楊梓藝

摘 要：人口過(guò)速增長(zhǎng)帶來(lái)的能源與環(huán)境危機(jī)日益凸顯，相對(duì)傳統(tǒng)汽車，純電動(dòng)汽車在節(jié)約能源、降低出行成本、提升動(dòng)力等方面具有較明顯優(yōu)勢(shì)。本文主要介紹了純電動(dòng)汽車的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，特別對(duì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力源的類別、動(dòng)力機(jī)理等進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并以現(xiàn)階段市場(chǎng)比較火熱的特斯拉電動(dòng)車為分析源，結(jié)合自身所學(xué)相關(guān)知識(shí)，對(duì)其技術(shù)路線與優(yōu)勢(shì)分析作一個(gè)淺析。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;節(jié)約能源;技術(shù)路線;優(yōu)勢(shì)分析

1 前言

隨著能源與環(huán)境危機(jī)日益加劇，人們?cè)絹?lái)越重視采用新能源來(lái)代替舊能源，例如根據(jù)不同的地域環(huán)境應(yīng)用太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等自然可再生能源進(jìn)行發(fā)電，這可以較大的降低不可再生資源的使用。在此大背景下，純電動(dòng)汽車的發(fā)展就有了轉(zhuǎn)機(jī)。純電動(dòng)汽車以車載電源作為儲(chǔ)能方式、用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，不僅具有節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，還有動(dòng)能來(lái)源廣泛的優(yōu)勢(shì)，可以利用水力、風(fēng)力、核能等發(fā)電或利用電力系統(tǒng)低谷期給蓄電池充電，從而提高電網(wǎng)效能。

2 純電動(dòng)汽車的發(fā)展歷史和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

2.1 發(fā)展歷史

純電動(dòng)汽車在電動(dòng)汽車發(fā)展史中時(shí)間最長(zhǎng)，早在1873年，英國(guó)人羅伯特·戴維森造出了世界上最初的可供實(shí)用的電動(dòng)汽車。這比德國(guó)人戴姆勒和本茨發(fā)明汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車早了10年以上。之后，從1880年開始，有了可以充放電的二次電池。從一次電池發(fā)展到二次電池，這對(duì)于當(dāng)時(shí)電動(dòng)汽車來(lái)講是一次重大的技術(shù)變革，由此對(duì)電動(dòng)汽車的需求量有了很大提高。自這以來(lái)，20世紀(jì)初第一次達(dá)到產(chǎn)值高峰，40%的汽車市場(chǎng)被其占領(lǐng)。

后來(lái)由于電子啟動(dòng)器的發(fā)明以及純電動(dòng)汽車動(dòng)力性差的原因，在30年代中期結(jié)束了早期的純電動(dòng)汽車生產(chǎn)，刺激了燃油汽車的發(fā)展;1974年-1975年和1979年-1982年歐美兩次能源危機(jī)推動(dòng)純電動(dòng)汽車的研制重新進(jìn)入了高峰。這一階段由于汽車電力電子學(xué)尚未建立，既沒有完善的科學(xué)理論做指導(dǎo)，更缺乏可用的高科技含量汽車電力電子裝置。特別是，當(dāng)時(shí)僅有鉛酸蓄電池可供使用，而鉛酸蓄電池體積大、質(zhì)量重、能量密度小、功率密度低、充電時(shí)間長(zhǎng)，每次充足電后續(xù)駛里程也較短，再加上電力傳動(dòng)系統(tǒng)的制造成本過(guò)高等因素困擾，1997年以后絕大多數(shù)公司對(duì)純電動(dòng)汽車的研發(fā)基本處于停滯狀態(tài)。

2.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

我國(guó)電動(dòng)汽車的研發(fā)與國(guó)外在技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化方面差距較小?！笆濉逼陂g，在國(guó)家863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)連續(xù)兩期的滾動(dòng)支持下，我國(guó)在純電動(dòng)汽車的核心部件研發(fā)、總成集成以及整車系統(tǒng)設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新和跨越。中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃正式發(fā)布，將實(shí)施新能源汽車戰(zhàn)略。規(guī)劃中稱，推動(dòng)純電動(dòng)汽車、充電式混合動(dòng)力汽車及其關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化。掌握新能源汽車的專用發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力模塊（電機(jī)、電池及管理系統(tǒng)等）的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、規(guī)模生產(chǎn)工藝和成本控制技術(shù)。建立動(dòng)力模塊生產(chǎn)體系，形成10億安時(shí)（Ah）車用高性能單體動(dòng)力電池生產(chǎn)能力。發(fā)展普通型混合動(dòng)力汽車和新燃料汽車專用部件。另外，啟動(dòng)國(guó)家節(jié)能和新能源汽車示范工程，由中央財(cái)政安排資金給予補(bǔ)貼，支持大中城市示范推廣混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車等節(jié)能和新能源汽車。

美國(guó)政府至今已出資數(shù)百億美元支持汽車廠商和相關(guān)廠商進(jìn)行電動(dòng)汽車技術(shù)的開發(fā)研究。美國(guó)三大汽車公司1991年聯(lián)合成立了美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體，投入了415億美元，其中政府撥款2125億美元，共同開發(fā)鎳鎘、鎳氫、鋅空氣電池、燃料電池等各種高性能蓄電池。日、法、德等國(guó)各大公司也投入巨資研究開發(fā)高性能電池。

3 特斯拉純電動(dòng)車與國(guó)產(chǎn)純電動(dòng)車的比較

特斯拉純電動(dòng)汽車相比于目前國(guó)內(nèi)的一眾純電動(dòng)產(chǎn)品，其性能表現(xiàn)、續(xù)航表現(xiàn)都是一個(gè)大的亮點(diǎn)，加之特斯拉本身的品牌效應(yīng)以及諸多的科技性配置，對(duì)年輕一代消費(fèi)者有著巨大的吸引力，現(xiàn)今更是發(fā)展到七座的SUV車型。當(dāng)然，特斯拉也有不足之處，在做工上的提升空間還有很大，品控還有待加強(qiáng)。下面，我們從五個(gè)方面來(lái)進(jìn)行對(duì)比。

3.1 持久性強(qiáng)

持久性強(qiáng)是特斯拉電動(dòng)汽車最顯著的特點(diǎn)，車主能夠在不加油的前提下長(zhǎng)時(shí)間駕駛該電動(dòng)汽車，這跟特斯拉選擇的超級(jí)電池是密不可分的。目前特斯拉電動(dòng)汽車使用的電池為松下18650型電池，這類型的電池是眼下頂級(jí)的，因?yàn)檫@類電池的能量密度非常大，具備極強(qiáng)的穩(wěn)定性和一致性，能夠供電動(dòng)汽車長(zhǎng)時(shí)間行駛（在電動(dòng)汽車不充能的情況下可跑320km）。除了能夠提供源源不斷的動(dòng)力外，這種電池的壽命也極強(qiáng)，不容易發(fā)生故障，萬(wàn)一發(fā)生故障，電動(dòng)汽車也會(huì)將錯(cuò)誤信息顯示反饋給車主。

3.2 安全性高

因?yàn)樘乩闺妱?dòng)汽車采用的車身材料是純金屬鋁，所以該汽車被賦予了輕盈與安全的特點(diǎn)。特斯拉電動(dòng)汽車可以說(shuō)是北美唯一的全鋁類型汽車，相比傳統(tǒng)鋼材，鋁材料本身就具有更好的金屬延展性，因此可以更有效地吸收沖擊力。同時(shí)車身框架用高強(qiáng)度材料加固，撞擊時(shí)能夠有效吸收能量，但駕駛艙卻不易變形。當(dāng)用戶發(fā)生交通事故的時(shí)候，特斯拉電動(dòng)汽車也不容易被損壞和變形，能夠最大限度地保護(hù)車主的安全，并可在簡(jiǎn)單的維修后繼續(xù)使用。除此之外，得益于純電動(dòng)汽車技術(shù)優(yōu)勢(shì)，特斯拉Model S擁有了“前備箱”的設(shè)計(jì)，這不僅為車主騰出了一個(gè)巨大的儲(chǔ)物空間，無(wú)形中還充當(dāng)著碰撞前緩沖區(qū)的角色?！扒皞湎洹彬v出的空間使特斯拉Model S得以在車體結(jié)構(gòu)底部布置完全平直的雙八邊形導(dǎo)軌，這在車輛發(fā)生正面碰撞時(shí)能最大程度地吸收撞擊能量，有效保護(hù)駕駛艙人員的安全。

3.3 科技感強(qiáng)

特斯拉在科技方面做的確實(shí)不錯(cuò)，這是讓許多國(guó)產(chǎn)車企望而卻步的地方。大多數(shù)國(guó)內(nèi)車企都是想辦法在車上添一些高科技產(chǎn)品，但是特斯拉不同，它更像在高科技產(chǎn)品上加上四個(gè)輪子，外觀方面比國(guó)產(chǎn)純電動(dòng)汽車的外觀要酷炫很多，尤其是車門的設(shè)計(jì)等等。檔次上比大部分國(guó)產(chǎn)純電動(dòng)汽車要略高一籌。除此之外，很多比較科幻的東西都是特斯拉率先提出的，雖然很多車企也跟風(fēng)去做了，但終究沒能走在特斯拉的前面。

3.4 技術(shù)性強(qiáng)

特斯拉在技術(shù)方面領(lǐng)先許多，比如自動(dòng)駕駛，雖然這一功能目前只能作為輔助功能使用，但體驗(yàn)過(guò)的用戶都認(rèn)為非常好，這也是國(guó)產(chǎn)純電動(dòng)汽車所不具備的。除了這一技術(shù)之外，就是充電技術(shù)，特斯拉的電池比國(guó)產(chǎn)車好許多倍，但是耐用的程度或許并不同，續(xù)航大多數(shù)時(shí)間是更長(zhǎng)的，而且充電時(shí)長(zhǎng)也比很多國(guó)產(chǎn)車企要好。

3.5 想法超前

特斯拉的想法十分超前，這點(diǎn)國(guó)產(chǎn)車企里面好像也就蔚來(lái)有的一拼。充電站、快充等的設(shè)想與實(shí)現(xiàn)，特斯拉都是快人一步。例如在續(xù)航里程方面，最近特斯拉充電站所謂的充電5分鐘，續(xù)航120公里是大部分國(guó)產(chǎn)純電動(dòng)汽車不可比擬的。

4 存在的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

近些年來(lái)，隨著以汽車電力電子學(xué)的最新發(fā)展為基礎(chǔ)的第二代純電動(dòng)汽車的出現(xiàn)，其技術(shù)亮點(diǎn)包括高能量密度鋰離子蓄電池、鋰離子電容器等的發(fā)明，以及乘用車電動(dòng)輪技術(shù)的開發(fā)和實(shí)用化等。第二代純電動(dòng)汽車存在不少優(yōu)勢(shì)：控制精確度高于混合動(dòng)力車，風(fēng)阻系數(shù)可降至0.19，整車質(zhì)量大大低于燃料電池車，CO2排放量低于同級(jí)別汽油車，使用過(guò)程的能耗費(fèi)用低于汽油車。當(dāng)然還存在著技術(shù)瓶頸和若干問(wèn)題。電池是電動(dòng)汽車發(fā)展的首要關(guān)鍵，汽車動(dòng)力電池難在“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”這三個(gè)要求上。

目前，我國(guó)大城市的大氣污染已不能忽視，汽車排放是主要污染源之一，我國(guó)已有16個(gè)城市被列入全球大氣污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市之中。我國(guó)五年前人均汽車是每1000人平均10輛汽車，但石油資源不足，每年已進(jìn)口幾千萬(wàn)噸石油，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)已成為全球人均汽車保有量第一大國(guó)，每一千人平均有179輛汽車，石油進(jìn)口已成為大問(wèn)題。因此在我國(guó)研究發(fā)展電動(dòng)汽車不是一個(gè)臨時(shí)的短期措施，而是意義重大的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略考慮。

5 結(jié)論

綜上所述，特斯拉純電動(dòng)汽車的技術(shù)路線主要分為三個(gè)階段，雖然每個(gè)階段的汽車性能都不一樣，但都是其他汽車無(wú)可比擬的超級(jí)汽車。未來(lái)特斯拉電動(dòng)汽車將會(huì)進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展，為人們帶來(lái)全面的享受和更舒適的出行體驗(yàn)。我也相信國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車行業(yè)會(huì)在這一行業(yè)中占據(jù)一席之地。

電動(dòng)汽車作為尚處于發(fā)展初期的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在政府和企業(yè)的共同推動(dòng)下發(fā)展。一方面，政府從政策法規(guī)、配套基礎(chǔ)設(shè)施和資金等方面給電動(dòng)汽車的研發(fā)、改進(jìn)和普及創(chuàng)造條件;另一方面，主要汽車集團(tuán)和研究機(jī)構(gòu)投入大量的研究人員與經(jīng)費(fèi)，不斷提高電動(dòng)汽車性能，使其更好滿足市場(chǎng)需求并具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。雖然電動(dòng)汽車估計(jì)在簡(jiǎn)短幾年內(nèi)對(duì)節(jié)能減排起不到關(guān)鍵的作用，但從長(zhǎng)的角度來(lái)看“低碳汽車革命”勢(shì)在必行。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊方，張義斌，葛旭波.中美日電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)路線分析[J].能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2011-07-20.

[2]中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng).2015年中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析[EB/OL].2015-12-31.http：//www.chyxx.com/industry/201512/374755.html.

[3]劉文霞，張蕾蕾，劉宗歧，賀健.城市純電動(dòng)汽車發(fā)展模式論證方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014-12-25.

[4]周勇剛.中國(guó)油氣保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)[EB/OL].（2012-02-13）.http：//news.xinhuanet.com/energy/2012-02/13/c_122691366.htm？prolongation=1.

[5]石祥輝.淺談汽車尾氣排放危害與控制[J].汽車零部件，2010（07）：20-23.

[6]郭曉際.特斯拉純電動(dòng)汽車技術(shù)分析[J].科技導(dǎo)報(bào)，2016（06）：98-104.

[7]Siler，Steve.“Tesla launches battery-swapping service for two-minute rechargin”[EB/OL].（2013-06-21）.Yahoo Autos. http：// en.wikipedia.org/wiki/Tesla_station.