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新能源汽车发展对制造工艺与装备的影响分析
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2022-11-18
摘 要：在汽车行业，为了顺应全新的发展形势，新能源汽车出现并日渐成熟，以其环保低碳、节能减排的优势迅速普及，在未来的发展也将会是十分乐观的。传统的汽车使用的是内燃机，而新能源汽车势必会取代传统汽车，同时新能源汽车的制造工艺和装备都同以往有很大区别，因此也会对上下游产业链造成一定的影响。本文对新能源汽车的相关知识做出介绍，首先阐释了新能源汽车的发展现状，然后分析了新能源汽车的发展对制造工艺与装备的影响，最后研究了新能源汽车制造对上下游产业链的影响。
1.1 燃料电池汽车的发展现状
到今天，我国对于燃料电池的相关研究还不够深入和成熟，仍处在起步阶段，出现了的燃料电池汽车使用的也主要是氢燃料电池。氢燃料是一种比较清洁的能源，但是在运输和储存过程中都十分不稳定，同时燃料电池的开发对技术要求比较高，因此限制了它在大范围内的应用。燃料电池的原理是氢气和氧气之间发生无氧化学反应，生成巨大的能量提供给汽车前进的动力，在这个化学反应中，生成物中没有污染物质和有害物质，原料是清洁能源，因此说符合我国对新能源汽车的技术标准要求，有利于实现我国低碳经济的可持续发展。氢燃料电池无需过多次数充电，添加适量的燃料就可以提供足够的动力给汽车，因此，燃料电池汽车比纯电动汽车和混合动力汽车都更有竞争力，在市场上有更多的需求，发展前景比较乐观。随着我国科学技术的发展，会加大对氢燃料电池的研究力度，在对其掌握得更加成熟以后势必会促进其更加广泛的应用。
1.2 混合动力汽车的发展现状
混合动力汽车的动力由多种组成，包括传统燃料和电动机，动力源不唯一，这是一种发展比较快、普及范围比较广的汽车。因为动力不唯一，因此该种汽车很少出现因为动力不足的限制而无法行驶的情况，一方面可以减少对传统燃料的消耗，顺应国家节能减排的倡议，另一方面，对于纯电动式新能源汽车输出动力不够的现象就能有效解决。混合动力汽车种类比较多，根据技术原理可以分为三种：混联式、并联式以及串联式混合动力汽车。这三种类型的汽车在实际应用中有不同的特点：混联式混合动力汽车需要传统燃料和电力配合共同驱动；并联式混合动力汽车有两种驱动方式都可以选择，传统燃料和电力能够分别单独工作。
1.3 纯电动汽车的发展现状
纯电动汽车的工作原理就比较简单，仅依靠电动机带动发动机产生电能提供动力，不需要其他的燃料。但是纯电动汽车在使用中遇到了一些困难，在电力动力性能设计、电力系统的续航设计、电力积蓄设备的配备等方面都是难点，若可以合理地克服这些问题将会推动纯电动汽车实现突破性发展。在对传统汽车制造过程中，汽车的零部件如变速器、发动机、传动轴、制动器等最常使用的加工工艺就是金属切削，该工艺的使用要求也是比较严格的。传统汽车的动力成本方面，对金属的切削工作使得加工机床与加工刀具的使用量增加，对发动机与变速器制造的质量与成本支出等产生了直接影响。应该注意的是，机床和刀具直接关系到工具制造业和汽车制造业。从2009 年到今天，我国的汽车产销量持续位于世界第一，所在机床相关的花费也是全球第一。其中，汽车制造业对金属切削刀具也有很大的需求，但是，上述发展状况将随着电动汽车的发展速度而改变。在纯电动车的开发中，动力总成制造不需要使用传统的内燃机，也不需要发动机气缸、气缸盖、曲轴、连杆，不再使用通过加工中心或自动化生产线加工的不同类型的零件。在汽车制造业中，动力总成零件加工车间是使用金属切削机床和不同类型切削刀具的最大部门。如果开发大规模生产纯电动汽车，大规模生产也将取代传统的动力总成制造。面对这样的情况，用于从传统汽车生产的金属切割机和不同类型的切割工具的使用将减少，另外，相关制造工艺和车间将发生很大的转变，为了能够适应新的生产过程的需要，需要将制造工程师和生产线工作人员的岗位进行调换，这样也便于使用全新的生产工艺。即使近年来纯电动汽车得到了很大程度的发展，但是汽车制造业对金属切削的需求仍然是很大的。对于驱动轴、减速器、制动器、差速器等部件的金属切削还是继承了原来的要求。另外，在新能源车辆驱动电动机方面，金属切削量甚至会有所增加，尤其是电动机轴和电动机壳体的制造中，需要金属切削操作，并且需要用于新模具的金属切削处理。
（1）电池系统制造过程，电机驱动系统和电子控制系统制造过程，以及充电设备制造。新能源汽车的制造过程对于电极涂布机的需求是最明显的，电极涂布机的作用就是将搅拌好的浆料均匀地涂布在金属箔上；在流水化生产方面，需要使用注液机将电解质注入电池包装材料中；卷绕机的使用出现在对极片进行卷绕制成电池的过程。（2）新能源汽车的大规模生产和传统汽车的更新将对产业链，特别是上下游产业链产生一定程度的影响。其中，一些原本需求量大的原材料或零部件的工艺和设备不需要减少使用量，甚至会有新的需求出现。对于上游产业链，大量新电池正极材料，负极材料和隔板被用于电池制造，还需要有特定的工艺设备用于制造部件。在下游产业链中，有对充电设施和服务等方面的相关要求，这将增加对电池回收和处理的需求，同时一定的工艺设备也是必须具备的。但应该指出的是，新能源汽车的出现和发展是我国的制造业由中小型生产发展为大规模生产，制造工艺、设备和质量控制方法等也都区别于传统生产。在这样的市场情况下，会有许多新的需求和变化出现，这些变化对制造工艺和设备有一定的导向作用。因此，有必要正视新能源汽车发展带来的积极和消极影响。新能源汽车的出现对于我国资源短缺的现状来说具有一定的缓解作用，科技和环境保护的发展趋势决定了其有望取代传统内燃机汽车，并给汽车制造业的上下游产业链带来一定的变化。
