摘 要：在能源形勢(shì)日益嚴(yán)峻的今天，低碳環(huán)保已經(jīng)成為全球的共識(shí)。汽車尾氣給環(huán)境帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)，加快新能源汽車的技術(shù)研發(fā)和性能優(yōu)化，對(duì)于節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要意義。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行研究，分析了當(dāng)前的技術(shù)難題，通過(guò)對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的展望，為新能源汽車的快速發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；發(fā)展現(xiàn)狀；技術(shù)瓶頸；發(fā)展前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.066

1 前言

工業(yè)的發(fā)展，帶來(lái)了環(huán)境惡化和能源危機(jī)，節(jié)能減排成為世界各國(guó)需要共同面對(duì)的難題。汽車產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，但是碳排放給環(huán)境帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，因此，研究汽車的節(jié)能減排才能促進(jìn)人與自然的和諧相處。

科技在不斷進(jìn)步，人類也沒有停止新能源汽車的研究步伐。通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、酒精發(fā)動(dòng)機(jī)、甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世；通過(guò)改進(jìn)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，燃料電池汽車、混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車技術(shù)逐漸成熟。

國(guó)外對(duì)新能源汽車的研發(fā)起步早，發(fā)展較為成熟，通過(guò)相關(guān)法律政策為新能源汽車的發(fā)展保駕護(hù)航，通過(guò)減稅免稅措施來(lái)刺激消費(fèi)市場(chǎng)。我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)起步較晚，在技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)、消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模等方面與國(guó)外還有較大差距，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和主要性能的優(yōu)化是今后新能源汽車技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

2 新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，通過(guò)汽車技術(shù)變革、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和政策扶持來(lái)促進(jìn)新能源汽車發(fā)展。英國(guó)推動(dòng)“低碳汽車項(xiàng)目”，法國(guó)投入巨資研發(fā)新能源汽車，德國(guó)和日本也制定優(yōu)惠政策扶持新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展……各國(guó)都在竭力發(fā)展新能源汽車工業(yè)希望在全球汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。

掌握核心科技才是新能源汽車發(fā)展的動(dòng)力，因此，各國(guó)的技術(shù)研發(fā)工作不斷取得新的進(jìn)展?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用主要是在北美國(guó)家，而歐洲國(guó)家大力推動(dòng)插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用，日本對(duì)混合動(dòng)力客車的研究也走在世界的前列。

從新能源汽車的銷售量來(lái)看，美國(guó)是第一銷售大國(guó)，插電式混動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車各占半壁江山，混合動(dòng)力轎車在日本有廣闊的銷售空間，純電動(dòng)汽車的年銷量維持在3萬(wàn)輛左右。歐洲各大汽車制造商都致力于插電式混合動(dòng)力車型的研究，使得歐洲興起插電式混合動(dòng)力轎車熱潮。

2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在上世紀(jì)八十年代，我國(guó)新能源汽車的研究主要是壓縮天然氣、甲醇、液化石油氣等。90年代末期，我國(guó)提出了“清潔汽車行動(dòng)”，清潔燃料發(fā)展計(jì)劃也制定并實(shí)施。

在“十五”期間，我國(guó)加快了新能源汽車的研究步伐，研制成功的燃料電池轎車和燃料電池客車和混合動(dòng)力汽車，對(duì)純電動(dòng)轎車和客車的研究也取得了新的進(jìn)展，并通過(guò)國(guó)家相關(guān)部門的認(rèn)證試驗(yàn)。

2004年，各大汽車制造商集中力量攻關(guān)“生物燃料技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目，紛紛制定新能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略，并逐漸步入大規(guī)模生產(chǎn)模式，東風(fēng)純電動(dòng)小巴取得銷售佳績(jī)，“超越3號(hào)”的問(wèn)世也為我國(guó)新能源汽車的發(fā)展注入了新的活力。

2007年12月，我國(guó)自主開發(fā)的第一款混合動(dòng)力汽車問(wèn)世，由長(zhǎng)安汽車研發(fā)的杰勛HEV開始批量生產(chǎn)。2008年我國(guó)舉辦北京奧運(yùn)會(huì)期間，共投入500多臺(tái)新能源汽車，全年乘用車銷量中，新能源汽車的銷量同比勁增117%。

2014年，全世界共118輛首發(fā)車參加北京車展，其中有79輛新能源汽車，占總數(shù)的70﹪。同年七月，我國(guó)對(duì)境內(nèi)獲得銷售許可的新能源汽車（包括進(jìn)口汽車），減免車輛購(gòu)置稅。比亞迪“秦”年銷售1.5萬(wàn)輛，在世界插電式車型銷量中名列前茅。

發(fā)展和應(yīng)用新能源汽車是人與自然和諧相處的重要途徑，2015年在全球電動(dòng)汽車發(fā)展較好的主要國(guó)家中，中國(guó)進(jìn)步最大，超過(guò)美國(guó)位居全球第一。目前我國(guó)通過(guò)減免車輛購(gòu)置稅、政府及公共機(jī)構(gòu)采購(gòu)、扶持性電價(jià)、充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)支持等全方位立體化的政策扶持體系，給新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。

3 新能源汽車的技術(shù)瓶頸

3.1 動(dòng)力電池續(xù)航里程和壽命有限

新能源汽車的環(huán)保節(jié)能是發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，但是和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車相比，在續(xù)航里程方面存在諸多缺點(diǎn)，由于電池組的相互影響，導(dǎo)致動(dòng)力電池的壽命大大縮短，如果更換電池，需要支付昂貴的費(fèi)用，所以這些因素都阻礙了新能源汽車的發(fā)展，如果沒有政府相關(guān)的優(yōu)惠政府扶持，推廣的難度將大大增加。

新能源汽車的電氣設(shè)備和傳統(tǒng)車輛一樣，空調(diào)、暖風(fēng)等一應(yīng)俱全，電氣設(shè)備對(duì)電能的消耗也是不可估量的，對(duì)于長(zhǎng)途行駛的車輛來(lái)說(shuō)，續(xù)航里程是最大的難題；遇到超車和高速行駛時(shí)，動(dòng)力性響應(yīng)緩慢，也為交通安全埋下隱患。

3.2 充電基礎(chǔ)設(shè)施不完善

充足的充電基礎(chǔ)設(shè)施是新能源汽車大規(guī)模使用的基本保障和必要條件。國(guó)家能源局提供的數(shù)據(jù)顯示：截至2015年底，我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量接近50萬(wàn)輛，但是建成公共充換電站僅有3600座，充電樁4.9萬(wàn)個(gè)，車樁比不足10：1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電動(dòng)汽車公共充電需求，成為當(dāng)前制約我國(guó)新能源汽車發(fā)展的瓶頸。

充電樁分布不均衡，也是阻礙新能源汽車發(fā)展的重要因素。大多分布在酒店、醫(yī)院等公共停車場(chǎng)，而私家車車主最理想的是在所住小區(qū)，但私家車車位受到物業(yè)限制安裝較少，加之充電樁地理位置分布不均衡不匹配，導(dǎo)致部分已建好的充電樁長(zhǎng)期閑置。

此外，政策不完善，導(dǎo)致“充電難”。城市土地資源緊張，不論建設(shè)公共充電站，還是改造現(xiàn)有停車場(chǎng)地，都面臨停車位緊張、電網(wǎng)改造成本高、物業(yè)不配合甚至阻撓等問(wèn)題，制約了消費(fèi)者的購(gòu)買積極性。

4 新能源汽車的發(fā)展前景

4.1 輕量化是提高續(xù)航能力的途徑

減輕車身質(zhì)量是降低能源消耗的重要途徑，也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。研究表明，內(nèi)燃機(jī)汽車每降低10%的車身質(zhì)量，可減少6%～8%的燃油消耗量，新能源汽車的輕量化對(duì)于續(xù)航能力和動(dòng)力性的提高具有積極的意義。

汽車輕量化不僅是車身的輕量化，還包含傳動(dòng)設(shè)備、電池等的輕量化。采用輕質(zhì)材料，如鋁合金、高性能鋼和其他復(fù)合材料是最成熟的方法，此外，輕量化需要與汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合，保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和性能，提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。

4.2 鋰電子電池是首選

電池是新能源汽車的核心部件，為其提供動(dòng)力，各大制造商在電池的生產(chǎn)技術(shù)和制造成本上也是千差萬(wàn)別，也存在著極大的競(jìng)爭(zhēng)。

鋰電池的使用壽命長(zhǎng)、體積小、無(wú)污染、安全性高，根據(jù)預(yù)測(cè)，動(dòng)力鋰電池將在2020年達(dá)到200億美元的市場(chǎng)規(guī)模，年均成長(zhǎng)速度50%。

超級(jí)電容采用特殊的電極結(jié)構(gòu)，使電極表面積成萬(wàn)倍地增加，從而產(chǎn)生極大的電容量。超級(jí)電容的極化作用可以快速貯存和釋放電荷，輸出功率是一般蓄電池的數(shù)十倍。通過(guò)恒電壓、恒電流、恒功率三種方式快速充電，為提高新能源汽車的續(xù)航能力提供保障。

4.3 電池管理系統(tǒng)是動(dòng)力和儲(chǔ)能電池的必須配套

為保證新能源汽車的動(dòng)力性，需要通過(guò)并聯(lián)串聯(lián)的方式組成電池組來(lái)增大動(dòng)力電池容量。通過(guò)減小單體鋰電池的性能差異，就能夠延長(zhǎng)電池組的使用壽命。利用電池管理系統(tǒng)對(duì)充放電進(jìn)行監(jiān)管保護(hù)，可以實(shí)時(shí)保護(hù)電池使用狀況，均衡和估算電池電量，智能控制電池的充電放電，保障使用安全，是新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)中不可必不可少的配套部件。

4.4 永磁同步電機(jī)成為主流

新能源汽車技術(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求非常高，因?yàn)樾履茉雌囈l繁地起動(dòng)、停車、加速、減速，驅(qū)動(dòng)電機(jī)常常過(guò)載，轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能要求高，在不同的行駛環(huán)境，要滿足低速高轉(zhuǎn)矩，高速低轉(zhuǎn)矩的要求；為了使新能源汽車在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)正常工作，調(diào)速范圍一定要大，并且保持較高的運(yùn)行效率。

目前，我國(guó)的新能源汽車技術(shù)還處在發(fā)展初期，為新能源汽車提供動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)通常有直流電機(jī)、交流感應(yīng)電機(jī)、永磁電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)。在日本，新能源汽車技術(shù)相對(duì)成熟，主要采用稀土永磁同步電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)新能源汽車。采用釹鐵硼制造的永磁電機(jī)，相對(duì)于其他種類的電動(dòng)機(jī)，性能更可靠、工作效率更高、能耗更少、使用壽命更長(zhǎng)，是今后發(fā)展的主流。

4.5 電網(wǎng)融合是發(fā)展趨勢(shì)

車網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)可是使電動(dòng)汽車從電網(wǎng)充電，也可將儲(chǔ)能電池中的電能輸送回電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)雙向電力交換，這為電力的高效平穩(wěn)運(yùn)行，提供了新的技術(shù)保障。通過(guò)電網(wǎng)融合，電動(dòng)汽車在用電低谷從電網(wǎng)充電，在用電高峰期為電網(wǎng)提供電能，通過(guò)削峰填谷優(yōu)化供電品質(zhì)，通過(guò)調(diào)頻、調(diào)壓和功率修正減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，作為分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)，在突然停電狀態(tài)下可以提供備用電力。

5 結(jié)語(yǔ)

人居環(huán)境持續(xù)惡化，能源危機(jī)日益凸顯，發(fā)展新能源汽車技術(shù)是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，也是今后汽車技術(shù)發(fā)展的必然要求。世界各國(guó)、各大汽車生產(chǎn)商都在努力研發(fā)新能源汽車的技術(shù)，通過(guò)技術(shù)革新和性能改進(jìn)，依靠相關(guān)的政策扶持、技術(shù)支持來(lái)振興汽車工業(yè)。相信在不久的將來(lái)，新能源汽車在促進(jìn)汽車行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，也會(huì)為環(huán)境減輕更多的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處。

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作者簡(jiǎn)介：劉雙源（1987-），男，河南西峽人，碩士研究生，教師，主要從事汽車檢測(cè)與維修技術(shù)研究。