新能源技術在汽車工程中的應用分析

申金劍

摘 要：如何解決目前的能源危機和環境問題，是當今世界上最熱門的問題之一，特別是汽車行業，汽車的能耗和廢氣排放量更是研究的重點。因此，發展新能源技術，用新能源取代原有的燃料車，已經成為了當今汽車行業的主流，也是國家的一項重大戰略，可以有效地改善環境，減輕國家的能源負擔。而現在，國內的汽車工業還處于發展初期，人才匱乏，新能源技術的發展還處于萌芽狀態，國家的政策支持還不夠充分，我國作為一個汽車消費的大國，新能源汽車是國家發展的必然趨勢。

關鍵詞：汽車工程 新能源技術 現狀分析 應用分析 應用策略

環境污染是我國經濟社會發展的一個重大控制問題，在實施相關生產工作的過程中，必須強化環境保護，強化大氣污染治理，建設碧水藍天，為人類生產生活營造良好的生活環境發揮有效促進作用。從環境污染的角度看，大氣污染的來源是工業和交通[1]。在交通污染方面，機動車排放是我國目前最大的污染源。而隨著社會和經濟的發展，機動車的排放量越來越多，排放的廢氣也越來越多，若不加強對汽車排放的控制，將會對環境產生更大的負面影響。所以，在汽車尾氣排放嚴重的情況下，應加強新型能源的創新應用。新能源已經被實踐證明是一種非常環保的新型能源，它可以改變傳統的汽車以石油為燃料這一情況，為汽車提供足夠的動力，同時也可以減少廢氣的排放量。另外，利用新型能源，可以有效地減少對進口原油的依賴，保障國家的能源安全，提高國家戰略發展水平。根據上述分析，新能源汽車在當今汽車工程領域具有十分重要的意義。目前，混合動力汽車、純電動汽車、燃油汽車、燃油汽車等新能源汽車的替代，是我國社會交通系統改革的一個重要內容。

1 了解新能源汽車

新能源汽車，顧名思義，就是要研發出一種新的能源，用它來替代汽油，這對于汽車的環境保護具有重要的意義[2]。二十世紀末期，人們認識到汽車所需的燃油太多，于是就開始尋找替代石油的替代方法，試圖利用可再生能源或全球豐富的資源來減緩石油危機。目前，在新能源汽車的發展過程中，已經有了從燃油到汽車的各種技術，其中包括混合動力汽車、蓄電池動力汽車、以及其它一些綠色、節能的燃料電池汽車。在新的發展趨勢下，新能源汽車的發展也在不斷的發展，新能源汽車的產品也在不斷的改進，在未來的發展中，新能源汽車的生產將會更加的成熟。

在經濟發展和環境保護意識日益提高的今天，傳統燃油車已經不能滿足當今社會發展的需求[3]。隨著新能源汽車的普及，很多人都在接受新能源汽車，但我們現在要面對的問題是，何時才能買到新能源汽車，以及如何讓更多的人接受。中國的新能源汽車市場將會是一個巨大的市場，它將會與國外企業進行激烈的競爭，如何在國內的市場中搶占先機，保障國內的經濟發展。顧客就是最重要的，我們只能盡量滿足他們的需要，讓他們愿意買。很多人都覺得新能源車很貴，而且在性能和安全性上，都比傳統汽車要好很多，而傳統的汽車，對新能源車的使用，還不夠熟悉，所以我們的廣告并沒有做好?，F在，網絡和4s店是我們向顧客推廣新能源汽車最有效的方式，在網絡上，我們要注意宣傳，讓大家更好的了解新能源汽車。

2 傳統汽車和新能源汽車之間的對比

傳統的汽車發動機把燃料的化學能轉化為機械能，通常由四個主要部件構成：發動機、車身、底盤和電氣裝置[4]。新能源汽車將取代汽油、柴油，改用其它可再生的、潔凈的能源，達到環保。以下分別從動力、底盤、車身、電力設備四個方面對傳統汽車和新能源汽車進行對比。

2.1 發電設備

新能源汽車之所以被稱作“新”，是因為大部分的動力系統都是由新能源提供，例如電力、風力、太陽能和氫氣等[5]。目前，新能源汽車的主要動力來源是電動，而在新能源技術發展到一定程度后，也會有更多不同種類的新能源進入我們的生活。電動車的動力系統主要包括驅動電機、調速控制、動力源等組成，而傳統的汽車動力則是發動機，其燃料的使用會產生對環境的污染，這也是新能源車與傳統汽車的區別。就加速而言，由于馬達可以得到所有的扭力和動力，因此，它的能源利用率很高，而常規的引擎有一個轉矩的尖峰，因此電動馬達的加速性能更好。

2.2 底盤

汽車的底盤由四個部件組成：傳動部件、行駛部件、轉向部件和剎車部件[6]。傳動機構的功能是把發動機的輸出扭矩傳遞到傳動軸上，而電動汽車靠電線來傳送電力，因此不需要傳動軸，電動機可以通過負載起動，無需離合器，通過線路來控制電機的旋轉方向，無需換擋，電動機采用無極調節，傳統的傳動系統已經過時，采用雙電機驅動時，差速器也可以省略。在行駛裝置、轉向裝置和剎車裝置方面，新能源汽車與普通汽車并無太大差別，在電動車上，通常會采用儲能裝置，把剎車的動能轉化成電能，儲存在蓄電池里。而全電動車則是用電池供電，無需油箱、油管和排氣管等常規車輛所必須的[7]。由此可以看出，這兩款新能源車的底盤構造有很大的不同。

2.3 車體部位

傳統燃料車的車身構造大致相同，但新能源車的外形更具彈性，比如：特斯拉沒有引擎，電池布局更為平坦，本田Clarity的氫燃料電池車，需要配備氣罐、燃料電池動力系統、電池板等。不同的電池布局、不同的能源動力系統將會對汽車的設計理念產生不同的影響。由于新能源汽車的體積較小，占用的空間較少，因此可以直接使用電機代替原有的動力系統，只要在原有的工藝條件下增加馬達的分裝流水線即可，從而節省了成本，提高了工作效率。隨著新技術的發展，新能源汽車的大量推廣，新能源汽車的車身結構也會隨之發生變化[8]。

2.4 電力設施

現在的新能源汽車，正處于人工智能，大數據，云計算，5G網絡，移動互聯，迭代控制等技術的結合和發展，新能源汽車不但可以實現自動駕駛，還可以具備身份識別、自動診斷、道路選擇、通訊、娛樂等多種功能，而這些功能的實現，都需要新的電子產品。從上述對比分析可知，目前的新能源汽車在功率、底盤等方面與常規車輛相比存在較大差異，但在車身造型、電器等方面則幾乎沒有太大的改變。在新能源汽車不斷發展的今天，新能源汽車將在車身的外觀、材質、電子設備等領域取得重大突破。

3 新能源技術應用在汽車工程的研究

3.1 混合電動汽車

目前我國的汽車產業還處于初級階段，而混合動力汽車是新能源汽車的過渡產品，它包括了傳統的汽油發動機和電動汽車的電力系統[9]。因為它在保持了原有的汽車產業基礎上進行發展研究，所以在某些方面，仍然可以采用原來的技術，并不需要太多的技術，同時，也可以成為電動車的試驗品，讓電動車在技術上有更多的突破和創新，所以，很多廠商都選擇了混合動力車，尤其是日本，日系的混合車是目前最受歡迎的車型。

這種混合動力汽車如此流行，有其自身的優點。但是，在同樣的行車狀況、同樣的距離內，它可以采用排量更低的發動機，同樣的工作效率，低的能耗，低的排放。與純電動車相比，可以選擇更小的電池，無需為混動車設置充電樁，也不需要額外的電池來進行充電，而且在功率方面，混合動力車的效率要高得多，純電動車因為技術的限制，在性能上要差混合動力汽車一籌。

混合動力汽車按不同的性能和功能進行劃分，有許多類型，它們的性能結構和側重點各不相同，因此，在發展和研究方面，也需要相應的技術來達到自己的發展目的[10]。這就意味著我們要投入更多的人力和財力，這就是一條從傳統汽車到純電動汽車的道路，我們要一步一個腳印，讓我們的產品在節能和性能上達到最好，同時也要降低排放和成本。

汽車已經發展了一百多年，從最初的蒸汽發動機，到后來的內燃機，再到后來的純電動。由于純電動的技術還不夠成熟，所以內燃機仍然是我們汽車運行的主要動力來源，所以我們現在要做的就是改進發動機的性能和能源消耗，在發動機上使用的新技術，包括燃油噴射、排氣再循環、催化后處理等，但在現階段，我們的重心還是放在了混合動力上，如果將內燃機用于混動汽車，那么我們的汽車在節能和減排方面將會更上一層樓。

3.2 純電動汽車

純電動汽車，是一種徹底拋棄了傳統的發動機，以電池為動力，以電力驅動車輛，包括車輛的駕駛，以及車輛的空調等附屬設備，都會通過電池來提供，從而減少車輛的能耗，同時排放的廢氣也不會對環境造成任何污染，這將成為國內汽車行業的發展趨勢。

無論是對現有的混合動力車，還是未來的純電動車，都與電池技術的研究和發展有著密切的關系[11]。長期以來，國內對蓄電池的開發還面臨著一些技術難題，例如能源的選擇、電池的使用壽命等問題。如果是電動車，它的能量低于汽車運行所需的能源，那么它的性能就會變得很差，它的速度也會變得很慢，它的續航能力也會受到限制，所以它的應用范圍很小，可以應用在小汽車，電動摩托車上，而卡車就不會使用。從節約能源的角度來看，電動汽車和內燃機相比，電動車的效率要比內燃機高，但在低能耗時需要更多的能源，所以它的造價也就更高。而且電池的壽命比汽車要短的多，當一輛車到了生命盡頭時，電池往往已經更換很多次了，這會讓我們汽車的使用成本變得更高。此外，我們還得考慮電池的續航能力和續航時間。

3.3 氫燃料電池的應用

氫燃料電池是一種“綠色”的新能源，它的原理是利用化學方法將氫氣和氧氣分別輸送到正極和正極，并將其轉化為電能。氫燃料電池最早是在太空中使用的，但是由于對車輛的過度依賴，導致了大量的能源消耗，導致了越來越嚴重的環境問題，因此，人們開始考慮使用氫燃料電池，而不是常規的發動機和內燃機。因為氫燃料電池的能源來自于電解水，而地球上的水資源非常豐富，而且它所排放的廢氣對環境也非常友好，所以很多專家都非常重視它。

根據最新的數據，壓縮氫氣是最受歡迎的一種新能源，它不但節能降耗，而且技術上也更加簡單，適合在當今世界的汽車市場中進行開發。氫燃料電池具有三大優點。第一，氫燃料電池使用的是一種將化學能轉換成電能的方法，不需要像傳統的發動機那樣使用蒸汽或者汽油來發電，而且沒有任何污染，沒有二氧化碳，也沒有二氧化硫，是一種非常干凈的“綠色”能源，可以達到“零排放”的目的。第二，在車輛行駛過程中，氫燃料電池并沒有太大的噪聲，工作時的聲音大約為55分貝，與人類的交流基本相同，并沒有內燃機的劇烈燃燒所產生的巨大聲響，尤其是在室內車庫、車間等室內環境中，這種低噪聲的優點尤為突出，而隨著人類走向“綠色”社會，這種能源將成為人類生活中不可缺少的一部分。第三，氫燃料電池，其能源轉換效率極高，可以將化學能直接轉化為電能，而不需要將化學能轉化為熱能，之后再轉化為電能，能量轉換的過程中，不僅效率高，更能減少能量的消耗。

目前，由于技術尚未完全成熟，純電動汽車在經濟和性能上還未完全適應市場的要求，仍然處于發展的過程中。但是現在，氫燃料發動機卻是比較好做的，我們已經有了自己的生產流程，也有了相應的設備，在技術上，我們已經積累了大量的經驗，現在我們需要做的，就是將其傳統的內燃機結構進行改在，使其可以變成使用氫氣為燃料的發動機。

4 新能源汽車的發展途徑淺析

4.1 加大支持技術發展的力度

新能源汽車將成為未來汽車市場的主流，而新能源汽車和節能技術，則代表著一個國家的整體實力。所以，在今后的發展中，政府必須加強對新能源汽車和節能技術的扶持。首先，政府要制定相關的政策，鼓勵各大車企積極參與到新能源汽車的研發中，并鼓勵大眾積極購買與支持新能源汽車，才能為車企帶來一定的社會效益與經濟效益，激發其研發與制造熱情。其次，要加強財政和金融的支持。比如補貼，所有購買新能源汽車的人，都可以享受到免稅、補貼、貸款利息等優惠政策，以此來激發民眾的購買欲望。還有就是，可以給那些企業提供一些優惠，讓他們在新能源汽車上，投入更多的精力，加強宣傳和推廣。比如新聞廣播，社交群，網站，車展，研究消費者對產品的需求，從根本上激發新能源汽車行業的生命力。

4.2 重點培養相關專業的人才

發展新能源汽車和相關技術，必須有一批高素質、高素質的專業人才。為此，必須加強對專業人才的培訓，讓他們真正將“以科技興國家”作為個人發展目標。首先，汽車制造商要加強與大學的合作，與培訓機構進行互動，建立相應的課程，建立實驗室，建立實習基地，培養學員的實踐能力，培養他們的創新和研發能力。其次，各大汽車廠商也要為研發人員提供更多的學習機會。

可以從國外先進的技術和管理經驗中吸取營養，進行創新和優化。同時，還可以通過加強合作，開發新技術，擴大新能源技術的使用范圍，加速新能源汽車的發展。最后，要從激勵機制、獎懲機制、考核機制、激勵機制等方面入手，充分發揮激勵作用，激發人才的研究熱情，從而建立起一支高技術創新隊伍，吸納高素質的技術人員，為國家發展新能源技術做出自己的貢獻。

5 結語

綜上所述，目前，我國的汽車新能源和節能技術主要集中在電動、混合動力、太陽能、氫動力等領域。新能源汽車的發展雖然有一定的便利和優越性，但同時也有許多問題和不足，成為制約我國新能源汽車產業發展的瓶頸。所以，在未來的發展中，要從政策上加強扶持、加強人才培訓、加強技術創新等方面，為新能源和節能技術的推廣提供有力的支撐和保障。在新能源汽車的應用上，應加強宣傳教育，加強國際合作，促進新能源汽車的應用，推動新能源汽車的普及。

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