圆点娱乐平台-官方网站「技术派 • 2022 汽车答主挑战赛」第二期火热进行中，本期圆桌的主题是「能源技术的秘密」。「双碳」目标下随着能源变革的不断深入，汽车领域的能源技术也发生了翻天覆地的变化。面对众多的能源技术相关的问题，本文从圆桌中选取了部分热议问题以及部分答主的回答，带领大家打开「能源技术」的这扇大门，想要了解更多能源技术相关的内容，可以通过下面的传送门快速抵达~

　　@三斤哥认为从能源角度来说，乘用车领域纯电基本上完全占据上风了，但是在商用车领域，尤其是重载长途卡车，氢能源还是大有作为的。

　　相较于乘用车，重卡的耗电量其实是超乎想象的高。不管风阻系数是 0.35 还是 0.55，纯电动重卡的高速巡航电耗基本上都是 100-200 之间，如果想要纯电动重卡的实际续航达到 400km，电池基本上得要 600-1000kWh。在技术上，如此庞大的电池组则会带来两个问题：1.极大增加重卡自重；2.给补能带来非常大的困难。

　　。不同于乘用车，重卡的日常行驶路线基本十分固定，要么行驶在国道和高速公路上，要么就停在各个城市的公路物流中心。所以，其实只要在上面这些地方布置好加氢站，基本上就可以100%覆盖氢能源重卡的使用场景了。最重要的是，

　　科普导读：氢能汽车与纯电动汽车的争论，在知乎站内讨论了很长一段时间，最后有什么结论呢？感兴趣的知友一起来围观下~

　　@张抗抗给出了总结「氢能汽车与电动车之争，在乘用车、轻型商用车领域已尘埃落定，纯电完胜；而在重卡领域还要再争论一段时间，氢能立于不败之地。」

　　：中国的电网已延伸到每个市、每个县、每个镇、每个村，要建充电站的话只需要考虑配电容量、厂地租金、充电设备建设，不必考虑电网建设。氢能不一样，目前还没有遍布全国的氢能网络。

　　：每个家庭只要有电，就可以装7kW-20kW的家庭充电桩。甚至不要充电桩，从220V拉根线，就可以用便携充电装置来充电 —— 而且特别便宜，相对于油和氢，四舍五入相当于免费。

　　纯电重卡面临一些难题，这就给了氢燃料电池重卡「可趁之机」。考虑到锂电技术再有大突破很困难，所以氢燃料电池重卡基本上是立于不败之地的。

　　换个角度，氢能和燃油的属性相似，就凭这一点，锂电池是很难追上能量密度的，这也就决定了氢燃料电池在重卡领域的不败之地。

　　。而如果氢能相关技术实现大突破，站在目前也无法判断氢燃料电池车就一定能取得碾压竞争优势。

　　技术本身并不存在竞争关系，而是对路线的选择引发了两种形态的产品进入了同一市场，从而产生了竞争

　　。不可否认，氢能在使用过程中具有绝对的环保优势，这是它的化学性质决定的。只是受当前技术水平的影响，

　　氢燃料制取、运输、存储成本仍然较高，氢燃料电池堆关键部件价格较高，因而难以普

　　科普三：在提高能效方面，汽车工程师都是怎样来提高汽油的使用效率从而实现油耗降低的？

　　科普导读：实现「双碳」的目标不能一蹴而就，虽然传统燃油车向新能源车转型是一个大势所趋，但要完全实现这一转型需要时间且在相当长的一段时间传统能源和新能源可能会同行。那么，传统能源如何实现清洁高效的利用？其实传统燃油车围绕着「节能减排」也在不断进步，在提高传统燃油动力汽车能效方面汽车工程师也给出了很多的解决方案，我们一起来看看~

　　基于提高能效这一问题，@天马行空从汽车的发动机、传动系统、行驶阻力、综合利用方面给到了非常全面的一个解答，科普长文，非常值得仔细拜读一下。

　　（compression ratio）、比热比（specific heat ratio）、燃烧速度（combustion speed）、点火时刻（combustion timing）、热损失（heat losser）、泵气损失（pumping losses）、机械阻力（mechanical friction）。

　　提高比热比：比起压缩比对于热效率的帮助，比热比的帮助是极大的。首先提出比热容概念，比热容就是把流体的温度升高 1℃ 所需要的热量，但是对于气体，因为温度上升压力和体积都会发生变化，所以分为两种，一种为保持一定压力的定压比热 Cp，一种为保持一定体积的定积比热 Cv。这两种比热的比称为比热比，比热比 k=Cp/Cv。

　　提高燃烧速度：燃烧速度这个概念比较好理解。同样的化学能的东西，做成炸药瞬间爆炸威力很强，做成煤油灯威力很弱。因此需要尽可能发挥爆发力，提高燃烧速度。一般主要通过提高燃烧室内的滚流比来提高。这里具体手段有很多种，比如进气道改善、气门调整、活塞面调整等等，目的就是充分提高气体的旋转速度，乱流速度，燃烧的时候火焰传播的更加快。

　　同样，有着 12 年发动机领域工作经验的@JackyQ认为提高汽油使用效率，其实就是等效于提升发动机热效率，并且基于提升发动机热效率的总结了一些主要的技术手段。很专业，涨知识~

　　就好比你要考虑如何能让一只枪在同等的火药情况向让子弹的出膛速度更快，那么自然是更长的枪管。燃烧室设计也是如此，同等排量下更长的冲程能够让膨胀压力的释放更加充分。

　　所以长冲程缸径比是一个必要的手段。不过长冲程缸径比会带来活塞的最大瞬时速度过快，表现为发动机的平均噪音过大，以及耐久性能不足。而且同等排量下长冲程意味着缸径变小，在燃烧组织方面有所限制，所以一般长冲程缸径比的发动机会匹配升功率需求比较小的性能需求。

　　短冲程缸径比一般用在燃油车的性能型发动机上，因为具备更好的燃烧空间和动力响应，而长冲程缸径比发动机一般在重视燃油经济性的发动机或混动专属发动机上。常见发动机的冲程缸径比在1 - 1.15之间，混动发动机一般会提升到1.18-1.23，如果超过1.23一般来说要控制最高发动机转速，否则这个发动机就会比较吵。目前的技术方向可能会希望把这个结构提升到1.3甚至1.5的水平，不过这样的话发动机的高速段是用不了的，基本上目前是停留在试验室阶段，未来高速部分需要用电的部分补偿，然后发动机的排量需要做的比较大一些。

　　这里补充依据，大家有的时候看到一些主机厂的单缸机试验的最佳热效率做到50%以上，其中很多的冲程缸径比都是达到1.5甚至更高的怪物。

　　科普四：现有的混动技术都有哪些?从技术角度讲，哪种混合动力技术更有优势?

　　科普导读：随着新能源汽车产业的不断深入发展，混动技术逐渐成为了新能源汽车发展的一条重要的发展技术路线，现有市面上的混动技术都有哪些？哪种混合动力技术更有优势？我们一起来了解一下~

　　@王元祺从去年开始连载一个叫《混动汽车百科》的专栏，这篇回答摘录了专栏中的一些内容，帮大家梳理了一下混动技术的逻辑，希望对大家入门混动技术有一点帮助，想要系统了解混动相关知识的知友不妨去交流学习一下。

　　在「串联式结构」中，我们讨论了目前比较热门的「增程式电动汽车」这个概念：

　　首先，国标的定义已经非常明确，所以，我觉得大家并不用纠结概念问题，而是关注「增程式电动汽车」的意义——在「电池技术」无法完全满足续驶里程需求等关键问题的背景下，「增程式电动汽车」以其成本不高、节能且最易推广的优势，成为我国向「纯电动汽车」过渡期间的最佳混动车型。 其次，国标对「串联式混合动力汽车」（Series Hybrid Electric Vehicle）有着明确的定义：

　　所以，无论从结构还是工作原理来看，「增程式电动汽车」绝对不是「串联式混动汽车」的下属分类，并且他们没有100%的包含或被包含关系。

　　@Will.liu认为混合动力汽车按照结构划分为串联式、并联式、混联式。他觉得串联、并联也并非是没有优势，综合技术最强的就是好的，

　　发动机不参与车辆驱动，没有直接机械连接，可以不受汽车工况影响，始终在最佳状态下运行，因此在市区这种低速拥堵路段，发动机效率极低的时候，用串联方式极为节能环保。

　　并联系统中，发动机可以驱动车辆，电动机也可以驱动车辆，也可以两者一起驱动车辆。在同时驱动的时候，汽车的动力就是两者相加，能明显增强动力。即便是平价车，百公里加速也能妥妥进入豪车范围。

　　低速行驶时，以串联方式，利用电机来驱动。而高速时，以并联方式，发动机直接驱动。这样就能吸取两者的优点，使得能耗大幅降低。但混联方式带来的弊端就是结构相对复杂，比单纯的串联/并联需要更多的精密零部件。且因为不同行驶状态的切换，对于混动的逻辑要求相对较高。现在的混动车型有相当部分采用的是混联的架构。

　　科普导读：目前来看，发展以纯电动汽车为代表的新能源汽车已然是大势所趋，纯电动汽车的发展也并不是一帆风顺，同样面临着各种各样的挑战，提到电动车就离不开充电，无线充电作为电动汽车的一种充电方式，涉及到哪些技术原理？目前发展情况如何？什么时候才能全面应用？我们一起来了解一下~

　　作为一名汽车资深研发工程师的@小杰仔就从目前电动汽车无线充电的种类、无线充电的系统原理和关键技术以及现在的应用情况和未来的发展趋势系统的给大家做了全面的解读，想要了解这方面知识的知友不妨仔细的拜读一下。

　　虽然无线充电技术非常成熟，尤其是谐振式的磁场耦合式无线充电技术，但充电效率/性/辐射安全性需要继续突破。

　　电动汽车无线充电技术，根据充电方式可以分成静态无线充电/动态无线充电，均采用磁场耦合的原理，系统的电路设计方法一致，只有磁路的设计不同。

　　静态无线充电系统的磁路机构发射与拾取端常采用圆形和方形线圈，此类双极性线圈在充电过程中，由于电动汽车静止不动，所以过程中耦合系数是不变的。

　　动态和静态无线充电系统的磁路机构的能量拾取端和线圈结构一致，但是能量发射端线圈的结构不同。按照发射线圈的形状分为阵列式 / 分段导轨式 /长导轨。

　　磁场谐振式因为其能量谐振耦合原理，可通过高频电磁场实现能量传递。基于磁场谐振的电动汽车系统结构，由电源端输送的交流电经过整流/滤波/高频逆变电路等过程，将其转换为高频交流，使电路谐振来达到最佳的能量传输条件。高频交流电，其通过两个电磁感应线圈，在具备一定条件下可以实现能量在两个线圈之间传输，这种传输的电磁能量，在经过汽车能量调节电路后可以实现对电池充电，由于磁场谐振充电方式的稳定性好/能量转换效率高的特点，目前被采纳为最佳的汽车无线充电技术。

　　@映川说车认为目前无线充电技术相对来说比较成熟了，但电动车无线充电技术还不够成熟，汽车无线充电最大的痛点是充电效率不高、安全可靠性较差、干扰因素较多等，当解决了这些问题，才有可能可以全面应用。

　　传递功率不够大，以目前的技术大多数传递功率一般在 10kw 以下，在电动车辆上无线充电一般为慢充；再者就是安全性问题，整车充电需要确保发射端充电环境安全、进行异物检测、活物保护等，较有线充电保护流程和技术难度大得多；成本与电网负荷，目前的无线充电设备为了保证传输效率，所采用的线圈尺寸均较大，成本均较高，维修费用也大。泊车精度要求高，无线充电采用

　　，为确保每次泊车都能以最佳的效率充电，对发射端和接收端位置精准度要求很高。

　　无线充电技术目前面临的主要三大瓶颈有：电磁兼容、高性能耦合机构设计、能量传输鲁棒控制。尤其是电磁兼容技术，动态无线电能传输利用高频强磁场实现电能的无线传输，自身工作频率较高，电磁环境复杂，因此

　　是一项重要内容，具体包括磁屏蔽设计、频率配置、接地设计、剩磁设计、软件抗干扰设计等。

　　科普导读：上面一个问题我们提到了「电池包的热管理」，这个问题我们再来了解一下「锂电池热失控」，这两个问题都和动力电池安全性有关，也切身的关系到各位新能源车主的安全问题，你知道现在各家新能源车企是如何避免出现锂电池热失控现象的吗？不知道没关系，我们一起来了解下~

　　@Will.liu提到了造成锂电池热失控的三个原因，并且给出了车企为了防止动力电池热失控情况采取的安全措施综合解决方案。

　　电芯因为放热副反应，内部热量没有得到抑制和排放，导致热量聚集到一定程度发生热失控。 高压回路短路，导致周边温度急剧上升，高温传导电池内部，导致电池热失控。 外部燃烧，到达着火点温度，传递到电池内部的高温，使得动力电池热失控。

　　1、全天候监控电芯数据，提高电芯散热/降温能力，模组散热/降温能力，PACK 散热/降温能力，避免热量积累。

　　4、电芯和电芯之间增加阻燃材料，即便某个电芯热失控，也不会影响到其他电芯。

　　@朱玉龙总结了中国动力电池企业和车企在电池安全技术方面发布的技术方案，以及目前应对热失控的技术手段，并且也提到了未来可能用到的系统级别热失控防护方案。

　　●化学体系的差异，难度三元 811 大于三元 5 系大于磷酸铁锂，目前主要的难度还是在高镍电芯方面存在挑战。

　　●电芯之间的热隔绝材料，以气凝胶为例，电芯间隔热材料在满足不同化学体系电芯膨胀对空间的需求条件下，在第一层隔绝电芯之间的热失控。

　　●一定电池区隔之间可使用隔热材料：每隔一定的电芯数量间都采用高温绝热复合材料，然后配合防护罩设计定向排爆出口，将高温气火流排出。

　　●泄压和排气：通过设计多种类换流通道设计，控制热源按预定轨迹流动，减少对相邻电池区块进行热冲击；并且控制电芯热失控排出的气火流，在不同结构通道内的均匀分布，设计纵向通道（底部换流通道）等，避免对相邻的电芯产生急剧性的热冲击，引发第二次热失控。

　　●绝缘设计：对电池包内的高压部件进行绝缘防护，对电池包内的高压连接及高压安全区域进行高温绝缘防护设计。

　　科普七：电动汽车电池 800v 电压平台技术会是未来的趋势吗？供应链需要做好哪些准备？

　　科普导读：充电耗时较长、充电不方便是现在新能源汽车行业面临的难题，800v 的高电压平台技术作为目前充电慢的一个解决方案会是未来的一个趋势吗？与此同时相应的供应链需要做好哪些准备呢？

　　身处研发战线的@峰哥儿认为是未来的发展趋势，并且感受到了新能源乘用车高电压平台（750V~1000V）将要汹涌袭来的紧迫感。

　　自由、便捷的出行体验是越来越多新能源汽车用户的一项核心诉求，这势必推动行业提升公共充电桩的充电效率。高电压充电平台（车端、桩端）则是这种浪潮下，最主要的解决方案之一。（换电也是一种补充，但不是主力）

　　高电压充电平台一定是车端、桩端协同。所以，公共充电桩全面升级至高电压平台才是实现高电压超级快充的决定性因素，这需要国家层面的基建战略支持。 技术方面，宏观结构层面，需要绝缘耐压设计提升（绝缘基材升级或电气间隙和爬电距离提升）；最底层的元器件层面，其实主要就是功率半导体开关，二极管、电容等，统统需要提升耐压等级（比如 IGBT 升级成 SiC），以及高压回路相关的熔断器（保险），直流接触器，高压接插件，高压电缆等等也逃不掉。

　　@朱玉龙认为 800V 将成为 80kWh 以上的车辆的下一代主流高压电气架构，配合快充电池和 SiC 第三代功率半导体的发展为电动汽车的发展助力！

　　对于当前的车辆升级来看，很重要的是保持原有的系统不变的情况下，来提升快充的体验。从 400V 到 800V 会有很大的改变，所以短期内围绕 400V 来进行功率升级是一个选择。当电流越大时，要想以相同的电压水平传输功率而不会过热，所需的电缆横截面积就越大。

　　目前主要的高功率设计，目标是 200kW，也就是持续 5 分钟左右的 500A 电流，为了匹配这个电流，需要增大车内充电插座、充电插座到电池包的高压线缆、快充接触器和主正主负接触器、主熔丝、模组接线排、电芯内部接线排的载流能力。

　　但是从长期来看，要实现 5~10min 快速充电，打造和加油一样的充电体验，需要 400kW 以上的充电功率，则整车电压平台必然要向 800V 及以上进行演进。而且在充电功率相同的情况下，高压架构下电池系统散热更少，热管理难度低，线束直径更小，成本也更低。 从整个切换来看，主要变化的是功率半导体 SiC 的需求会大增。

　　科普八：氢能源车的续航能力怎么样，和电动汽车相比有什么优势吗，为什么电动汽车先在市场上得到推广？

　　科普导读：电能和氢能，都是现阶段比较清洁的能源，大家接触比较多的新能源车是电动汽车，氢能源车相较于纯电动汽车进入大众视野大都是在一些新闻上，那么，氢能源车的续航能力怎么样，和电动汽车相比有什么优势吗，为什么电动汽车先在市场上得到推广？带着疑问一起来找找答案~

　　@李如花提到单纯考虑能量密度，对比电动汽车，氢能源汽车的续航能力是成倍的优势，并且列举了 5 项(氢)燃料电池相较于锂电池的优势，当然针对为啥被电动车领先他也给出了 3 项致命性因素。

　　单次加氢耗时能够控制在 5min 以内，跟加油一样，不存在任何等待和排队的焦虑。

　　已知物质总质量的 3/4。氢气可从水（H2O）、化石燃料 等含氢物质中制取，是重要的工业原料和能源载体。

　　热值高。氢的高热值为 140.4MJ/kg，低热值为 120.0MJ/kg，在同质量下，是焦炭、 汽油等化石燃料的 2 倍有余。

　　安全性。虽然氢长期以来被作为危化品管理。但它的扩散系数是汽油的 12 倍，发生泄漏后极易消散，反而不容易形成可爆炸气雾。而且爆炸下限浓度也远高于汽油和天然气，所以在开放空间下，反而更安全可控。

　　密度低。氢气是目前已知气体中，密度最小的一个。对于轻量化话题是个很大的利好消息。

　　本周的汽车知识科普先到这里，感谢大家的「赞同」，祝大家五一小长假玩的愉快～