沈紹輝　姚竹亭

摘 要：汽車是一種重要的交通工具，汽車工業(yè)更是很多國家的支柱產(chǎn)業(yè)。然而面對能源危機(jī)與環(huán)境污染，我們必須開發(fā)新能源汽車來代替?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車以緩解現(xiàn)狀。文章介紹幾種新能源汽車及其關(guān)鍵技術(shù)，我國新能源汽車發(fā)展瓶頸及解決措施，最后總結(jié)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電動汽車；關(guān)鍵技術(shù)；瓶頸；解決措施；趨勢

1 幾種新型能源汽車及關(guān)鍵技術(shù)

就當(dāng)前世界各國新能源汽車研究成果來看，電動汽車的研發(fā)技術(shù)相對成熟，已在市場上推廣使用的主要有三種：純電動汽車、燃料電池電動汽車和混合動力電動汽車。

1.1 純電動汽車

純電動汽車是以蓄電池儲存電能，向電機(jī)提供電能驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，最終驅(qū)動汽車運(yùn)行[1]。作為一種新型能源汽車，它具有零污染、低噪音的優(yōu)點(diǎn)；蓄電池壽命短、價格昂貴、充電時間長、行程短卻成為制約該新型汽車進(jìn)一步推廣的瓶頸。

1.2 燃料電池電動汽車

燃料電池電動汽車是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下在燃料電池中經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能，并作為主要動力源驅(qū)動的汽車[2]。由于燃料電池同時兼具無污染、高效率、適用廣、噪聲低、可快速補(bǔ)充能量、具有模塊化等特點(diǎn)，被認(rèn)為是今后替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)最理想的汽車動力裝置[3]。然而，燃料電池價格高、氫燃料制備儲存困難使該電動汽車在發(fā)展中受到了束縛。

1.3 混合動力電動汽車

混合動力電動車將電動機(jī)與輔助動力單元組合起來， 共同提供驅(qū)動力。這樣的組合能夠結(jié)合兩者的優(yōu)勢來發(fā)揮最大的運(yùn)行效率和環(huán)保能力，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，動力強(qiáng)大，電動機(jī)環(huán)保無污染氣體排放、低噪聲[4]。但美中不足的是制造成本大。

1.4 關(guān)鍵技術(shù)

1.4.1 電池技術(shù)

電動汽車用電池的主要性能指標(biāo)有安全性、比能量、比功率、循環(huán)壽命、成本和能量轉(zhuǎn)換效率等。到目前為止，車用電池經(jīng)歷了三代的發(fā)展。鉛酸電池是第一代，廣泛使用的是免維護(hù)的閥控式鉛酸電池（VRLA），是由于其可靠性高、價格低廉、原材料豐富和高倍率放電等優(yōu)點(diǎn)。但比能量低、質(zhì)量和體積相對較大，而且一次充電的續(xù)駛里程較短。堿性電池是第二代，主要有鎳氫、鋅空氣、鎳鎘、鈉硫和鋰離子等，比功率和比能量較鉛酸電池要高，續(xù)駛里程和動力性能都得到明顯提高，然而價格比鉛酸電池要高很多。隨著商業(yè)化進(jìn)程的加快，鋰電池的成本也將下降。燃料電池是第三代電池。它能高效的將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在比能量、比功率方面優(yōu)勢也較明顯，燃料也易于獲取，還能夠控制反應(yīng)過程。目前應(yīng)用于電動汽車的是比較成熟的質(zhì)子膜燃料電池，以純氫為燃料，以空氣為氧化劑。盡管燃料電池還存在一些問題，但將會成為將來汽車的主體動力電池[5]。

1.4.2 電機(jī)及其控制技術(shù)

電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行駛中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件（電池、電機(jī)、電控）之一，其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)[6]。

驅(qū)動電機(jī)主要有直流電動機(jī)、交流電動機(jī)、永磁電動機(jī)或開關(guān)磁阻電動機(jī)等類型。車輛行駛的路面工況較復(fù)雜，所以作為電動汽車用的電動機(jī)的功率必須要適應(yīng)這種復(fù)雜工況的要求。要使電動汽車有良好的使用性能，驅(qū)動電機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速，足夠大的啟動扭矩，體積小、質(zhì)量輕、效率高且有動態(tài)制動強(qiáng)和能量回饋的性能。應(yīng)滿足較高的瞬時功率、功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，以提高車速，增大過載能力[7]。目前電動汽車所用的電動機(jī)正在向大功率、高轉(zhuǎn)速、高效率和小型化方向發(fā)展。直流電機(jī)因效率低、可靠性差有逐漸被取代淘汰的趨勢，交流感應(yīng)電機(jī)由于其控制復(fù)雜逐漸失去其強(qiáng)勢，永磁電機(jī)由于其昂貴的價格及退磁缺點(diǎn)目前應(yīng)用不太廣泛，開關(guān)磁阻電機(jī)如能改善其轉(zhuǎn)矩脈動大的問題，將會是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的一匹黑馬[8]。

1.4.3 能量管理技術(shù)

要使電動汽車具有良好的動力性能，必須具有比能量高、使用壽命長及比功率大的蓄電池作為動力源，所以必須對蓄電池進(jìn)行管理[9]。能量管理系統(tǒng)的作用是檢測單個電池或電池組的荷電狀態(tài)，充電與放電時的電壓、電流，放電深度、電池溫度等；它還能夠根據(jù)電池組的使用情況和歷史充放電記錄選擇最佳充電方式，以盡可能延長電池的壽命；電動汽車行駛中必須知道電池當(dāng)前存有多少電能，還能行駛多少公里，也是電動汽車能量管理系統(tǒng)應(yīng)該完成的重要功能。能量管理系統(tǒng)如同電動汽車的大腦，應(yīng)同時具有功能多、靈活性好、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能高效地利用有限的車載能量。

2 我國新能源汽車瓶頸問題及解決措施

純電動汽車、燃料電池電動汽車、混合動力電動汽車的研發(fā)順應(yīng)時代潮流，符合新世紀(jì)綠色環(huán)保的可持續(xù)理念。但是我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)起步時間晚，存在很多瓶頸問題和“硬傷”[10]，究其根源可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：第一，科研能力不足，技術(shù)水平低；第二，資金投入不能有效利用；第三，沒有更好地結(jié)合市場需求進(jìn)行創(chuàng)新；第四，政府政策不完善。

從汽車企業(yè)的角度來看，解決措施如下：（1）加強(qiáng)對電動汽車核心技術(shù)的研發(fā)投入，鞏固行業(yè)在未來的發(fā)展；（2）科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，企業(yè)要注重技術(shù)創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)方面的突破，實(shí)時引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，著重改善電動汽車整體性能，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，延長使用壽命。

從我們政府角度來看，建議措施如下：

（1）加快發(fā)展電動汽車相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是加快充電設(shè)施建設(shè)，盡快完善城際間電動汽車運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)體系[11]。

（2）政府要實(shí)施優(yōu)惠扶持政策，鼓勵企業(yè)與個人使用電動汽車，同時應(yīng)該持續(xù)大力加強(qiáng)汽車電子、材料和電池等相關(guān)前沿領(lǐng)域的研發(fā)[12]。

（3）設(shè)置相關(guān)專業(yè)課程，注重培養(yǎng)高端技術(shù)人員，構(gòu)造研發(fā)、生產(chǎn)、銷售與維修一體化。唯有人才與技術(shù)一起才能沖破重重阻礙，為系能源汽車行業(yè)打造光明的前景。

3 結(jié)束語

在世界石油短缺、環(huán)境污染、各國呼吁節(jié)能環(huán)保的形勢下，新能源汽車的研發(fā)已是時代的發(fā)展趨勢。我們有理由堅信，未來在政府大力支持、技術(shù)不斷發(fā)展與創(chuàng)新、體系不斷完善的情況下，零排放、無污染、低能耗、低成本、長里程的新能源汽車終究會取代傳統(tǒng)燃油汽車成為未來汽車領(lǐng)域的佼佼者。

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