“双碳目标”下汽车节能减排技术的应用研究

王宇 漆召兵（通讯作者）

摘要：近年来，中国汽车保有量持续增长，已经成为世界第一大汽车产销国，对石油能源的需求也随之增长。汽车排放所产生的环境污染和汽车能源的紧缺也变得更加明显。如何提高汽车的燃油经济性，减少汽车的排放性成为改善问题的关键。本文从汽车车身轻量化、汽车能量回收技术、内燃机汽车节能减排技术、新能源汽车技术等方面进行分析如何能够达到节能减排的效果。

关键词：节能减排；新能源；碳排放

1引言

《世界能源发展报告2021》中针对当前国内能源发展形势，建议一是要建设多元互补的综合能源供给体系，实现石油、煤炭、天然气和电力等多种能源于系统之间互补协调。二是要提高能效，注重节能技术的开发、推广及使用。三是要重视氢能的减碳作用。从全球各产业来看，汽车产生的碳排放量仅次于电力业和工业。按照欧美国家的经验，其碳排放达到峰值的时候，交通的排放占到整个经济体排放的1/3左右。据数据统计，截止2021年第一季度，中国的汽车拥有量已经达到2.87亿辆，据预测，到2050年，中国汽车保有量将接近5.5亿辆[1-2]。从汽车结构、材料、设计、新技术等方面的入手进行研发和应用，对于能源的节约，排放物的减少，环境的保护起到至关重要的作用。

2汽车节能减排新技术

21世纪全球面临的首要问题是环境保护和改善，汽车工业地碳排放量已经仅次于电力工业的碳排放量。汽车工业要想可持续发展就必须从节能环保、减少碳排放量、研发新能源、制定法规等方面着手从而保障人类的生存居住环境，减少空气质量恶化。近年来，中国汽车保有量持续增长，已经成为世界第一大汽车产销国，对石油能源的需求也随之增长。汽车排放所产生的环境污染和汽车能源的紧缺也将变得更加明显。如何提高汽车的燃油经济性，减少汽车的排放性成为改善问题的关键。国家法规方面，到2030年，重型商用车的油耗限值规定预计比2015年下降约50%。同时，排放要求也必将更加严格。因而节能环保汽车是未来中国汽车产业持续健康发展的必然选择。节能环保汽车的研发和应用变得炙手可热，不仅能够降低燃油消耗、减少尾气排放，保护中国的“绿水青山”，更是中国汽车产业健康可持续发展的必然选择[3]。

２.1汽车车身轻量化

汽车自重的降低已经成为２１世纪汽车产业发展的主要方向，汽车轻量化不仅能达到节能减排的效果，还能有效地减小阻力，提高汽车的动力性。汽车轻量化的研发和设计必须保证汽车的强度，避免在发生碰撞时降低汽车的安全性和使用寿命。相关研究表明，汽车整车质量下降10%对应油耗将降低6%～8%、排放量降低4%～10%。汽车轻量化是降低汽车燃油消耗以及二氧化碳排放量，助力“双碳”目标早日达成的一项重要举措[4]。汽车轻量化的实现可以从三个主要方面出发：汽车结构设计轻量化，轻质材料，制造工艺轻量化。而汽车轻质材料的应用成为汽车轻量化的主流。

2.2汽车能量回收技术

随着节能环保意识的提高，汽车产生的能量消耗如何被有效地利用成为一个重要研究方向。据研究发现，一般情况下汽车在制动过程中制动能量损耗占整车动能的近一半。传统的制动系统是将整车的动能通过摩擦副的摩擦产生热能，遇到连续长坡，频繁的制动会让制动器产生大量的热量，影响制动效能的恒定性。如果能将这一部分热量回收重新用于驱动，汽车的经济效率将显著提升，对燃料节约，排放减少，环境的改善起到重要作用。新能源车的能量回收系统就承担起了这个角色。新能源汽车的能量回收有制动能量回收、滑行能量回收两种方式。制动能量回收需要通过操纵制动踏板来实现，滑行能量回收通过丢油门来实现。新能源汽车制动能量回收的原理是在汽车减速制动过程中，电机转化为发电机将行驶中的动能转化成电能，电池再将电能转化成化学能储备起来。汽车制动能量的回收必须在保证安全制动的前提下实施[5-6]。目前，制动能量回收包括加式再生制动系统（RBS)和协作式再生制动系统(CRBS)两种。RBS是当驾驶员踩下制动踏板时，液压制动系统进入制动，电机制动叠加在液压基础上完成制动，这个过程会产生一部门能量损失。而CRBS是当驾驶员踩下制动踏板时，传感器会检测到驾驶员的制动信号，控制器通过传感器传出的信息计算出所需要的制动力大小，让电机作为主要制动能源，液压制动作为补偿，进而增加能量回收。归根结底，电动汽车制动能量回收技术的开发的目的是为了降低电动汽车在制动过程中的产生的能量损失，同时提高能量的利用效率，能量回收效率越高，节能效果越明显，从而在更大程度上达到提高其电动汽车续航里程的目的。

２.3内燃机汽车节能减排技术

目前，中国内燃机的汽车占比还是非常大，经过一百多年的发展，内燃机汽车在动力性、安全性、舒适性等性能方面的技术趋于成熟。面对新环境下节能环保的需要，如何通过汽车新技术提高汽车的燃油利用率，减少污染物的排放，是丞待解决的问题，内燃机汽车想要达到节能减排的目的关键是发动机的突破

[7]。目前比较程度成熟的技术有：稀燃技术、涡轮增压技术、可变进气歧管技术、可变压缩技术、汽油压燃技术、停缸技术等。

2.4新能源汽车技术

在全球能源紧张和环境保护的双重压力下，汽车作为碳排放量和石油消耗的大客户，能源变革势在必行。寻求低碳排放，改善生态，绿色发展成为了汽车发展的新方向。近年来，中国出台的相关政策从多方面支持和鼓励新能源汽车的发展，从“双积分”政策到新能源汽车下乡。2023年5月17日国家发改委、国家能源局发布《关于加快推进充电基础设施建设更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》，从新能源基础设施入手，推进新能源汽车市场的发展。从根本上改变汽车的使用能源，可以有效地减少碳排放，当然生产低碳化，材料低碳化也不容忽视[8-9]。新能源汽车包括纯电驱动技术的纯电动车、燃料电池汽车，还包括油电混合、汽车插电混合动力汽车、氢能源汽车等新型燃料。传统燃油车是将燃油燃烧通转化成动能和热能，在这个过程会产生大量的二氧化碳、硫化物以及氮化物等对环境造成污染的尾气排放物。而新能源汽车用电池代替了传统的内燃机，利用电能（或其他新燃油）提供动力，电能可以通过太阳能、风能、风能等自然资源转化而成[10]。

３结束语

综上所述，中国面临着石油能源紧张，节能减排，改善环境等挑战，需要从整个汽车产业链入手，打破原有的汽车格局，积极进行技术创新，如何推动新能源汽车应用普及任重而道远。汽车工业要想可持续发展就必须从节能环保、减少碳排放量、研发新材料，新能源推广、制定法规等多方面入手来保障人类的生存居住环境，减少空气质量恶化。

参考文献：

[1]东亚,王森."双碳"背景下绿色船舶减排路径探索"双碳"背景下绿色船舶减排路径探索[J].航海,2023(2):2-4.

[2]张宏霞张衍杰马茜郭东平."双碳"目标下新能源产业发展趋势[J].储能科学与技术,2022,11(5):1677-1678.

[3]孙扩,许瑞.河钢唐钢先进高强钢在车身上的应用研究[J].山西冶金,2023,46(5):141-143.

[4]贾娇."双碳"目标下我国新能源汽车产业发展的现状,优势及策略[J].行政科学论坛,2023,10(5):54-58.

[5]李梅,赵晓.双碳背景下汽车制造企业节能减排路径分析[J].中国资源综合利用,2023,41(9):160-162.

[6]卢丹,刘旭东.浅析"双碳"目标下城市轨道交通节能减排的措施[J].上海节能,2023(5):679-683.

[7]张明震,张灿.多能共存趋势下我国甲醇燃料汽车产业的发展对策研究[J].山东工业技术,2022(6):30-37.

[8]李丹青郭焱."双碳"目标下消费者对新能源汽车的认知及购买决策研究:基于武汉市的调查[J].湖北社会科学,2022(8):55-65.

[9]张铜柱,温楠.汽车企业碳中和实施方案研究[J].汽车文摘,2021(11):6.

[10]代迪尔张宇辉.双碳目标背景下中国汽车行业碳减排的经验与启示[J].海峡科技与产业,2021,034(010):63-66.