新能源汽车技术原理和相关技术探究

赵福利

摘 要：相较于传统能源汽车而言，新能源汽车不仅能够降低交通领域当中的污染物排放，同时也能够推进传统工业转型，推动汽车行业的发展。本文对新能源汽车的概念以及分类进行了系统界定，并针对纯电动汽车以及混合动力汽车两种不同的新能源汽车类型的技术原理展开了论述，阐述了动力电池技术以及电机技术的相关情况，旨在为推动新能源汽车技术的发展提供理论参考。

关键词：新能源汽车；技术原理；动力电池技术；电机技术

传统汽车通过内燃机燃烧汽油等常规燃料，产生推动汽车前进的动力，而新能源汽车使用了最新的动力控制技术以及驱动技术，确保了汽车内部能源以及動力之间可以相互转化。新能源汽车的有效应用可以有效的降低二氧化碳、二氧化硫等气体的排放，实现优化环境的目标，为社会的可持续以及健康发展创设动力，因此，加强对于新能源汽车技术的相关研究工作，能够为汽车行业的不断发展提供必要的技术支持。

1 新能源汽车概述

1.1 新能源汽车概念

新能源汽车是相对于传统能源汽车而产生的一种全新的概念。因为新能源汽车的起步相对较晚，因此对其所进行的研究还比较少，从总体上看，新能源汽车有广义与狭义之分。

从广义上看，凡是不使用汽油、柴油等传统能源的汽车都可以被看做新能源汽车，从这种论述中我们能够发现，新能源汽车不单单包含了纯电动汽车以及混合动力汽车，同时也包括了将天然气、石油气等作为动力来源的汽车类型。从狭义上看，新能源汽车指的是以非常规能源作为动力来源，辅以驱动技术、动力控制技术等相关技术的汽车。狭义的新能源汽车概念更加有助于推动汽车制造行业的整体发展，同时新能源汽车的发展也代表了科学技术达到了全新的高度。新能源汽车中广泛使用高科技技术逐渐成为了新能源汽车发展的大势所趋，这也意味着新能源汽车的发展成熟还要经历很长一段时间。

1.2 新能源汽车分类

新能源汽车可以分成以下几类：

1.2.1 纯电动汽车

纯电动汽车是依靠车载电源所提供的动力支持，将电动机作为单一驱动源，其电力系统包括了驱动电机、动力电池以及电驱控制器等相关部件，因为纯电动汽车不具备多齿比变速箱以及发动机，其相较于传统燃油车而言，有着低成本，舒适性良好，保养便捷等优点；续航里程低、充电时间过长等缺点，主要用于市区通勤。

1.2.2 混合动力汽车

混合动力汽车有着电力以及燃油两套驱动系统，包含了插电式混合动力汽车以及常规混合动力汽车。

插电式混合动力汽车所采用的电力驱动系统和纯电动汽车相仿，因为在相同燃油车内部也存在燃油驱动系统，所以电池的容量会比纯电动汽车要小，发动机的性能也会弱于燃油车，但是电力驱动系统以及燃油驱动系统能够相互叠加使用，从而实现更好的性能以及更长的续航，也能够单独使用电力驱动系统，实现节能的效果。

常规混合动力汽车不具备插电口，无法外接电源，主要是利用发动机驱动发电机进行电力输出，相较于插电式混合动力汽车而言，能够使用单独燃油以及电力驱动系统，同时也能够组合使用两种驱动系统。常规混动汽车不需外接电源，油耗比传统燃油车要低，在新能源汽车刚起步的时候发挥了极为重要的作用，可是因为难以完全摆脱发电机的束缚，节能的效果相对一般，同时伴随着充电设施的不断完善以及插电式混合动力汽车的发展，常规混动汽车的发展速度逐渐放缓，再加上当前很多国家以及地区已经将该车型划定为传统燃油车，不存在资金补贴以及优惠政策，使得常规混动汽车的处境更加的艰辛。

2 新能源汽车的技术原理

2.1 纯电动汽车技术原理

纯电动汽车的技术原理主要内容在于如何有效的存储电力，纯电动汽车和传统汽车本质区别就在于驱动力不同，纯电动汽车是采用电力驱动的，这也是导致了纯电动汽车在行驶的进程中二氧化碳等气体的排放量要比其他类型汽车都要少，是最环保的车型，同时也是我国近几年大力倡导的新能源汽车类型。纯电动汽车行驶过程中依托发电机驱动电动机的运转，驱动汽车不断行使，在汽车制动或者是减速的状态下，汽车的电机不会持续提供动力，而是采用发电机的方式发电，并且将发出的电能完全储藏在电池中，从而确保汽车动力双向流动，提升汽车能效。总体来看，纯电动汽车具备了零排放以及低噪声的偶遇点，可以在区域电网低谷的情况下，通过充电填平峰谷，由于纯电动汽车只是应用了单一化的驱动形式，因此，整体控制技术以及驱动系统相对简单，其主要劣势为电池技术问题，所以在平时应用的时候要建设大量的充电设施，同时后期的维护费用也较高。

当前，随着汽车普及程度的不断加深，汽车尾气所产生的污染问题也更加的显著，在不同城市的环境污染指数当中，汽车废气物占比较大，纯电动汽车依托其低排放的特征能够显著的改变环境污染问题，推动低碳经济发展。通常来说，纯电动汽车凭借着夜间给汽车电池充电，从而储备足够的能源，满足白天行驶的要求。

2.2 混合动力汽车技术原理

作为一种重要的新能源汽车，混合动力汽车实现了传统能源和新能源之间的结合，其在传统燃料合理化应用的基础上，充分发挥了发动机辅助作用，使得能源消耗量不断的降低，这对于当前社会发展有着相对较大的推动作用。总体来看，混合动力汽车技术原理能够归纳为以下三点：首先，串联式原理有效应用。将串联式原理以及混动动力汽车所需要的电池对电量进行调节，使用电池在汽车的电动机与发动机之间保持平衡作用，从而控制与管理汽车动力控制系统。其次，并联式原理的合理化应用。在混合动力汽车中使用并联式原理可以使得混动汽车具备了电动机以及发动机等不同的驱动力，这两个驱动力能够单独发动汽车，也能够通过车辆动力控制系统实现二者的有效配合。这种类型的汽车能够存储电池当中剩余的能量，保证汽车的正常行驶。最后，将并联式与串联式原理用于混动汽车技术原理中，依据二者的结构需要有效整合，并且按照汽车实际的形式情况对自身运行的状态进行调整。

3 新能源汽车的相关技术分析

3.1 动力电池技术

电池能够为新能源汽车提供能量，其可以存储电网当中的电量，通过持续充电、放电为车辆提供源源不断的动力。新能源汽车想要实现商业化，提升其市场占有率，需要存在优越于传统汽车的优良性能，这对于电动汽车的性能也提出了更高的要求，比如加速性能、续航里程以及爬坡能力等。电池价格占据了纯電动汽车价格的绝大部分，所以电池性价比也成为了其是否能过推广的关键。为了推动纯电动汽车的研发效率，美国、欧洲、日本等国家都投入的大量资金研发车用锂电池技术。锂电池比铅酸电池有着更高的功率密度、无记忆效应、自放电小以及循环特性更好。在所有锂电池中，全固态锂电池应用范围更广。全固态锂电池指的是结构当中不包含液体，材料均为固态储能器材。总体来看，主要是由正极、负极以及电解质等内容构成，电解质通常为固态，其结构、密度有助于带电粒子向一端聚集，从而保证电流传导量最大化，有效提升电池的容量。固态电池有着更高的能量密度，体积也会更小。当前在专用车以及乘用车市场上，三元锂电池占主流地位；客车市场主要是磷酸铁锂电池，当前，纯电动汽车的续航里程为300-500公里。具有同样体积的固态电池容量密度能够保持在400Wh/kg，最高的时候能够达到600Wh/kg，是当前动力电池能量密度4-5倍，表明电量将会凭借着相同倍数不断增加，续航里程相较于之前有着较大幅度的提升。

全固态锂电池将是未来电池技术的发展方向，能够在相同体积的基础上获得更长续航里程，在同样续航里程条件下能够实现更小体积，现在包括比亚迪、沃特玛、宁德时代以及丰田在内的多家汽车企业都开始研发固态电视，可是受限于技术难度以及制造成本，该技术的研发进度相对缓慢。

3.2 电机技术

当前，新能源汽车电机主要采用前置以及后置电机，连接动力电池以及传动轴，其结构比较成熟，装配也较为简易，可是因为需要通过传动系统输送动力到轮胎上，难免会导致电机功率出现损耗，对汽车性能以及电机使用寿命产生影响，轮毂电机将传动装置、动力装置以及制动装置共同整合到轮毂当中，从而简化了电动汽车机械部件，重量更轻，提升了车身空间使用率，电机将动力直接传送到轮毂上，在传动过程中不会出现损耗，车辆性能也可以得到充分的发挥，此外，轮毂电机本身具备了单个车轮独立驱动的性质，所以，不管是前驱、四驱还是后驱，它都能够轻松实现，全时四驱在利用轮毂电机驱动的车辆当中更加容易实现，这些优势是传动电机所不具备的，当然，轮毂电机要在空间相对较小的轮毂中布置，结构更加的复杂，技术难度也相对较高，要通过长期研发才可以普及技术。

4 结语

随着科技的发展，传统能源汽车相关技术得到了优化、升级，通过对计算机技术以及电子技术的合理化应用，使得汽车在底盘、安全驾驶以及发动机等层面都得到了突破，有效提升了汽车性能。但是伴随着新能源汽车的出现，传统技术无法照搬到新能源汽车上，需要对相关技术进行优化，解决新能源汽车技术当中所存在的弊端，推动新能源汽车继续朝着智能操作以及无人驾驶的方向不断发展。

参考文献：

[1]陈明福，郑丽萍，陈其生.新能源汽车创新技术应用与研究[J].时代农机，2018，45（09）：240+242.

[2]李文用.新能源汽车的发展将引领电池技术的重大变革[J].居舍，2018（26）：215+222.

[3]郑涛.新能源汽车技术发展现状和趋势[J].企业科技与发展，2018（07）：86-87.

[4]张厚明. 提高新能源汽车技术门槛 促进产业升级[N]. 中国电子报，2018-07-10（003）.

[5]侯涛，徐佳.新能源汽车技术发展现状和趋势分析[J].时代汽车，2018（07）：85-86.