新能源汽车的技术原理及其核心技术分析

方镕城

摘 要：随着科学技术的日新月异，新能源行业尤其是新能源汽车行业也在迅猛发展。与此同时，对新能源汽车技术提出了更高的要求。基于此，本文就新能源汽车的技术原理及其核心技术进行深入地分析。

关键词：新能源汽车;技术原理;核心技术

0 引言

所谓“新能源汽车”，主要指的是使用非常规的车用燃料当作动力来源（或者使用常规的车用燃料、采取全新的车载动力装置），整合车辆的驱动及动力控制的一流技术，产生的技术原理先进、具备新结构和新技术的汽车。新能源汽车，主要包含混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车等等。

1 新能源汽车的技术原理

1.1 混合动力汽车的技术原理

所谓“混合动力汽车”，主要指的是车辆驱动系统分别由2个或者超过2个的单个驱动系统所构成的汽车。混合动力汽车通常两种不同形式的动力源驱动：第一种，常规发动机;第二种，辅助驱动电机动力设备。在汽车行驶的过程中，可按照功率的改变，经由独立或者差异驱动系统最佳控制策略，从而实现节省能源、降低消耗的目标。基于混合电动汽车的技术原理，还可以将其划分成插电式混合电动汽车以及强、中、弱度的混合动力汽车。

1.2 纯电动汽车的技术原理

纯电动汽车的所有动力都源自于电池，无需传统汽车的发动机。纯电动汽车的技术原理如下：首先通过电网充电或者更换电池来为整个动力系统提供电力，其次经由电池来驱动电动机转动，进而使得汽车行驶;当汽车处在制动或者减速状态时，纯电动汽车的电机则不会再继续提供动力，而是借助发电机的方式发电，同时将发出的电能保存于电池中，从而确保汽车动力可以双向流动，在很大程度上提高了汽车的能效。整体而言，纯电动汽车具备排放低、噪声小等诸多优势，同时能够地区电网处在低谷状态时，依靠充电来填补峰谷，由于纯电动汽车只有特定的驱动形式，因此其驱动系统和控制技术相对较为简单，然而其发展的主要缺陷就是电池技术，所以在日常运用环节需很多的充电设备，同时后续的维护成本相对高昂。

1.3 燃料电池汽车的技术原理

燃料电池汽车，以车载燃料当作电池装置为汽车提供所需的电力。常规电磁装置利用的燃料通常是含氢燃料或者高纯度氢气。燃料电池汽车的技术原理如下：首先将作为燃料的氢当作电池，在工作中与大气中的氧气发生氧化反应，进而形成电能，经过电能来带动电机工作;其次，通过电机驱动汽车的机械传动结构，带动汽车的后桥或者前橋而驱动汽车的行驶。燃料电池汽车的关键零件为燃料，燃料电池的反应会形成少许的二氧化碳氮，副产品基本上都是水，所以又被称作“绿色新型环保汽车”。

2 新能源汽车的核心技术

2.1 动力电池技术

电池可以为新能源汽车提供其行驶所需的能量，其能够储存电网中的电量，通过不断的放电和充电为车辆提供动力源。新能源汽车要想实现商业化的发展，提高其市场比重，则需有超越传统汽车的良好性能，此对电动汽车的性能有着更为严格的要求，例如：爬坡能力、加速性能以及续航里程等等。在纯电动汽车价格中，电池价格占据着很大部分，因此电池性价比也关系着其推广效果。为了能够提高纯电动汽车的开发效率，欧美等发达国家均在车用锂电池技术研发方面投入了巨额的资金。锂电池相较于铅酸电池具有更加高的功率密度、更小的自放电、更强的循环特性。在各式各样的锂电池中，全固态锂电池的运用范围是最广的。全固态锂电池，主要是指结构中不包括液体，材料都是固态储能器材。整体而言，主要是由电解质、正极、负极三部分组成，电解质往往是固态的，其密度和结构有利于带电粒子集聚到某一端，进而确保电流传导量的最大化，合理提高电池的容量。固态电池具备更加高的能量密度，体积也更加的小。现阶段，在乘用车和专用车市场中，三元锂电池应用广泛;在客车市场中，应用较多的是磷酸铁锂电池。目前，纯电动汽车的续航里程大约是300-500公里。拥有相同体积的固态电池容量密度可以维持在400Wh/kg，峰值可以达到600Wh/kg，是现阶段动力电池能量密度的4-5倍，说明电量将会依赖于相同倍数逐渐增加，续航里程较于以往有着很大程度的增加。全固态锂电池将会是未来电池技术的主流方向，可以在同等体积的前提下有更加长的续航里程，在相同续航里程的基础上可以实现更小的体积，当前包含沃特玛、比亚迪、丰田、宁德时代等在内的数家汽车厂商都已经开始开发固态电池，但是由于受到技术水平及生产成本的影响，此技术的研发进程整体较慢。

2.2 电机技术

相较于普通的工业用电机，汽车用驱动电机应当具备起动转矩大、调速范围广、效率高以及后备功率高的特征;除此以外，还需求可靠性强、耐潮、耐高温、成本费用较低、结构相对简单、适合规模化生产、便于日常维护等等。现阶段，电动汽车电机常见形式主要有以下三种：第一，永磁同步电动机;第二，异步电动机;第三，开关磁阻电动机。其中，永磁电机具比功率较大、备效率高、可靠性强以及功率因数高等众多优势。尤其是利用矢量控制的变频调速系统，能够使得永磁电动机具备更加广阔的调速范围，永磁电机是电动汽车特别是轿车的核心技术。伴随将来纯电动汽车与混合动力汽车的迅猛发展，永磁驱动电机将会迎来全新的发展机遇，同样会反映出以下发展趋势：转矩密度高、性价比高、功率密度高、性能强、可控性强以及效率高等等，以达到纯电动汽车与混合动力汽车的现实要求。

3 结论

综上所述，近几年内，国内新能源汽车行业不断发展，完全契合国家的可持续发展战略。然而，其发展过程中也存在着很多的问题，比如技术方面的困境。因此，未来相关人员应在全面掌握新能源汽车技术原理及核心技术的前提下，积极开发全新的技术，不断提高新能源汽车的技术水平，从而促进新能源汽车行业的高质量发展。

参考文献：

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