浅析电动汽车主要技术难题与解决方案

张丽

摘 要：目前，电动汽车已开始进入人们的视野，但速度慢、行驶里程有限、充电不方便等特点阻碍了其进一步发展。因此，探讨了电动汽车核心技术、配套设施方面存在的问题，并提出了相关的解决方案，以供相关单位参考和借鉴。

关键词：电动汽车；核心技术；电池；充电站

中图分类号：TM912 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.149

近年来，电动汽车迎着新能源的发展势头进入了黄金时期。纯电动汽车的动力装置主要由驱动电机、调速控制器、动力电池、车载充电器这四大部分构成。简单而言，电动汽车技术主要包括电机、电控技术和电池动力、储能技术。电动汽车的相关技术难题也集中在这四方面。

1 阻碍电动汽车发展的瓶颈

1.1 核心技术不完善

1.1.1 电池制造技术不完善

电动汽车是新能源汽车发展中几大最直接、便捷和现实的发展方向之一，比氢能源、太阳能汽车和燃料汽车等技术更易掌握和突破。人们不愿意接受电动汽车的重要原因除了充电站建设落后外，还包括速度慢、行驶里程有限。这也暴露了电池制造技术的局限性。

目前，通用的电动汽车电池有续航能力差、充电不便等问题，暴露了其电池在质量和电容量方面的不足，但也为电池制造技术指明了改进方向。电动汽车普遍采用铅酸蓄电池（最常用）、磷酸铁锰锂电池（比亚迪的电池技术）、磷酸铁锂电池和钴酸锂电池（TESLA的专属电池）。上述4种电池的比较如表1所示。

目前，通用的4种电池都存在诸多不足之处，必须配合使用。配合难题表现在难以掌握各种电池的配合比例，因为既要保证续航，又要保证动力强劲。在4种电池中，钴酸锂电池的综合性能突出，TESLA的电池包内的保险装置分布在每一节18650钴酸锂电池中，且在每节18650钴酸锂电池两端都设计了保险丝，可保证电池在电流过大时切断保险丝。这样的解决方案可能是今后电动汽车的发展趋势。

1.1.2 电机、电控技术不成熟

电机、电控技术在电动汽车上的应用已得到了普遍认可，但其技术的成熟度还远远没有达到要求。电动汽车电机的作用在于在动力、性能稳定的基础上，提高可靠性和实现高精度控制。电动汽车的电机需要在几秒内将汽车从静止状态驱动到一定的行驶速度，控制该电机的电力电子控制单元需要具有极高的峰值电流能力，从而产生最大量的扭矩来移动汽车。这个过程会重复多次。这就要求其应具有超高可靠性的功率半导体器件，并实现高峰值电流和异常情况下的自我保护。而在现实中，电动汽车的电机电控技术不完善，无法保证汽车动力强劲、持久，也无法实现电动汽车的安全性和可靠性。由于技术不成熟，电动汽车的外观普遍简单化、微型化，舒适性较差，性能简劣，阻碍了电动汽车的市场化进程。

1.2 相关配套设施建设不完善

充电站及其网络建设不完善，各种充电桩、充电站的建设不足。以美国为例，近年来，其充电设施建设翻了10倍，发展速度较快。比如，美国的ChargPoint是一种简单的充电网络，可向电动车车主、经销商和制造商提供大量云服务，可通过相关APP寻找最近的空闲充电设备。

目前，我国建成的电动汽车充电桩为2.6万个，但真正投入使用的比例很低。此外，我国各地的直流充电接口与通讯协议标准至今未统一，且虽然电动汽车的地方目录被取消，但实际上却依然存在。

2 解决方案

2.1 电池

电池一直是电动汽车的核心技术难题。世界上所有国家都在寻求更先进的电动电池技术，下一步将展开对高电压材料、副离层材料、硅碳负极板等多元新材料的研究，并通过电极、电解质的研究来提高电池性能；一些高功率的极片、芯片电池组将尽快实现专利布局；在正负极、铝离子生产方面，将围绕降低成本展开基础关键技术的研发。

2.2 电机、电控技术难题的解决方案

2014年，科技部制定了“十三五”电动汽车规划，指出在电动汽车的发展中，下一代电池、电机、电控技术的技术攻关为发展重点。电机方面要聚集驱动电机、系统产业链的核心技术，借助第三代功率电子半导体研发高性能的装置，并提高多系统的集成度，从而开发高效、轻量化的电机系统和电驱动组成，最终提高核心竞争力。

作为我国的自主品牌，比亚迪在2012年对外公布了其掌握的电动汽车电池、电机电控管理技术。在电机控制技术方面，比亚迪采用高性能空间矢量脉宽调制控制技术，可完成车辆在上、下坡时的短暂暂停。车辆的平顺性、防滑性、稳定性、高精度、集成化和安全性等都需要驱动电机控制技术奠定基础。

2.3 充电站问题的解决方案

虽然充电站及其网络建设、维护技术在全球低碳经济大发展模式的刺激下得到了快速发展，但完善的充电站应包含充电设备、充电监控、充电站监控设备、充电站电气系统和相关预警、修复、升级、更新等一系列电子电控技术。一座完善的充电站应具有智能化、集成化、系统化和可扩展等特点，并通过网络技术和监控系统集成组成一套自动化管理系统，具备监控充电过程、实时采集设备状态、分析数据、计算和收取充电费用等功能。

从2014-06开始，国家能源局已开始制定《电动汽车充电基础设施建设规划》。规划显示，到2020年将生产500万辆新能源汽车，充换电站数量将达到12 000座，充电桩将达到450万个。目前，具体的建设方案包括交流慢速充电桩、城市快速充电站和城市快速电池更换站。其中，按建设模式不同，承载着简单充电、计费、智能计量、上传、电池管理和其他集成功能等。

某电力集团公司承建的南宁竹溪立交汽车充电站系统可同时为8台电动公交汽车提供“一车一桩”的充电服务。此系统集充电操作、计量计费、打印上传、10 kV配电监控和保护、网络数据采于一体，且对门禁系统进行了合成设计，从而为竹溪电动汽车的快速发展提供了可能。

3 电动汽车的发展方向

未来的电动汽车将是电机、电控系统完善，电池、储能系统技术成熟，与新产业、新能源、新信息相互融合的全电的产业模式。预计到2020年，新能源汽车的累计产量将超过500万辆。在国际能源供应紧张、全球环境污染加剧的大形势下，以电这种清洁能源代替油料驱动汽车将成为主流。电动汽车具有零污染、零排放、零噪声的特点，未来的电池技术、电控技术和无线充电技术等将解决现有电动汽车中的诸多问题。

〔编辑：张思楠〕