新能源汽車節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

新能源汽車節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)也逐漸重視起來，新能源汽車的研發(fā)，可有效降低汽車尾氣排放，進(jìn)而使生態(tài)環(huán)境得到保護(hù)。文章從新能源汽車的分類與特性兩方面對(duì)新能源汽車進(jìn)行介紹，并從電能供應(yīng)系統(tǒng)、可變排量技術(shù)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和并聯(lián)式混合動(dòng)力模塊，對(duì)新能源汽車的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】新能源;汽車;節(jié)能技術(shù)

1新能源汽車概述

1.1新能源汽車分類

汽車作為交通工具之一，為人們出行提供便利條件，但傳統(tǒng)的汽車以燃油為主，在行駛過程中，汽車尾氣易對(duì)環(huán)境造成污染。新能源汽車的出現(xiàn)，使汽車實(shí)現(xiàn)低排放、低污染等，為環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)，同時(shí)新能源汽車的發(fā)展策略與國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相符，保證能源的可持續(xù)利用。在科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新下，為保證新能源汽車適用于多種外界環(huán)境，一般可分為純電動(dòng)、混合動(dòng)力、增程式電動(dòng)、燃料電池、氫能源發(fā)動(dòng)機(jī)和其它能源類型汽車。

純電動(dòng)汽車一般以蓄電池為主，在蓄電池充放電的情況下，利用電池能源向汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行供電，以保證汽車的正常行駛。混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，一般是由多個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，使汽車可完成多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。增程式電動(dòng)汽車作為純電動(dòng)汽車一種過渡車型，其保留純電動(dòng)汽車的大部分優(yōu)勢，并可有效節(jié)約能源，其以便捷的充電方式，為其提供充足電能來源。燃料電池汽車工作原理主要是將電池內(nèi)部燃料進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)生成電能，為汽車提供動(dòng)力，保證汽車可正常運(yùn)行。氫能源電動(dòng)汽車是將傳統(tǒng)的燃料轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃馊剂?，在氫氣能源充分燃燒下，其汽車尾氣一般以水為主，可?shí)現(xiàn)真正意義上的零污染、零排放。

1.2新能源汽車特性

當(dāng)前新能源汽車作為汽車領(lǐng)域發(fā)展的首要目標(biāo)，在先進(jìn)的技術(shù)支持下，部分新能源汽車技術(shù)已逐漸趨于成熟，在政策支持下，可實(shí)現(xiàn)零排放，并可有效提升汽車的使用效率。純電動(dòng)汽車在使用過程中，如出現(xiàn)電力枯竭的情況，可依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)當(dāng)前地區(qū)的充電站進(jìn)行查詢，一般在短時(shí)間內(nèi)便可達(dá)到行駛的基本需求，以此來保證汽車的持久續(xù)航?；旌蟿?dòng)力汽車一般以燃油電動(dòng)兩用為主，在內(nèi)部電池能源的支持下，可有效實(shí)現(xiàn)汽車的高效率運(yùn)行，同時(shí)汽車在行駛過程中，可接收到多能源供給，為汽車提供充足動(dòng)力源，保證汽車的持續(xù)運(yùn)行。新能源汽車的逐漸普及，可加深人們的環(huán)保意識(shí)，為社會(huì)環(huán)境提供有效保障。

2新能源汽車節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1電能供應(yīng)系統(tǒng)

新能源汽車在行使過程中，需消耗電能完成對(duì)汽車的驅(qū)動(dòng)，以保證汽車可正常行駛。因此電池可作為新能源汽車技術(shù)中心，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新下，電池可進(jìn)行循環(huán)式充放電，以此來為汽車提供充足的能源。鋰電池作為一種環(huán)保性電池，可對(duì)能量進(jìn)行密度式存儲(chǔ)，且放電過程中具有動(dòng)力性，其電能存儲(chǔ)量一般為普通電池的5倍左右，同時(shí)其使用壽命長，在正確規(guī)范操作下，使用期限一般為6年左右，重點(diǎn)比傳統(tǒng)鉛酸蓄電池輕。鋰電池在充放電過程中，無記憶效應(yīng)，其以電池總存儲(chǔ)量為主，可實(shí)現(xiàn)階段式充電效果，使能源的利用率達(dá)到最大化。鋰電池作為新能源汽車的重要組成部分之一，其在工作過程中，全程采用電能轉(zhuǎn)換，其電能供應(yīng)過程中，由于屬于密閉型工作空間，因此不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體。鋰電池在生產(chǎn)過程中，一般不會(huì)對(duì)水資源進(jìn)行消耗，且產(chǎn)生污染較小，在汽車領(lǐng)域中應(yīng)用時(shí)，可有效提升汽車的使用效率。

2.2可變排量技術(shù)

當(dāng)前汽車領(lǐng)域中傳統(tǒng)的燃油汽車仍占據(jù)主導(dǎo)地位，汽車在行駛過程中，需通過燃油充分燃燒，將其能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以達(dá)到汽車驅(qū)動(dòng)目的。但燃油充分燃燒將產(chǎn)生大量的一氧化碳、二氧化硫等危害物質(zhì)，在龐大的基數(shù)下，將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。傳統(tǒng)汽車在行駛過程中，在平坦路面行駛時(shí)，其所耗能量處于均值狀態(tài)，但當(dāng)車輛處于起步、爬坡、高負(fù)荷和超車狀態(tài)時(shí)，需消耗大量能量，完成汽車自身的牽引，因此汽車需配備大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)，以滿足汽車的多種行駛狀態(tài)。為保證汽車在能源消耗在可控范圍內(nèi)，需對(duì)汽車行駛過程中消耗的能源進(jìn)行優(yōu)化，一般采取切缸工作循環(huán)的模式，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力分析，并為汽車實(shí)時(shí)提供動(dòng)力，確保汽車行駛過程中，以功率最大化的形式進(jìn)行工作。此種循環(huán)式工作原理，可保證汽車處于符合運(yùn)轉(zhuǎn)常態(tài)，并使能源消耗與支出處于平衡狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能目的。

2.3電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

新能源汽車作為近年來新興領(lǐng)域之一，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，使汽車進(jìn)入行駛狀態(tài)。當(dāng)前汽車在行駛過程中，由于外界環(huán)境不斷變化，需汽車進(jìn)行多功能操作，以保證汽車運(yùn)行的流暢性，汽車在行駛中，需頻繁的進(jìn)行啟動(dòng)、停車、提速、降速、急停等駕駛方式，同時(shí)汽車外界環(huán)境的影響下，例如雷雨天氣、酷暑高溫、嚴(yán)寒低溫等情況，需對(duì)汽車進(jìn)行多角度考慮，為汽車的安全性能提供有效保障。在永磁同步電機(jī)的應(yīng)用下，將永磁體作為轉(zhuǎn)子以產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場，在三相定子繞組的作用下，與電磁場產(chǎn)生電樞反應(yīng)，進(jìn)而生成三相對(duì)稱電流，其位置分布在電流輸送條件下，可進(jìn)行自應(yīng)力旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電流可帶動(dòng)轉(zhuǎn)子，完成電能與動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化。在使用過程中，應(yīng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升其獲得勵(lì)磁電流的速率，保證電機(jī)可高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)應(yīng)對(duì)脈沖調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中以低消耗量來完成大功率運(yùn)動(dòng)。為確保電機(jī)可正常運(yùn)行，應(yīng)擴(kuò)大電機(jī)自身的優(yōu)勢，在永磁同步電機(jī)運(yùn)行過程中，其自身在封閉空間內(nèi)完成運(yùn)動(dòng)，且具有高荷載能力，傳動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量輕，無噪音污染，可在其高電流輸送環(huán)節(jié)，應(yīng)用PWM技術(shù)，減少電流傳輸過程中產(chǎn)生的諧波，進(jìn)而降低電機(jī)工作過程中產(chǎn)生的系統(tǒng)性影響，同時(shí)可提升電機(jī)的靈敏度，在信號(hào)傳輸過程中，可對(duì)指令進(jìn)行精準(zhǔn)操控，有效節(jié)約汽車行駛過程中消耗的能源。

2.4并聯(lián)式混合動(dòng)力

汽車在行駛過程中，需內(nèi)部電子控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共同作用下，對(duì)汽車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在節(jié)能環(huán)保理念下，新能源汽車作為行業(yè)性品牌，將傳統(tǒng)的汽車行業(yè)進(jìn)行改革優(yōu)化，以先進(jìn)技術(shù)為主導(dǎo)，在理念的指引下，使其發(fā)展趨于成熟。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車作為新能源汽車的一種，其將內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)與電動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，并將兩套操控系統(tǒng)并存在同一輛車內(nèi)，其可進(jìn)行獨(dú)立工作，也可進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，以滿足車輛的多種行駛狀態(tài)。同時(shí)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)合作，可有效降低汽車能源的消耗。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車在行駛過程中，可依據(jù)外界環(huán)境進(jìn)行過功能操控，同時(shí)可將自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，以保證汽車行駛需求。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車可實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)、純發(fā)動(dòng)機(jī)、混合驅(qū)動(dòng)、怠速停車、再生制動(dòng)和行車充電等多種模式，在汽車不同運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行行駛模式調(diào)節(jié)，提升汽車的運(yùn)行效率，并可將內(nèi)部的能量進(jìn)行平衡轉(zhuǎn)化。

3新能源汽車節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用

3.1混合電力汽車

所謂的混合動(dòng)力汽車實(shí)際上指的就是柴油、汽油和電能混合搭配的汽車[1]。經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，凡是采用了混合動(dòng)力技術(shù)的汽車其燃油的經(jīng)濟(jì)性都得到了很大程度的提升。也就是說，通過將燃油和電能兩種能源混合搭配的方式，不僅改變了傳統(tǒng)汽車的運(yùn)行方式，而且有效的降低了汽車運(yùn)行過程中的能源消耗，這一技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的節(jié)能環(huán)保效果。此外，通過回收再利用蓄電池的方式不僅實(shí)現(xiàn)了降低二次污染的問題，同時(shí)在人口密集區(qū)域，還可以采取將汽車轉(zhuǎn)換為電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的方式，確保車輛的正常行駛不受影響。

3.2燃料電池汽車

就目前而言，燃料電池汽車使用的燃料電池主要是采取的是氫氣與大氣中氫氣燃料相結(jié)合的方式。利用電池組中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，確保汽車的正常行駛不受影響。而在產(chǎn)生氫氧反應(yīng)時(shí)，汽車排出的尾氣中所含有的這兩種元素結(jié)合在一起就會(huì)形成水蒸氣。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了汽車排放零污染量的目的，同時(shí)降低了汽車運(yùn)行過程中的熱量排放。燃料電池汽車與傳統(tǒng)的汽車相比較而言，兩者不僅在整體構(gòu)造方面存在著較大的差異，而且傳統(tǒng)的電池汽車主要是以電池反應(yīng)堆、蓄電池等為主，而燃料汽車不僅具備了零排放的特點(diǎn)，而且在實(shí)際應(yīng)用的過程中，降低了能源消耗對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染。但是，由于這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，仍然存在著氫氣制作難度大、能源轉(zhuǎn)化率低、電機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度高等各方面的缺點(diǎn)。所以政府部門必須加強(qiáng)針對(duì)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)政策和資金扶持的力度，為燃料電池汽車的推廣和應(yīng)用提供全方位的支持，才能發(fā)揮出其在節(jié)能環(huán)保方面的優(yōu)勢。

3.3汽車壓燃技術(shù)

經(jīng)過深入的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我國大多數(shù)汽車所使用的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)都是以汽油和柴油為主要燃料。在這其中汽油采取的是火花塞點(diǎn)火的方式，而柴油則采取的是活塞壓燃的點(diǎn)火方式。雖然柴油采用的壓燃點(diǎn)火方式提升了柴油機(jī)的壓縮比，促進(jìn)了燃油使用效果的提升。但是，汽油采用的活塞點(diǎn)火方式，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的噪音和振動(dòng)。因此，如果汽車壓燃將這兩種點(diǎn)火技術(shù)融合在一起的話，那么就形成了一種全新的汽車壓燃技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)。這種全新的汽車壓燃技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)，與傳統(tǒng)的汽車相比較而言，不僅具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度以及壓縮比較高的特點(diǎn)，而且確保了燃油在同一時(shí)間內(nèi)燃燒，促進(jìn)了燃油使用率的提升。另外，為了有效的應(yīng)對(duì)全球汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境變化的趨勢，汽車生產(chǎn)企業(yè)必須站在長遠(yuǎn)的角度，嚴(yán)格的按照政府部門提出的節(jié)能環(huán)保理念的要求，從汽車產(chǎn)品生產(chǎn)周期上著手，將降低汽車運(yùn)行過程中二氧化碳的排放量作為目標(biāo)，為整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4電動(dòng)汽車

電動(dòng)汽車主要是以車內(nèi)的電池作為驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行的能源，通過電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行驅(qū)動(dòng)汽車行駛。由于普通電池在經(jīng)過長期的反復(fù)使用后會(huì)出現(xiàn)電池容量下降的問題，這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中最大的難點(diǎn)就在于電能的存儲(chǔ)。所以，為了確保電池的容量，必須采取增加電池體積的方式，但是如果電池體積增加的話就會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)難度的增加。而太陽能電池技術(shù)的應(yīng)用，則主要是通過從太陽能中提取可再生能源的方式，為電動(dòng)汽車的電池提供充足的電能。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅降低了汽車運(yùn)行對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染，同時(shí)也促進(jìn)了電能使用效率的提升。另外，在電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的推動(dòng)下，國家電網(wǎng)公司也加快了電動(dòng)汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，截止到2020年底，我國累積建成的充換電站就已經(jīng)達(dá)到了5583