電動汽車技術進展和發展前景

田峰　魏幫頂　蘇玉來

摘 要：電動汽車研究和發展是時代發展的必然趨勢。本文在簡要闡述電動汽車主要結構及國家大力發展電動汽車原因的基礎上，對電動汽車電池、驅動及控制、整車制造三個核心技術的進展進行分析，并從市場、政策、受眾三個層面分析了我國電動汽車的發展趨勢，以期幫助我國電動汽車研發企業明確研究和發展方向，促進我國電動汽車產業的健康、持續發展。

關鍵詞：電動汽車 核心技術 發展趨勢

Electric Vehicle Technology Progress and Development Prospect

Tian Feng Wei Bangding Su Yulai

Abstract：The research and development of electric vehicles is an inevitable trend of the times. On the basis of briefly expounding the main structure of electric vehicles and the reasons for the country's vigorous development of electric vehicles， this paper analyzes the progress of three core technologies of electric vehicle batteries， drive and control， and vehicle manufacturing， and analyzes the three aspects of market， policy and audience. The development trend of China 's electric vehicles is analyzed， in order to help the electric vehicle research and development enterprises to clarify the research and development direction， and to promote the healthy and sustainable development of the electric vehicle industry.

Key words：electric vehicle， core technology， development trend

電動汽車具有節約能源、環境污染小等顯著技術優勢，在可持續發展視域下，被受國家和百姓的關注。為進一步推動我國電動汽車行業的發展，促進綠色經濟發展戰略的實施，實現經濟發展與環境保護的平衡，對電動汽車核心技術的進展進行分析、對電動汽車未來發展趨勢進行展望是既有必要的。

1 電動汽車的概述

電動汽車指的是符合國家道路交通各項安全法規，以車載電源為驅動力，通過電機驅動車輪轉動的新能源車輛。電動汽車的主要結構包括：電力驅動及控制系統、傳動裝置、工作裝置等，其中電力驅動及控制系統是電動汽車的核心。隨著人們環保意識的不斷提升，電動汽車的技術創新和產品研發逐漸成為國家和社會重點關注的問題[1]。通過對電動汽車特點的深入分析，可以看出，國家大力發展電動汽車的原因主要有以下三點：（1）電動汽車具有出色的節能效果。近年來，工業產業的飛速發展使得我國能源緊張問題愈發凸顯，而發展和普及電動汽車，減少燃油汽車的數量，能夠降低國家對石油等傳統能源物質的需求，有效緩解能源緊張問題（2）電動汽車環保效果顯著。相較于燃油汽車，電動汽車在行駛過程中不僅可以實現廢氣零排放，還具有噪聲污染小的特點。因此，發展和普及電動汽車有助生態環境的保護，有利于綠色經濟發展戰略的實施（3）我國在電動汽車研發領域取得了不錯的科研成果。在燃油汽車領域，我國的研發和生產技術要明顯落后于美國、日本、德國等國家，國產燃油汽車在世界汽車市場中的競爭力較弱。而我國對電動汽車研發工作開展較早，國產電動汽車的安全性和各方面性能上具有一定的技術優勢，在世界電動汽車市場具有較強的競爭力，因此，國家關注電動汽車研發工作，大力發展電動汽車行業，有助于我國汽車產業的發展[2]。

2 電動汽車核心技術進展分析

2.1 電池技術進展分析

電池技術是電動汽車的核心技術，是影響電動汽車使用性能的最主要因素。因此，電池技術研發始終是電動汽車研發的核心。在進行電池技術研究時，技術人員首先應明確電動汽車電池性能的主要評價質保，如：能量密度（Ed）、循環壽命（L）、比能量（E）、比功率（P）等，并以此為突破口進行電池技術研發，從而生產出使用壽命長、比功率大、比能量高的高效電池，提升國產電動汽車的整體性能和市場競爭力。

我國電動汽車電池技術研究主要經歷了以下三個階段：（1）酸鉛電池。該類型電池具有價格低、比能量高、能高倍率放電等顯著技術優勢。閥控酸鉛電池電動汽車的量產打開了我國電動汽車生產和應用的新篇章（2）堿性電池。主要電池類型有：鋰離子電池、鎳氫電池、鎳鉻電池、鋅空氣電池、鈉硫電池等。相較于酸鉛電池，堿性電池的比能量指標顯著提升，能夠大幅度提升電動汽車的動力性能和續航里程。如今主流的電動汽車基本上都采用鋰電池，例如：特斯拉產品主要使用鈷酸鋰電池、日產聆風主要采用錳酸鋰電池、我國自主品牌比亞迪主要采用磷酸鐵鋰電池等（3）燃料電池。該類型電池能夠直接將儲存于燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能。相較于堿性電池，燃料電池的比功率、比能量、能量轉化率顯著提升。與此同時，燃料電池的反應過程具有可控性，能量轉化過程可連續進行。從現階段的電池技術理論知識水平來看，燃料電池是電動汽車最理想的電池類型。不過，目前我國電動汽車燃料電池技術還不成熟，部分技術還未突破，仍處于研發和改進階段[3]。

總而言之，電池技術是電動汽車的“心臟”，是推動電動汽車發展的最主要驅動力。因此，我國電動汽車研發機構，必須要加強電池技術的研究，爭取讓我國電動汽車行業早日走入新局面。

2.2 驅動及控制技術分析

電動機驅動和控制系統在電動汽車中的地位僅次于電池。驅動電機的質量、體積、轉速、啟動轉矩等技術指標將直接影響電動汽車的整體性能。目前，電動汽車最常用的驅動電機主要有以下四種類型：直流電動機、感應電動機、永磁無刷電動機、開關磁阻電動機。

近年來，感應電動機的技術趨于成熟，被廣大電動汽車制造企業所使用。這種驅動電機主要直線轉矩控制和矢量控制兩種控制方式，其中直線轉矩控制方式的應用更為廣泛，因為此種控制方式具有以下三點顯著技術優勢：（1）控制方式簡單，易于操作（2）通過簡單的控制結構即可發揮出良好的控制性能（3）具有良好的反應速度。以上三個技術優勢與電動汽車的性能需求具有較高的契合度，因此，直線轉矩控制式感應電動機成為現階段電動汽車的首選對象[4]。

隨著科學技術的不斷發展，電動汽車研發領域對永磁無刷電動機的研發工作愈發深入。相較于傳統類型的電動機，永磁無刷電動機具有尺寸、形狀靈活多樣，質量、體積小，效率高、損耗小，結構簡單、運行可靠等顯著技術優勢。在具體實踐過程中，該類型電動機具有高功率密度、慣性低、體積小、響應快、能量密度和效率較高的技術優勢，因此非常適合作為電動汽車的驅動系統，具有廣闊的應用前景。就目前技術能力而言，永磁無刷電動機還存在恒功率模式下，操縱較為復雜;弱磁能力差，調速范圍有限;最大功率較低;振動、高溫和電流過載情況下，運行穩定性顯著下降等問題。這些都將是未來電動汽車驅動及控制技術需要攻克的技術難題，也是驅動及控制技術的發展方向[5]。

2.3 整車制造技術進展分析

電動汽車屬于高科技綜合性產品，其技術先進性不僅體現在電池技術和驅動控制技術上，還應體現在車體車身制造技術上。隨著科學技術的發展，電動汽車的整車制造技術也應與時俱進，通過多種技術手段的應用，全面提升電動汽車的整體性能。具體技術措施有：（1）注重節能、儲能技術的應用。相較于電池儲能能力的提升，電動汽車節能、儲能技術更易實現，如：優化汽車電路系統，降低電子原件能耗;引入能量回收與儲存技術，提高能量利用率等（2）優化車身外形設計。在保證車輛外形美觀性的基礎上，通過細致的空氣動力學分析，對車輛外形進行優化，最大程度降低車輛行駛過程中的空氣阻力，從而降低行駛能耗，提升車輛性能及續航里程（3）注重新型輕質高強材料的使用。在進行整體結構設計時，應對車輛質量進行估算，確保車身子質量的均勻性。在車身結構制造時，盡可能使用輕質高強的新型復合材料，在影響車身結構性能的基礎上最大限度較少車身質量。不僅有效降低車輛行駛過程中的能耗，還能夠顯著提升車輛的綜合性能[6]。

總之，整車制造技術的研究與發展，是提升電動汽車整體性能、降低行駛能耗、提升能量利用率的重要措施，應受到研發機構和人員的高度重視。

3 電動汽車未來發展趨勢分析

3.1 市場發展趨勢

新冠疫情的爆發對我國經濟發展造成了一定程度的沖擊，汽車銷售市場也受到了嚴重的影響。隨著國內疫情控制勢態的逐漸好轉，國家經濟進入到穩步回升狀態，汽車銷售市場也會隨之進入回暖期。與此同時，得益于國家電動汽車發展扶持政策的頒布、國民環保理念的提升以及人們汽車消費理念的轉變，電動汽車銷售市場必然會取得良好發展。但是，市場經濟全球化背景下，電動汽車市場的競爭壓力也必然會不斷增強，這就需要我國電動汽車生產企業，能夠加強技術研發，不斷提升產品質量，突出產品技術優勢和品牌影響力，這樣才能把握市場主動權，占據更多的市場份額，提升國產電動汽車在世界市場中的競爭力[7]。

3.2 政策發展趨勢

可持續發展戰略視域下，國家對新能源產業的重視程度不斷提升。對于電動汽車產業的扶持力度也在不斷加強，不僅通過消費者補貼政策激發電動汽車銷售市場，還對電動汽車研發、生產機構給予多項扶持、優惠政策，以鼓勵電動汽車技術研發工作。雖然在2021年，國家取消了新能源汽車補貼政策，但仍會以政府公車采購純電動汽車、對純電動汽車用戶給予充電設施補貼等措施，推動電動汽車行業的發展。相信在國家政府的大力支持下，電動汽車必然會有更好的發展前景。

3.3 受眾發展趨勢

在國家政府的支持與補貼下，百姓購買電動汽車所花費的金錢不斷減少，在一定程度程度上增強了百姓對電動汽車的認可度。同時，在國家政府的大力支持下，我國電動汽車研發水平不斷提升，電動汽車的整體性能不斷提高，相同價位下，電動汽車的體驗感要明顯高于燃油汽車，使更多的百姓開始接納電動汽車。另外，國民環保理念的提升、消費價值觀的轉變以及充電基礎設施的完善，也會提升百姓對電動汽車的接納度。通過“宏光MINI”的火爆銷售情況，便能充分看出電動汽車受眾的發展趨勢[8]。

4 結語

綜上所述，電動汽車的研究與發展是時代發展的必然趨勢。我國電動汽車研發機構應加大電池、驅動與控制、車身制造等電動汽車核心技術的研發力度，全面提升我國電動汽車的研發水平，制造出更符合受眾需求的電動汽車產品。同時，還應從市場、政策、受眾三個層面，準確把握我國電動汽車發展趨勢，以發展趨勢為導向，調整技術研發方向，推動我國電動汽車行業健康發展。

參考文獻：

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[4]林強.純電動汽車技術現狀和發展趨勢分析[J].新型工業化，2020，10（02）：106-109.

[5]孫利娜，杜小康，楊帆，李沐澤，曹世龍，梁峰偉.新能源汽車的技術與發展[J].河北農機，2020（02）：60.