【摘" 要】在電動(dòng)化和人工智能化的大背景下，傳統(tǒng)燃油汽車(chē)將會(huì)被逐漸淘汰，新能源汽車(chē)將成為時(shí)代新的潮流，為汽車(chē)行業(yè)發(fā)展注入新的活力，特別是如今全球生態(tài)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，減少環(huán)境污染成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，新能源汽車(chē)的出現(xiàn)能有效緩解環(huán)境污染等社會(huì)問(wèn)題。但在新能源汽車(chē)發(fā)展迅速的同時(shí)，也存在著一些不可忽視的問(wèn)題。文章從純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理和發(fā)展趨勢(shì)入手，通過(guò)分析總結(jié)出純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀中的不足之處，最后針對(duì)不足之處提出一些可行性的建議。

【關(guān)鍵詞】純電動(dòng)汽車(chē)；電池安全；傳統(tǒng)燃油車(chē)

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.722" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）11-0021-02

Analysis and Research on the Problems of Blade Electric Vehicles

TANG Rongxin

（Nanning University，Nanning 541699，China）

【Abstract】Under the background of electromotion and artificial intelligence，traditional fuel vehicles will be gradually eliminated，and new energy vehicles will become a new trend of the time，injecting new vitality into the development of the automobile industry. Especially now the global ecology is facing severe challenges，environmental protection has become an inevitable trend for social development，the emergence of new energy vehicles has effectively alleviated environmental pollution and other social problems. However，with the rapid development of new energy vehicles，there are also some problems that can not be ignored. The article starts with the working principle and development trend of pure electric vehicles，analyzes and summarizes the shortcomings in the current development status of pure electric vehicles，and finally proposes some feasible suggestions for the shortcomings.

【Key words】electric vehicle；battery safety；traditional fuel vehicles

隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，人工智能從弱智能時(shí)代向強(qiáng)智能化時(shí)代發(fā)展，新能源汽車(chē)也越來(lái)越被普及應(yīng)用。作為科技發(fā)展的產(chǎn)物，新能源汽車(chē)不但在生產(chǎn)銷(xiāo)量上呈爆發(fā)式增長(zhǎng)的趨勢(shì)，還有著在未來(lái)汽車(chē)市場(chǎng)占一席之地的可能[1]。傳統(tǒng)燃油汽車(chē)雖然被社會(huì)廣泛使用，也給人們提供了很大的便利，但隨之而來(lái)的是油價(jià)日益上升、環(huán)境污染嚴(yán)重、噪聲污染嚴(yán)重，文獻(xiàn)[2]顯示石油的儲(chǔ)量距離枯竭只剩下不到30年，由此說(shuō)明，傳統(tǒng)燃油車(chē)并不利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，人工智能化與電動(dòng)化才是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)也迎合國(guó)家“碳中和”的發(fā)展目標(biāo)?；诖?，本文通過(guò)研究新能源汽車(chē)存在的問(wèn)題提出針對(duì)性建議，為中國(guó)汽車(chē)行業(yè)提供合理參考，對(duì)于新能源汽車(chē)的發(fā)展研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1" 純電動(dòng)汽車(chē)工作原理

純電動(dòng)汽車(chē)（Blade Electric Vehicles，BEV），是以電能為動(dòng)力來(lái)源，以電機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池組和電控系統(tǒng)組成。其儲(chǔ)能單元就是電池，一般常用電池有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池[3]。目前，電動(dòng)機(jī)已代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛的動(dòng)力性是傳統(tǒng)燃油汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的，因此動(dòng)力輸出更為快速，反應(yīng)時(shí)間也比發(fā)動(dòng)機(jī)小很多。

純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理為：蓄電池→電流→電力調(diào)節(jié)器→電動(dòng)機(jī)→動(dòng)力傳遞系統(tǒng)→驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛[4]。

2" 純電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)勢(shì)以及發(fā)展趨勢(shì)

2.1" 純電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)分析

與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)相比，純電動(dòng)汽車(chē)更為輕便、靈敏，最主要的是，純電動(dòng)汽車(chē)使用電能驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力來(lái)源較傳統(tǒng)燃油車(chē)選擇更多，例如可利用風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電等，且沒(méi)有尾氣排出，大大減少了環(huán)境的污染，迎合了國(guó)家現(xiàn)行政策的要求。也因使用單一的電能源，省去了燃油汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、油箱、冷卻和排氣系統(tǒng)，所以純電動(dòng)車(chē)的整體結(jié)構(gòu)會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單，耐用性更強(qiáng)，噪聲更小，整體駕駛舒適感更高。根據(jù)文獻(xiàn)[5]表明，傳統(tǒng)燃油車(chē)的能源利用率大多數(shù)都在35%～45%左右，而純電動(dòng)汽車(chē)能源利用率可達(dá)80%以上，說(shuō)明純電動(dòng)汽車(chē)比燃油汽車(chē)更節(jié)省能源。

自從中國(guó)開(kāi)始重視新能源汽車(chē)發(fā)展之后，國(guó)家陸續(xù)推出了許多相關(guān)政策，目的是推動(dòng)新能源汽車(chē)的發(fā)展，截至2023年7月，中國(guó)新能源汽車(chē)生產(chǎn)量已達(dá)到1000萬(wàn)輛。

2.2" 純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)

由于全球都存在能源不足與大氣污染的問(wèn)題，使得純電動(dòng)汽車(chē)有很大的發(fā)展空間，同時(shí)也順應(yīng)國(guó)家發(fā)展的政策要求。中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2023年1～7月，中國(guó)新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)銷(xiāo)售452.6萬(wàn)輛，市場(chǎng)滲透率達(dá)29%，預(yù)計(jì)到2025年，新能源汽車(chē)市場(chǎng)占有率會(huì)達(dá)到50%，到2030年有望突破90%，純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展將成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。但是，純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展也有一個(gè)限制因素——蓄電池，科學(xué)研究表明，即使蓄電池的能量密度優(yōu)化到理論的極限，也無(wú)法與傳統(tǒng)的燃料汽車(chē)相比。同時(shí)，還存在續(xù)航里程過(guò)短、充電不方便以及充電時(shí)間過(guò)久的問(wèn)題。

3" 純電動(dòng)汽車(chē)存在的問(wèn)題

3.1" 充電設(shè)施不完善

1）充電樁數(shù)量和分布不均。據(jù)中國(guó)充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，截至2023年7月，中國(guó)公共充電樁保有量為221.7萬(wàn)臺(tái)，樁車(chē)增量比為1：2.6。根據(jù)Ramsebner[6]研究表明，隨著這些年充電設(shè)施在城市中不斷擴(kuò)張，使得配電網(wǎng)的壓力過(guò)大，而在偏遠(yuǎn)地區(qū)，相應(yīng)的充電設(shè)施卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，甚至存在沒(méi)有充電設(shè)施、充電站型號(hào)不匹配以及不能使用、損壞的問(wèn)題。

2）充電時(shí)間過(guò)久。目前，純電動(dòng)汽車(chē)除了充電不方便還存在充電時(shí)間過(guò)久的問(wèn)題，使用常規(guī)恒壓、恒流的充電模式充電時(shí)長(zhǎng)要8h，甚至有些充電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10～12h，這增添了使用者的使用焦慮，Nadine Rauh[7]學(xué)者也證實(shí)了汽車(chē)使用者經(jīng)常會(huì)存在里程焦慮的心理壓力。因此，實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車(chē)的快速充電是具有重要意義的。而快速充電模式就是為了解決充電慢的問(wèn)題，該充電功率很大，能達(dá)到上百上千瓦，但該充電方式對(duì)電網(wǎng)有比較高的要求。Kashani[8]研究了一種利用太陽(yáng)能對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行無(wú)線充電的技術(shù)，以及表述了無(wú)線電力傳輸?shù)母鞣N形式，表明無(wú)線充電器在未來(lái)市場(chǎng)上有著巨大潛力。Bourzik[3]提出一種可以為行駛過(guò)程中的電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電的方法，其有助于電動(dòng)汽車(chē)在高速上的行駛，通過(guò)一組功率發(fā)射器不需要接觸就可以完成充電，且沒(méi)有充電時(shí)間。

綜上所述，筆者認(rèn)為應(yīng)大力發(fā)展無(wú)線快速充電裝置，無(wú)線充電裝置相比有線充電更加方便、快捷，也可以減少充電樁城市占地面積，只需在劃分的范圍內(nèi)即可完成充電。其次，由于換成了無(wú)線充電，可減少車(chē)身的部分零件，降低了故障發(fā)生率，也降低了后期維護(hù)的成本。

目前，無(wú)線充電最為成熟的方式為電磁感應(yīng)式，其原理為提供交流電給初級(jí)線圈，線圈再產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，再感應(yīng)到次級(jí)線圈，次級(jí)線圈最終產(chǎn)生交流電流。同時(shí)，無(wú)線充電的輸出功率可達(dá)30kW，充電效率也高達(dá)92%，但傳送距離過(guò)短，只有100mm，且還需要考慮散熱。不過(guò)，根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)水平，利用電磁感應(yīng)式的無(wú)線充電技術(shù)仍然是最具有現(xiàn)實(shí)性的[9-10]。

3.2" 鋰電池存在的問(wèn)題

電動(dòng)汽車(chē)對(duì)于動(dòng)力電池的要求主要有以下幾點(diǎn)：比能量高、比功率大、連續(xù)放電率高、自放電率低、充電技術(shù)成熟、適應(yīng)車(chē)輛運(yùn)行環(huán)境、安全可靠、長(zhǎng)壽命、免維護(hù)。而在主流電池中最為合適的電池是鋰電池，也是未來(lái)動(dòng)力蓄電池發(fā)展的方向。中國(guó)南北方新能源汽車(chē)銷(xiāo)量存在較大差距，消費(fèi)者最不滿(mǎn)意的因素為電池續(xù)航問(wèn)題。因?yàn)殡姵乩m(xù)航里程容易受到氣溫影響，且隨著環(huán)境溫度降低，電池的可充入容量降低，增加了充電時(shí)間。根據(jù)劉清云[11]仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)純電動(dòng)汽車(chē)處于-15℃的情況下，較正常室溫（約25℃）可行駛里程大約降低了40%左右。而周建平[12]指出鋰電池在高溫狀態(tài)下時(shí)，鋰電池熔點(diǎn)與沸點(diǎn)較低的一些材料會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響的化學(xué)反應(yīng)，從而造成電池起火爆炸。

鋰電池放電曲線如圖1所示，圖中鋰電池放電在中前期時(shí)，電壓比其余電池穩(wěn)定許多，下降遲緩，但在后期，電壓下降迅速，在此階段需防止電池過(guò)放電，以減少對(duì)電池壽命的損傷。同時(shí)動(dòng)力電池的熱管理也是一大難題，電池發(fā)熱，其性能與壽命會(huì)遭到很大影響，假如出現(xiàn)過(guò)充、過(guò)放和短路等情況，使得內(nèi)部活性物與電解液等產(chǎn)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)，可能會(huì)導(dǎo)致電池著火甚至爆炸。

4" 結(jié)論

新能源汽車(chē)被視為中國(guó)在汽車(chē)領(lǐng)域彎道超車(chē)的重要機(jī)遇。節(jié)能環(huán)保是新能源汽車(chē)最大的優(yōu)勢(shì)，但續(xù)航里程短、易受溫度影響，電池壽命以及密度也是限制新能源汽車(chē)發(fā)展的大難題。對(duì)于新能源產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中最激烈的無(wú)疑是產(chǎn)品之間核心技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，隨著中國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)十幾年來(lái)的發(fā)展，該行業(yè)的技術(shù)已逐漸趨于成熟，但是對(duì)于電池技術(shù)方面還需要不斷創(chuàng)新，加大研發(fā)投入，提高自身競(jìng)爭(zhēng)力。企業(yè)在獲得巨額政府補(bǔ)助后，要用長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光去發(fā)揮補(bǔ)助資金的用途，要具備戰(zhàn)略思維，吸收新能源方面專(zhuān)業(yè)的人才，組建專(zhuān)業(yè)的科研團(tuán)隊(duì)，充分認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品研發(fā)的重要性與必要性。

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（編輯" 凌" 波）

作者簡(jiǎn)介

唐榮鑫，主要研究方向?yàn)樾履茉雌?chē)技術(shù)。