新能源汽车论文
第一部分：当前常见新能源汽车的分类
1、纯电驱动（EV）
纯电驱动顾名思义，采用单单一种能量方式进行驱动，将电能储存在动力电池中，动力电池中的电力驱动电动机运作，从而使得车辆开始行驶，而纯电驱动汽车最关键的两个部件就是动力电池和驱动电机，动力电池将会在后面的篇章讲到，下面将单讲一下驱动电机。
考虑到车辆使用时对速度、续航、耐久等需求，驱动电机至少要满足以下几种基本要求：
（1）高调速范围：驱动电机在起步时需要足够大的扭矩；而在高速巡航时则需要具有恒定功率输出特性，以满足线性加速。
（2）高密度轻量化：以满足尽可能小的安装空间和更好的整车布置、降低对重量的限制。
（3）高效率：节省电能以保证更大的续航里程这样可以在电池技术有所进步时，同步提升车辆性能。
（4）能量回收：可以在车辆减速时将制动的部分动能回收，从而达到增加续航里程的目的，但由于对其认识不深，能量回收的研发关注度远低于电池。
（5）高可靠性与安全性：其机械强度、抗震性、冷却技术、电器系统和控制系统都必须能满足车辆安全性的标准和规定。
（6）成本应在合理范围内尽可能降低：
纯电驱动汽车目前的瓶颈在于电能的储存，也就是最为关键的动力电池部分，而对于国家角度，电能的来源也是非常重要的关键点，这一部分后面会详细讲到。
2、插电混动（PHEV）
插电驱动车是近几年推出的一种新型混合动力，从原理上讲，插电混动的车辆结构并不复杂，主要由内燃机，电机两种驱动方式，目前自主品牌的很多插电混动四驱车采用的是前驱内燃机加后驱电机组合的四驱动力。
与传统混动车型相比，插电混动车的电池更大，可以用纯电驱动较远的的距离，一方面是为了顺应国家对新能源车的补贴标准，另一方面纯电驱动价格较低，完全可以满足短距离的出勤需求；电池电量耗尽后，车辆的内燃机启动可以适量的向电池充电。（充电量非常小）
由于插电混动依赖于外部供电，虽具备一些传统混动无法比拟的优势，但仅仅作为纯电驱动的过渡产品，不具备更远的发展市场，但由于目前纯电驱动存在大量问题，在未来的数年内，插电混动汽车是一个不错的选择。
3、传统混动（HEV）
传统混动是指不需要外部供电的混动车辆，例如丰田普锐斯，这种混合动力的汽车优点在于此类混合动力车辆的最终目的是省油，其电机的作用是为了优点互补，利用电机扭矩可以瞬间爆发的这个优点，在起步和低速时使用电机输出，可以让发动机一直处在最佳工作工况下
混合动力汽车的技术关键在于混合动力系统，其使用的方式和性能可以直接影响到混合动力车辆的整体性能。而经过二十多年的发展，混合动力已经从最早的发动机与电机的分散结构向电机发动机与变速箱一体结构发展。
传统混动的两个方向，以常见的丰田与本田的两种不同目的的发展为代表，下面将简单讲述一下：
丰田THS混动系统
丰田混动追求的是发动机和电动机互补的工作状态，在起步和低速的时候，采用电动机输出，间接性提高了内燃机的工作效率，内燃机启动后，同时也会为电池充电
丰田采用了行星齿轮的混动系统，也就是行星齿轮无级变速箱E-CVT,该变速箱可以将发动机动力同时传递给传动系统和发电机，同理，也可以将发动机和电动机动力合并后传给车轮
丰田混动系统的一个关键点是，电动机一直都在工作，也就是说其只有两种工作模式，纯电动和混动，不存在内燃机单独驱动车轮的情况，这也导致了丰田混动技术有一个最显著的特点：足够平顺
（2）本田IMMD混动系统
与丰田THS不同，本田的混动目的不仅是节能，而是为了有更好的动力输出，在节能的同时兼顾动力响应，所以在驾驶感受上，本田的混动系统会更有感觉，动力感受会更强。
本田IMMD混动系统在混动模式下，只靠电机产生的动力来驱动车辆，内燃机只负责给电池供电，当然在起步和低速情况下，与丰田的混动就是一样的，仅采用电机驱动，如果在电池没电或到了高速状态，电机就不工作了，仅靠内燃机驱动车辆，这时就与普通内燃机车辆没有区别。
本田的混动系统一切都更加直接，虽分为三种状态：纯电动、混动、内燃机驱动，但在前两种工作状态时，所有的驱动力都来源于电机，但由于前两种驱动模式过于依赖电池和驱动电机，所以这两个装置的要求也就高于丰田了，可靠性也会相应降低。
3、增程式混动（REEV）
增程式混动与本田IMMD系统的混动模式完全相同，增程式混动车辆拥有一台内燃机，但内燃机不参与车辆的驱动，仅仅产生电能为电池充电，再由电池给驱动电机供电驱动车辆行驶。
增程式混动简单理解为拥有内燃机的纯电驱动车辆，所以在各方面硬件的要求上，增程式混动可以略低于纯电驱动车辆，例如电池容量等，但由于多了一个内燃机，因此在软件方面的要求要高于普通的纯电驱动车辆，技术上的复杂性会更高。
增程式混动的优势在于，在电池容量不变的情况下，车辆可以行驶更远的里程，不过由于增程式混动依然需要内燃机，所以从理论上，他与传统混动技术没有很大的区别，这也是增程式混动没有大规模发展的原因所在。
随着全球能源结构的转型和环境保护意识的提高，新能源汽车（NEV）正成为汽车产业的明日之星。从政策推动到市场需求，新能源汽车的发展正迎来前所未有的机遇。本文将探讨新能源汽车的未来发展，包括技术创新、市场趋势、以及面临的挑战。
技术创新：新能源汽车的核心竞争力
技术创新是推动新能源汽车发展的关键因素。电池技术作为新能源汽车的心脏，其能量密度和成本效益直接影响着车辆的性能和市场接受度。
1. 电池技术的突破：固态电池的研发有望大幅提升能量密度，减少充电时间，并提高安全性。此外，电池回收技术的发展将有助于降低成本，实现可持续发展。
2. 电机和电控系统的优化：高效率的电机和智能化的电控系统不仅能提升车辆的动力性能，还能提高能源利用效率。
3. 智能化与网联化：自动驾驶、车联网技术将使新能源汽车更加智能，提供更安全、更便捷的驾驶体验。
市场趋势：全球化的新能源汽车需求
全球范围内，新能源汽车市场正迅速扩张。
1. 政策支持：许多国家通过补贴、税收优惠等政策，鼓励新能源汽车的购买和使用。
2. 消费者认知提升：随着环保意识的增强，越来越多的消费者开始考虑新能源汽车作为购车首选。
3. 基础设施建设：充电站和充电网络的建设，为新能源汽车的普及提供了有力支持。
面临的挑战：新能源汽车发展中的难题
尽管新能源汽车发展前景广阔，但也面临着不少挑战。
1. 成本问题：新能源汽车的制造成本仍然较高，尤其是在电池技术方面。
2. 续航里程焦虑：消费者对新能源汽车的续航里程仍有疑虑，需要通过技术创新来解决。
3. 充电设施不足：充电设施的覆盖范围和便利性仍需提高，以满足日益增长的市场需求。
4. 环境影响：电池的生产和回收处理需要严格的环境管理，以减少对环境的影响。
政策与市场：新能源汽车发展的双重驱动
政策和市场是推动新能源汽车发展的重要因素。
1. 政策引导：政府应继续通过政策引导，支持新能源汽车的研发和市场推广。
2. 市场需求：企业需要紧跟市场需求，提供多样化的新能源汽车产品，满足不同消费者的需求。
3. 跨界合作：汽车制造商、能源公司、科技企业之间的合作，将促进新能源汽车产业的创新和发展。
三、当今电池技术与发展方向
1、磷酸铁锂电池
在三元锂电池一统江山的时代，仅有少数几个厂家还在坚持磷酸铁锂电池，相比主流的三元锂电池，磷酸铁锂电池具有成本较低，技术难度较低，寿命长，安全性较高的优势，这使得该类型电池在市场上仍占有一席之地。
（去年四月编写）前段时间传出国产特斯拉将会采用无钴电池，人们直接就想到了磷酸铁锂电池，在实际使用中，磷酸铁锂电池更耐高温，电热峰值大于350℃，当电池温度处于500-600℃的高温时，其内部的化学成分才开始分解。
磷酸铁锂电池在寿命方面其实更有优势，电池第一年的衰减量仅在5%以内，第二年可以保持在15%以内，5000次后剩余容量为84%，但在低温环境下（-10℃）磷酸铁锂电池的衰减非常快，经过不到100次的充放电循环后，电池容量将下降至初始环境的20%，基本上就已无法使用。
磷酸铁锂电池的工作原理不难理解，充电过程中正极里面的磷酸亚铁锂一部分锂离子离开正极通过电解质传递到负极的石墨材料，在同时正极里面的的电子也被释放出来，从外部电路到达负极，维持了化学反应平衡。
而放电时，锂离子从负极脱离出来，从电解质回到正极，与此同时，负极将原先储存的电子从外部电路回到正极，释放出能量
刀片电池（比亚迪）
所谓的刀片电池，实际上是对电芯排列方式的一种提法，其本质上是一种超级磷酸铁锂电池，该电池实际上是一种软件上的提升，硬件方面还是一款磷酸铁锂电池。
传统的动力电池的电芯采用了圆柱体设计，通过封装成电池包随后形成了电池组，不过，比亚迪的“刀片电池”使用了一种长度大于60厘米大电芯，可以实现无模组直接集成电池包，有效的提升了空间利用率，同时由于接触面积更大，方便了散热，也就可以匹配更高（180Wh/kg）的能量密度。
比亚迪公司的“刀片电池”的优点在于：1、对电池包的利用率有了显著的提高，电池包的体积能量密度也有所提高；2、由“刀片电池”组成的电池包的成本有所降低，制造工艺复杂度有了一定的下降；3、电池包的稳定性和可靠性有所增加；4、电池包散热安全性也得以进步
对于坚持磷酸铁锂电池技术的比亚迪公司来说，他们的超级磷酸铁锂电池技术具有较深层次的战略意义，在一定程度上弥补了磷酸铁锂电池相比三元锂电池的先天劣势：能量密度较低，再加上安全性高的优点，使得该技术在当前有一定的竞争力。
但实际上，超级磷酸铁锂电池依然属于磷酸铁锂电池这一大类，本质上没有改变，在三元锂电池都面临巨大压力的情况下，最重要的还是尽可能提升电池的能量密度，所以新种类电池的发展才是重中之重，硬件的进步才是跨时代的进步。
2、三元聚合物锂电池
三元聚合物锂电池简称为三元锂电池，是目前已使用的最为先进且最为常见的电池种类，该电池具有能量密度大这一最为重要的优点，同时在大倍率充电和耐低温方面，三元锂电池也具有很大的优势，广泛的被用作各种用电器的储能电池。
三元锂电池往往使用镍钴锰酸锂作为正极，碳材料（一般为石墨）为负极，在镍、钴、锰三种材料进行相应比例的混合，所以被称为“三元”，三元材料的电压平台比磷酸铁锂更高，因此比容量更大，能量密度也越大。
三元锂电池特点就是其低温下的使用性能优异，最低使用温度达到了-30℃，与磷酸铁锂电池相比，在相同环境下冬季里程衰减不到30%，明显优于磷酸铁锂电池，但三元锂电池的热稳定性略差，300℃左右就会开始发生化学分解。
在过充过放情况下，理论上磷酸铁锂电池会更稳定，但实际情况与之相反，三元锂电池表现更加优秀；寿命方面，三元电池第一年降幅在7%-10%左右、第二年就到了20%-25%，常温循环寿命，三元锂电池循环3900次剩余电量66%，这个成绩弱于磷酸铁锂电池。
三元锂电池的最大优势就是能量密度，应用较为广泛18650圆柱电池的能量密度达到了232Wh/kg以上,而电动车的领军企业特斯拉已经在新款车辆上使用了21700锂电池，其能量密度接近300Wh/kg，相比最优异但能量密度仅接近200Wh/kg的磷酸铁锂电池，优势一目了然。
21700锂电池（松下与特斯拉）
国外版的特斯拉MODLE 3纯电驱动汽车上搭载了目前代表锂电池尖端科技的21700型锂电池，该型电池由日本著名电子产品企业松下电器产业株式会社与特斯拉共同改进原有的18650型锂电池所推出的产品。
无论是18650型电池还是21700型电池，这两种电池都采用了圆柱体的形式，单体主要由正极、负极、隔膜、正极负极集电极、安全阀、过流保护装置、绝缘件和壳体共同组成，采用圆柱电芯，由于其形态特点，便于自动化标准化生产，日本松下电器生产的圆柱体电芯良品率可以达到98%，而国内厂商也可达到90%以上。
圆柱体电池21700的优点在于：1、单体一致性好，生产起来较为简单方便；2、单体自身力学性能好，封闭的圆柱体在近似尺寸下可以获得更高的弯曲强度；3、技术成熟、成本较低，同时代表了锂电池发展之顶尖水平；4、单体尺寸较小，在事故发生时便于控制。
但缺点与优点并存，其自身的优点也导致了缺点的产生，在电动汽车这个大的用电环境下，由于单体体积小，所以需要更大数量的电池数目，电池数目的增加更考验车辆的电池管理系统；21700型电池代表了锂电池的尖端水平，也正因如此，所以很难再有发展空间，在原有基础进行改进的这条路走不通了。
特斯拉MODLE 3新采用的21700型圆柱体锂电池的能量密度达到了300Wh/kg，与在特斯拉MODLE X上使用的18650型锂电池相比，其电池能量密提高了20%，单体容量提高了35%，系统成本降低了9%左右，达到了车用锂电池的一个高峰。
3、固态电池
固态电池是未来发展中可能性最高，前景也是最好的一种电池科技，固态电池最大的特点就是他的名字，与现在所有的电池相比，固态电池的电极和电解质都是固态的，由于科学界认为传统锂电池已经到达了极限，固态电池将会取代锂电池，成为未来电池技术的主导。
固态电池的工作原理与其他采用液态电解质的电池一样，区别在于材料上的不同，固体结构可以让更多的粒子聚集，传导的电流更大，电池容量也会因此变大，同理，在相同的电量下，固态电池的体积会更小；而且因为固态电池没有液态的电解质，封存将会变得更加简单，在大型设备，例如在纯电汽车动力电池包中使用时，不需要额外增加冷却管和电子控件等系统，在节省了成本的同时还降低了重量。
在电池的使用寿命方面，固态电池更是遥遥领先于传统液态电池，其循环使用寿命达到了45000次，相应的，充放电衰减也会低很多，随着固态电池的发展，电驱动模式将会进入航空业，而日前固态电池需要攻克的是其商业化难题，随着发展的进步，固态电池将会进入生活的方方面面。
除寿命外，与传统的液态锂电池对比，固态电池还有以下几种优点：
1、能量密度高：
在使用了全固态电解质后，电池的适用材料也将发生改变，其中一个点是可以不必使用嵌锂的石墨作为负极，而是直接采用金属锂为负极，这样就可以明显减轻负极材料的质量，使得整个电池的能量密度有了明显提高，因此固态电池的能量密度最低就达到了300Wh/kg,相比能量密度已到达顶峰的传统液态锂电池，固态电池的优势一目了然。
2、体积小、重量轻：
在普通锂电池里面，大部分都被用来传递离子，所以浪费了不少珍贵的储存电量的空间，而如果把它们用固态电解质取代（主要是有机和无机陶瓷材料两种体系），正负极之间的距离（传统上由隔膜电解液填充，现在由固态电解质填充）可以缩短到甚至只有几到十几个微米，因此电池的厚度便可以得到更好的降低，全固态电池的小型化是其未来发展的方向。
3、柔性化发展更好：
即使采用脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米级以下后是可以经常弯曲的，材料会变得有柔性；相应的，全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高，通过使用适当的封装材料（不能是刚性的外壳），制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不发生衰减。
4、安全性更高：
传统锂电池可能发生以下几种危险：(1) 在大电流下工作有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路破坏 (2)电解液为有机液体，在高温下会发生副反应并氧化分解产生气体，严重者甚至发生燃烧。电池损坏的罪魁祸首往往就是液态电解质，因此全固态电池将会避免这一问题。
总结
新能源汽车作为汽车产业的未来方向，其发展不仅关系到能源结构的转型，也是实现可持续发展的重要途径。技术创新、市场趋势、政策支持和跨界合作将共同推动新能源汽车产业的繁荣。面对成本、续航里程、充电设施等挑战，新能源汽车行业需要不断探索和创新，以实现更加绿色、智能、高效的出行方式。
随着技术的不断进步和市场的逐渐成熟，新能源汽车有望成为未来交通的主流选择，为建设清洁、高效、可持续的交通系统做出重要贡献。