關于純電動汽車問題分析及優化研究

【摘" 要】在電動化和人工智能化的大背景下，傳統燃油汽車將會被逐漸淘汰，新能源汽車將成為時代新的潮流，為汽車行業發展注入新的活力，特別是如今全球生態面臨著嚴峻挑戰，減少環境污染成為社會發展的必然趨勢，新能源汽車的出現能有效緩解環境污染等社會問題。但在新能源汽車發展迅速的同時，也存在著一些不可忽視的問題。文章從純電動汽車的工作原理和發展趨勢入手，通過分析總結出純電動汽車發展現狀中的不足之處，最后針對不足之處提出一些可行性的建議。

【關鍵詞】純電動汽車；電池安全；傳統燃油車

中圖分類號：U469.722" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：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

隨著現代科技的迅猛發展，人工智能從弱智能時代向強智能化時代發展，新能源汽車也越來越被普及應用。作為科技發展的產物，新能源汽車不但在生產銷量上呈爆發式增長的趨勢，還有著在未來汽車市場占一席之地的可能[1]。傳統燃油汽車雖然被社會廣泛使用，也給人們提供了很大的便利，但隨之而來的是油價日益上升、環境污染嚴重、噪聲污染嚴重，文獻[2]顯示石油的儲量距離枯竭只剩下不到30年，由此說明，傳統燃油車并不利于社會的可持續發展。因此，人工智能化與電動化才是汽車產業發展的必然趨勢，同時也迎合國家“碳中和”的發展目標。基于此，本文通過研究新能源汽車存在的問題提出針對性建議，為中國汽車行業提供合理參考，對于新能源汽車的發展研究具有十分重要的現實意義。

1" 純電動汽車工作原理

純電動汽車（Blade Electric Vehicles，BEV），是以電能為動力來源，以電機為驅動系統的車輛，由驅動電機、動力電池組和電控系統組成。其儲能單元就是電池，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，電動機已代替傳統燃油汽車的發動機，其驅動汽車行駛的動力性是傳統燃油汽車發動機遠遠不及的，因此動力輸出更為快速，反應時間也比發動機小很多。

純電動汽車的工作原理為：蓄電池→電流→電力調節器→電動機→動力傳遞系統→驅動汽車行駛[4]。

2" 純電動汽車優勢以及發展趨勢

2.1" 純電動汽車的優點分析

與傳統燃油汽車相比，純電動汽車更為輕便、靈敏，最主要的是，純電動汽車使用電能驅動，動力來源較傳統燃油車選擇更多，例如可利用風能、太陽能發電等，且沒有尾氣排出，大大減少了環境的污染，迎合了國家現行政策的要求。也因使用單一的電能源，省去了燃油汽車的發動機、變速器、油箱、冷卻和排氣系統，所以純電動車的整體結構會相對簡單，耐用性更強，噪聲更小，整體駕駛舒適感更高。根據文獻[5]表明，傳統燃油車的能源利用率大多數都在35%～45%左右，而純電動汽車能源利用率可達80%以上，說明純電動汽車比燃油汽車更節省能源。

自從中國開始重視新能源汽車發展之后，國家陸續推出了許多相關政策，目的是推動新能源汽車的發展，截至2023年7月，中國新能源汽車生產量已達到1000萬輛。

2.2" 純電動汽車發展趨勢

由于全球都存在能源不足與大氣污染的問題，使得純電動汽車有很大的發展空間，同時也順應國家發展的政策要求。中汽協數據顯示，2023年1～7月，中國新能源汽車累計銷售452.6萬輛，市場滲透率達29%，預計到2025年，新能源汽車市場占有率會達到50%，到2030年有望突破90%，純電動汽車發展將成為時代發展的必然趨勢。但是，純電動汽車的發展也有一個限制因素——蓄電池，科學研究表明，即使蓄電池的能量密度優化到理論的極限，也無法與傳統的燃料汽車相比。同時，還存在續航里程過短、充電不方便以及充電時間過久的問題。

3" 純電動汽車存在的問題

3.1" 充電設施不完善

1）充電樁數量和分布不均。據中國充電聯盟數據顯示，截至2023年7月，中國公共充電樁保有量為221.7萬臺，樁車增量比為1：2.6。根據Ramsebner[6]研究表明，隨著這些年充電設施在城市中不斷擴張，使得配電網的壓力過大，而在偏遠地區，相應的充電設施卻遠遠不夠，甚至存在沒有充電設施、充電站型號不匹配以及不能使用、損壞的問題。

2）充電時間過久。目前，純電動汽車除了充電不方便還存在充電時間過久的問題，使用常規恒壓、恒流的充電模式充電時長要8h，甚至有些充電時間長達10～12h，這增添了使用者的使用焦慮，Nadine Rauh[7]學者也證實了汽車使用者經常會存在里程焦慮的心理壓力。因此，實現純電動汽車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題，該充電功率很大，能達到上百上千瓦，但該充電方式對電網有比較高的要求。Kashani[8]研究了一種利用太陽能對電動汽車進行無線充電的技術，以及表述了無線電力傳輸的各種形式，表明無線充電器在未來市場上有著巨大潛力。Bourzik[3]提出一種可以為行駛過程中的電動汽車無線充電的方法，其有助于電動汽車在高速上的行駛，通過一組功率發射器不需要接觸就可以完成充電，且沒有充電時間。

綜上所述，筆者認為應大力發展無線快速充電裝置，無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即可完成充電。其次，由于換成了無線充電，可減少車身的部分零件，降低了故障發生率，也降低了后期維護的成本。

目前，無線充電最為成熟的方式為電磁感應式，其原理為提供交流電給初級線圈，線圈再產生交變磁場，再感應到次級線圈，次級線圈最終產生交流電流。同時，無線充電的輸出功率可達30kW，充電效率也高達92%，但傳送距離過短，只有100mm，且還需要考慮散熱。不過，根據現在的技術水平，利用電磁感應式的無線充電技術仍然是最具有現實性的[9-10]。

3.2" 鋰電池存在的問題

電動汽車對于動力電池的要求主要有以下幾點：比能量高、比功率大、連續放電率高、自放電率低、充電技術成熟、適應車輛運行環境、安全可靠、長壽命、免維護。而在主流電池中最為合適的電池是鋰電池，也是未來動力蓄電池發展的方向。中國南北方新能源汽車銷量存在較大差距，消費者最不滿意的因素為電池續航問題。因為電池續航里程容易受到氣溫影響，且隨著環境溫度降低，電池的可充入容量降低，增加了充電時間。根據劉清云[11]仿真實驗結果，當純電動汽車處于-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下時，鋰電池熔點與沸點較低的一些材料會產生負面影響的化學反應，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，電壓比其余電池穩定許多，下降遲緩，但在后期，電壓下降迅速，在此階段需防止電池過放電，以減少對電池壽命的損傷。同時動力電池的熱管理也是一大難題，電池發熱，其性能與壽命會遭到很大影響，假如出現過充、過放和短路等情況，使得內部活性物與電解液等產生化學、電化學反應，可能會導致電池著火甚至爆炸。

4" 結論

新能源汽車被視為中國在汽車領域彎道超車的重要機遇。節能環保是新能源汽車最大的優勢，但續航里程短、易受溫度影響，電池壽命以及密度也是限制新能源汽車發展的大難題。對于新能源產業來說，市場競爭中最激烈的無疑是產品之間核心技術的競爭，隨著中國新能源汽車技術十幾年來的發展，該行業的技術已逐漸趨于成熟，但是對于電池技術方面還需要不斷創新，加大研發投入，提高自身競爭力。企業在獲得巨額政府補助后，要用長遠的眼光去發揮補助資金的用途，要具備戰略思維，吸收新能源方面專業的人才，組建專業的科研團隊，充分認識到產品研發的重要性與必要性。

參考文獻：

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[12] 周建平，賴永春，王宏建，等. 鋰離子電池在極端條件下衰減機制分析[J]. 時代汽車，2023，398（2）：100-102.

[13] 池能電子科技有限公司. 磷酸鐵鋰電池是無機房基站最理想的選擇[OL]. 池能電子網站，2014-7-17.http：//www.18650.com.cn/news/15373056.html.

（編輯" 凌" 波）

作者簡介

唐榮鑫，主要研究方向為新能源汽車技術。