电动汽车市场及充电站数据分析与研究

李小川　贺顺木　张迪　邱刚　贺超　商冰洁

摘 要：在国家政策和全球趋势的大背景下，我国电动汽车发展迅猛，市场份额已占全球市场份额的25.6%，产销连续八年全球第一。该文介绍了中国电动汽车和充电站的发展现状及电动汽车的三大关键技术，并统计了电动车电池的装机量和电动汽车品牌的前十名市场占有率，并对未来电动汽车的发展提出了建议和展望。

关键词：电动汽车 市场 三电 充电站 新能源

1 引言

全球能源危机与环境恶化促进了电动汽车的蓬勃发展，电动汽车具有高效、低耗、无污染的优点，使其在市场上快速站稳脚跟。几十年来，我国大力推动电动汽车的发展：2001年“十五”“863计划”启动了电动汽车重大专项，并首次提出了“三纵三横”的技术研发布局[1]；2009年在多个城市试点研究“十城千辆”项目；国内电动汽车销量在随后的几年里呈现爆炸式增长。2020年，《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》由国务院发布，进一步指明了我国电动汽车发展的方向和目标。在上述政策和措施的推动下，电动汽车的发展已趋于成熟并逐渐跻身于世界前列[2]。中国新能源汽车产量和销量在2022年已分别达到705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9%和93.4%。

大力发展电动汽车对缓解环境污染、优化能源结构、推动节能减排有着显著的作用，有研究表明：燃油汽车每百公里的能耗为76.662kWh，每百公里CO2的排放量为14.955kg，而电动汽车每百公里的能耗为35.001kWh，每百公里CO2的排放量为8.692kg，能耗和污染都大幅降低。与此同时，电动汽车也对可再生能源的发展起到了促进作用，推动更快实现碳达峰、碳中和目标。

2 电动汽车市场分析

2.1 市场细分

电动汽车是以电力为主要动力来源，以单独的电动机或配合各种其他动力设备共同驱动以满足各种规定的汽车，目前电动汽车多以高效率的二次动力或燃料电池作为动力来源，主要分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车三种不同的类型。

（1）纯电动汽车：纯电动汽车是一种以动力电池为能量来源，以运行安静、平稳、噪音小、零排放为特点的新能源汽车，电动机能量转化效率比燃油发动机高得多，并能在制动和下坡过程中进行能量回收，大幅度降低了能源消耗。在我国，纯电动汽车在所有电动汽车中占比最高，是目前以及未来主要研究与发展对象[3]。图1为2016—2022年中国纯电动汽车保有量与渗透率统计图。

（2）混合动力汽车：混合动力汽车是利用两种或多种不同类型的能量源及其相应的驱动系统为车辆提供动力，每一种驱动系统既能共同工作，又能独立运行。混合动力电动汽车不仅可以减轻对环境的污染，还可以在电动和油动之间自动转换，可以很好地缓解目前充电站相对不足、充电速度慢的问题[4]。

（3）燃料电池电动汽车：燃料电池电动汽车是采用车载蓄电池装置产生动力的汽车，燃料电池通过在电解质中的化学反应来产生电能，其燃料源主要以氢氧燃料为主。燃料电池电动汽车具有效率高、续驶里程长、噪音小、环境友好的优点，但我国在关键材料和核心技术上仍需突破[5]。

综合考虑节能环保及电动汽车的发展趋势，纯电动车以上文提到的三款电动车为最佳发展类型，拥有数量及销售数量均居全球前列，纯电动汽车未来有望成为主要交通工具。表1是对我国电动汽车在2022年的产销量及不同类型的趋势进行统计。

2.2 关键技术

在电动汽车技术发展的过程中，“三电”系统是其中最为核心的部分，也是技术创新的核心。所谓“三电”系统，是指电驱系统、电池系统以及电控系统[6]。这三个系统构成了电动汽车技术创新的基本框架，也是整个电动汽车发展历程中最为关键、最核心的部分。

（1）电驱系统：通常情况下，电驱动系统由电动机、传动机构和变换器三个部分组成。其中，电机主要分为电动机与发电机两种，目前这两种都被广大电动汽车所采纳。但在驱动系统中，一般使用电动机，它是用来驱动机械运转的一种动力装置，主要功能是将电能转化为机械能，为其供电并驱动电动汽车行驶。电动机主要由定子和转子两部分组成，有交流电动机和直流电动机两种类型。电动汽车的驱动系统对它的性能要求更高，需要调整范围大、反馈迅速、设计轻巧、运行高效、能量再利用、可靠性稳定、安全保障、成本可持续降低等特点，还需要兼顾动力和经济需求。现在电动汽车上使用的电机以交流电机为主，最常见的是三相感应式异步电机和永磁同步电机。

传动机构，也就是电动汽车行驶的部分，其目的是接收输出扭矩和转速从而使电动汽车前进，主要包括两个部件，即减速器和差速器。减速器由高速轴承和不同齿数的齿轮组成，将小齿轮啮合到大齿轮上，会在其带动下形成一个往复运动的螺旋线，当这个螺旋线移动时，它通过减速，把转子间距离减小到原来所需数值。差速器是一种特殊结构形式（可用于大扭矩、低速运行等场合），它在两轮之间分配了左右两个车轮旋转时产生的离心力。这部分差速装置起到了平衡左右轮差和离心力大小关系的作用，因为两个车轮都要做圆周运动，转速并不能完全一致地恒定不变。

变换器是使电压、电流、波形等特性发生变化的器件，应用在电动汽车上，主要包含逆变器和DC/DC变换器。其中，逆变器能将电池中的直流电能转换成供电动汽车使用的交流电；而DC/DC转换器则可以将动力电池的高电压转换成低电压，从而供空调和其他设备使用。

（2）电池系统：作为“三电”的核心，动力电池在“三电”中的应用最为复杂，造价也最为昂贵。由于比容量更高、充放电速度更快、续航时间更长，锂离子电池在电动车动力电池中的应用十分广泛。动力电池因封装形式不同，由大小不等的电芯组成，可分为三种形式：圆柱形、软包形、方形；电芯以串联和并联的形式组成模组，模组再串联整合成热管理系统和电池管理系统等部件。

近年来，动力电池的装车量也随着电动车销量的不断攀升而迅速攀升。2021年后电动汽车产量持续扩张，带动车企动力电池装车速度提升，动力电池装车量持续激增。

（3）电控系统：电动汽车电控系统主要包括三大部分：整车控制器、电机控制器和电池管理系统。

整车控制器用来接收驾驶员的各项操作指令，控制电动汽车各个电控子系统，并且协调、管理整车运行状态，是与驾驶员交互的重要接口，通过诊断、分析整车及其各部件的状况，从而控制子系统控制器，实现整车安全、高效的行驶。

电池管理系统负责采集监测电池系统电压、电流、温度等数据，防止电池过充、过放，达到延长电池寿命的目的，是动力电池系统的“大脑”。

电机控制器是电动汽车特有的核心电力电子设备，以电能形式输出车辆行驶过程中所需的能量，通过接收整车控制器发出的行车控制指令，控制电动机输出指定的扭矩和转速，进而驱动车辆行驶。

以三电系统为核心技术的市场竞争格局表明，目前在电动汽车市场上竞争优势最大的是FreddyPower和Tesla，而FreddyPower和Tesla在整个电动车驱动总成市场的占有率分别为25%和14%。在电控市场，FreddyPower和Tesla份额分别为30%和9%，汇川和日本电产紧随其后，份额分别为7%和6%。电动车产品方面，FreddyPower、Tesla市场占有率分别为30%、9%，方正电机以7%、日本电产以6%紧随其后。

2.3 市场预测

受空气质量改善、气候变化减缓以及节能减排等诸多因素的影响，我国政府制定了零化石燃料的长期发展目标。比亚迪2022年蝉联全球新能源汽车销量冠军，全年累计销售186.9万辆，同比增长152.5%，全年销量完成率156%，超额完成120万辆的目标，成为新能源汽车企业中少数几家盈利的企业。

国务院出台的政策明确提出：到2025年，我国新能源汽车新车销量要达到新车销售总量的20%，电动汽车产销量在未来一段时期内呈现持续增长的趋势将成为必然。同时，针对新能源汽车的消费，各地政府也陆续出台政策予以鼓励。国家和地方有望在未来5年内持续发挥作用，电动汽车产业发展政策体系正在逐步完善。预计电动汽车行业仍是未来15年的主流。其中，技术创新是电动汽车行业发展的主要障碍，如纯电领域中动力电池、操作系统、充电桩等；发电侧的可再生能源的发电和消纳、电网侧的稳定运行、用户侧的充电调度等。

3 充电站研究

3.1 充电站市场

电动汽车充电基础设施充电站对该区域电动汽车的发展造成了影响，充电站的数量、规模和选址都在一定区域内。截至2022年底，国内车桩比为2.5 ： 1。从总体上看，我国充电基础设施在充电桩规模、车桩比等方面已达到世界领先水平，但充电基础设施总量不足、密度不高、覆盖面不够、服务不完善等问题依然十分显著，我国充电基础设施建设仍面临充电站建设存在以下弊端：数量不够；施工成本较高；充电便利性不高，充电时间较长；油车占位及充电设施受损情况；充电站选址不合理[7]。

高速公路服务区在电动车充电中的重要性随着长途旅行需求的增加而凸显。目前，全国已建成各类高速公路服务区4289个，拥有充电设施的服务区占全部服务区的65%左右。而我国目前仅有约1.8万个高速公路充电基础设施，这一数字在全国公共充电基础设施总量中仅占0.8%，严重不能适应需要。而充电桩的布点主要是公共停车场、小区以及办公区的停车场、加气站等，其中人流量不多的地方却有大量闲置充电桩，而像学校周边、医院等人流量大的地方，充电桩数量又不足，排队充电问题突出，由此充电桩分布不均的问题则进一步凸显出来。

3.2 充电站的发展趋势

未来我国电动汽车将呈现不但增长的趋势，作为充电基础设施的充电站也必须跟得上电动汽车的发展，因此合理建设充电站及充电站的数量、技术的研发是未来的趋势。

（1）加快充电桩（站）建设，提高服务能力：将充电桩（站）与新技术相结合，例如5G、人工智能、互联网、大数据、智能交通服务、智慧能源设施，打造出集信息安全、隐私安全、便捷性、智能性于一体的创新充电站。充电桩（站）建设不仅仅是要弥补电动车辆发展中的短板，更可以作为推动出行领域乃至整个社会实现数字化转型的智慧桩（站）。目前车桩比已经达到2.5﹕1，距离《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》提出的车桩比1﹕1的目标还有不小的差距，充电桩市场还有很大的提升空间。

（2）布局合理，提高充电桩利用率：采用大功率快速充电，可满足用户长途旅行应急状态下的用电需求，提高车辆使用效率。同时，功率的提升也能使用户减少充电时间，带动单个充电桩充电电量的增加，从而提高运营商的经济效益。有序慢充主要是针对办公场所和小区充电桩，通过调度用户有序充电、削峰填谷、满足充电需求，作为城市通勤用的交流慢充，充分满足充电需求，在保证电网安全有效运行的前提下，维护充电系统与电网的协同发展。

4 结束语

本文从电动汽车和充电站两个部分入手，分析了我国电动汽车和充电站的现状及未来发展趋势，并提出了发展电动汽车和建设充电站的可行性建议。

我国电动汽车保有量已达到世界领先水平，但其产业发展还不够成熟，应注意到在发展过程中，更应充分利用国家的各项扶持政策，从技术上加大对电动汽车产业的投入，完善和提升电动汽车产业，为带动国家经济进步，建立一套行之有效的电动车配套体系，这要求我国在发展过程中从而不断完善产业链条。电动汽车产业是与国家经济发展密切相关的传统汽车产业的扩展和延伸，所以在发展电动汽车产业的时候，更多的要明确自身的发展现状和问题，这样才能夯实后续发展电动汽车产业打下的基础。

基金资助：万州区科学技术项目“山地城市电动汽车关键技术研究与应用”，项目编号：wzstc20220113。

参考文献：

[1]路兴勇.电动汽车智能充电桩的设计与应用研究[J].内燃机与配件，2023（21）：51-53.

[2]冯中伟，晁乾坤，谭春桥. 考虑动力电池回收的电动汽车制造商竞争与竞合策略选择[J]. 系统工程理论与实践，2024，44（02）：625-653.

[3]屈克庆，赵登辉. 考虑负荷时空分布的电动汽车充电站优化配置[J]. 上海电力大学学报，2023，39（05）： 453-458+466.

[4]郑虎虎，叶剑华，杨耿煌，等. 风光储一体电动汽车充电站混合储能容量优化配置[J]. 天津职业技术师范大学学报，2023，33（03）： 24-30.

[5]陈先龙，王秀丽，陈洁，等. 考虑分布式可再生能源交易的风电商与电动汽车充电站协同优化调度[J]. 电网技术，2023，47（11）：4598-4610.

[6]王涛云，皮凯云，石航，等.电动汽车充电站负荷预测系统的设计与开发[J]. 电工技术，2023（16）： 63-66.

[7]蔡黎，商冰洁，高乐，等.电动汽车有序充电研究与应用综述[J].南方电网技术，2023，17（11）：97-107+129.