)展

張陽(yáng)平

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們生活水平的提高，汽車(chē)已成為人們生活中必不可少的重要組成部分，但由于汽車(chē)動(dòng)力能源的燃燒產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)人們生活環(huán)境造成極為嚴(yán)重的影響；同時(shí)石油資源的短缺與汽車(chē)使用量的增大使得石油資源危機(jī)越來(lái)越強(qiáng)烈。開(kāi)發(fā)新能源汽車(chē)是緩解上述矛盾的必然結(jié)果，也是主要趨勢(shì)。本文就新能源汽車(chē)發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，以供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；燃料電池汽車(chē)；相關(guān)技術(shù)

1、關(guān)于新能源汽車(chē)定義描述

關(guān)于新能源汽車(chē)的定義，其主要是相對(duì)于傳統(tǒng)能源而言；由于其發(fā)展較晚，其定義還不很明確。

新能源汽車(chē)主要指使用非汽油、柴油等作為其主要能源的汽車(chē)。如目前市面上所出現(xiàn)的電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)等，基本涵蓋了目前所有的新動(dòng)力汽車(chē)，如一些采用天然氣及石油氣作為主要?jiǎng)恿Φ钠?chē)，另如采用二甲醚、甲醇等作為其動(dòng)力源的汽車(chē)也包括在內(nèi)。

2、關(guān)于國(guó)內(nèi)外新能源汽車(chē)研究進(jìn)展

能源危機(jī)已是全球主要形式，汽車(chē)使用也是廣大居民生活必須?；诖?，發(fā)展新能源汽車(chē)是全球環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展需要。在國(guó)外。美國(guó)、日本在新能源汽車(chē)研發(fā)中已取得較好成績(jī)。

2.1當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)領(lǐng)域研發(fā)進(jìn)展

我國(guó)人口多，汽車(chē)消耗量大，發(fā)展新能源汽車(chē)是必須及必然要求，同時(shí)也得到了國(guó)家大力重視。如在國(guó)家十一五規(guī)劃中，國(guó)家投資大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)用于新能源汽車(chē)的研發(fā)，使得這些年，我國(guó)新能源汽車(chē)研發(fā)取得較大的進(jìn)展。首先在產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)方面，我國(guó)加強(qiáng)了企業(yè)與高校等單位合作力度，使得其關(guān)鍵技術(shù)及生產(chǎn)取得了較好進(jìn)展。如目前在燃料電池汽車(chē)方面取得巨大的成果。如從電池材料研發(fā)、部分關(guān)鍵零部件生產(chǎn)等已基本形成一定規(guī)模。

3、新能源汽車(chē)技術(shù)原理及相關(guān)技術(shù)分析

3.1燃料電池汽車(chē)主要技術(shù)分析與工作原理

燃料電池汽車(chē)是一種電動(dòng)汽車(chē)。主要技術(shù)包括電池技術(shù)、電機(jī)技術(shù)和控制器技術(shù)。電池技術(shù)的主要性能指標(biāo)是比能量、能量密度、比功率、循環(huán)壽命和成本。電機(jī)技術(shù)，當(dāng)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能時(shí)，電機(jī)表現(xiàn)為電動(dòng)機(jī)的工作特性；當(dāng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能時(shí)，電機(jī)表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)的工作特性?？刂破骷夹g(shù)就是通過(guò)控制電機(jī)的電壓和電流來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。

燃料電池汽車(chē)的工作原理就是利用燃料電池產(chǎn)生出來(lái)的電能來(lái)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)汽車(chē)中的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而帶動(dòng)汽車(chē)的前橋（或后橋）等行走機(jī)械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)。

3.1.1燃料電池汽車(chē)的定義

關(guān)于燃料電池汽車(chē)，就是以氫氣作為燃料，零污染；與純電動(dòng)汽車(chē)相比，氫氣燃料電池汽車(chē)只需3～5min就能充滿(mǎn)長(zhǎng)途行駛所需的電量，而Tesla Model S 至少需要20min才能充滿(mǎn)電，但行駛距離還不到氫氣燃料電池的一半。此外，燃料電池采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，省去了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)所需要的復(fù)雜的動(dòng)力裝置。迄今已研發(fā)出多種類(lèi)型的燃料電池中，質(zhì)子交換膜燃料電池電動(dòng)汽車(chē)和固體氧化物燃料電池電動(dòng)汽車(chē)是最有希望成為燃料電池汽車(chē)的動(dòng)力源。以下對(duì)上述二種類(lèi)型燃料電池汽車(chē)進(jìn)行介紹。

3.1.2質(zhì)子交換膜燃料電池電動(dòng)汽車(chē)基本動(dòng)力組成及需要解決的問(wèn)題

質(zhì)子交換膜燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的主要部件有燃料電池發(fā)電機(jī)、動(dòng)力電池、DC/DC功率變換器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、供氫系統(tǒng)等組成。中國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距主要體現(xiàn)在技術(shù)上：關(guān)鍵材料未能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；部件制備技術(shù)落后；系統(tǒng)耐久性和可靠性有待提高。而且，還需要解決商業(yè)化的問(wèn)題：延長(zhǎng)燃料電池的壽命；降低燃料電池系統(tǒng)的成本。

3.1.2固體氧化物燃料電池汽車(chē)基本動(dòng)力源及發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)

固體氧化物燃料電池汽車(chē)的燃料適用面廣，可以用煤氣、天然氣、石油氣、沼氣、甲醇等作為燃料氣，不需要貴金屬催化劑，而且不存在液體燃料滲透問(wèn)題。汽車(chē)能量耗盡后，只需補(bǔ)充燃料即可工作。在汽車(chē)上主要應(yīng)用與三方面：作為車(chē)用輔助電源、和蓄電池組成混合動(dòng)力、作為車(chē)用單一電源等。

當(dāng)前，我國(guó)的能源發(fā)展將兼顧經(jīng)濟(jì)性和清潔性的雙重要求，盡量減少能源開(kāi)發(fā)利用給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響，努力實(shí)現(xiàn)能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，具有能量密度高、燃料范圍廣和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)的固體氧化物燃料電池是其他燃料電池?zé)o法比擬的。在研究開(kāi)發(fā)中，固體氧化物燃料電池面臨著以下問(wèn)題：電池材料及密封技術(shù)的不成熟、電堆的熱管理、啟動(dòng)慢、成本高的挑戰(zhàn)。雖然，固體氧化物燃料電池的前景要優(yōu)于其他燃料電池，由于其諸多技術(shù)還有待解決。短期內(nèi)還很難達(dá)到其他燃料電池在電動(dòng)汽車(chē)上應(yīng)用的高度。

3.1.3燃料電池汽車(chē)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

隨著氫燃料電池汽車(chē)的上市，氫氣加注站的建設(shè)成為了氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展的最大障礙。氫氣加注站是指儲(chǔ)存氫氣和加注氫氣的站點(diǎn)，主要用途是為燃?xì)淦?chē)補(bǔ)充氫氣。由制氫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)、加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。如圖所示，根據(jù)供氫方式的不同，加氫站各系統(tǒng)的設(shè)備組成及配置可能有所不同，大致相仿。目前我國(guó)在推動(dòng)氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè)方面還存在許多問(wèn)題，雖然出臺(tái)了加氫站的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和設(shè)備能力等經(jīng)常不能完全符合國(guó)內(nèi)的使用要求，在實(shí)際使用過(guò)程中操作復(fù)雜，使用和維護(hù)難度較高。很難保證氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)穩(wěn)定、持續(xù)的向前發(fā)展。故我國(guó)發(fā)展新能源汽車(chē)的道路任重道遠(yuǎn)。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述。應(yīng)對(duì)目前能源不足及環(huán)境污染嚴(yán)重的問(wèn)題及汽車(chē)使用量大的現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)新能源汽車(chē)已成為全球未來(lái)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。基于我國(guó)基本國(guó)情，人口數(shù)量大，汽車(chē)使用量大而能源短缺的特點(diǎn)。發(fā)展新能源汽車(chē)是解決我國(guó)城市環(huán)境污染及可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。本文就國(guó)內(nèi)外新能源汽車(chē)的發(fā)展情況進(jìn)行的分析。并對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)及純電動(dòng)汽車(chē)的基本原理及相關(guān)及技術(shù)進(jìn)行了分析，以供參考。

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