我國純電動汽車發(fā)展及對策

曹鎮(zhèn)杭　胡延明　劉洋　姚會君　侯曉曉

摘 要：本文對我國純電動汽車的市場環(huán)境和技術(shù)現(xiàn)狀進行了分析，了解到純電動汽車在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面缺乏配套充電設(shè)施，在動力電池技術(shù)方面熱管理困難、充電時間長、續(xù)航里程短，在廢舊電池處理方面存在環(huán)境污染問題。為了提高純電動汽車的技術(shù)狀況和減少環(huán)境污染，通過查閱資料和實地考察，提出了解決我國純電動汽車現(xiàn)存問題的相應(yīng)對策。并對其發(fā)展趨勢進行了探討，提出我國純電動汽車未來發(fā)展的三個方向：集成化、互聯(lián)化、智能化。

關(guān)鍵詞：純電動汽車 市場環(huán)境 技術(shù)現(xiàn)狀 對策 發(fā)展趨勢

1 引言

隨著全球能源危機和大氣污染問題的不斷加劇，世界汽車產(chǎn)業(yè)都在尋求轉(zhuǎn)型，純電動汽車以其清潔、無污染的特性，成為各國研發(fā)的主要方向。近年來，我國也大力發(fā)展以純電動汽車為主的新能源汽車。

面對當前世界石油資源日趨減少，環(huán)境污染日益嚴重，汽車尾氣排放導致全球氣溫變暖等問題，各國政府普遍認識到發(fā)展綠色環(huán)保型汽車的重要性，并制定了眾多促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長遠規(guī)劃。我國也不例外，習總書記指出，“發(fā)展新能源汽車是我國由汽車大國邁向汽車強國的必由之路”。純電動汽車作為新能源汽車的一種，以其在運行過程中零排放的優(yōu)勢，成為各車企的研發(fā)熱點。未來純電動汽車將會成為我國汽車產(chǎn)業(yè)的主要支柱，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中發(fā)揮重要作用，促進我國經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展。

2 純電動汽車的市場環(huán)境

2.1 產(chǎn)品市場環(huán)境

近年來我國純電動汽車產(chǎn)量迅速增漲，各企業(yè)紛紛打造自己的電動汽車品牌，極大的激勵了電動汽車的發(fā)展，促進了汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。一方面我國傳統(tǒng)車企都紛紛進軍純電動汽車市場，設(shè)立了純電動汽車研發(fā)中心。另一方面眾多非車企業(yè)跨行生產(chǎn)純電動汽車，為純電動汽車的發(fā)展注入了資金支撐。此外，一些生產(chǎn)電動二輪、電動三輪和汽車零部件的企業(yè)也開始生產(chǎn)以低速車為主的純電動汽車。

2.2 消費者市場環(huán)境

隨著純電動汽車技術(shù)的不斷提高和國家政策的大力支持，純電動汽車的銷量逐年增漲。從南、北方地區(qū)分析，由于續(xù)航里程受低溫影響，我國南方地區(qū)消費者對于純電動汽車的購買力度大于北方地區(qū)消費者。從城市和農(nóng)村分析，由于城市路況更適合純電動汽車行駛，我國城市消費者對于純電動汽車的購買力度大于農(nóng)村消費者。綜合分析，純電動汽車消費者主要集中在發(fā)達城市的思想觀念先進、環(huán)保意識強，且具有一定收入的年輕群體。

3 純電動汽車的技術(shù)現(xiàn)狀

3.1 動力電池技術(shù)

動力電池是電動汽車領(lǐng)域研究的一個重點項目，它不僅要滿足純電東汽車的行駛總里程和續(xù)航里程的要求，而且要滿足其動力性能和安全性能的要求。純電動汽車對動力電池的性能要求極高，鉛酸蓄電池和鎳氫蓄電池由于其缺點太多，其性能遠遠不能滿足純電動汽車能量所需，已經(jīng)基本上淘汰了，目前純電動汽車采用的動力電池主要是三元材料電池和鋰離子電池，他們具有自放電率低、低污染、可充電次數(shù)多等優(yōu)點[1]。同時，動力電池也存在著充電時間長、易受溫度影響和提供動力遠不如燃油車等缺點，嚴重制約著純電動汽車的發(fā)展。

3.2 驅(qū)動電機技術(shù)

純電動汽車的電機驅(qū)動就是把動力電池提供的電能轉(zhuǎn)化為機械能，并通過傳動裝置將機械能傳遞到車輪上，進而驅(qū)動純電動汽車行駛。純電動汽車的電機應(yīng)有較寬的調(diào)速范圍，高效，電磁兼容性良好，便于維修護理，可靠性高，耐高溫，耐潮濕，電機在高速區(qū)間有一定量的功率輸出，結(jié)構(gòu)較為簡單，能夠適合批量生產(chǎn)。目前，常見的電機驅(qū)動系統(tǒng)主要有四種類型：直流電機驅(qū)動系統(tǒng)、交流感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)、永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)[2]。

3.3 充換電技術(shù)

電力作為純電動汽車的主要動力源，充換電技術(shù)異常關(guān)鍵。我國2015年出臺的《加快充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)意見》提到我國的充換電技術(shù)以居住地慢充為主，以停車站、道路旁、高速公路旁建設(shè)的快充為輔，在特定領(lǐng)域內(nèi)進行換電[3]。

純電動汽車的充電模式包括兩種：常規(guī)充電和快速充電。常規(guī)充電主要采用小電流恒壓或恒流充電，充電時間一般是5-8小時，電流大約為15A，其優(yōu)點是成本低，能夠提高電池的使用壽命，缺點是充電時間較長，難以滿足一些緊急運營車輛的需要。快速充電以大電流進行短時間充電，充電時間一般需要0.5-1.5小時，充電電流一般為150-400A，其優(yōu)點是充電時間短，缺點是成本高，對充電安全性要求高，只適應(yīng)專業(yè)的充電樁。

換電技術(shù)是指電動汽車進入換電站后，專業(yè)的工作人員能夠在極短的時間將已充滿電的電池換到電動汽車上。實際中更換電池的技術(shù)僅僅應(yīng)用于局部區(qū)域的特定車輛，比如：出租車、公交車、物流車。換電技術(shù)難以普及的主要原因是動力電池的維護成本高、不同車型的電池標準不一。

4 純電動汽車面臨的問題及對策

4.1 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面

4.1.1 面臨問題

我國純電動汽車的保有量逐年增大，僅2018年純電動汽車銷量就在一百萬輛以上，但是相應(yīng)配套充電樁和充電站的數(shù)量卻遠遠不夠，平均每五輛車共用一個充電樁。部分地區(qū)還存在充電站分布不均勻、充電樁不能正常使用和缺少純電動汽車維修站等問題。

4.1.2 相應(yīng)對策

做好純電動汽車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)至關(guān)重要，可從以下兩個方面實施：

（1）相關(guān)車企要加快充電樁和充電站的規(guī)劃和建設(shè)。努力做到區(qū)域內(nèi)均勻分布，城市和有需要的鄉(xiāng)村都應(yīng)及時建設(shè)，同時做到充電設(shè)備標準化、統(tǒng)一化和安全化。

（2）相關(guān)車企做好純電動汽車的維修服務(wù)工作。在有需要的城市和鄉(xiāng)村建設(shè)專業(yè)的維修服務(wù)站，滿足當?shù)丶冸妱悠囉脩舻木S修需求。

4.2 動力電池技術(shù)方面

4.2.1 面臨問題

動力電池技術(shù)一直被稱作是純電動汽車的“最后一公里”[4]，目前業(yè)內(nèi)主要使用鋰離子電池和三元材料電池，但是電池的熱管理一直是難題，電池發(fā)熱后其性能就會受到很大的影響，嚴重影響電池的壽命，此外，電池的造價昂貴，續(xù)航里程短、充電時間長等問題也制約著純電動汽車的發(fā)展。

4.2.2 相應(yīng)對策

解決動力電池的技術(shù)難題對純電動汽車的發(fā)展舉足輕重，只有突破電池技術(shù)的瓶頸，才能使純電動汽車快速發(fā)展。對于動力電池技術(shù)的研發(fā)，有以下建議：

（1）可利用物理降溫和特殊材料降溫解，決動力電池的升溫問題，保障動力電池的穩(wěn)定性[5]。

（2）加大科研資金投入，優(yōu)化電池性能，尋找性能更加優(yōu)良且價格低廉的材料。

（3）政府、企業(yè)、高校通力合作，共同研發(fā)動力電池新技術(shù)。

4.3 廢舊電池處理方面

4.3.1 面臨問題

動力電池一般的使用壽命是5-8年，2017年和2018年正是第一批淘汰電池集中出現(xiàn)的年份，根據(jù)行業(yè)估算，2018年我國約有五萬噸動力電池面臨退役或報廢。預(yù)計到2020年全年報廢量將達到20萬噸，到2025年，全年報廢量將達到35萬噸。如果報廢電池不妥善處理，必定會造成極大的資源浪費和嚴重的環(huán)境污染[6]。

4.3.2 相應(yīng)對策

（1）加強立法，制定規(guī)范的行業(yè)標準。完善廢舊電池處理方面的法律法規(guī)，監(jiān)督企業(yè)在處理廢舊電池過程中的行為[7]。

（2）設(shè)計上融入回收利用理念。在電池設(shè)計基本上考慮回收再利用的問題，可大大降低廢舊電池回收利用難度。

（3）采用梯級利用和再生利用，加強廢舊電池合理回收利用。梯級利用可以措施廢舊電池的二次循環(huán)利用，再生利用則是對廢舊電池進行分解、破碎后分再次利用，對于不能利用的成分要做好無公害處理。

5 純電動汽車發(fā)展趨勢

5.1 集成化

純電動汽車的集成化是通過讓電機、控制器和減速器共用一部分殼體，來減少傳動部件所占空間的各種措施。集成化有利于減輕系統(tǒng)重量、縮減系統(tǒng)尺寸、有效提升電驅(qū)系統(tǒng)功率密度，節(jié)約能量消耗，同時提高續(xù)航里程。零部件數(shù)量減少后，系統(tǒng)整體耐用度大大提高，系統(tǒng)NVH值也能得到有效控制，降低了制造成本，有利于企業(yè)進行組裝生產(chǎn)，集成化將是今后純電動汽車發(fā)展的重要方向[8]。

5.2 互聯(lián)化

純電動汽車的互聯(lián)化即純電動汽車的互聯(lián)互通，純電動汽車的互聯(lián)互通主要包含三個層面的內(nèi)容：第一是充電設(shè)施與車輛接口的互聯(lián)互通，包含了連接器的結(jié)構(gòu)、電氣能力、工作邏輯的兼容性;第二是充電服務(wù)信息的互聯(lián)互通;第三是運營商與其他運營商之間的充電業(yè)務(wù)的互相調(diào)用，以提供廣泛的服務(wù)[9]。一方面互聯(lián)互通能夠為用戶提供更加方便快捷的充電體驗，提供更加完善服務(wù)體系。另一方面，互聯(lián)互通可以促使企業(yè)間的協(xié)作，有助于攻克純電動汽車的技術(shù)難題和為企業(yè)節(jié)省更多的成本?；ヂ?lián)互通能夠促進電動汽車平穩(wěn)發(fā)展，是今后純電動汽車發(fā)展的方向之一。

5.3 智能化

近年來，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域科技成果眾多[10]。這些領(lǐng)域?qū)⒉粩嘀冸妱悠嚠a(chǎn)業(yè)向智能化方向發(fā)展。純電動汽車的智能化發(fā)展主要有以下方面：行駛路況實時檢測，對預(yù)知危險進行報警，提高駕駛的安全性;可直接用計算機對車輛進行故障檢測和實現(xiàn)遠程系統(tǒng)升級;逐步實現(xiàn)無人駕駛技術(shù)，解放駕駛員的雙手，提高駕駛舒適性。

6 結(jié)論

本文對我國純電動汽車的市場環(huán)境和技術(shù)現(xiàn)狀進行了分析，針對純電動汽車在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面缺乏配套充電設(shè)施的問題，提出要加快充電樁、充電站的規(guī)劃和建設(shè)，以及相關(guān)車企做好純電動汽車的維修服務(wù)工作的對策;針對純電動汽車在動力電池技術(shù)方面熱管理困難、充電時間長、續(xù)航里程短的問題，提出利用物理降溫和特殊材料降溫解，加大科研資金投入，優(yōu)化電池性能，尋找性能更加優(yōu)良且價格低廉的材料，以及政府、企業(yè)、高校通力合作，共同研發(fā)動力電池新技術(shù)的對策;針對純電動汽車在廢舊電池處理方面存在環(huán)境污染的問題。提出加強立法，制定規(guī)范的行業(yè)標準，在設(shè)計上融入回收利用理念，采用梯級利用和再生利用的對策。并進一步對純電動汽車的發(fā)展趨勢進行了探討，提出我國純電動汽車未來發(fā)展的三個方向：集成化、互聯(lián)化、智能化。

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