新能源汽車(chē)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用模式

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摘要：改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平不斷提高，城鄉(xiāng)居民的收入也不再只為滿足溫飽而是開(kāi)始追求物質(zhì)與精神生活滿足，因而汽車(chē)也逐漸變成了許多居民的生活必需消費(fèi)品。伴隨著從2010年到2020年之間汽車(chē)保有量從7619萬(wàn)輛到26150萬(wàn)輛的變化，汽車(chē)尾氣的排放量也不斷提高，在愈發(fā)強(qiáng)調(diào)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的今天，限制汽車(chē)保有量的方式是不合理的，提倡新能源汽車(chē)以及提高節(jié)能技術(shù)水平便有其必要性了。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；節(jié)能環(huán)保；混合動(dòng)力技術(shù)

汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源在剛?cè)?1世紀(jì)的時(shí)候主要是兩種，分別是傳統(tǒng)石油能源的衍生物汽油和柴油，但作為化學(xué)衍生物的傳統(tǒng)能源一旦不充分燃燒，便會(huì)釋放出除二氧化碳之外有害氣體如一氧化碳、二氧化硫等。其中二氧化碳作為溫室氣體的主要成分，當(dāng)二氧化碳的濃度隨汽車(chē)保有量的快速增加且仍使用傳統(tǒng)能源燃燒而大量釋放，這樣便會(huì)加速溫室效應(yīng)的誕生。而不充分燃燒所造成的有害氣體雖然少量但同樣也會(huì)對(duì)環(huán)境造成十分嚴(yán)重的傷害，這對(duì)于世界生態(tài)環(huán)保所強(qiáng)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展是十分巨大的阻礙。綠水青山就是金山銀山，跨入新世紀(jì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外都受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，因此，為保障生態(tài)環(huán)境以及提高居民生活幸福感，國(guó)家大力推動(dòng)新能源汽車(chē)的技術(shù)革新以及電池等相關(guān)產(chǎn)業(yè)革新?lián)Q代，扶持新能源車(chē)企以及補(bǔ)貼車(chē)型等等措施得到了國(guó)家的大力支持，這不僅極大地激發(fā)了國(guó)內(nèi)車(chē)企在新能源車(chē)型上的變革速度，有利于國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)開(kāi)發(fā)道路，同時(shí)有效地提高了保護(hù)環(huán)境水平。

1我國(guó)新能源汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀

新能源汽車(chē)指不以或不單純以傳統(tǒng)的汽油和柴油燃料為能源，即若采用傳統(tǒng)汽油與柴油為能源則在動(dòng)力裝置上采用全新技術(shù)作為動(dòng)力源的汽車(chē)。簡(jiǎn)單而言，新能源汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)不同的全新概念在于以下三點(diǎn)：基于全新技術(shù)的動(dòng)力裝置、全新的驅(qū)動(dòng)裝置和新型的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)。新能源汽車(chē)目前國(guó)內(nèi)的動(dòng)力類(lèi)型主要有油電混合、純電動(dòng)、燃料電池、氫能和其他類(lèi)型的新能源汽車(chē)。新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)在提高重視科技創(chuàng)新的同時(shí)，也極度重視相關(guān)的新能源技術(shù)類(lèi)型，同時(shí)在政策以及行政等方面為新能源技術(shù)企業(yè)創(chuàng)新保駕護(hù)航。與此同時(shí)，在提倡新能源汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程中，對(duì)于傳統(tǒng)能源汽車(chē)的發(fā)展提出了更高要求與標(biāo)準(zhǔn)，所有車(chē)輛的尾氣排放必須滿足相應(yīng)規(guī)格的檢測(cè)，并對(duì)不同規(guī)格類(lèi)型的傳統(tǒng)汽車(chē)提出不同的要求，比如推出地方行政法規(guī)等方式提高對(duì)新能源車(chē)型的大眾接受度以推廣新能源汽車(chē)，且同時(shí)可以促進(jìn)傳統(tǒng)老牌汽車(chē)大廠向新能源車(chē)企進(jìn)行轉(zhuǎn)變，這樣才能更加快速地滿足新能源汽車(chē)發(fā)展速度。2001年，國(guó)務(wù)院發(fā)布863計(jì)劃，并在此提出了純電動(dòng)汽車(chē)的未來(lái)規(guī)劃，從2009年開(kāi)始，政府實(shí)施新能源汽車(chē)購(gòu)置補(bǔ)貼政策；從2014年開(kāi)始，政府實(shí)施新能源汽車(chē)免征車(chē)輛購(gòu)置稅政策。2017年12月底，財(cái)政部、稅務(wù)總局、工業(yè)和信息化部、科技部等四部委發(fā)布《關(guān)于免征新能源汽車(chē)車(chē)輛購(gòu)置稅的公告》，規(guī)定：自2018年1月1日至2020年12月31日，對(duì)購(gòu)置的新能源汽車(chē)免征車(chē)輛購(gòu)置稅。隨著居民生活水平的不斷提高，在政府的呼吁下社會(huì)各界關(guān)于環(huán)保、節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展理念不斷提升，節(jié)能技術(shù)的進(jìn)一步推動(dòng)創(chuàng)新是汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，節(jié)能以及提高能源利用率都是新能源的發(fā)展趨勢(shì)。在國(guó)家政策的鼓勵(lì)下，新能源節(jié)能技術(shù)搭配智能網(wǎng)聯(lián)與電控系統(tǒng)的更新是在不斷創(chuàng)新與不斷進(jìn)步的，研發(fā)更有效的節(jié)能技術(shù)是新能源汽車(chē)的核心部分之一。

2新能源汽車(chē)與節(jié)能環(huán)保概述

隨著居民生活水平的不斷提高，在政府的呼吁下社會(huì)各界關(guān)于環(huán)保、節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展理念不斷提升，節(jié)能技術(shù)的進(jìn)一步推動(dòng)創(chuàng)新是汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，節(jié)能以及提高能源利用率都是新能源的發(fā)展趨勢(shì)。發(fā)展新能源技術(shù)以及節(jié)能技術(shù)有以下幾點(diǎn)發(fā)展優(yōu)勢(shì)。第一，新能源汽車(chē)的推出的本質(zhì)問(wèn)題便是要注重環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，在另一個(gè)層面上有利于對(duì)于已經(jīng)造成的污染的環(huán)境起到緩慢的修復(fù)作用。電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)進(jìn)入到滿足市場(chǎng)使用要求后，通過(guò)完善充電裝置的配置與布局并逐步實(shí)現(xiàn)燃油汽車(chē)到純電汽車(chē)的整體過(guò)渡，必將有利于我國(guó)長(zhǎng)久未來(lái)的生態(tài)安全與生態(tài)恢復(fù)，大幅降低汽車(chē)尾氣的排放以及隨之而來(lái)的傷害。伴隨著中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)的不斷發(fā)展而來(lái)的是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，且科技創(chuàng)新能力水平的提高使得我國(guó)在利用各種可循環(huán)與不可循環(huán)資源的發(fā)電以及電力應(yīng)用方面均有了極大地提高。電力能源相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用極大地降低了我國(guó)電力使用成本，但是在新能源電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)與推廣使用過(guò)程中伴隨而來(lái)的便是一些技術(shù)缺陷，如因?yàn)殡姍C(jī)缺陷導(dǎo)致的動(dòng)力問(wèn)題。因此在新能源汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程中，關(guān)于其附加工業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)一樣應(yīng)該受到重視。第二，新能源汽車(chē)節(jié)能技術(shù)不僅僅是汽車(chē)技術(shù)先進(jìn)的體現(xiàn)，以電能驅(qū)動(dòng)為例，在電驅(qū)汽車(chē)上其節(jié)能技術(shù)更是電控技術(shù)以及能源回收等技術(shù)的先進(jìn)體現(xiàn)。在國(guó)家政策的鼓勵(lì)下，新能源節(jié)能技術(shù)搭配智能網(wǎng)聯(lián)與電控系統(tǒng)的更新是在不斷創(chuàng)新與不斷進(jìn)步的，研發(fā)更有效的節(jié)能技術(shù)是新能源汽車(chē)的核心部分之一。

3新能源動(dòng)力節(jié)能技術(shù)

3.1油電混合技術(shù)

以目前的新能源汽車(chē)的發(fā)展方向，新能源汽車(chē)的主要?jiǎng)恿夹g(shù)方向包括油電混合技術(shù)、純電技術(shù)、氫能技術(shù)和燃料電池技術(shù)。在中國(guó)的新能源汽車(chē)主要以油電混合動(dòng)力以及純電技術(shù)為主，其中油電混合動(dòng)力汽車(chē)便是其主要表現(xiàn)。油電混合動(dòng)力顧名思義，在采用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)的同時(shí)采用汽油柴油等傳統(tǒng)能源配合內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。油電混合動(dòng)力汽車(chē)又被細(xì)分為插電混動(dòng)與不插電混動(dòng)，其主要區(qū)別在于對(duì)于電池充電方式，插電混動(dòng)技術(shù)在除靠電能回饋的方式補(bǔ)充電池電量之外，同時(shí)還可額外使用充電樁對(duì)電池充電。其兩者進(jìn)行節(jié)能的原理大致相同：以電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式汽車(chē)在低中速起步的方式搭配內(nèi)燃機(jī)的高速工態(tài)進(jìn)行配合以達(dá)到降低能耗的目的。

3.2氫能技術(shù)

氫能作為最干凈清潔能源之一，其燃燒可以起到和汽油等傳統(tǒng)能源的類(lèi)似效果，且無(wú)有害氣體排放，在原理上是最適合作為汽車(chē)動(dòng)力的物質(zhì)之一。物質(zhì)均有兩面性，在它能提供能量滿足使用且對(duì)環(huán)境無(wú)傷害的同時(shí)，它最大的缺點(diǎn)便是成本高，其中包括但不限于科研費(fèi)用與氫氣的制造與存儲(chǔ)以及安全性。在解決相關(guān)氫能的利用問(wèn)題之后，可以嘗試推廣相比于傳統(tǒng)能源汽車(chē)制造成本高出20%的氫能源汽車(chē)。氫能作為最清潔能源之一，其的開(kāi)發(fā)利用有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，第一，以氫氣為燃料，其能量轉(zhuǎn)換效率是其余新能源利用效率的2-3倍。第二，在正常工作狀態(tài)下，擁有比較低的噪音產(chǎn)生。

3.3燃料電池技術(shù)

燃料電池技術(shù)在新能源汽車(chē)上的表現(xiàn)方式為以燃料電池的方式發(fā)電并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以實(shí)現(xiàn)為汽車(chē)提供驅(qū)動(dòng)力的方式，其本質(zhì)上是以不同類(lèi)型的能源實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換。燃料電池技術(shù)為電池提供了可持續(xù)發(fā)電的功能也即擁有了不同于普通新能源的優(yōu)勢(shì)存。當(dāng)電池出現(xiàn)低欠壓保護(hù)時(shí)，若采用普通電池便需要尋找充電設(shè)備為電池充電，而燃料電池便可以實(shí)現(xiàn)除人為為電池充電的方式之外自動(dòng)充電的功能，這是燃料電池的自填充性的體現(xiàn)。燃料電池除了具有零排放的優(yōu)點(diǎn)之外還具有良好的噪聲控制以及可使用的燃料來(lái)源廣泛且更加可靠以及方便長(zhǎng)期存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)。燃料電池的來(lái)源廣泛的特點(diǎn)決定了其多元化發(fā)展的現(xiàn)狀但同時(shí)出現(xiàn)了燃料供應(yīng)不統(tǒng)一的缺點(diǎn)，無(wú)法大規(guī)模推廣。

3.4太陽(yáng)能汽車(chē)

作為無(wú)處不在的二次能源的太陽(yáng)能更是取之不盡用之不竭的，因此太陽(yáng)能汽車(chē)的研發(fā)也是新能源汽車(chē)的一個(gè)發(fā)展方向。其主要原理便是通過(guò)太陽(yáng)能電池板的作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電能用于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能源。太陽(yáng)能汽車(chē)主要通過(guò)兩種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的利用，一是以太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換出的電能直接經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓處理后作為電動(dòng)機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)能源；二是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能后將其除滿足汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)之外的電能存儲(chǔ)與車(chē)載電池內(nèi)以供備用。作為可再生的太陽(yáng)能本身并不擁有對(duì)環(huán)境造成污染的物質(zhì)，在太陽(yáng)能向電能轉(zhuǎn)換的過(guò)程中也不會(huì)造成其余污染，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)能的最大限度使用，降低對(duì)石油能源等的使用進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的作用。不同于傳統(tǒng)能源汽車(chē)，太陽(yáng)能汽車(chē)需要對(duì)太陽(yáng)能電池板等的安裝排布位置進(jìn)行優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)在不同地區(qū)電池板擁有不同角度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的高效轉(zhuǎn)換，故而需要對(duì)太陽(yáng)能汽車(chē)的形狀等進(jìn)行優(yōu)化與設(shè)計(jì)。但是太陽(yáng)能汽車(chē)的缺點(diǎn)也尤其明顯，便是在于太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率，轉(zhuǎn)換效率比較高的同時(shí)意味著更高的電池板成本以及在汽車(chē)維修與更換時(shí)的更高成本，限制于電池板的技術(shù)層面與消費(fèi)者的消費(fèi)能力，太陽(yáng)能汽車(chē)的研發(fā)以及量產(chǎn)均有較大難度，但若是可以解決電池板材料問(wèn)題，這將是車(chē)企未來(lái)的主流研發(fā)趨勢(shì)。

4新能源汽車(chē)節(jié)能技術(shù)

4.1混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)

綜合考慮現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)水平與成本，油電混合動(dòng)力技術(shù)與純電技術(shù)是最滿足與當(dāng)前需求的新能源驅(qū)動(dòng)方式。油電混合技術(shù)的應(yīng)用最重要的一點(diǎn)便是發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的互相搭配以及驅(qū)動(dòng)方式的相互轉(zhuǎn)換，搭配車(chē)機(jī)電腦的控制算法以實(shí)現(xiàn)完美的無(wú)感銜接與切換。混合動(dòng)力技術(shù)主要分為三種表現(xiàn)形式，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。串聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)：由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)而給電池充電通過(guò)電池的電能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。使用該種技術(shù)形式的汽車(chē)型號(hào)有雪佛蘭-沃蘭達(dá)具有長(zhǎng)時(shí)間行駛與電池充電無(wú)限制等優(yōu)點(diǎn)。并聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)：并聯(lián)主要體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分別擁有其驅(qū)動(dòng)能源，兩者共同作用以提供驅(qū)動(dòng)力。兩種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)采用相對(duì)獨(dú)立的安裝方式，當(dāng)出現(xiàn)其中一種動(dòng)力供應(yīng)消失的同時(shí)另一種動(dòng)力仍可處于正產(chǎn)工態(tài)。其在出現(xiàn)一種能源耗盡時(shí)擁有更實(shí)用的功能，因此在國(guó)內(nèi)更廣泛的被各大車(chē)企使用，包括本田CR-Z、比亞迪秦等。布局結(jié)構(gòu)示意如圖1。混聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)：便是上述串聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)與并聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)的結(jié)合方式，不僅發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分別擁有其驅(qū)動(dòng)能源，兩者共同作用以提供驅(qū)動(dòng)力（并聯(lián)混合），也可以由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)而給電池充電通過(guò)電池的電能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)（串聯(lián)混合），結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。因此，該系統(tǒng)中有電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)存在。采用此種技術(shù)的汽車(chē)系列包括豐田普銳斯、比亞迪F3DM等。混聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)更加具有技術(shù)水平高以及環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，但成本略高。

4.2車(chē)輛壓縮點(diǎn)火技術(shù)

傳統(tǒng)汽車(chē)點(diǎn)火方式以點(diǎn)火線圈點(diǎn)火和活塞桿壓縮點(diǎn)火為主。提高傳統(tǒng)燃油車(chē)的燃料燃燒效率的關(guān)鍵因素便在于發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，為優(yōu)化傳統(tǒng)兩種點(diǎn)火方式的優(yōu)缺點(diǎn)，合理采用適合的車(chē)輛壓縮點(diǎn)火方式在降低噪聲污染的同時(shí)提高了燃燒效率起到節(jié)能的作用。這項(xiàng)技術(shù)的使用可以將燃油經(jīng)濟(jì)性提高20%~30%之巨。

4.3汽車(chē)可變排量技術(shù)

通用性節(jié)能技術(shù)的誕生意味著所有車(chē)型均可適用于該技術(shù)，可變排量技術(shù)，也稱(chēng)為閉缸、停缸技術(shù)，便是其中廣泛使用的節(jié)能技術(shù)。其原理便是在汽車(chē)處于待機(jī)以及剎車(chē)制動(dòng)等狀態(tài)時(shí)，根據(jù)實(shí)際行駛需要，對(duì)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行有針對(duì)的停缸，使實(shí)際參與做功的排量小于發(fā)動(dòng)機(jī)排量，其工作原理示意圖如圖3所示。其優(yōu)點(diǎn)在于不改變汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)容積以實(shí)現(xiàn)不同工況下冗余燃料的使用，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

4.4汽車(chē)結(jié)構(gòu)節(jié)能環(huán)保技術(shù)

車(chē)輛本身的結(jié)構(gòu)也是決定車(chē)輛能源消耗的一大因素，對(duì)于同等類(lèi)型的車(chē)，在不同負(fù)載的情況下會(huì)出現(xiàn)不同的能耗，故而在車(chē)輛本身結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)滿足現(xiàn)實(shí)形式條件下的盡可能的輕量化設(shè)計(jì)也是節(jié)能的方式。除此之外，需要盡可能地降低由于汽車(chē)外形所造成的的風(fēng)阻等因素，以降低汽車(chē)能耗。比如設(shè)計(jì)更加符合流體力學(xué)的車(chē)輛外形以降低風(fēng)阻系數(shù)等方式，同時(shí)考慮車(chē)輛的行駛環(huán)境采用更加適合的車(chē)輛噴涂等方式。綜上所述，對(duì)于新能源汽車(chē)的節(jié)能方式而言，現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)擁有各種已實(shí)現(xiàn)的技術(shù)以及未來(lái)在等待繼續(xù)研究的全新技術(shù)，且政府對(duì)于新能源汽車(chē)的相關(guān)政策表明全力支持新能源汽車(chē)節(jié)能技術(shù)研發(fā)。新能源汽車(chē)環(huán)保技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用將使我國(guó)對(duì)于未來(lái)全球汽車(chē)市場(chǎng)擁有更強(qiáng)的話語(yǔ)權(quán)，且新技術(shù)的研發(fā)可以進(jìn)一步降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的損害，提高居民的生活質(zhì)量進(jìn)而提升居民幸福感，進(jìn)一步靠近可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

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作者：趙潔 單位：山西工程科技職業(yè)大學(xué)