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摘 要：近年来由于能源的短缺、环境的污染，新能源汽车成为发展的趋势。本文结合我国现有的新能源汽车技术的发展概况，分析了不同新能源汽车技术的应用领域和关键技术，并提出了新能源技术的发展方向。
关键词：新能源汽车;技术创新;发展战略
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发動机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。
1 混合动力汽车
混合动力汽车是在纯电动汽车上加装一套内燃机，用以减少汽车的污染，提高汽车行驶里程，且符合汽车道路交通、安全法规的一种汽车。目前有串联式和并联式两种结构形式。混合动力汽车（亦称复合动力汽车）车上装有两个以上动力源。车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力汽车一般是指具有内燃机，再加上蓄电池的汽车。
我国非常重视混合动力汽车的研究与开发，有关工作开始于上个世纪90年代。在“十五”期间，科技部组织北京理工大学、清华大学、东风汽车公司等国内多家企业、高校和科研机构进行联合攻关，相关研究被列入“十一五”863计划重大项目。混合动力汽车涉及到几项关键技术，分别是混合动力单元技术、控制策略技术和能量存储技术。在这几个技术方向，我国科技人员都有一定的突破。
2 纯电动汽车技术
纯电动汽车（Battery Elcctdc Vehicle，BEV）是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。与混合动力最大的不同在于，纯电动汽车完全不使用内燃机作为发动装置，也不使用汽油、柴油等燃料，而是完全采用可充电式电池驱动，其基本结构非常简单，电动发电机和车载电池是其中的关键部件，其中又以电池最为关键。
纯电动汽车的优点是：（1）无污染，噪声低。由于不采用任何有机燃料作为直接能源来源，纯电动汽车本身不排放污染大气的有害气体，也不产生二氧化碳等温室气体，几乎可以达到“零排放”的标准，并且电动机工作噪声也远远小于内燃机。但是，使用电动汽车并非绝对无污染，例如使用铅酸蓄电池做动力源，制造、使用中要接触到铅，充电时产生酸气，会造成一定的污染。蓄电池充电所用的电力，在用煤炭作燃料时会产生CO、SO2、粉尘等，但它的污染较内燃机的废气要轻得多，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是集中的排放，清除各种有害排放物较容易。（2）能源效率高，来源多样化。电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。集中发电也可以大大提高能源利用效率，有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、太阳能、风力等，不同国家可以根据自己的实际情况灵活选择电能的来源。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电。（3）结构简单，使用维修方便。电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转和传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。但是由于技术和成本上的问题，纯电动汽车目前仍存在一些缺陷。最主要的问题在于，目前蓄电池单位重量储存的能量太少，一次充电后行驶罩程不理想;高储量的电池使用寿命较短，使用成本高，纯电动汽车总体成本比较高，当然这也和纯电动汽车没有实现商业化、无法形成规模经济有关。因此，电池是纯电动汽车发展的首要关键，要想在较大范围内应用电动汽车，要依靠先进的蓄电池。由于完全不依赖内燃机，纯电动汽车对电池性能的要求大大高于混合动力汽车。经过10多年的筛选，现在普遍看好氢镍电池、锂离子和锂聚合物电池。
3 燃料电池电动汽车
燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转化成电能的装置。这种装置的最大特点是反应过程不经过燃烧和热机做功，因此其能量效率不受卡诺循环的限制，转化率可达到60%～70%，实际使用效率接近普通内燃机的2倍。我国政府非常重视燃料电池汽车关键技术的研究。在“九五”期间，国家科技部就将燃料电池关键技术的研究列入国家攻关计划。中科院大连化学物理研究所、北京世纪富源燃料电池公司、北京飞驰绿能电源技术有限责任公司、上海神力科技有限公司等就分别研制出5 kW～30 kW的质子交换膜燃料电池。“十五”期间，燃料电池关键技术的研究被列入国家“863”电动汽车重大专项。 燃料电池电动汽车目前在中国处于示范项目阶段。“中国燃料电池公共汽车示范项目”受到中国政府、全球环境基金（GEF）和联合国开发计划署（UNDP）共同支持。一个总投资3 200万美元的示范项目目前正由国家科技部、北京市、上海市共同组织实施。该项目的远期目标是推动燃料电池公共汽车在中国产业化和推广应用，减少空气污染和温室气体排放。项目于2003 年在北京启动，预计这12 辆车总共运行将达160 万公里。
4 氢发动机汽车
氢发动机汽车的内燃机系统有点类似于传统汽车内燃机系统。其内燃机可直接燃烧氢，而不使用其他燃料，产生水蒸气排出。这类车存在几个技术难题，一是氢气的安全存放和储运。由于氢气在常温下呈气态，为能使汽车长距离运行，必须有充足的氢源，一般需要采用加压技术;另外氢气属于易燃易爆的气体，其安全储运一直是一技术难题。二是燃烧效率较低，氢内燃机的能率转化效率低于氢燃料电池，要使得汽车具有足够的马力，提高其能效是不能回避的问题。 氢发动机汽车涉及到氢能的综合利用问题，我国十分重视氢能源的研究与开发工作，和国际进行了广泛合作和接轨。氢动力汽车现在最大的难题是液化氢气的储存。氢气密度很低，需要压缩或液化才能运输、存储和分配。5～7公斤氢能使汽车行驶644公里，但控制燃料罐体积是燃料电池车的主要难题。现有的储氢方式一是将液态氢储存于-253℃的低温罐内，二是将氢气储存于高压绝缘罐中，连续行驶里程分别达到400公里和270公里的水平，但前者要消耗较多能量，后者体积仍然较大，蒸发还会每天消耗5%的氢。更先进的办法是金属氢化物低压固态储氢技术，美国采用晶粉状金属合金，一次可吸收氢气约3公斤，加热即可释放出来，可反复使用几百次。氢动力汽车发展的另一个关键问题就是氢的制备。
5 结论
目前，新能源汽车技术的发展方向是采用锂电池的纯电动汽车。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属，锂离子电池单位重量储能为铅酸电池的3倍，锂聚合物电池为4倍，而且锂资源较丰富，未来具有更大的发展空间。因此，锂电池技术的开发成为新能源汽车的发展方向。
参考文献：
[1]李红，刘旭升，张宜生，等.新能源电动汽车异种材料连接技术的挑战、趋势和进展[J].材料导报，2019，33（12）：
3853-3861.
[2]齐亮，贾莉洁，李宏伟.中国新能源汽车商业化发展现状及国际比较研究[J].汽车工业研究，2017（9）：42-48.
[3]郑满宁.中国工程院院士杨裕生认为目前不宜大规模推广纯电动客[N].中国汽车，2010-09-20（A13）.
[4]许蕊，等.低碳经济的障碍性因素分析[J].现代商贸工业，2011（9）：83-85.
关键词：新能源汽车;技术创新;发展战略
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发動机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。
1 混合动力汽车
混合动力汽车是在纯电动汽车上加装一套内燃机，用以减少汽车的污染，提高汽车行驶里程，且符合汽车道路交通、安全法规的一种汽车。目前有串联式和并联式两种结构形式。混合动力汽车（亦称复合动力汽车）车上装有两个以上动力源。车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力汽车一般是指具有内燃机，再加上蓄电池的汽车。
我国非常重视混合动力汽车的研究与开发，有关工作开始于上个世纪90年代。在“十五”期间，科技部组织北京理工大学、清华大学、东风汽车公司等国内多家企业、高校和科研机构进行联合攻关，相关研究被列入“十一五”863计划重大项目。混合动力汽车涉及到几项关键技术，分别是混合动力单元技术、控制策略技术和能量存储技术。在这几个技术方向，我国科技人员都有一定的突破。
2 纯电动汽车技术
纯电动汽车（Battery Elcctdc Vehicle，BEV）是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。与混合动力最大的不同在于，纯电动汽车完全不使用内燃机作为发动装置，也不使用汽油、柴油等燃料，而是完全采用可充电式电池驱动，其基本结构非常简单，电动发电机和车载电池是其中的关键部件，其中又以电池最为关键。
纯电动汽车的优点是：（1）无污染，噪声低。由于不采用任何有机燃料作为直接能源来源，纯电动汽车本身不排放污染大气的有害气体，也不产生二氧化碳等温室气体，几乎可以达到“零排放”的标准，并且电动机工作噪声也远远小于内燃机。但是，使用电动汽车并非绝对无污染，例如使用铅酸蓄电池做动力源，制造、使用中要接触到铅，充电时产生酸气，会造成一定的污染。蓄电池充电所用的电力，在用煤炭作燃料时会产生CO、SO2、粉尘等，但它的污染较内燃机的废气要轻得多，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是集中的排放，清除各种有害排放物较容易。（2）能源效率高，来源多样化。电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。集中发电也可以大大提高能源利用效率，有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、太阳能、风力等，不同国家可以根据自己的实际情况灵活选择电能的来源。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电。（3）结构简单，使用维修方便。电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转和传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。但是由于技术和成本上的问题，纯电动汽车目前仍存在一些缺陷。最主要的问题在于，目前蓄电池单位重量储存的能量太少，一次充电后行驶罩程不理想;高储量的电池使用寿命较短，使用成本高，纯电动汽车总体成本比较高，当然这也和纯电动汽车没有实现商业化、无法形成规模经济有关。因此，电池是纯电动汽车发展的首要关键，要想在较大范围内应用电动汽车，要依靠先进的蓄电池。由于完全不依赖内燃机，纯电动汽车对电池性能的要求大大高于混合动力汽车。经过10多年的筛选，现在普遍看好氢镍电池、锂离子和锂聚合物电池。
3 燃料电池电动汽车
燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转化成电能的装置。这种装置的最大特点是反应过程不经过燃烧和热机做功，因此其能量效率不受卡诺循环的限制，转化率可达到60%～70%，实际使用效率接近普通内燃机的2倍。我国政府非常重视燃料电池汽车关键技术的研究。在“九五”期间，国家科技部就将燃料电池关键技术的研究列入国家攻关计划。中科院大连化学物理研究所、北京世纪富源燃料电池公司、北京飞驰绿能电源技术有限责任公司、上海神力科技有限公司等就分别研制出5 kW～30 kW的质子交换膜燃料电池。“十五”期间，燃料电池关键技术的研究被列入国家“863”电动汽车重大专项。 燃料电池电动汽车目前在中国处于示范项目阶段。“中国燃料电池公共汽车示范项目”受到中国政府、全球环境基金（GEF）和联合国开发计划署（UNDP）共同支持。一个总投资3 200万美元的示范项目目前正由国家科技部、北京市、上海市共同组织实施。该项目的远期目标是推动燃料电池公共汽车在中国产业化和推广应用，减少空气污染和温室气体排放。项目于2003 年在北京启动，预计这12 辆车总共运行将达160 万公里。
4 氢发动机汽车
氢发动机汽车的内燃机系统有点类似于传统汽车内燃机系统。其内燃机可直接燃烧氢，而不使用其他燃料，产生水蒸气排出。这类车存在几个技术难题，一是氢气的安全存放和储运。由于氢气在常温下呈气态，为能使汽车长距离运行，必须有充足的氢源，一般需要采用加压技术;另外氢气属于易燃易爆的气体，其安全储运一直是一技术难题。二是燃烧效率较低，氢内燃机的能率转化效率低于氢燃料电池，要使得汽车具有足够的马力，提高其能效是不能回避的问题。 氢发动机汽车涉及到氢能的综合利用问题，我国十分重视氢能源的研究与开发工作，和国际进行了广泛合作和接轨。氢动力汽车现在最大的难题是液化氢气的储存。氢气密度很低，需要压缩或液化才能运输、存储和分配。5～7公斤氢能使汽车行驶644公里，但控制燃料罐体积是燃料电池车的主要难题。现有的储氢方式一是将液态氢储存于-253℃的低温罐内，二是将氢气储存于高压绝缘罐中，连续行驶里程分别达到400公里和270公里的水平，但前者要消耗较多能量，后者体积仍然较大，蒸发还会每天消耗5%的氢。更先进的办法是金属氢化物低压固态储氢技术，美国采用晶粉状金属合金，一次可吸收氢气约3公斤，加热即可释放出来，可反复使用几百次。氢动力汽车发展的另一个关键问题就是氢的制备。
5 结论
目前，新能源汽车技术的发展方向是采用锂电池的纯电动汽车。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属，锂离子电池单位重量储能为铅酸电池的3倍，锂聚合物电池为4倍，而且锂资源较丰富，未来具有更大的发展空间。因此，锂电池技术的开发成为新能源汽车的发展方向。
参考文献：
[1]李红，刘旭升，张宜生，等.新能源电动汽车异种材料连接技术的挑战、趋势和进展[J].材料导报，2019，33（12）：
3853-3861.
[2]齐亮，贾莉洁，李宏伟.中国新能源汽车商业化发展现状及国际比较研究[J].汽车工业研究，2017（9）：42-48.
[3]郑满宁.中国工程院院士杨裕生认为目前不宜大规模推广纯电动客[N].中国汽车，2010-09-20（A13）.
[4]许蕊，等.低碳经济的障碍性因素分析[J].现代商贸工业，2011（9）：83-85.