孟源

摘 要：通過學(xué)習(xí)全球電動汽車的研究情況，總結(jié)了全球電動汽車的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，重點探討了我國新能源汽車所存在的問題以及發(fā)展方向，目前基于魯棒控制的技術(shù)運用在了電動汽車的各個控制系統(tǒng)中，并在電動汽車的牽引控制系統(tǒng)、再生制動控制系統(tǒng)等方面有了進一步的研究。在21世紀(jì)初期開始，我國的車輛占比越來越大，到目前為止，我國的汽車擁有量及汽車銷售量均居全球第一。就電動汽車而言，它的低排放很是符合國家的大政策，金山銀山比不上綠水青山的宣傳也讓我們清楚了目前我國對環(huán)保的重視度。對我國而言，在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機技術(shù)上，相較歐美國家技術(shù)還不夠領(lǐng)先，所以在混合動力上我們難以發(fā)力，而我國在電力系統(tǒng)及工程建設(shè)領(lǐng)域的技術(shù)還是很領(lǐng)先的，所以目前強力發(fā)展以鉛酸蓄電池及鋰電池為動力源的決策是正確的，那么在將來而言，為了更大的續(xù)航里程及更好地能源利用率，燃料電池的發(fā)展也至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：電動汽車;排放 ;混合動力; 鉛酸蓄電池; 鋰電池;燃料電池

中圖分類號：U469.72文獻標(biāo)識碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.02.007Open Science Identity（OSID）

0 引言

當(dāng)前，隨著全球的汽車擁有量越來越大，石油作為一種不可再生能源，石油資源緊缺問題日益突顯，隨之而來的還有環(huán)境問題。所以越來越多的國家開始研制新能源汽車，其中包含了蓄電池汽車、太陽能汽車、燃料電池汽車、天然氣汽車、超級電容汽車、混合動力汽車等。目前，我國的新能源汽車主要以混合動力、蓄電池及天然氣汽車為主，從2001年開始到目前，我國在牽引電機、電機的控制系統(tǒng)及蓄電池等核心技術(shù)領(lǐng)域作出很大的努力，目前諸多技術(shù)也有了重要的突破，其中天然氣汽車多用于城市公交車，蓄電池汽車主要用于城市中小型汽車，混合動力汽車目前也添加了外部充電裝置。但混合動力車造價較高，選擇人群較少。以天然氣及蓄電池作為動力源的汽車又因為其續(xù)航里程短及其的補充站點較少受到了嚴(yán)重的制約，但是對于新能源汽車的低使用成本，現(xiàn)在對于大眾來說，接受人群越來越多。

1 國內(nèi)外關(guān)于電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

早在20世紀(jì)的初期，以蓄電池為動力源的汽車就開始了研制，但是由于當(dāng)時技術(shù)的諸多不成熟，致使對其的研究一度進入了停滯階段，到了20世紀(jì)80年代，許多電子技術(shù)先進的國家對其進行再次研究。目前的電動汽車已經(jīng)在全球進行了批量生產(chǎn)及銷售。

1.1 中國電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

我國自20世紀(jì)末期加入世貿(mào)組織以來，石油的采購量也是日益攀升，目前的進口量已高達需求總量的50%以上，能源問題及排放問題已極大地困擾了人們的正常生活。我國就以上情況啟動了關(guān)于電動汽車的國家“863”計劃，中國汽車工程學(xué)會也提出了在電動汽車上要對歐美國家進行“彎道超車”的目標(biāo)。國家也對該行業(yè)進行了大力的補貼，汽車制造廠商也聯(lián)合諸多高校及研究院所進行相關(guān)的研究，目前我國的比亞迪電動汽車性能技術(shù)最為先進?，F(xiàn)階段，關(guān)于電動汽車的研制廠家多達三十余家，主要代表廠商有：一汽、二汽、比亞迪、吉利、長安、奇瑞、上汽、眾泰等。國家除對廠商進行補貼之外還對購車者有一定的補貼及政策傾斜，如在太原，購買電動汽車除享受相關(guān)補貼之外還享受零購置稅及市內(nèi)停車免費等。太原率先在全國完成城市公交車及出租車的更換，全部采用純電動汽車，本市出租車均為比亞迪E6，該車當(dāng)時的補貼費用高達十萬。該車型已運營四年，基本沒有太大的維修問題，續(xù)航能力也能滿足城市的需求，經(jīng)調(diào)查顯示，在冬季極寒情況（-20 ℃）下的續(xù)航能力為240 km左右，夏季極熱情況（38 ℃）下的續(xù)航能力為300 km左右，其他時節(jié)的續(xù)航能力均可達到400 km以上，可以滿足出租行業(yè)的需求，這也依賴于其極低的運行成本，雖說充電所需時長2 h但充電所需費用低至40元左右，在充電期間工作人員也可以進行休息，降低了駕駛疲勞所導(dǎo)致的安全隱患。針對我國提出來的“中國制造2020”，我們國家許多行業(yè)正奮發(fā)努力，通過大數(shù)據(jù)及北斗的運用我國將在電動汽車行業(yè)成為該行業(yè)的領(lǐng)頭羊。

1.2 美國電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

美國也是和我國一樣，對購買新能源汽車的民眾進行稅收折扣優(yōu)惠等措施刺激該行業(yè)的發(fā)展。由于美國的相關(guān)電控技術(shù)比較成熟，起步也較早，所以電動汽車技術(shù)相對來說比較成熟，但其造價極高，所以不適合普通大眾的需求。目前，美國的電動汽車以特斯拉為代表，該公司主要從事電動車及能源研發(fā)，特斯拉生產(chǎn)的第一款車型基于臺灣蓮花汽車進行開發(fā)，主要是將其牽引系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、能源系統(tǒng)及相關(guān)控制系統(tǒng)進行改造，該車的蓄電池用的是松下產(chǎn)的18650型電池，傳動系統(tǒng)的技術(shù)來源于AC Propulsion公司，牽引電機采購于臺灣富田。之后又開發(fā)了多種車型，其牽引電機、傳動技術(shù)，尤其是電池管理技術(shù)相當(dāng)精確，所以整車性能同比而言很好，續(xù)航能力也很強，但由于其造價高昂，市場的占有率很低。

1.3 日本電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

日本電動汽車研制初期主要以日產(chǎn)和三菱兩大廠商為主。2008金融危機對日本的很多行業(yè)進行了沖擊，但由于電動汽車的低運營費用使得一部分人員選擇了電動汽車，也使日本的電動汽車行業(yè)得到了一定的發(fā)展，但其行業(yè)的研究進度不溫不火，在2016年由于其電動汽車行業(yè)技術(shù)落后讓日本運輸部有些坐不住了。

繼日本運輸部出臺相關(guān)文件之后，相關(guān)企業(yè)都制定了明確的目標(biāo)，本田及豐田還是繼續(xù)在混合動力方面致力研究，增加許多車型以適應(yīng)全球各國的需求。日產(chǎn)、三菱聯(lián)合富士重工致力于純電動汽車的發(fā)展，加快研制速度，爭取把之前落后的技術(shù)趕回來。目前豐田已和比亞迪企業(yè)簽訂協(xié)議，共同開發(fā)混合動力汽車。

1.4 歐洲電動汽車的研發(fā)情況與研發(fā)趨勢

歐盟之前規(guī)定，到2021年，歐洲各個汽車廠商制造的新車的碳排放不高于95 g·km-1，而前不久又提出了新規(guī)，新規(guī)中要求到2030年，新車碳排放較之前的規(guī)定要下降37.5%。

目前，降低碳排放的方法很多，比如提高發(fā)動機的燃油性能（如現(xiàn)在用到的缸內(nèi)直噴技術(shù)及稀薄燃燒技術(shù)等）、整車輕量化設(shè)計等，但這些對于新規(guī)而言，仍難以達標(biāo)。所以對于歐洲各國，發(fā)展新能源汽車就成了必選道路。

前不久，德國也對電動汽車的補貼進行了提高，對于價錢較便宜的車型，打算從現(xiàn)在3000歐元提高到4500歐元，而對于售價比較高的車型，補貼要提高到五千歐元。但是目前德國全國的電動汽車擁有量才只有不足20萬輛，針對這一結(jié)果，畢馬威通過調(diào)查德國汽車廠商得知，百分之四十的車企高管認(rèn)為電動汽車的充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施存有很大的問題，而百分之三十的車企高管認(rèn)為制造成本也是很大的問題，該國的相關(guān)專家表示，對于德國這樣一個制造大國，燃油汽車的技術(shù)非常成熟，如果轉(zhuǎn)型電動汽車，那么就會喪失核心競爭力，而且就目前世界的電動汽車情況而言，其利潤相較燃油車而言只有一半左右，所以該國對于汽車轉(zhuǎn)型還是較為謹(jǐn)慎的。

法國在該國政府的多年努力下，已然成為了歐洲最大的電動車供應(yīng)商，本國最有名的汽車廠商為雷諾。其實就法國目前的狀況，也是由于該國的能源主要依賴于進口，而電力也是主要來源于核電。在2019年6月，該國在國民議會中通過了在2040年前法國終止出售以天然氣、柴油及汽油為燃料的汽車，致力于打造以“清潔出行”為目標(biāo)的未來交通方式。

英國于2019年7月，政府投資大約一億美金用來開發(fā)下一代電動汽車，并有可能開發(fā)混動飛機，這一舉動會促使整國的碳排放下降。該國利用電力電子、電機和驅(qū)動器—PEMD來把使用燃料的機器轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂秒姵鼗蛘咂渌娫吹碾娏ο到y(tǒng)。該國決定于2030年前淘汰柴油列車，2040年前實現(xiàn)公路運輸零碳排放。該國政府把碳排放和民眾的稅率相結(jié)合，這也促進了該行業(yè)的發(fā)展。有一半的英國民眾比較關(guān)心停車場及主要道路的充電設(shè)施，另外一半人比較關(guān)心擁有成本、續(xù)航里程及違規(guī)處罰。

意大利這樣一個老牌歐洲國家在電動汽車領(lǐng)域較為落后，該國計劃在2022年之前實現(xiàn)全國電動汽車擁有量破百萬的目標(biāo)。但該目標(biāo)可能需要政府對該行業(yè)的投入高達一百億美金，也就是說該目標(biāo)難以實現(xiàn)。

2 我國電動汽車的發(fā)展重點及存在問題

2.1 發(fā)展重點

目前，我國對電動汽車行業(yè)的扶持力度較大，該行業(yè)的發(fā)展勢頭很足，但還處于初期階段，還有很大的提升空間。我國電動汽車的續(xù)航里程大多數(shù)處于200～300 km之間，但是實際的續(xù)航里程受環(huán)境因素的影響很大，充電時長2～4 h，也逐漸為大眾所接受。所以目前來看，續(xù)航里程數(shù)、充電時長及電池壽命還是消費者考慮的主要因素，也是制約電動汽車發(fā)展的主要因素。由于國內(nèi)車輛的使用率還是以普通群眾為主，企事業(yè)單位的車輛擁有數(shù)量畢竟有限，所以要從普通群眾的切身利益出發(fā)去考慮電動汽車的劣勢，進行相關(guān)技術(shù)提升，真正為群眾所接受。

2.2 存在的問題

目前我國電動汽車在現(xiàn)階段所存在的問題如下：

（1）蓄電池的整體性能有待提升，尤其充放電次數(shù)提升空間較大。

（2）雖說現(xiàn)在較前幾年的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施投入有所上升，但其基礎(chǔ)設(shè)施仍然是一大短板?；A(chǔ)設(shè)施的短缺也是造成群眾不購買電動汽車的一大因素。所以我國還應(yīng)該擴大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，讓群眾感受到使用電動汽車和燃油車一樣的便利。

（3）該行業(yè)的市場機制需要完善，不能僅依靠政府來推動該行業(yè)的發(fā)展。

3 我國電動汽車相關(guān)技術(shù)研究重點與趨勢

現(xiàn)階段，我國電動汽車相關(guān)技術(shù)研究重點與趨勢如下：

（1）蓄電池的整體性能研究，目前我國所采用的鉛酸電池較鋰電池壽命長，不過污染嚴(yán)重，這也違背了發(fā)展電動汽車的初衷。而鋰電池的充放電次數(shù)較少，而且在制造過程中，對所有單體電池的性能一致性控制較差，而單體電池的差異性會造成整體電池組的充放電次數(shù)下降，這會給電池管理系統(tǒng)造成很大的困擾。

（2）利用蓄電池梯次去進行擇優(yōu)、重組，讓單體電池一致性較好的進行重組，這樣會讓電池組整體性能更加良好，也降低了電池管理系統(tǒng)的壓力。

（3）充電技術(shù)包含了充電機監(jiān)控及充電機技術(shù)。充電機技術(shù)就是針對不同的蓄電池采用更有利于該蓄電池的充電方式，實現(xiàn)充電的智能化。

（4）該行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)需要進行完善，從小到單體電池的標(biāo)準(zhǔn)大到充電機的標(biāo)準(zhǔn)一定要在全國乃至全球一致。

（5）電動汽車的市場機制及該行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要讓政府把握大方向，多家重點企業(yè)進行完善，立志把該行業(yè)的機制完善進而推向利于群眾的方向。

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