汽車新能源與節(jié)能技術應用研究

摘 要：綠色環(huán)保是我國經濟發(fā)展的戰(zhàn)略要求，因此，強化新能源汽車的發(fā)展，進行節(jié)能技術的研究，是我國建設綠色環(huán)保型社會的必然要求，同時也是當前時代發(fā)展中出現(xiàn)的新趨勢，更是我國綜合實力不斷提升的客觀要求。文章在研究中，聚焦這一課題，對相關工程應用展開深入研究。

關鍵詞：汽車 新能源 節(jié)能技術 應用研究 輕量化

1 緒論

隨著科技的進步與發(fā)展，很多新能源產品被生產出來，不斷地替代著傳統(tǒng)能源。這些新能源不僅能夠讓汽車的出行需求得到較好的滿足，還能夠有效地減少傳統(tǒng)能源的消耗，降低或消除有害氣體，實現(xiàn)了保護環(huán)境的目標。此外，節(jié)能技術的進步，讓汽車耗能大大降低，汽車的使用效益大幅提升。當前，為了減少對傳統(tǒng)能源的消耗，我國正在大力推進新能源汽車的發(fā)展，當前的成效是比較顯著的。但是，對新能源汽車應用格局進行分析，不難發(fā)現(xiàn)很多地區(qū)對新能源汽車的接受度并不高，這是因為新能源汽車在部分地區(qū)的接受度并不高。因此，針對汽車新能源及節(jié)能技術展開研究，不斷推廣這些技術，對我國綠色環(huán)保事業(yè)的發(fā)展是極為有利的。

2 汽車新能源與節(jié)能技術的概述

汽車新能源是指以常規(guī)車用燃料之外的能源來驅動車輛運行的能源。汽車新能源不僅具有污染小的優(yōu)勢，還具備可再生的特點，對我國當前環(huán)境及能源領域的各種問題都能夠得到較好的解決。在使用新能源汽車的過程中，可以減少對傳統(tǒng)能源的消耗，因此，也會減少污染氣體的排放。新能源汽車包括多種類型，例如電動汽車、燃料電池電動汽車等。

節(jié)能技術是能源使用之中一種高效使用能源的技術，技術應用的目的就是提高能源利用率，降低能源消耗，立足更少的能源發(fā)揮更大的作用。汽車行業(yè)始終沒有停止對節(jié)能技術的研究，例如近年來國內汽車領域研究出的藍驅技術、汽油發(fā)動機壓燃技術、汽車可變排量技術和汽車輕量化技術等節(jié)能技術的研發(fā)和應用，達到了很好的節(jié)能效果。

3 應用汽車新能源與節(jié)能技術的重要意義

首先，基于從環(huán)境及能源角度分析，需要盡快推進新能源汽車的發(fā)展和節(jié)能技術的發(fā)展。傳統(tǒng)能源汽車在運營過程中，對于汽油和柴油的消耗是非常大的，消耗的是不可再生的石油能源，排放的尾氣中也存在很多對大氣造成污染，對人體造成傷害的氣體。因此，從環(huán)保及能源保護角度分析，研究新能源技術，找尋更多的節(jié)能技術，立足新能源對傳統(tǒng)能源進行替代是非常重要的。不僅是減少污染的重要措施，更是民眾生活健康的重要保障[1]。

其次，在我國綜合實力提升過程中，汽車新能源及節(jié)能技術有著重要的影響。當前背景下，綠色環(huán)保是大勢所趨。隨著人們生活水平的提高，人們對健康有了更多的要求，在環(huán)保方面的認知也不斷提高。因此，人們對汽車產品也有了更多的要求，除了出行功能之外，還希望汽車能夠更加環(huán)保和安全。

4 汽車新能源技術應用分析

4.1 純電動汽車

純電動汽車是以電力為驅動，配置動力電池的汽車。目前在純電動汽車領域的代表企業(yè)為特拉斯，首款電動車為2008年上市的Roadster，如圖1所示。純電動汽車相比傳統(tǒng)燃油車主要優(yōu)點在于不會導致氣體污染，減少能源消耗，降低尾氣排放，在行駛過程中聲音也很小。同時還具有結構簡單，維修便利等優(yōu)勢。但純電動汽車目前還存在續(xù)航里程焦慮（尤其是低溫時）、充電時間長、充電設施不足等劣勢。要盡快推廣電動汽車，其一要不斷進行動力電池技術的研究，以更低的成本、更高的效率、更大的容量來滿足車輛運行的需求，例如開發(fā)鋰離子電池、氫鎳電池、鋰聚合物電池等。

4.2 混合動力汽車

混合動力汽車是以電池和傳統(tǒng)燃油組合提供動力的汽車，主要包括內燃機、電動機和動力電池等?？煞譃榇?lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)和混聯(lián)系統(tǒng)3種動力源組合類型，如圖2所示[2]。發(fā)動機動力全部轉換成電能驅動是串聯(lián)系統(tǒng)的主要技術特點，俗稱增程式電動汽車，代表車型為理想ONE。發(fā)動機用于機械驅動，電機用于能量回收和輔助驅動是并聯(lián)系統(tǒng)的主要特點，本田IMA系統(tǒng)就是該類型的典型代表，代表車型雅閣插電混動新能源。發(fā)動機用于機械驅動和電池充電，電機用于能量回收和輔助驅動是混聯(lián)系統(tǒng)的主要技術特點，非常典型的混聯(lián)動力系統(tǒng)是豐田THS系統(tǒng)和比亞迪DMi，代表車型普銳斯混合動力轎車和比亞迪F3DM。

混合動力汽車相對于傳統(tǒng)汽車，綜合性能更好，但是在排放方面并沒有達到零排放的目標。但是此類車輛的技術已經發(fā)展到比較完善的階段，因此，各大廠商都已經開始大批量地生產此類產品。但是這類車輛僅僅能夠用于從油到電的過渡。

4.3 燃料電池電動汽車

燃料電池電動汽車的驅動能源是燃料電池，例如天然氣、乙醇及氫氣等。而基于氫和氧發(fā)生化學反應產電的氫氧燃料電池是較為常見的燃料電池，其化學反應不僅釋放電能，且產物為水，可最大化降低對環(huán)境的污染。世界首款量產氫燃料電池電動汽車是由豐田汽車于2014年推出的Mirai汽車，如圖3所示[2]。相比時下主流的搭載動力電池的電動車，氫燃料電池車的最大優(yōu)勢在于，加氫跟加油一樣快速且不受氣溫影響，并且行駛過程中只排放水，同時具有高效能密度，因此在業(yè)內有“終極環(huán)保車”之稱。然而，燃料電池電動汽車也存在一些挑戰(zhàn)和問題。首先，氫氣的儲存和運輸存在一定的安全風險。其次，燃料電池的成本較高，需要進一步提高其性價比。此外，氫氣的生產和供應設施也需要進一步完善。

總的來說，燃料電池電動汽車在所有的新能源汽車中，前景是非常好的，它的發(fā)展將推動汽車產業(yè)向更加環(huán)保、高效的方向發(fā)展。

4.4 太陽能汽車

太陽能汽車的驅動能源是太陽能，此類汽車的供能是通過太陽能電池將光能轉化為電能，然后在電池中儲備起來，用于車輛動力來源[3]。2022年荷蘭電動汽車公司Lightyear推出全球首輛量產的太陽能汽車—Lightyear Zero（光年0號），如圖4所示。

太陽能汽車具有零排放、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點，是未來可持續(xù)交通發(fā)展的重要方向之一。然而目前太陽能汽車還存在一些挑戰(zhàn)和問題，如受天氣和光照條件影響較大、太陽能電池板的轉換效率不高、儲能電池容量有限、制造成本較高等。因此，突破和降低成本成為太陽能汽車發(fā)展的難點、痛點。

4.5 其他新能源汽車

除了以上提到的新能源汽車之外，還有可燃冰和二甲醚新能源汽車等。可燃冰的主要成分是甲烷，其燃燒值比石油能源更高，續(xù)航能力更高；且燃燒后產生的主要是二氧化碳和水，相比傳統(tǒng)燃油汽車，其排放更為環(huán)保。但是對于可燃冰技術的應用目前還處于研究的階段，主要由于其開發(fā)的難度較高，成本高。二甲醚新能源汽車在運行過程中，主要的驅動燃料是二甲醚。近年來，國內二甲醚汽車發(fā)展已經取得一定成績，并已經在城市公共汽車中得到了較好的發(fā)展。

5 汽車節(jié)能技術應用分析

5.1 藍驅技術

為提高燃燒效率、減少汽車耗油量、降低排放，大眾汽車提出名為“藍驅技術”的革新計劃，主要以優(yōu)化后TDI發(fā)動機技術為主，包括起動停車、再生制動能量回收等一系列技術革新[1]。2006年，“藍驅POLO”是大眾汽車在日內瓦車展上首次推出的帶環(huán)保標簽——“藍驅”的車型。目前藍驅技術，已經成為大眾車型中高質量、低油耗車型的標簽。

5.2 汽油發(fā)動機壓燃技術

壓燃技術，又稱作均質充量壓縮點火（HCCI），汽油發(fā)動機燃燒方式之一。其原理是在高壓縮比下，通過對燃料及空氣混合度的精準控制，在壓縮沖程接近終了時，由缸內的高溫高壓條件引發(fā)燃料的自燃，從而實現(xiàn)燃燒。壓燃技術具有高效、低排放和低噪音等優(yōu)點。馬自達汽車就引入了壓燃技術，在生產中使用均質壓燃（HCCI）和火花控制壓燃點火（SPCCI）技術，從而生產出了汽油版壓燃發(fā)動機[4]，于2020年發(fā)布搭載全球首款汽油壓燃發(fā)動機的MAZDA3昂克賽拉X壓燃尊榮版。在實驗之中發(fā)現(xiàn)，引入壓燃技術之后，汽油發(fā)動機的熱效率提高40%以上，燃油汽車行駛中的經濟性也提升了20%-30%。

5.3 汽車可變排量技術

汽車可變排量技術是基于電腦控制技術的發(fā)動機進行排氣量調節(jié)的技術，在當前汽車已經開始使用。這種技術是結合汽車實時動力需求來對發(fā)動機排量進行控制，讓做功氣缸能夠一直停留在大負荷狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標[5]。這種技術可以提高燃油效率，減少排放，并提高駕駛性能。凱迪拉克系列轎車最早配備汽車可變排量技術，在不同的駕駛狀態(tài)下，車輛可配合調節(jié)排量和發(fā)動機功率，使節(jié)能效果最大化。然而，由于其復雜性和成本，它通常只出現(xiàn)在高端或高性能車型上。

5.4 汽車輕量化技術

汽車輕量化技術是指通過采用先進的設計理念、材料和制造工藝，以降低汽車自身質量，提高其燃油經濟性和動力性能，同時保證汽車的安全性和舒適性。這種技術已經成為現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的重要方向之一，整車設計過程中，將合金材料、復合材料等組合應用，并對車輛結構和工藝進行調整，可以有效地推進整車輕量化發(fā)展。實驗表明，如果車輛重量減少10%，則燃油效率能夠實現(xiàn)6%-8%的提升；如果汽車的裝備能夠削減100kg，則百公里油耗可降低（0.3-0.6）L；如果車輛質量減少1%，油耗減少0.7%[6]。因此，生產輕量化汽車已經成為環(huán)保節(jié)能目標實現(xiàn)的重要途徑之一。

6 結語

綜上所述，在我國汽車生產過程中，盡快引入新能源技術和節(jié)能技術，才能夠更好地推進節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。因此，我國研究人員應該不斷推進這些技術的研究，爭取早日應用于汽車生產之中。

參考文獻：

[1]張紅瓊.汽車新能源與節(jié)能技術應用研究[J].科技風，2020（18）：30-35.

[2]孫寶明.新能源汽車的節(jié)能技術分析[J].中國新技術新產品，2019（3）：81-82.

[3]趙潔.新能源汽車節(jié)能技術的應用模式探討[J].內燃機與配件，2022（2）：212-215.

[4]閉宗勝.汽車新能源與節(jié)能技術應用研究[J].專用汽車，2022（2）：13-15.

[5]魏文強.新能源汽車節(jié)能技術的應用研究[J].時代汽車，2022（20）：119-121.

[6]向曉峰，魏麗霞，馬鳴圖.汽車輕量化技術的應用[C].北京：中國汽車工程學會汽車材料分會第十八屆學術年會論文集，2012（5）：38.