罗永
摘 要：随着全球环境的恶化和能源矛盾的不断突出，传统的燃油汽车将逐步被新能源汽车所替代，如新能源电动汽车的出现，为改善环境问题，缓解能源矛盾提供了切实可行的方案，本文从电动汽车发展现状出发，对电动汽车节能减排效应进行了分析，提出了一些新能源电动汽车的节能途径，重点对电动汽车电动空调的节能方案进行了探究分析。
关键词：电动汽车 节能减排 发展路径 电动空调
新能源电动汽车是当下汽车工业发展的主流方向，实现新能源电动汽车节能减排的良好效益具有重要意义。在动力电池与驱动电机等关键技术难以取得重大突破的情况下，如何从电动汽车电动辅件着手，在保证汽车安全性和舒适性的前提下，寻找高效的电动汽车电动辅件节能控制方法和控制策略，是当前电动汽车节能的有效途径。
1 我国新能源电动汽車的发展现状
我国每年在市场上投放的新能源汽车数量巨大，但是投放具有地域性特征。东南沿海或者中部地区是新能源汽车投放的主要区域，经济越发达的地区，这种表现越明显，反观在一些经济欠发达的地区，新能源汽车的推广与投放依然有很长的一段路要走。
由于政府在政策、投资等方面对新能源汽车的扶持力度较大，近年来新能源汽车尤其是纯电动汽车的市场规模在不断扩大。我国新能源汽车的发展依然处于初级阶段，通过新能源汽车来带动经济的发展依然后劲不足，同时与传统的汽车行业相比，无论在市场规模还是在保有量方面，新能源汽车尤其是电动汽车具有很大的空间。
在新能源汽车的推广和普及过程中，城市公交车和出租车成为了新能源汽车的首选试点对象，且城市公交车和出租车数量庞大，提高电动汽车的节能水平，将对城市发展带来显著影响。我国新能源汽车的发展目前仍处于初级阶段，在发展过程中面临诸多困难和挑战。当下的新能源汽车发展路径具体表现为：政府机构设计的新能源汽车技术路径，新能源电动汽车制造商设计的技术路径。
2 新能源电动汽车节能减排效应分析
2.1 能耗测算法
传统的燃油汽车由于使用的能源单一，在测算时比较简单与容易，但是新能源电动汽车消耗的是电能，需要对我国发电综合率、电网输电效率等进行结合计算，这样才能得到新能源电动汽车的电耗。如果是纯电动汽车，在对电耗进行计算时需要综合考虑发电结构与运输等各个条件;如果是混合动力及燃油汽车的能耗，电力驱动一般在汽车处于低速行驶时才得以实现，而且混合动力的汽车电能消耗太少可以忽略不计。
2.2 车用燃料生命周期
新能源电动汽车节能减排的效应，可以在车用燃料生命周期的应用下，对热量消耗进行统一化的判断，然后对电动汽车节能相应进行反应。车用燃料的上游与下游两个阶段是车用燃料生命周期中的主要组成部分，上游与下游两个部分主要包括开采、运输与燃料的使用等。
2.3 碳排放测算方法
不同的汽车在动力的使用上也有所不同，因此需要对纯电动车与混合动力汽车等碳排放模型的建立上也要有所不同。电能是纯电动汽车的能量来源，在车用燃料生命周期法的应用下，可以对发电能源结构进行分析，并对二氧化碳的排放量进行计算与确定。
2.4 测算结果分析
相比于2012年，在2020年我国发电能源结构主要能源的所占比例发生较大变化。煤电从2012年的73.9%下降到2020年的59.5%;气电从2012年的2.4%上升到2020年的4.0%;水电从2012年的17.3%上升到2020年的19.6%;核电从2012年的2.0%上升到2020年的3.0%;风电从2012年的2.0%上升到2020年的9.9%;光伏从2012年的0.3%下降到2020年的2.5%。
纯电动汽车与燃油汽车的能耗对比。通过对能源守恒原理的应用，在计算后得到电动机驱动的电动汽车、内燃机启动的油电混动及燃油汽车的能耗进行了测算，并得到了相关的结论。发动机的燃油效率从2012年到2020年是逐步提升的，且趋向于25%;一般电动汽车电动机的转化效率、电池的充放电效率分别为90%与91%;同时在2020年我国原油开采提炼效率与汽油运输效率分别达到98%与99%。对于碳排放的对比来看，煤、天然气与汽油的标准煤排放因子分别为2.81kg/kgce、1.80kg/kgce、2.03kg/kgce。
3 新能源电动汽车的节能途径探究
电动汽车主要由动力电池组、电机驱动系统和电动辅件等组成，在汽车行驶过程中，为了满足汽车动力性需求，电机驱动系统消耗的能量占了总能量的三分之二以上，但是电动辅件消耗的能量也占了很大比重。如何提高电动驱动系统工作效率、降低电动辅件的能耗水平，成为了提高电动汽车节能水平的主要途径。现就电动汽车的发展路径和节能途径进行探究分析。
3.1 加强政策支持
新能源电动汽车的发展必须得到政府的大力支持，这样才能有效推动新能源电动汽车行业的健康发展[1]，才能真正发挥电动汽车在节能减排方面的优势。第一，明确各领域的车辆电动化进程时间表。对于可以实现全面电动化的城市公共交通领域，全面实现电动化，比如公交车、出租车等。与政府部门关系比起的职能部门或者公共部门也要逐渐实现电动化，比如政府公车、环卫部门等。在道路客运等领域推广电动汽车。第二，引导提高产品供给质量。首先需要制定高标准，保证产品的使用寿命与安全性，其次要优化制度管理办法，为企业的创新提供保障，最后就是要加强氢燃料电池汽车技术的研究，为新能源汽车行业的发展提供保障[2]。第三，进一步优化财税支持体系。政府要加大对新能源汽车的财政支持，保证行业的健康发展，同时也要在公共领域推广新能源汽车，为产品的销售保驾护航。通过购置补贴、税收减免、公共服务领域车辆运营补贴等各项政策，有序保证新能源汽车行业的可持续发展。第四，完善充电基础设施政策体系。如果新能源电动汽车得到发展，并且大量投入到市场上，但是没有配备相关的充电基础设施，或者基础设施的标准不达标，这样也会阻碍行业的发展。因此需要优化充电基础设施的审批流程，保证建设的有效进行，完善场站建设配套标准，实现建设的标准化，保证充电基础设施在使用期间的安全性与可靠性[3]。
3.2 电动汽车的节能途径
3.2.1 电动空调的节能途径
（1）相比于传统的汽车电动汽车在系统结构上的差异较大，且不同的电动汽车有不同的特征。纯电动汽车没有发动机作为空调压缩机的动力源，同时也无法实现取暖与除霜的作用。燃料电池发动机具有稳定的余热，虽然没有发动机，但是依然可以实现良好的工作状态。电加热器PTC是当下采用的最为普遍的纯电动车采暖方式，但是该方法在实际应用中，由于能耗较高与系统效率较低，无法达到节能的效果[4][5]。
不管是对于纯电动乘用车还是纯电动客车，电动空调的使用都会对整车的能耗和经济性产生明显影响，如何降低电动空调等辅件的能耗也是电动汽车重要的节能途径。若对于纯电动客车，由于其具有乘员和行驶环境变化大的特点，因此根据电动客车的具体行驶环境可以动态控制空调的工作状态，如人少的时候可以适当提高车内温度以减小需求制冷量，从而降低能耗。
目前广泛采用的热泵空调技术，在电动汽车空调系统中发挥着重要作用，且能起到良好的节能效果。第一，热泵系统制冷。在压缩机内，低温低压的气态制冷剂可以被压缩为高温高压气体，在外部换热器中可以留制冷剂，放热过程是从内到外依次进行的。第二，热泵系统采暖。在压缩机内低温低压的气态制冷剂被压缩为高温高压状态，在内部换热器中流入制冷剂，这时就可以向车内放热。在某汽车上热泵系统经过测试，发现在0℃、-10℃、-18℃时，行驶里程分别增加25%、21%、14%。通过数据发现，热泵系统具有良好的应用效果。
（2）具体方案。方案一：电动空调压缩机与HVAC总成等是组成系统的主要部件，电动压缩机在电动空调基础上的应用，在HVAC总成内部增加车内冷凝器和辅助加热PTC，将多个电磁阀设置在空调管路上，在对制冷剂的流向进行控制时，可以在电磁阀的调控下实现控制。在冷媒流向的切换过程中，可以在多个电磁组合下完成，从而起到膨胀冷媒的效果。
方案二：制冷剂的流向进行改变过程中，可以使用电动压缩机，调控四通换向阀进行改变。在对制冷剂的双向流动进行改变过程中，则可以通过电子膨胀阀完成。为保证加热效果更好，需要使用垂直“V”形翅片平行流换热器实现辅助加热。
方案确定：方案二在实际应用中，由于其核心是四通換向阀和电子膨胀阀，系统不复杂，零部件较少，在价格方面较方案一有优势，因此在热泵空调系统中方案二是一个主要的发展趋势。
同时，在控制策略和控制方法方面，可以根据不同地区使用汽车空调的情况，来对不同地区空调的控制模式进行优化，以适应不同的地域需求，同时更好的节约能源。如针对夏季温度较高的城市，应当尽可能提高电动空调的制冷效率，尽量减小车室内外的温度差来减小需求的制冷量，另外可以考虑使用传热系数较小的车身表层材料，以减小外部环境传到车内的热量。
3.2.2 其他节能途径
汽车车身的轻量化，提高驱动电机的在各工况下的工作效率，制定高效的换挡控制策略，提高各个系统间的协同工作效率等都是有效地节能途径，但相关技术短时间内难以取得关键性突破，如对电动城市客车，寻找高效的电动空调控制策略是当下节能途径的重要方面。在目前动力电池技术等相关关键技术难以取得突破的情况下，降低电动空调等电辅件的能耗是电动汽车节能的有效途径。
4 结语
新时期我国在社会经济的快速发展期间，环境污染问题、能源消耗问题等都成为影响我国可持续发展的关键因素，这也使得新能源电动汽车的研究部分不断加快，并且在节能目标实现过程中电动空调的节能是重要组成部分，所以在未来需要加大研究力度，选择合适的方案，不断提升节能效果。
基金项目：贵州省教育厅青年科技人才成长项目（黔教合KY字[2017]230）。
参考文献：
[1]张卓石，杜昊伦.我国新能源电动汽车节能减排效应及发展路径研究[J]. 工程技术（全文版），2016（11）：215-215.
[2]王钊.家用新能源电动汽车节能减排效应及发展路径分析[J]. 汽车世界， 2019（8）：164-164.
[3]陈轶嵩，马金秋，丁振森，等.纯电动汽车动力系统全生命周期节能减排绩效评价研究[J]. 机械与电子，2018，36（11）：20-23.
[4]高银桥.家用新能源电动汽车节能减排效应及发展路径分析[J]. 内燃机与配件， 2019（11）：190-191.
[5]刘江鹏.我国新能源电动汽车节能减排效应及发展路径研究[D].北京理工大学，2015.
