我國電動汽車的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

孟源

摘 要：通過學習全球電動汽車的研究情況，總結了全球電動汽車的技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，重點探討了我國新能源汽車所存在的問題以及發(fā)展方向，目前基于魯棒控制的技術運用在了電動汽車的各個控制系統(tǒng)中，并在電動汽車的牽引控制系統(tǒng)、再生制動控制系統(tǒng)等方面有了進一步的研究。在21世紀初期開始，我國的車輛占比越來越大，到目前為止，我國的汽車擁有量及汽車銷售量均居全球第一。就電動汽車而言，它的低排放很是符合國家的大政策，金山銀山比不上綠水青山的宣傳也讓我們清楚了目前我國對環(huán)保的重視度。對我國而言，在傳統(tǒng)的內燃機技術上，相較歐美國家技術還不夠領先，所以在混合動力上我們難以發(fā)力，而我國在電力系統(tǒng)及工程建設領域的技術還是很領先的，所以目前強力發(fā)展以鉛酸蓄電池及鋰電池為動力源的決策是正確的，那么在將來而言，為了更大的續(xù)航里程及更好地能源利用率，燃料電池的發(fā)展也至關重要。

關鍵詞：電動汽車;排放 ;混合動力; 鉛酸蓄電池; 鋰電池;燃料電池

中圖分類號：U469.72文獻標識碼：A開放科學（資源服務）標識碼

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.02.007Open Science Identity（OSID）

0 引言

當前，隨著全球的汽車擁有量越來越大，石油作為一種不可再生能源，石油資源緊缺問題日益突顯，隨之而來的還有環(huán)境問題。所以越來越多的國家開始研制新能源汽車，其中包含了蓄電池汽車、太陽能汽車、燃料電池汽車、天然氣汽車、超級電容汽車、混合動力汽車等。目前，我國的新能源汽車主要以混合動力、蓄電池及天然氣汽車為主，從2001年開始到目前，我國在牽引電機、電機的控制系統(tǒng)及蓄電池等核心技術領域作出很大的努力，目前諸多技術也有了重要的突破，其中天然氣汽車多用于城市公交車，蓄電池汽車主要用于城市中小型汽車，混合動力汽車目前也添加了外部充電裝置。但混合動力車造價較高，選擇人群較少。以天然氣及蓄電池作為動力源的汽車又因為其續(xù)航里程短及其的補充站點較少受到了嚴重的制約，但是對于新能源汽車的低使用成本，現(xiàn)在對于大眾來說，接受人群越來越多。

1 國內外關于電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

早在20世紀的初期，以蓄電池為動力源的汽車就開始了研制，但是由于當時技術的諸多不成熟，致使對其的研究一度進入了停滯階段，到了20世紀80年代，許多電子技術先進的國家對其進行再次研究。目前的電動汽車已經(jīng)在全球進行了批量生產(chǎn)及銷售。

1.1 中國電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

我國自20世紀末期加入世貿組織以來，石油的采購量也是日益攀升，目前的進口量已高達需求總量的50%以上，能源問題及排放問題已極大地困擾了人們的正常生活。我國就以上情況啟動了關于電動汽車的國家“863”計劃，中國汽車工程學會也提出了在電動汽車上要對歐美國家進行“彎道超車”的目標。國家也對該行業(yè)進行了大力的補貼，汽車制造廠商也聯(lián)合諸多高校及研究院所進行相關的研究，目前我國的比亞迪電動汽車性能技術最為先進。現(xiàn)階段，關于電動汽車的研制廠家多達三十余家，主要代表廠商有：一汽、二汽、比亞迪、吉利、長安、奇瑞、上汽、眾泰等。國家除對廠商進行補貼之外還對購車者有一定的補貼及政策傾斜，如在太原，購買電動汽車除享受相關補貼之外還享受零購置稅及市內停車免費等。太原率先在全國完成城市公交車及出租車的更換，全部采用純電動汽車，本市出租車均為比亞迪E6，該車當時的補貼費用高達十萬。該車型已運營四年，基本沒有太大的維修問題，續(xù)航能力也能滿足城市的需求，經(jīng)調查顯示，在冬季極寒情況（-20 ℃）下的續(xù)航能力為240 km左右，夏季極熱情況（38 ℃）下的續(xù)航能力為300 km左右，其他時節(jié)的續(xù)航能力均可達到400 km以上，可以滿足出租行業(yè)的需求，這也依賴于其極低的運行成本，雖說充電所需時長2 h但充電所需費用低至40元左右，在充電期間工作人員也可以進行休息，降低了駕駛疲勞所導致的安全隱患。針對我國提出來的“中國制造2020”，我們國家許多行業(yè)正奮發(fā)努力，通過大數(shù)據(jù)及北斗的運用我國將在電動汽車行業(yè)成為該行業(yè)的領頭羊。

1.2 美國電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

美國也是和我國一樣，對購買新能源汽車的民眾進行稅收折扣優(yōu)惠等措施刺激該行業(yè)的發(fā)展。由于美國的相關電控技術比較成熟，起步也較早，所以電動汽車技術相對來說比較成熟，但其造價極高，所以不適合普通大眾的需求。目前，美國的電動汽車以特斯拉為代表，該公司主要從事電動車及能源研發(fā)，特斯拉生產(chǎn)的第一款車型基于臺灣蓮花汽車進行開發(fā)，主要是將其牽引系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、能源系統(tǒng)及相關控制系統(tǒng)進行改造，該車的蓄電池用的是松下產(chǎn)的18650型電池，傳動系統(tǒng)的技術來源于AC Propulsion公司，牽引電機采購于臺灣富田。之后又開發(fā)了多種車型，其牽引電機、傳動技術，尤其是電池管理技術相當精確，所以整車性能同比而言很好，續(xù)航能力也很強，但由于其造價高昂，市場的占有率很低。

1.3 日本電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

日本電動汽車研制初期主要以日產(chǎn)和三菱兩大廠商為主。2008金融危機對日本的很多行業(yè)進行了沖擊，但由于電動汽車的低運營費用使得一部分人員選擇了電動汽車，也使日本的電動汽車行業(yè)得到了一定的發(fā)展，但其行業(yè)的研究進度不溫不火，在2016年由于其電動汽車行業(yè)技術落后讓日本運輸部有些坐不住了。

繼日本運輸部出臺相關文件之后，相關企業(yè)都制定了明確的目標，本田及豐田還是繼續(xù)在混合動力方面致力研究，增加許多車型以適應全球各國的需求。日產(chǎn)、三菱聯(lián)合富士重工致力于純電動汽車的發(fā)展，加快研制速度，爭取把之前落后的技術趕回來。目前豐田已和比亞迪企業(yè)簽訂協(xié)議，共同開發(fā)混合動力汽車。

1.4 歐洲電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

歐盟之前規(guī)定，到2021年，歐洲各個汽車廠商制造的新車的碳排放不高于95 g·km-1，而前不久又提出了新規(guī)，新規(guī)中要求到2030年，新車碳排放較之前的規(guī)定要下降37.5%。

目前，降低碳排放的方法很多，比如提高發(fā)動機的燃油性能（如現(xiàn)在用到的缸內直噴技術及稀薄燃燒技術等）、整車輕量化設計等，但這些對于新規(guī)而言，仍難以達標。所以對于歐洲各國，發(fā)展新能源汽車就成了必選道路。

前不久，德國也對電動汽車的補貼進行了提高，對于價錢較便宜的車型，打算從現(xiàn)在3000歐元提高到4500歐元，而對于售價比較高的車型，補貼要提高到五千歐元。但是目前德國全國的電動汽車擁有量才只有不足20萬輛，針對這一結果，畢馬威通過調查德國汽車廠商得知，百分之四十的車企高管認為電動汽車的充電樁等基礎設施存有很大的問題，而百分之三十的車企高管認為制造成本也是很大的問題，該國的相關專家表示，對于德國這樣一個制造大國，燃油汽車的技術非常成熟，如果轉型電動汽車，那么就會喪失核心競爭力，而且就目前世界的電動汽車情況而言，其利潤相較燃油車而言只有一半左右，所以該國對于汽車轉型還是較為謹慎的。

法國在該國政府的多年努力下，已然成為了歐洲最大的電動車供應商，本國最有名的汽車廠商為雷諾。其實就法國目前的狀況，也是由于該國的能源主要依賴于進口，而電力也是主要來源于核電。在2019年6月，該國在國民議會中通過了在2040年前法國終止出售以天然氣、柴油及汽油為燃料的汽車，致力于打造以“清潔出行”為目標的未來交通方式。

英國于2019年7月，政府投資大約一億美金用來開發(fā)下一代電動汽車，并有可能開發(fā)混動飛機，這一舉動會促使整國的碳排放下降。該國利用電力電子、電機和驅動器—PEMD來把使用燃料的機器轉變?yōu)槭褂秒姵鼗蛘咂渌娫吹碾娏ο到y(tǒng)。該國決定于2030年前淘汰柴油列車，2040年前實現(xiàn)公路運輸零碳排放。該國政府把碳排放和民眾的稅率相結合，這也促進了該行業(yè)的發(fā)展。有一半的英國民眾比較關心停車場及主要道路的充電設施，另外一半人比較關心擁有成本、續(xù)航里程及違規(guī)處罰。

意大利這樣一個老牌歐洲國家在電動汽車領域較為落后，該國計劃在2022年之前實現(xiàn)全國電動汽車擁有量破百萬的目標。但該目標可能需要政府對該行業(yè)的投入高達一百億美金，也就是說該目標難以實現(xiàn)。

2 我國電動汽車的發(fā)展重點及存在問題

2.1 發(fā)展重點

目前，我國對電動汽車行業(yè)的扶持力度較大，該行業(yè)的發(fā)展勢頭很足，但還處于初期階段，還有很大的提升空間。我國電動汽車的續(xù)航里程大多數(shù)處于200～300 km之間，但是實際的續(xù)航里程受環(huán)境因素的影響很大，充電時長2～4 h，也逐漸為大眾所接受。所以目前來看，續(xù)航里程數(shù)、充電時長及電池壽命還是消費者考慮的主要因素，也是制約電動汽車發(fā)展的主要因素。由于國內車輛的使用率還是以普通群眾為主，企事業(yè)單位的車輛擁有數(shù)量畢竟有限，所以要從普通群眾的切身利益出發(fā)去考慮電動汽車的劣勢，進行相關技術提升，真正為群眾所接受。

2.2 存在的問題

目前我國電動汽車在現(xiàn)階段所存在的問題如下：

（1）蓄電池的整體性能有待提升，尤其充放電次數(shù)提升空間較大。

（2）雖說現(xiàn)在較前幾年的相關基礎設施投入有所上升，但其基礎設施仍然是一大短板?；A設施的短缺也是造成群眾不購買電動汽車的一大因素。所以我國還應該擴大基礎設施的投入，讓群眾感受到使用電動汽車和燃油車一樣的便利。

（3）該行業(yè)的市場機制需要完善，不能僅依靠政府來推動該行業(yè)的發(fā)展。

3 我國電動汽車相關技術研究重點與趨勢

現(xiàn)階段，我國電動汽車相關技術研究重點與趨勢如下：

（1）蓄電池的整體性能研究，目前我國所采用的鉛酸電池較鋰電池壽命長，不過污染嚴重，這也違背了發(fā)展電動汽車的初衷。而鋰電池的充放電次數(shù)較少，而且在制造過程中，對所有單體電池的性能一致性控制較差，而單體電池的差異性會造成整體電池組的充放電次數(shù)下降，這會給電池管理系統(tǒng)造成很大的困擾。

（2）利用蓄電池梯次去進行擇優(yōu)、重組，讓單體電池一致性較好的進行重組，這樣會讓電池組整體性能更加良好，也降低了電池管理系統(tǒng)的壓力。

（3）充電技術包含了充電機監(jiān)控及充電機技術。充電機技術就是針對不同的蓄電池采用更有利于該蓄電池的充電方式，實現(xiàn)充電的智能化。

（4）該行業(yè)的標準需要進行完善，從小到單體電池的標準大到充電機的標準一定要在全國乃至全球一致。

（5）電動汽車的市場機制及該行業(yè)的標準要讓政府把握大方向，多家重點企業(yè)進行完善，立志把該行業(yè)的機制完善進而推向利于群眾的方向。

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