纯电动汽车的特点及其关键技术

2023年11月26日发(作者：买二手起亚k5注意什么)

纯电动汽车的特点及其关键技术

【摘 要】当下传统燃油汽车的保有量日趋增加，国内外相继出现了

能源短缺的情况，发展新能源汽车成为各国汽车制造企业的重中之重。纯

电动汽车是新能源汽车的一员，与燃油汽车对比，它具有节能、环保的优

点，有利于缓解能源稀缺、减轻大气污染。而诸如电池核心技术、电机及

电机控制、能量管理方法等关键技术的研究会是纯电动汽车发展所面对的

一系列问题。充电基站的建立以及量产使用也是未来电动汽车发展的核心

部分。

【关键词】能源短缺;纯电动汽车;关键技术;产业化

1纯电动汽车的发展现状与趋势

1.1纯电动汽车发展现状

从全球主要汽车生产厂家的销量和发展计划来看，目前“低排放”汽

车（主要指混合动力汽车）经过长时间的发展，技术最为成熟，已进入快

速增长期，其销量、增幅和占比都远远高于其他车型;随着动力电池性能

的提升及充电基础设施建设的完善，“零排放”汽车（主要指纯电动汽车）

也逐渐走上产业化的道路，特别是小型纯电动汽车更是发展迅速;燃料电

池汽车在技术和经济方面仍存在诸多瓶颈，其大规模推广还存在相当的距

离。目前的中国新能源汽车市场中，纯电动车型的产销增长是新能源汽车

的主要驱动力。2022年国内纯电动汽车的销量占新能源汽车市场整体销

量的近八成。当下国产电动汽车代表主要有北汽、比亚迪、蔚来等知名品

牌，全球纯电动汽车代表主要有特斯拉、WEY、宝马等汽车品牌。

纯电动汽车的发展过程中存在着诸多挑战，总的来说可以归纳为五点：

电动汽车产能整体过剩;核心关键技术突破困难;充电基础设施配套欠缺;

电动汽车质量安全存忧;废旧动力电池回收利用难。这五点问题的存在，

使得纯电动汽车的发展趋势偏向于解决这五大难题。整车的发展方向是轻

量化、舒适化、智能化;电池的发展方向是规模化、智能化、回收利用高

效化;电机的发展方向是提升永磁电机效率和电机控制器功率密度;电控的

发展方向是IGBT产业加速扩张;配套的发展方向是充换电模式多样化。

2纯电动汽车的特点

纯电动汽车相较于传统燃油汽车有着诸多的优点。首先，纯电动汽车

以电能作为能量源，可以实现“零排放”，不存在尾气污染;其次，纯电

动汽车使用电机驱动，运行噪音小，汽车行驶平稳性更好;再者，纯电动

汽车的能量利用效率高于传统内燃机;除此之外，纯电动汽车使用单一的

电能源，因此舍弃了传统燃油汽车上的发动机、变速箱和油箱等构件，使

得纯电动汽车的结构更为简单，汽车内部空间利用率更高。

虽然纯电动汽车有着诸多优于传统燃油汽车的优点，但是纯电动汽车

的核心技术仍不成熟，续驶里程较短、电池使用寿命不长是纯电动汽车当

下最需要克服的问题。

3纯电动汽车的关键技术

3.1核心技术之电机

电动汽车采用动力电池作为车载能源，大多数驱动系统都采用了能量

回馈技术，即在汽车制动时，通过控制器将车轮损耗的动能反馈到电池中，

开关磁阻电动机在各个技术特性方面似乎更符合电动车的使用需要，但尚

未得到普及;永磁同步电动机已经开始装配在一些量产车上，例如腾势、

宝马i3，应用较广泛的是异步电动机。此外，如果按电流类型划分还可

分为直流电动机和交流电动机两种。

3.2核心技术之电池

电池的分类从广义上讲主要可分为化学电池、物理电池和生物电池三

大类，其中化学电池和物理电池已经应用于量产电动汽车中，而生物电池

则被视为未来电动车电池的重要发展方向之一。化学电池是目前电动汽车

领域应用最为广泛的电池种类，如铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、锂

聚合物电池、燃料电池等都属于这一范畴。

铅酸蓄电池自1859年由普兰特发明以来，至今已有150多年的历史，

技术十分成熟，是全球上使用最广泛的化学电源。其具有大电流放电性能

强、电压特性平稳、温度适用范围广、单体电池容量大、安全性高和原材

料丰富且可再生利用、价格低廉等优点，但它体积大和重量沉的缺点一直

无法获得有效的改善。

在能量密度约为100-110Wh/kg，其热稳定性是目前车用锂电池中最好的;

三元锂电池在能量密度上要高出许多，约为200Wh/kg。

化学电池种类繁多，除了上述几种电池之外，還有使用寿命有着“终

极蓄电池”之称的空气电池、作为锂电池的后起之秀的钠硫电池等等。

物理电池是依靠物理变化来提供、储存电能的电池统称，如超级电容、

飞轮电池等都属于物理电池的家族成员。超级电容器不同于传统的化学电

源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。其功率密

度高、充放电时间短、循环寿命长，可以反复充放电数十万次、温度范围

宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。

3.3核心技术之控制系统

纯电动汽车控制系统主要由三大控制器组成，分别是整车控制器

（VehicleControlUnit）、电机控制器（MotorControlUnit）、电池管理

系统（BatteryManagementSystem）。整车控制器VCU是实现整车控制决

策的核心控制单元，对电动汽车的动力性、经济性、安全性及舒适性有很

大影响。电机控制器MCU是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置。

电池管理系统BMS是衔接电池组、整车控制器和驱动电机控制器的重要纽

带，是动力电池组的核心技术，也是整车企业最为关注的核心技术。

4结论与展望

随着居民消费层次多元化发展和环保约束的升级，电动汽车市场需求

进一步增加，市场整体规模将继续扩大，有望超过传统燃油车成为市场主

流。现阶段电动汽车发展逐渐由政策引导转为市场牵引，上游材料成本的

聚焦于整车一体化开发、核心零部件和关键技术的提升以及下游基础设备

的配套发展。