試論電動(dòng)車技術(shù)發(fā)展及前景展望

張家驍

摘 要：電動(dòng)車技術(shù)在上世紀(jì)九十年代就已投入研究，對(duì)于現(xiàn)代人們的出行需求來(lái)說(shuō)，人們更追求低碳環(huán)保式的代步工具，這也為電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的市場(chǎng)。本文從電動(dòng)車的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀作出簡(jiǎn)要研究，并結(jié)合圖表示例對(duì)電動(dòng)車的核心部分——電池技術(shù)作出細(xì)致的分析，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)的購(gòu)車市場(chǎng)，本文對(duì)電動(dòng)車制造行業(yè)的未來(lái)前景進(jìn)行合理展望，希望能為這一領(lǐng)域的發(fā)展提供實(shí)際的參考作用。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)車技術(shù);電動(dòng)車生產(chǎn);動(dòng)力電池

1 引言

在當(dāng)今社會(huì)中，車是最主要的交通工具之一，而人類在車的發(fā)明過程中已有上百年的歷史。人們的出行與車息息相關(guān)，作為當(dāng)今社會(huì)交通運(yùn)行中不可缺少的元素之一，車已經(jīng)成為人類文明的顯著標(biāo)志。隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，交通管理中車的數(shù)量越來(lái)越多，隨之而來(lái)的交通擁堵、事故等負(fù)面現(xiàn)象也越來(lái)越多，尤其是能源消耗所造成的空氣污染問題，無(wú)時(shí)無(wú)刻不影響著人類的生存環(huán)境，因汽車尾氣排放問題而對(duì)人們身體健康造成的威脅，更成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的一塊“頑疾”。自本世紀(jì)以來(lái)，人類科技水平逐漸應(yīng)用于制造業(yè)中，使車制造行業(yè)的技術(shù)得到改變，從能源上改變車對(duì)環(huán)境的傷害，以電能代替油耗的形式，將成為未來(lái)汽車行業(yè)的主要發(fā)展方向。

2 電動(dòng)車的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

2.1 電動(dòng)車的發(fā)展歷史

縱觀現(xiàn)代電動(dòng)車的發(fā)展歷史，已有上百年之久，在十九個(gè)世紀(jì)三十年代末，世界上就已經(jīng)出現(xiàn)第一輛電動(dòng)車，而十九世紀(jì)六十年代初期，才出現(xiàn)人類第一輛具有實(shí)用價(jià)值的電動(dòng)車，其發(fā)明者是托馬斯·帕克。

由于上世紀(jì)二十年代初期國(guó)際石油價(jià)格下調(diào)，西方經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)出現(xiàn)危機(jī)，而石油作為社會(huì)發(fā)展的主要消耗品就成為調(diào)節(jié)資本的首要商品，這一市場(chǎng)資本的刺激也使國(guó)際上的制造業(yè)大師更加沉醉于車制造領(lǐng)域的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。但由于二戰(zhàn)的爆發(fā)，使全球的石油行業(yè)又再度陷入低谷，為保障人們的出行便捷，以電能源為主要能源提供形式的車輛成為人們首選的交通工具，各國(guó)汽車制造商也陸續(xù)推出電動(dòng)車產(chǎn)品，這一商業(yè)行為又一次刺激了人類的車輛出行情況。但受到技術(shù)的限制，上個(gè)世紀(jì)所推出的電動(dòng)車品牌多數(shù)成為概念性產(chǎn)品，嚴(yán)重缺乏實(shí)用價(jià)值，這也致使部分電動(dòng)車生產(chǎn)商始終無(wú)法沖擊到傳統(tǒng)能源汽車的市場(chǎng)地位，致使生產(chǎn)數(shù)量極其有限。

2.2 電動(dòng)車的發(fā)展現(xiàn)狀

人類社會(huì)的生產(chǎn)力進(jìn)步，也標(biāo)志著能源在不斷的消耗，對(duì)環(huán)境的影響也極其惡劣，而當(dāng)下世紀(jì)的發(fā)展過程中，汽車的普及范圍已經(jīng)十分廣闊，追求更低成本、低能耗的汽車形式成為現(xiàn)代人的主要需求。然而在設(shè)計(jì)與制造的過程中，電動(dòng)車行業(yè)始終受到客觀因素的限制，盡管在便捷程度上已遠(yuǎn)勝于普通汽車，但真正規(guī)范起來(lái)，卻需要建立在諸多因素的考慮之下。

1.相較于傳統(tǒng)油耗，電池的蓄電量始終無(wú)法與之媲美，在車的動(dòng)力與速度上，也遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)汽油燃燒所帶來(lái)的動(dòng)力。這對(duì)于車的性能方面是具有較大的限制因素的，發(fā)動(dòng)機(jī)作為車的“心臟部位”，通常情況來(lái)說(shuō)，在瞬時(shí)加速等指標(biāo)上，電動(dòng)車與燃料車的差距非常大，對(duì)一些在速度上有要求的駕駛者，極難滿足其駕駛需求與續(xù)航需求。

2.由于蓄電池的續(xù)航能力與電力容量是受到限制的，故電動(dòng)車的配套設(shè)施與普及程度都會(huì)受到車體的限制，在一定出行公里的極限要求下，電動(dòng)車就必須要通過補(bǔ)充電能的方式才能夠繼續(xù)駕駛，且當(dāng)今社會(huì)中由于電動(dòng)車尚未全面推廣，致使公共充電設(shè)施尚未完備，故電動(dòng)車出行也存在著諸多不便。

3.關(guān)于電動(dòng)車的制造商方面的問題，其行業(yè)未形成統(tǒng)一的制造標(biāo)準(zhǔn)，這些都是限制電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素，電動(dòng)車制造行業(yè)還應(yīng)完善其運(yùn)營(yíng)模式，才能進(jìn)一步開拓電動(dòng)車市場(chǎng)。

3 電動(dòng)車電池技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容

3.1 電動(dòng)車鉛酸電池技術(shù)

電動(dòng)車技術(shù)中關(guān)于鉛酸電池部分，主要是有一種鉛與其他氧化物制造而成，而電池中的電解液屬于硫酸溶液，在荷電狀態(tài)下，正極與負(fù)極的成分可如表1所示內(nèi)容。鉛酸電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要特性可歸納于以下幾點(diǎn)：

1.安全性與密封性：在正常的荷電過程中，電解液不會(huì)從電池外殼中泄露。由于電池內(nèi)部并不含有自由酸液，因此電池放置在任意位置時(shí)都具有一定的安全性，且特殊制造車的吸液隔板始終將酸溶液保持在內(nèi)部，所以如此設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步提升了電池的密封性。

2.泄氣性：當(dāng)電池內(nèi)部的氣壓超出標(biāo)準(zhǔn)水平后，鉛酸電池會(huì)根據(jù)氣壓的變化釋放出一定量的氣體進(jìn)行氣壓平衡，從而使電池內(nèi)部并不存在多余的氣體。而鉛酸電池是由氣體復(fù)合系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體轉(zhuǎn)化為水的過程，故在鉛酸電池的運(yùn)載過程中，并不需要二次加水，這對(duì)于電池的維護(hù)操作來(lái)說(shuō)是十分簡(jiǎn)便的。

3.鉛酸電池的使用壽命較長(zhǎng)，一般來(lái)說(shuō)可用年限為10-15年，由于鉛酸電池采用嚴(yán)格的質(zhì)量控制系統(tǒng)，故該電池的電壓、容量及各方面性能都能夠在生產(chǎn)線上進(jìn)行100%的合格檢驗(yàn)，其制造工藝也屬于先進(jìn)水平，能夠滿足電動(dòng)車的荷電需要。

3.2 電動(dòng)車鋰離子電池技術(shù)

電動(dòng)車技術(shù)中關(guān)于鋰離子電池部分，是現(xiàn)代科技發(fā)展的產(chǎn)物，由于Li+在電池的正負(fù)極之間脫入與嵌出能夠產(chǎn)生電能，故在上世紀(jì)九十年代開始，鋰離子就被廣泛應(yīng)用于各制造領(lǐng)域的電池配備中。鋰離子電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括石墨陽(yáng)極與其他金屬氧化物構(gòu)成的電解液成分，其工作原理可如圖2所示。作為現(xiàn)代技術(shù)的新型能源供應(yīng)方式，鋰離子電池的單體電池工作電壓更高，在組成電池元件時(shí)也比其他形式的電池使用壽命更長(zhǎng)，且鋰離子電池的質(zhì)量較輕，在應(yīng)用于電動(dòng)車制造時(shí)，能夠減少整車的荷載重量，從而減少耗能。在長(zhǎng)時(shí)間未駕駛的情況下，鋰離子電池的自由放電率極低，在循環(huán)使用的情況下，其使用壽命能夠高達(dá)鉛酸電池的2-3倍，這也是鋰離子電池技術(shù)被應(yīng)用于電動(dòng)車制造業(yè)的主要原因之一。

鋰離子電池工作原理及其實(shí)用優(yōu)勢(shì)：

1.為便于鋰離子的嵌入與脫出過程，在電池設(shè)計(jì)中增加了層狀或隧道式的晶體結(jié)構(gòu)，使其鋰離子的電池使用壽命得以提升。

2.鋰離子電池具有較高的電化學(xué)容量，在嵌入脫出過程中，電池應(yīng)平穩(wěn)的進(jìn)行充電和放電，才能穩(wěn)定電池的電壓變化。

3.鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)較大，為減少因極化現(xiàn)象而造成的能量損耗，鋰離子電池應(yīng)保持快速充電和放電的性能，才能減少其對(duì)環(huán)境的污染。

3.3 電動(dòng)車技術(shù)的發(fā)展前景

就目前我國(guó)的電動(dòng)車行業(yè)發(fā)展來(lái)看，相對(duì)其他國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)的電動(dòng)車制造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完善，其耗能低、成本低、污染量少，也成為電動(dòng)車的基本優(yōu)勢(shì)，而人們的出行選擇也更傾向于便利，在這一點(diǎn)上，電動(dòng)車制造越來(lái)越符合人們的出行需求，故對(duì)于我國(guó)電動(dòng)車的發(fā)展來(lái)說(shuō)，其優(yōu)勢(shì)是相當(dāng)明顯的。伴隨著日益枯竭的傳統(tǒng)能源，我國(guó)雖幅員遼闊，資源儲(chǔ)備量龐大，但就目前已開采的數(shù)量來(lái)看，與人均基數(shù)計(jì)算以后，我國(guó)的人均能源量與世界人均能源占有量的差距相對(duì)較大，這一客觀條件也迫使我國(guó)車類制造行業(yè)必須向新能源市場(chǎng)進(jìn)發(fā)，才能更占據(jù)未來(lái)的代步工具市場(chǎng)。

近幾年來(lái)我國(guó)的車類制造行業(yè)，不僅在電動(dòng)自行車的制造領(lǐng)域取得了優(yōu)異成果，更在電動(dòng)汽車制造領(lǐng)域不斷的進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，提高了電動(dòng)汽車的電池續(xù)航能力，突破了原有的技術(shù)水平限制，使人類的交通工具種類更多。在動(dòng)力技術(shù)上的突破，也降低了電動(dòng)汽車的制造成本，而越來(lái)越多的電動(dòng)汽車也投入生產(chǎn)和運(yùn)行，人們?cè)谫?gòu)車選擇上，也添加了電動(dòng)汽車的選擇區(qū)域，電動(dòng)汽車為人們帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，也是居民購(gòu)車的考慮因素之一。在這其中不難發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)大的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)使電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油汽車能夠共同參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

人們對(duì)于電動(dòng)車的期待越來(lái)越多，以現(xiàn)代技術(shù)融入車類制造行業(yè)，將電源動(dòng)能的優(yōu)勢(shì)顯現(xiàn)出來(lái)，有關(guān)部門在基礎(chǔ)設(shè)施上也完全滿足了交通出行的需求。通過日常的觀察也不難發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)中許多電動(dòng)車的外形已遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過傳統(tǒng)的燃油汽車，這在人類的審美角度也給予了強(qiáng)大的視覺沖擊。隨著時(shí)代的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，相信電動(dòng)車的商業(yè)模式會(huì)更加適應(yīng)汽車市場(chǎng)的發(fā)展，成為人們出行工具的首選，獲得更廣闊的發(fā)展空間。

4 結(jié)束語(yǔ)

在電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)中投入更多的項(xiàng)目研究，不僅成為各車輛制造商的新時(shí)代任務(wù)，也是我國(guó)有關(guān)部門鼓勵(lì)的研發(fā)任務(wù)，為此，有關(guān)部門頒布了一系列的政策鼓勵(lì)車輛制造商對(duì)電動(dòng)能源類的車輛制造技術(shù)進(jìn)行深入研究。電動(dòng)車的研發(fā)，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展是起到促進(jìn)作用的，從多個(gè)角度來(lái)看，不僅減少了人類交通工具對(duì)環(huán)境污染的程度，也為人們出行提供了便利。清潔式的能源供應(yīng)，能夠在滿足人們出行需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，是新時(shí)代代步工具的主要發(fā)展趨勢(shì)。

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