趙福利
摘 要:相較于傳統(tǒng)能源汽車(chē)而言,新能源汽車(chē)不僅能夠降低交通領(lǐng)域當(dāng)中的污染物排放,同時(shí)也能夠推進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型,推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。本文對(duì)新能源汽車(chē)的概念以及分類(lèi)進(jìn)行了系統(tǒng)界定,并針對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)以及混合動(dòng)力汽車(chē)兩種不同的新能源汽車(chē)類(lèi)型的技術(shù)原理展開(kāi)了論述,闡述了動(dòng)力電池技術(shù)以及電機(jī)技術(shù)的相關(guān)情況,旨在為推動(dòng)新能源汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展提供理論參考。
關(guān)鍵詞:新能源汽車(chē);技術(shù)原理;動(dòng)力電池技術(shù);電機(jī)技術(shù)
傳統(tǒng)汽車(chē)通過(guò)內(nèi)燃機(jī)燃燒汽油等常規(guī)燃料,產(chǎn)生推動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)的動(dòng)力,而新能源汽車(chē)使用了最新的動(dòng)力控制技術(shù)以及驅(qū)動(dòng)技術(shù),確保了汽車(chē)內(nèi)部能源以及動(dòng)力之間可以相互轉(zhuǎn)化。新能源汽車(chē)的有效應(yīng)用可以有效的降低二氧化碳、二氧化硫等氣體的排放,實(shí)現(xiàn)優(yōu)化環(huán)境的目標(biāo),為社會(huì)的可持續(xù)以及健康發(fā)展創(chuàng)設(shè)動(dòng)力,因此,加強(qiáng)對(duì)于新能源汽車(chē)技術(shù)的相關(guān)研究工作,能夠?yàn)槠?chē)行業(yè)的不斷發(fā)展提供必要的技術(shù)支持。
1 新能源汽車(chē)概述
1.1 新能源汽車(chē)概念
新能源汽車(chē)是相對(duì)于傳統(tǒng)能源汽車(chē)而產(chǎn)生的一種全新的概念。因?yàn)樾履茉雌?chē)的起步相對(duì)較晚,因此對(duì)其所進(jìn)行的研究還比較少,從總體上看,新能源汽車(chē)有廣義與狹義之分。
從廣義上看,凡是不使用汽油、柴油等傳統(tǒng)能源的汽車(chē)都可以被看做新能源汽車(chē),從這種論述中我們能夠發(fā)現(xiàn),新能源汽車(chē)不單單包含了純電動(dòng)汽車(chē)以及混合動(dòng)力汽車(chē),同時(shí)也包括了將天然氣、石油氣等作為動(dòng)力來(lái)源的汽車(chē)類(lèi)型。從狹義上看,新能源汽車(chē)指的是以非常規(guī)能源作為動(dòng)力來(lái)源,輔以驅(qū)動(dòng)技術(shù)、動(dòng)力控制技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的汽車(chē)。狹義的新能源汽車(chē)概念更加有助于推動(dòng)汽車(chē)制造行業(yè)的整體發(fā)展,同時(shí)新能源汽車(chē)的發(fā)展也代表了科學(xué)技術(shù)達(dá)到了全新的高度。新能源汽車(chē)中廣泛使用高科技技術(shù)逐漸成為了新能源汽車(chē)發(fā)展的大勢(shì)所趨,這也意味著新能源汽車(chē)的發(fā)展成熟還要經(jīng)歷很長(zhǎng)一段時(shí)間。
1.2 新能源汽車(chē)分類(lèi)
新能源汽車(chē)可以分成以下幾類(lèi):
1.2.1 純電動(dòng)汽車(chē)
純電動(dòng)汽車(chē)是依靠車(chē)載電源所提供的動(dòng)力支持,將電動(dòng)機(jī)作為單一驅(qū)動(dòng)源,其電力系統(tǒng)包括了驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池以及電驅(qū)控制器等相關(guān)部件,因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車(chē)不具備多齒比變速箱以及發(fā)動(dòng)機(jī),其相較于傳統(tǒng)燃油車(chē)而言,有著低成本,舒適性良好,保養(yǎng)便捷等優(yōu)點(diǎn);續(xù)航里程低、充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等缺點(diǎn),主要用于市區(qū)通勤。
1.2.2 混合動(dòng)力汽車(chē)
混合動(dòng)力汽車(chē)有著電力以及燃油兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),包含了插電式混合動(dòng)力汽車(chē)以及常規(guī)混合動(dòng)力汽車(chē)。
插電式混合動(dòng)力汽車(chē)所采用的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和純電動(dòng)汽車(chē)相仿,因?yàn)樵谙嗤加蛙?chē)內(nèi)部也存在燃油驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),所以電池的容量會(huì)比純電動(dòng)汽車(chē)要小,發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也會(huì)弱于燃油車(chē),但是電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及燃油驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠相互疊加使用,從而實(shí)現(xiàn)更好的性能以及更長(zhǎng)的續(xù)航,也能夠單獨(dú)使用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。
常規(guī)混合動(dòng)力汽車(chē)不具備插電口,無(wú)法外接電源,主要是利用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行電力輸出,相較于插電式混合動(dòng)力汽車(chē)而言,能夠使用單獨(dú)燃油以及電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),同時(shí)也能夠組合使用兩種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。常規(guī)混動(dòng)汽車(chē)不需外接電源,油耗比傳統(tǒng)燃油車(chē)要低,在新能源汽車(chē)剛起步的時(shí)候發(fā)揮了極為重要的作用,可是因?yàn)殡y以完全擺脫發(fā)電機(jī)的束縛,節(jié)能的效果相對(duì)一般,同時(shí)伴隨著充電設(shè)施的不斷完善以及插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展,常規(guī)混動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展速度逐漸放緩,再加上當(dāng)前很多國(guó)家以及地區(qū)已經(jīng)將該車(chē)型劃定為傳統(tǒng)燃油車(chē),不存在資金補(bǔ)貼以及優(yōu)惠政策,使得常規(guī)混動(dòng)汽車(chē)的處境更加的艱辛。
2 新能源汽車(chē)的技術(shù)原理
2.1 純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)原理
純電動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)原理主要內(nèi)容在于如何有效的存儲(chǔ)電力,純電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)汽車(chē)本質(zhì)區(qū)別就在于驅(qū)動(dòng)力不同,純電動(dòng)汽車(chē)是采用電力驅(qū)動(dòng)的,這也是導(dǎo)致了純電動(dòng)汽車(chē)在行駛的進(jìn)程中二氧化碳等氣體的排放量要比其他類(lèi)型汽車(chē)都要少,是最環(huán)保的車(chē)型,同時(shí)也是我國(guó)近幾年大力倡導(dǎo)的新能源汽車(chē)類(lèi)型。純電動(dòng)汽車(chē)行駛過(guò)程中依托發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)汽車(chē)不斷行使,在汽車(chē)制動(dòng)或者是減速的狀態(tài)下,汽車(chē)的電機(jī)不會(huì)持續(xù)提供動(dòng)力,而是采用發(fā)電機(jī)的方式發(fā)電,并且將發(fā)出的電能完全儲(chǔ)藏在電池中,從而確保汽車(chē)動(dòng)力雙向流動(dòng),提升汽車(chē)能效??傮w來(lái)看,純電動(dòng)汽車(chē)具備了零排放以及低噪聲的偶遇點(diǎn),可以在區(qū)域電網(wǎng)低谷的情況下,通過(guò)充電填平峰谷,由于純電動(dòng)汽車(chē)只是應(yīng)用了單一化的驅(qū)動(dòng)形式,因此,整體控制技術(shù)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單,其主要劣勢(shì)為電池技術(shù)問(wèn)題,所以在平時(shí)應(yīng)用的時(shí)候要建設(shè)大量的充電設(shè)施,同時(shí)后期的維護(hù)費(fèi)用也較高。
當(dāng)前,隨著汽車(chē)普及程度的不斷加深,汽車(chē)尾氣所產(chǎn)生的污染問(wèn)題也更加的顯著,在不同城市的環(huán)境污染指數(shù)當(dāng)中,汽車(chē)廢氣物占比較大,純電動(dòng)汽車(chē)依托其低排放的特征能夠顯著的改變環(huán)境污染問(wèn)題,推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。通常來(lái)說(shuō),純電動(dòng)汽車(chē)憑借著夜間給汽車(chē)電池充電,從而儲(chǔ)備足夠的能源,滿(mǎn)足白天行駛的要求。
2.2 混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)原理
作為一種重要的新能源汽車(chē),混合動(dòng)力汽車(chē)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)能源和新能源之間的結(jié)合,其在傳統(tǒng)燃料合理化應(yīng)用的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)輔助作用,使得能源消耗量不斷的降低,這對(duì)于當(dāng)前社會(huì)發(fā)展有著相對(duì)較大的推動(dòng)作用??傮w來(lái)看,混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)原理能夠歸納為以下三點(diǎn):首先,串聯(lián)式原理有效應(yīng)用。將串聯(lián)式原理以及混動(dòng)動(dòng)力汽車(chē)所需要的電池對(duì)電量進(jìn)行調(diào)節(jié),使用電池在汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間保持平衡作用,從而控制與管理汽車(chē)動(dòng)力控制系統(tǒng)。其次,并聯(lián)式原理的合理化應(yīng)用。在混合動(dòng)力汽車(chē)中使用并聯(lián)式原理可以使得混動(dòng)汽車(chē)具備了電動(dòng)機(jī)以及發(fā)動(dòng)機(jī)等不同的驅(qū)動(dòng)力,這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力能夠單獨(dú)發(fā)動(dòng)汽車(chē),也能夠通過(guò)車(chē)輛動(dòng)力控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二者的有效配合。這種類(lèi)型的汽車(chē)能夠存儲(chǔ)電池當(dāng)中剩余的能量,保證汽車(chē)的正常行駛。最后,將并聯(lián)式與串聯(lián)式原理用于混動(dòng)汽車(chē)技術(shù)原理中,依據(jù)二者的結(jié)構(gòu)需要有效整合,并且按照汽車(chē)實(shí)際的形式情況對(duì)自身運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。
3 新能源汽車(chē)的相關(guān)技術(shù)分析
3.1 動(dòng)力電池技術(shù)
電池能夠?yàn)樾履茉雌?chē)提供能量,其可以存儲(chǔ)電網(wǎng)當(dāng)中的電量,通過(guò)持續(xù)充電、放電為車(chē)輛提供源源不斷的動(dòng)力。新能源汽車(chē)想要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,提升其市場(chǎng)占有率,需要存在優(yōu)越于傳統(tǒng)汽車(chē)的優(yōu)良性能,這對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的性能也提出了更高的要求,比如加速性能、續(xù)航里程以及爬坡能力等。電池價(jià)格占據(jù)了純電動(dòng)汽車(chē)價(jià)格的絕大部分,所以電池性?xún)r(jià)比也成為了其是否能過(guò)推廣的關(guān)鍵。為了推動(dòng)純電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)效率,美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家都投入的大量資金研發(fā)車(chē)用鋰電池技術(shù)。鋰電池比鉛酸電池有著更高的功率密度、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電小以及循環(huán)特性更好。在所有鋰電池中,全固態(tài)鋰電池應(yīng)用范圍更廣。全固態(tài)鋰電池指的是結(jié)構(gòu)當(dāng)中不包含液體,材料均為固態(tài)儲(chǔ)能器材??傮w來(lái)看,主要是由正極、負(fù)極以及電解質(zhì)等內(nèi)容構(gòu)成,電解質(zhì)通常為固態(tài),其結(jié)構(gòu)、密度有助于帶電粒子向一端聚集,從而保證電流傳導(dǎo)量最大化,有效提升電池的容量。固態(tài)電池有著更高的能量密度,體積也會(huì)更小。當(dāng)前在專(zhuān)用車(chē)以及乘用車(chē)市場(chǎng)上,三元鋰電池占主流地位;客車(chē)市場(chǎng)主要是磷酸鐵鋰電池,當(dāng)前,純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程為300-500公里。具有同樣體積的固態(tài)電池容量密度能夠保持在400Wh/kg,最高的時(shí)候能夠達(dá)到600Wh/kg,是當(dāng)前動(dòng)力電池能量密度4-5倍,表明電量將會(huì)憑借著相同倍數(shù)不斷增加,續(xù)航里程相較于之前有著較大幅度的提升。
全固態(tài)鋰電池將是未來(lái)電池技術(shù)的發(fā)展方向,能夠在相同體積的基礎(chǔ)上獲得更長(zhǎng)續(xù)航里程,在同樣續(xù)航里程條件下能夠?qū)崿F(xiàn)更小體積,現(xiàn)在包括比亞迪、沃特瑪、寧德時(shí)代以及豐田在內(nèi)的多家汽車(chē)企業(yè)都開(kāi)始研發(fā)固態(tài)電視,可是受限于技術(shù)難度以及制造成本,該技術(shù)的研發(fā)進(jìn)度相對(duì)緩慢。
3.2 電機(jī)技術(shù)
當(dāng)前,新能源汽車(chē)電機(jī)主要采用前置以及后置電機(jī),連接動(dòng)力電池以及傳動(dòng)軸,其結(jié)構(gòu)比較成熟,裝配也較為簡(jiǎn)易,可是因?yàn)樾枰ㄟ^(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)輸送動(dòng)力到輪胎上,難免會(huì)導(dǎo)致電機(jī)功率出現(xiàn)損耗,對(duì)汽車(chē)性能以及電機(jī)使用壽命產(chǎn)生影響,輪轂電機(jī)將傳動(dòng)裝置、動(dòng)力裝置以及制動(dòng)裝置共同整合到輪轂當(dāng)中,從而簡(jiǎn)化了電動(dòng)汽車(chē)機(jī)械部件,重量更輕,提升了車(chē)身空間使用率,電機(jī)將動(dòng)力直接傳送到輪轂上,在傳動(dòng)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)損耗,車(chē)輛性能也可以得到充分的發(fā)揮,此外,輪轂電機(jī)本身具備了單個(gè)車(chē)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的性質(zhì),所以,不管是前驅(qū)、四驅(qū)還是后驅(qū),它都能夠輕松實(shí)現(xiàn),全時(shí)四驅(qū)在利用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛當(dāng)中更加容易實(shí)現(xiàn),這些優(yōu)勢(shì)是傳動(dòng)電機(jī)所不具備的,當(dāng)然,輪轂電機(jī)要在空間相對(duì)較小的輪轂中布置,結(jié)構(gòu)更加的復(fù)雜,技術(shù)難度也相對(duì)較高,要通過(guò)長(zhǎng)期研發(fā)才可以普及技術(shù)。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著科技的發(fā)展,傳統(tǒng)能源汽車(chē)相關(guān)技術(shù)得到了優(yōu)化、升級(jí),通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電子技術(shù)的合理化應(yīng)用,使得汽車(chē)在底盤(pán)、安全駕駛以及發(fā)動(dòng)機(jī)等層面都得到了突破,有效提升了汽車(chē)性能。但是伴隨著新能源汽車(chē)的出現(xiàn),傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法照搬到新能源汽車(chē)上,需要對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,解決新能源汽車(chē)技術(shù)當(dāng)中所存在的弊端,推動(dòng)新能源汽車(chē)?yán)^續(xù)朝著智能操作以及無(wú)人駕駛的方向不斷發(fā)展。
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