电动汽车技术进展和发展前景

田峰 魏帮顶 苏玉来

西安汽车职业大学 陕西省西安市 710038

电动汽车具有节约能源、环境污染小等显著技术优势，在可持续发展视域下，被受国家和百姓的关注。为进一步推动我国电动汽车行业的发展，促进绿色经济发展战略的实施，实现经济发展与环境保护的平衡，对电动汽车核心技术的进展进行分析、对电动汽车未来发展趋势进行展望是既有必要的。

1 电动汽车的概述

电动汽车指的是符合国家道路交通各项安全法规，以车载电源为驱动力，通过电机驱动车轮转动的新能源车辆。电动汽车的主要结构包括：电力驱动及控制系统、传动装置、工作装置等，其中电力驱动及控制系统是电动汽车的核心。随着人们环保意识的不断提升，电动汽车的技术创新和产品研发逐渐成为国家和社会重点关注的问题。通过对电动汽车特点的深入分析，可以看出，国家大力发展电动汽车的原因主要有以下三点：（1）电动汽车具有出色的节能效果。近年来，工业产业的飞速发展使得我国能源紧张问题愈发凸显，而发展和普及电动汽车，减少燃油汽车的数量，能够降低国家对石油等传统能源物质的需求，有效缓解能源紧张问题（2）电动汽车环保效果显著。相较于燃油汽车，电动汽车在行驶过程中不仅可以实现废气零排放，还具有噪声污染小的特点。因此，发展和普及电动汽车有助生态环境的保护，有利于绿色经济发展战略的实施（3）我国在电动汽车研发领域取得了不错的科研成果。在燃油汽车领域，我国的研发和生产技术要明显落后于美国、日本、德国等国家，国产燃油汽车在世界汽车市场中的竞争力较弱。而我国对电动汽车研发工作开展较早，国产电动汽车的安全性和各方面性能上具有一定的技术优势，在世界电动汽车市场具有较强的竞争力，因此，国家关注电动汽车研发工作，大力发展电动汽车行业，有助于我国汽车产业的发展。

2 电动汽车核心技术进展分析

2.1 电池技术进展分析

电池技术是电动汽车的核心技术，是影响电动汽车使用性能的最主要因素。因此，电池技术研发始终是电动汽车研发的核心。在进行电池技术研究时，技术人员首先应明确电动汽车电池性能的主要评价质保，如：能量密度（Ed）、循环寿命（L）、比能量（E）、比功率（P）等，并以此为突破口进行电池技术研发，从而生产出使用寿命长、比功率大、比能量高的高效电池，提升国产电动汽车的整体性能和市场竞争力。

我国电动汽车电池技术研究主要经历了以下三个阶段：（1）酸铅电池。该类型电池具有价格低、比能量高、能高倍率放电等显著技术优势。阀控酸铅电池电动汽车的量产打开了我国电动汽车生产和应用的新篇章（2）碱性电池。主要电池类型有：锂离子电池、镍氢电池、镍铬电池、锌空气电池、钠硫电池等。相较于酸铅电池，碱性电池的比能量指标显著提升，能够大幅度提升电动汽车的动力性能和续航里程。如今主流的电动汽车基本上都采用锂电池，例如：特斯拉产品主要使用钴酸锂电池、日产聆风主要采用锰酸锂电池、我国自主品牌比亚迪主要采用磷酸铁锂电池等（3）燃料电池。该类型电池能够直接将储存于燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。相较于碱性电池，燃料电池的比功率、比能量、能量转化率显著提升。与此同时，燃料电池的反应过程具有可控性，能量转化过程可连续进行。从现阶段的电池技术理论知识水平来看，燃料电池是电动汽车最理想的电池类型。不过，目前我国电动汽车燃料电池技术还不成熟，部分技术还未突破，仍处于研发和改进阶段。

总而言之，电池技术是电动汽车的“心脏”，是推动电动汽车发展的最主要驱动力。因此，我国电动汽车研发机构，必须要加强电池技术的研究，争取让我国电动汽车行业早日走入新局面。

2.2 驱动及控制技术分析

电动机驱动和控制系统在电动汽车中的地位仅次于电池。驱动电机的质量、体积、转速、启动转矩等技术指标将直接影响电动汽车的整体性能。目前，电动汽车最常用的驱动电机主要有以下四种类型：直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机。

近年来，感应电动机的技术趋于成熟，被广大电动汽车制造企业所使用。这种驱动电机主要直线转矩控制和矢量控制两种控制方式，其中直线转矩控制方式的应用更为广泛，因为此种控制方式具有以下三点显著技术优势：（1）控制方式简单，易于操作（2）通过简单的控制结构即可发挥出良好的控制性能（3）具有良好的反应速度。以上三个技术优势与电动汽车的性能需求具有较高的契合度，因此，直线转矩控制式感应电动机成为现阶段电动汽车的首选对象。

随着科学技术的不断发展，电动汽车研发领域对永磁无刷电动机的研发工作愈发深入。相较于传统类型的电动机，永磁无刷电动机具有尺寸、形状灵活多样，质量、体积小，效率高、损耗小，结构简单、运行可靠等显著技术优势。在具体实践过程中，该类型电动机具有高功率密度、惯性低、体积小、响应快、能量密度和效率较高的技术优势，因此非常适合作为电动汽车的驱动系统，具有广阔的应用前景。就目前技术能力而言，永磁无刷电动机还存在恒功率模式下，操纵较为复杂；弱磁能力差，调速范围有限；最大功率较低；振动、高温和电流过载情况下，运行稳定性显著下降等问题。这些都将是未来电动汽车驱动及控制技术需要攻克的技术难题，也是驱动及控制技术的发展方向。

2.3 整车制造技术进展分析

电动汽车属于高科技综合性产品，其技术先进性不仅体现在电池技术和驱动控制技术上，还应体现在车体车身制造技术上。随着科学技术的发展，电动汽车的整车制造技术也应与时俱进，通过多种技术手段的应用，全面提升电动汽车的整体性能。具体技术措施有：（1）注重节能、储能技术的应用。相较于电池储能能力的提升，电动汽车节能、储能技术更易实现，如：优化汽车电路系统，降低电子原件能耗；引入能量回收与储存技术，提高能量利用率等（2）优化车身外形设计。在保证车辆外形美观性的基础上，通过细致的空气动力学分析，对车辆外形进行优化，最大程度降低车辆行驶过程中的空气阻力，从而降低行驶能耗，提升车辆性能及续航里程（3）注重新型轻质高强材料的使用。在进行整体结构设计时，应对车辆质量进行估算，确保车身子质量的均匀性。在车身结构制造时，尽可能使用轻质高强的新型复合材料，在影响车身结构性能的基础上最大限度较少车身质量。不仅有效降低车辆行驶过程中的能耗，还能够显著提升车辆的综合性能。

总之，整车制造技术的研究与发展，是提升电动汽车整体性能、降低行驶能耗、提升能量利用率的重要措施，应受到研发机构和人员的高度重视。

3 电动汽车未来发展趋势分析

3.1 市场发展趋势

新冠疫情的爆发对我国经济发展造成了一定程度的冲击，汽车销售市场也受到了严重的影响。随着国内疫情控制势态的逐渐好转，国家经济进入到稳步回升状态，汽车销售市场也会随之进入回暖期。与此同时，得益于国家电动汽车发展扶持政策的颁布、国民环保理念的提升以及人们汽车消费理念的转变，电动汽车销售市场必然会取得良好发展。但是，市场经济全球化背景下，电动汽车市场的竞争压力也必然会不断增强，这就需要我国电动汽车生产企业，能够加强技术研发，不断提升产品质量，突出产品技术优势和品牌影响力，这样才能把握市场主动权，占据更多的市场份额，提升国产电动汽车在世界市场中的竞争力。

3.2 政策发展趋势

可持续发展战略视域下，国家对新能源产业的重视程度不断提升。对于电动汽车产业的扶持力度也在不断加强，不仅通过消费者补贴政策激发电动汽车销售市场，还对电动汽车研发、生产机构给予多项扶持、优惠政策，以鼓励电动汽车技术研发工作。虽然在2021 年，国家取消了新能源汽车补贴政策，但仍会以政府公车采购纯电动汽车、对纯电动汽车用户给予充电设施补贴等措施，推动电动汽车行业的发展。相信在国家政府的大力支持下，电动汽车必然会有更好的发展前景。

3.3 受众发展趋势

在国家政府的支持与补贴下，百姓购买电动汽车所花费的金钱不断减少，在一定程度程度上增强了百姓对电动汽车的认可度。同时，在国家政府的大力支持下，我国电动汽车研发水平不断提升，电动汽车的整体性能不断提高，相同价位下，电动汽车的体验感要明显高于燃油汽车，使更多的百姓开始接纳电动汽车。另外，国民环保理念的提升、消费价值观的转变以及充电基础设施的完善，也会提升百姓对电动汽车的接纳度。通过“宏光MINI”的火爆销售情况，便能充分看出电动汽车受众的发展趋势。

4 结语

综上所述，电动汽车的研究与发展是时代发展的必然趋势。我国电动汽车研发机构应加大电池、驱动与控制、车身制造等电动汽车核心技术的研发力度，全面提升我国电动汽车的研发水平，制造出更符合受众需求的电动汽车产品。同时，还应从市场、政策、受众三个层面，准确把握我国电动汽车发展趋势，以发展趋势为导向，调整技术研发方向，推动我国电动汽车行业健康发展。