電動(dòng)汽車市場(chǎng)及與技術(shù)發(fā)展的關(guān)系分析

摘要：在全球能源危機(jī)和環(huán)境挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻的背景下，電動(dòng)汽車作為一種高效、清潔的交通解決方案，正迎來(lái)蓬勃發(fā)展。我國(guó)積極響應(yīng)全球趨勢(shì)，在政策和市場(chǎng)規(guī)模上均大力推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)。首先分析了我國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)的現(xiàn)狀，包括純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池汽車的市場(chǎng)份額，并闡述了技術(shù)進(jìn)步對(duì)市場(chǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)作用。隨后，深入剖析了電動(dòng)汽車的核心技術(shù)，即“三電”系統(tǒng)（電驅(qū)、電池、電控），并對(duì)電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了重點(diǎn)分析。研究表明，市場(chǎng)需求與技術(shù)進(jìn)步相互促進(jìn)，共同推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。最后，探討了未來(lái)電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)，特別是充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要性，并提出相關(guān)建議，旨在為行業(yè)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；市場(chǎng)發(fā)展；三電系統(tǒng)；充電站；新能源

中圖分類號(hào)：U461" 收稿日期：2024-12-10

DOI：1019999/jcnki1004-0226202502002

1 前言

全球能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題推動(dòng)了電動(dòng)汽車的快速發(fā)展。我國(guó)在過(guò)去幾十年里積極推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)，從早期的“863計(jì)劃”到“十城千輛”示范項(xiàng)目，再到《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等政策，支持力度不斷加大。2022年，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到7058萬(wàn)輛和6887萬(wàn)輛，同比大幅增長(zhǎng)[1]。電動(dòng)汽車不僅能顯著降低能源消耗和污染物排放，還有助于可再生能源的發(fā)展，推動(dòng)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，動(dòng)力電池、電機(jī)和電控等關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步，也為電動(dòng)汽車的性能提升和市場(chǎng)發(fā)展提供了重要支撐。

2 電動(dòng)汽車市場(chǎng)細(xì)化分析

21 純電動(dòng)汽車

純電動(dòng)汽車（BEV）是當(dāng)前電動(dòng)汽車市場(chǎng)主力，以動(dòng)力電池為唯一能量來(lái)源，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有零排放、運(yùn)行安靜等特點(diǎn)。其電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)，并能實(shí)現(xiàn)能量回收，顯著降低能耗。例如，燃油車百公里能耗約76662 kW·h，而純電動(dòng)汽車僅為35001 kW·h。截至2024年6月底，我國(guó)純電動(dòng)汽車數(shù)量達(dá)1 8134萬(wàn)輛，占新能源汽車總量的7335%；2023年末保有量為1 552萬(wàn)輛，占新能源汽車總量的7604%[1]。2024年上半年新注冊(cè)登記純電動(dòng)汽車4397萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3941%，創(chuàng)歷史新高。2023年度新登記新能源汽車743萬(wàn)輛，純電動(dòng)汽車占據(jù)主導(dǎo)。動(dòng)力電池方面，主流純電動(dòng)汽車多采用鋰離子電池，能量密度可達(dá)200 W·h/kg以上，支持快充，部分車型30 min內(nèi)可充至80%[2]。驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率高，主流永磁同步電機(jī)效率可達(dá)95%以上，最大功率超200 kW。2023年我國(guó)新能源汽車購(gòu)買調(diào)查顯示，518%的受訪者已購(gòu)買新能源汽車，118%計(jì)劃購(gòu)買，335%仍在觀望，僅29%不計(jì)劃購(gòu)買。387%的受訪者偏好21～40萬(wàn)價(jià)位的新能源汽車，其次是41～60萬(wàn)（371%）。整體來(lái)看，新能源汽車市場(chǎng)需求旺盛，中高端價(jià)位車型更受歡迎[3]。

22 混合動(dòng)力汽車

混合動(dòng)力汽車（HEV）采用兩種或多種不同類型的能量源及其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，既可單獨(dú)工作，也可協(xié)同運(yùn)行。常見(jiàn)的混合動(dòng)力系統(tǒng)包括汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的組合，部分車型還配備了能量回收系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)力汽車的優(yōu)勢(shì)在于可以根據(jù)駕駛情況自動(dòng)在電動(dòng)和燃油模式之間切換，既能降低油耗，又能緩解充電設(shè)施不足的問(wèn)題。在城市低速行駛時(shí)，車輛可以采用純電模式，實(shí)現(xiàn)零排放；而在高速行駛或需要較大動(dòng)力時(shí)，則可啟用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，保證車輛的動(dòng)力性。混合動(dòng)力車型為解決充電站不完善和里程焦慮問(wèn)題提供了一種過(guò)渡方案，在充電基礎(chǔ)設(shè)施尚未完全普及的情況下，仍具有一定的市場(chǎng)需求。

23 燃料電池電動(dòng)汽車

燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）是一種采用車載燃料電池發(fā)電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車。它通過(guò)氫氣和氧氣在燃料電池中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力，排放物只有水，因此具有真正的零排放特性。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率高，通?？蛇_(dá)50%以上，續(xù)航里程較長(zhǎng)，部分車型可達(dá)500 km以上。燃料電池電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)還包括噪音小、運(yùn)行平穩(wěn)。雖然燃料電池電動(dòng)汽車具有諸多優(yōu)勢(shì)，但其發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)，如氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本高、氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸難度大，以及燃料電池本身的關(guān)鍵材料和核心技術(shù)仍需突破 [4]。

3 市場(chǎng)需求反向驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新

31 消費(fèi)者需求驅(qū)動(dòng)技術(shù)研發(fā)方向

消費(fèi)者需求是電動(dòng)汽車技術(shù)創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)力。制造商通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研和用戶反饋，調(diào)整研發(fā)重點(diǎn)。續(xù)航焦慮促使電池技術(shù)不斷升級(jí)，從鎳鈷錳酸鋰到磷酸鐵鋰，再到固態(tài)電池，旨在提升能量密度。為滿足充電便利性，快充技術(shù)如800 V高壓平臺(tái)、大功率充電樁和無(wú)線充電等被大力研發(fā)。安全性是另一關(guān)注點(diǎn)，促使電池材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如磷酸鐵鋰和固態(tài)電池的應(yīng)用，以及熱管理系統(tǒng)的改進(jìn)。此外，成本敏感性推動(dòng)電池成本降低，促使更經(jīng)濟(jì)型電動(dòng)汽車的推出，加速市場(chǎng)普及。

32 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加速技術(shù)迭代

除了消費(fèi)者需求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也是推動(dòng)技術(shù)迭代的重要力量。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，電動(dòng)汽車制造商為了脫穎而出，必須不斷推出更先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品，并以此建立自己的競(jìng)爭(zhēng)壁壘。例如，特斯拉憑借其先進(jìn)的電池技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù)和超級(jí)充電網(wǎng)絡(luò)，在電動(dòng)汽車市場(chǎng)中占據(jù)領(lǐng)先地位。而我國(guó)電動(dòng)汽車制造商，如比亞迪，則通過(guò)刀片電池技術(shù)、DM-i混動(dòng)技術(shù)等在各自領(lǐng)域取得了顯著的成就。此外，蔚來(lái)汽車的換電技術(shù)、小鵬汽車的智能輔助駕駛系統(tǒng)等，也都是在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下涌現(xiàn)出來(lái)的創(chuàng)新技術(shù)。

4 當(dāng)前電動(dòng)汽車市場(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析

41 電驅(qū)系統(tǒng)

電動(dòng)汽車的電驅(qū)系統(tǒng)是核心動(dòng)力，決定車輛性能和效率，由電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變換器組成。

電機(jī)是核心部件，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)車輛。當(dāng)前主流電機(jī)類型包括永磁同步電機(jī)和交流感應(yīng)異步電機(jī)。永磁同步電機(jī)以其高效、高功率密度和輕量化優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用，如特斯拉Model S Plaid采用的永磁同步電機(jī)，峰值功率可達(dá)760 kW，最大扭矩達(dá)1 420 N·m，并在20%～80%負(fù)載區(qū)間保持92%以上的高效率，轉(zhuǎn)速范圍高達(dá)18 000 r/min。而交流感應(yīng)異步電機(jī)則具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低的特點(diǎn)，如比亞迪秦EV采用的電機(jī)，峰值功率160 kW，扭矩330 N·m。電機(jī)控制器根據(jù)駕駛指令，精確調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)加速和能量回收。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞到車輪，主要包括減速器和差速器。減速器通過(guò)齒輪傳動(dòng)，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速并放大扭矩，如蔚來(lái)ES8的減速比為9∶1。電子差速器，如保時(shí)捷Taycan所采用的電子差速器通過(guò)控制電機(jī)輸出，實(shí)現(xiàn)精確的車輪轉(zhuǎn)速差控制，提升操控性。電動(dòng)汽車無(wú)需復(fù)雜變速箱，僅需固定齒比減速器，提高了傳動(dòng)效率。

變換器負(fù)責(zé)直流電和交流電的轉(zhuǎn)換，包括逆變器和DC-DC變換器。DC-DC變換器將高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，為車載設(shè)備供電，如小鵬P7的DC-DC變換器，效率為92%以上，輸出功率高達(dá)3 kW。電驅(qū)系統(tǒng)的高效和可靠性是電動(dòng)汽車高性能和長(zhǎng)續(xù)航的基礎(chǔ)，技術(shù)創(chuàng)新不斷提升其性能[5]。

42 電池系統(tǒng)

電動(dòng)汽車的電池系統(tǒng)是儲(chǔ)能核心，直接決定車輛的續(xù)航和充電速度。電池系統(tǒng)包括電池單體（電芯）、電池模組、電池包以及電池管理系統(tǒng)（BMS）。

電池單體是基本單元，性能直接影響電池包。鋰離子電池是主流，根據(jù)封裝形式分為方形、軟包和圓柱形。寧德時(shí)代CTP技術(shù)的方形NCM811電池，能量密度達(dá)290 W·h/kg，軟包電池（LG Energy Solution）能量密度可達(dá)320 W·h/kg以上。圓柱形電池因成本和散熱優(yōu)勢(shì)，仍用于部分車型，如早期特斯拉Model 3的2170電池。磷酸鐵鋰（LFP）電池以其成本和安全優(yōu)勢(shì)，占住市場(chǎng)較大份額，如比亞迪刀片電池，能量密度180 W·h/kg。

電池模組由單體串并聯(lián)組成，影響電池包的性能、熱管理和安全性。

電池包是核心，包含電芯、模組、連接器、散熱系統(tǒng)、外殼和保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)需考慮能量、功率、安全、散熱和機(jī)械強(qiáng)度等。

電池管理系統(tǒng)（BMS）負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理電池，包括電壓、電流、溫度、電量、健康狀態(tài)等。BMS防止電池過(guò)充過(guò)放，平衡電芯差異，延長(zhǎng)電池壽命，確保安全可靠運(yùn)行， BMS還能預(yù)測(cè)電池剩余電量和可行駛里程，以及充放電歷史數(shù)據(jù)，電池技術(shù)的進(jìn)步不斷提高其能量密度、充電速度和安全性能。

43 電控系統(tǒng)

電動(dòng)汽車的電控系統(tǒng)是其智能核心，負(fù)責(zé)接收駕駛員指令，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛平穩(wěn)、高效和安全運(yùn)行。電控系統(tǒng)主要包括整車控制器（VCU）、電機(jī)控制器（MCU）和電池管理系統(tǒng)（BMS）。

VCU是系統(tǒng)的指揮中心，接收駕駛員指令和各子系統(tǒng)狀態(tài)信息，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)車輛平穩(wěn)、高效和安全運(yùn)行。例如，大眾ID4的VCU根據(jù)駕駛員加速踏板開(kāi)度，發(fā)送加速指令，并協(xié)調(diào)電池系統(tǒng)提供電能。VCU功能復(fù)雜，包含驅(qū)動(dòng)力分配、能量回收、扭矩控制、車輛穩(wěn)定性控制、故障診斷和安全保護(hù)等?，F(xiàn)代VCU采用高性能處理器和嵌入式操作系統(tǒng)，如英偉達(dá)DRIVE AGX平臺(tái)被高端電動(dòng)汽車廣泛使用。

MCU是執(zhí)行單元，根據(jù)VCU指令，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩和方向，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)。電機(jī)控制器通過(guò)電力電子器件將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。如特斯拉Model Y的電機(jī)控制器，峰值電流達(dá)750 A，能精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，并能快速響應(yīng)駕駛指令。為提高控制精度和效率，MCU通常采用矢量控制算法和磁場(chǎng)定向控制技術(shù)。隨著SiC器件的應(yīng)用，電機(jī)控制器的效率、功率密度和散熱能力顯著提升，如比亞迪漢的電機(jī)控制器就采用了SiC模塊。

BMS不僅負(fù)責(zé)監(jiān)控電池的電壓、電流、溫度、電量和健康狀態(tài)，還負(fù)責(zé)控制電池的充放電過(guò)程，確保電池的安全可靠運(yùn)行并延長(zhǎng)電池的使用壽命。

5 電動(dòng)汽車市場(chǎng)預(yù)測(cè)與展望

在全球環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻以及各國(guó)政府積極推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的背景下，電動(dòng)汽車市場(chǎng)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)制定了零化石燃料的長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)，并通過(guò)政策支持、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等多種手段，大力推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。比亞迪在2022年蟬聯(lián)全球新能源汽車銷量冠軍，年銷量達(dá)到1869萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)1525%，這充分展現(xiàn)了我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)的巨大潛力。政策層面，國(guó)務(wù)院明確提出到2025年，我國(guó)新能源汽車新車銷量要達(dá)到新車銷售總量的20%，這意味著未來(lái)幾年電動(dòng)汽車的產(chǎn)銷量將呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。

隨著電動(dòng)汽車保有量的快速增長(zhǎng)，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)變得至關(guān)重要。充電樁的不足不僅會(huì)限制電動(dòng)汽車的普及，還會(huì)給用戶帶來(lái)充電焦慮。因此，加快充電樁的建設(shè)，提高充電樁的覆蓋率和充電效率，是未來(lái)電動(dòng)汽車發(fā)展的重要保障。同時(shí)，還需要推動(dòng)充電技術(shù)的創(chuàng)新，如發(fā)展無(wú)線充電、快速充電等技術(shù)，以提升用戶體驗(yàn)。此外，充電樁的智能化和數(shù)字化也是未來(lái)的發(fā)展方向，通過(guò)智能化的充電管理系統(tǒng)，可以優(yōu)化充電資源的分配，降低充電成本，提高充電效率。

6 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)我國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)和充電站的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并探討了其未來(lái)趨勢(shì)。我國(guó)電動(dòng)汽車保有量已居世界前列，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍需完善。應(yīng)充分利用國(guó)家政策，加大技術(shù)投入，完善產(chǎn)業(yè)鏈，建立高效的配套體系；發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)，需明確自身發(fā)展現(xiàn)狀和問(wèn)題，才能為后續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)；電池技術(shù)的進(jìn)步不斷提高其能量密度、充電速度和安全性能[5]。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

周小靜，女，1991年生，講師，研究方向?yàn)槠嚰夹g(shù)服務(wù)。