導(dǎo)語(yǔ)：電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、舊技術(shù)體系的不適應(yīng)性

汽車(chē)發(fā)展的歷史表明，上個(gè)世紀(jì)前三十年曾經(jīng)興盛一時(shí)的電動(dòng)汽車(chē)與燃油汽車(chē)的市場(chǎng)地位發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，燃油汽車(chē)后來(lái)居上成為歐美發(fā)達(dá)國(guó)家千萬(wàn)家庭的寵兒，電動(dòng)汽車(chē)則淪為在特定封閉區(qū)域使用的專(zhuān)用工具。導(dǎo)致這一逆轉(zhuǎn)的原因與當(dāng)今電動(dòng)汽車(chē)遇到的困難并無(wú)二致。近百年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)雖然在電池、電機(jī)、電控等各個(gè)方面都有長(zhǎng)足的發(fā)展，其根本技術(shù)架構(gòu)卻無(wú)大的改變。在此期間燃油汽車(chē)不僅自身技術(shù)日臻完美，與其相配套的道路、停車(chē)場(chǎng)、加油站等服務(wù)設(shè)施也日益完備。今日，正像“汽車(chē)社會(huì)”、“汽車(chē)文化”等學(xué)術(shù)用語(yǔ)所蘊(yùn)含的那樣，汽車(chē)（主要是燃油汽車(chē)）不僅已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的生活必需品，也被賦予了豐富的文化內(nèi)涵。在此背景下如果無(wú)視電動(dòng)汽車(chē)現(xiàn)存的諸多不便，奢望人們放棄燃油汽車(chē)改用電動(dòng)汽車(chē)就等于要他放棄原有的生活習(xí)慣和價(jià)值觀念，無(wú)異于讓人棄用智能手機(jī)改用固定電話，讓人棄液晶電視而改用黑白電視，其難度可想而知。因此，在發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)確立為國(guó)家戰(zhàn)略的當(dāng)下，重新謀定發(fā)展路線和發(fā)展策略應(yīng)該成為當(dāng)務(wù)之急。在我國(guó)這樣一個(gè)汽車(chē)普及率不及美國(guó)的十分之一、三分之二的新車(chē)出售給初次購(gòu)車(chē)者的發(fā)展中大國(guó)，電動(dòng)汽車(chē)或許只有面向家庭的首輛車(chē)，也就是說(shuō)能滿足跨區(qū)域遠(yuǎn)程行駛需求才有出路。既然源于十九世紀(jì)的現(xiàn)行電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)架構(gòu)無(wú)法滿足這種需求，何不回到原點(diǎn)從零開(kāi)始進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，創(chuàng)造一個(gè)新的技術(shù)體系。

二、新技術(shù)體系探討

在續(xù)航里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)這兩個(gè)妨礙電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)程行駛的關(guān)鍵障礙中，續(xù)航里程雖然受電池技術(shù)制約難以比肩燃油汽車(chē)，但續(xù)航150公里～200公里還不難實(shí)現(xiàn)。這個(gè)距離相當(dāng)于在高速公路上駛過(guò)三四個(gè)服務(wù)區(qū)或大多數(shù)人日常行駛兩三天的路程，只要電力耗盡時(shí)快速得到供給，駕駛電動(dòng)汽車(chē)500公里一日往返、1000公里朝發(fā)夕至亦非難事。如此，快速電力供給就成為問(wèn)題的焦點(diǎn)。既然沿用先開(kāi)發(fā)出電動(dòng)汽車(chē)而后為其配套電力供給體系的傳統(tǒng)發(fā)展策略不能解決問(wèn)題，那么運(yùn)用一下逆向思維，先規(guī)劃一個(gè)滿足需求且容易實(shí)現(xiàn)的電力供給體系，然后再開(kāi)發(fā)適應(yīng)這一電力供給體系的電動(dòng)汽車(chē)會(huì)怎樣。出現(xiàn)總理所講的“顛覆性技術(shù)”也未可知。說(shuō)到快速電力供給，首先需要界定電力供給的快與慢。多年來(lái)，人們已經(jīng)習(xí)慣于燃油汽車(chē)加油所需的數(shù)分鐘時(shí)間，電動(dòng)汽車(chē)的快速電力供給采用這一標(biāo)準(zhǔn)順理成章。從物理學(xué)原理來(lái)看，現(xiàn)存的三種電動(dòng)汽車(chē)電力供給方式中，快速充電相對(duì)來(lái)講接近這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)但也需數(shù)倍于加油耗時(shí)的30分鐘（80%），普通充電所需的數(shù)小時(shí)可說(shuō)是天壤之別，只有換電方式符合標(biāo)準(zhǔn)。有報(bào)道說(shuō)特斯拉換電站一分半鐘可以完成一次換電操作。自從曾經(jīng)的明星換電運(yùn)營(yíng)商BetterPlace破產(chǎn)以來(lái)，支持換電的觀點(diǎn)似乎已經(jīng)銷(xiāo)聲匿跡。但是，既然特斯拉又開(kāi)始換電了，事情看來(lái)尚存回旋余地。多數(shù)專(zhuān)家認(rèn)為BetterPlace的換電方式一是換電站建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本高，二是電池不能在多種車(chē)型間通用，使其最終走向破產(chǎn)。BetterPlace的失敗說(shuō)明它的換電方案和商業(yè)模式行不通，但是如果據(jù)此斷定換電方式行不通特斯拉首先不會(huì)認(rèn)同。達(dá)成一個(gè)既定目標(biāo)從來(lái)都不止有一種方法，能否成功在于能否尋找到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合算的解決方案，將問(wèn)題簡(jiǎn)單化的最有效手段莫過(guò)于“分解”。例如古代印刷書(shū)籍采用雕版印刷技術(shù)，一頁(yè)印版雕成書(shū)頁(yè)的內(nèi)容布局、字的形狀、大小無(wú)法更改，一部書(shū)的雕版需要具有高超技藝的雕刻工匠耗費(fèi)大量時(shí)日，因而書(shū)籍昂貴?；钭钟∷⒓夹g(shù)普及之后，一套字模可以反復(fù)用來(lái)鑄造鉛字，而后隨意排成印版，字模和鉛字的通用性保證了印刷成本的低廉。如果說(shuō)快速電力供給是電動(dòng)汽車(chē)的必然選擇，BetterPlace失敗的主要原因是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)電池通用化，而將雕版上的字符分解為一個(gè)個(gè)鉛字可以破解通用化難題，那么何不嘗試一下將電動(dòng)汽車(chē)的大箱電池組分解，代之以多個(gè)（比如說(shuō)十個(gè)2kWh的）參照電動(dòng)自行車(chē)鋰電池標(biāo)準(zhǔn)的小箱電池。以小箱電池為基礎(chǔ)可以構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的快速電力供給體系。只要電池體積和重量都適合人力搬動(dòng)，而且借用電動(dòng)自行車(chē)鋰電池適合快速裝拆的安裝結(jié)構(gòu)，換電作業(yè)就可以采用純?nèi)斯し绞健娜斯Q電出發(fā)，繼而將換電站的充電功能剝離出去，剩下的數(shù)個(gè)收納電池的專(zhuān)用周轉(zhuǎn)貨架和兩三個(gè)操作人員就能構(gòu)成一個(gè)典型的簡(jiǎn)約換電站。接下來(lái)要做的是，將從各個(gè)換電站剝離出來(lái)的充電服務(wù)匯集到一個(gè)大型的儲(chǔ)能電站，充分利用夜間電網(wǎng)的低谷電力為電池充電。最后用貨運(yùn)車(chē)輛在換電站與儲(chǔ)能電站之間往返穿梭，為各個(gè)換電站運(yùn)來(lái)充滿的電池并帶走放空的電池。在這樣一個(gè)類(lèi)似WI-FI無(wú)線局域網(wǎng)架構(gòu)的電力供給體系中，如果說(shuō)換電站好比WI-FI熱點(diǎn)、儲(chǔ)能電站好比無(wú)線路由器、貨運(yùn)車(chē)輛好比無(wú)線電波，一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池好比“無(wú)線電波”所攜帶的數(shù)字信號(hào)，那么電動(dòng)汽車(chē)就相當(dāng)于移動(dòng)終端?？梢灶A(yù)見(jiàn)，流通的商品從電轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電池、消費(fèi)者支付滿電電池和空電電池之間的差價(jià)，上述電力供給體系各個(gè)利益相關(guān)方都能獲得顯而易見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)收益。第一個(gè)受益者是電動(dòng)汽車(chē)的購(gòu)買(mǎi)者，不為電池付費(fèi)卻可以盡情享用別人提供的電，自然也就無(wú)需關(guān)心電池的價(jià)格壽命幾何。電池制造者則不再因百來(lái)個(gè)“雞肋”般的訂單而苦惱，可以日復(fù)一日地生產(chǎn)同樣的電池。電動(dòng)汽車(chē)制造者不再為選用多大的電池而殫精竭慮，可以按自己的喜好靈活設(shè)計(jì)續(xù)航里程，只需考慮如何將所需個(gè)數(shù)的電池塞進(jìn)車(chē)?yán)?。城市的管理者不必再為從哪里擠出充換電站的建設(shè)用地、為如何壓迫小區(qū)物業(yè)放行充電樁安裝、為可能到來(lái)的配電網(wǎng)增容改造而苦惱，只需將電動(dòng)汽車(chē)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)交給電力供給體系的運(yùn)營(yíng)者就萬(wàn)事大吉。電力供給體系的運(yùn)營(yíng)者的收益則更大。先是從“先有雞還是先有蛋”的無(wú)休止口水官司中脫身，不說(shuō)“雞”也不說(shuō)“蛋”，轉(zhuǎn)而建造一個(gè)相當(dāng)于自然界中“野生原雞”進(jìn)化地位的儲(chǔ)能電站，先收獲著電網(wǎng)峰谷電價(jià)差的利益，隨著電動(dòng)汽車(chē)擁有量的增加逐步轉(zhuǎn)身為充電工廠，等到流通中標(biāo)準(zhǔn)電池壽命期來(lái)臨梯級(jí)利用自然而然地發(fā)生，充電工廠再一次轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)能電站。其次電力供給體系運(yùn)營(yíng)者不必?zé)罁Q電站如何“建”只需籌劃“擱”在哪里，只要能騰出幾十平米的場(chǎng)地，加油站、公共停車(chē)場(chǎng)、居民小區(qū)、工廠商場(chǎng)都可以加入換電站的行列。

不僅如此，這些換電站的數(shù)量、換電站的地點(diǎn)和容量可以隨時(shí)根據(jù)形勢(shì)的發(fā)展任意調(diào)整。長(zhǎng)遠(yuǎn)看，不僅這樣的儲(chǔ)能電站很容易與風(fēng)力光伏電站相融合，如果將標(biāo)準(zhǔn)電池看作一個(gè)大的“充電寶”其應(yīng)用領(lǐng)域甚至可以涵蓋日常生活、生產(chǎn)的方方面面。有了電力供給體系和適合人工換電的小箱標(biāo)準(zhǔn)電池，接下來(lái)的課題就是能否將這些標(biāo)準(zhǔn)電池用于電動(dòng)汽車(chē)的電源系統(tǒng)。其關(guān)鍵在于處理好三個(gè)問(wèn)題：一是電池的安裝位置，二是電池固定可靠便于快速更換安裝結(jié)構(gòu)，三是電池與電機(jī)之間的電氣連接關(guān)系。對(duì)于采用一個(gè)大箱電池的電動(dòng)汽車(chē)而言，考慮到車(chē)內(nèi)空間和車(chē)輛重心、軸荷，其安裝位置大多利用座椅下的空間安裝在車(chē)輛下部中間位置。當(dāng)采用多數(shù)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池時(shí)，安裝位置不僅可以在前后座椅下面還可以在引擎?zhèn)}或者行李箱的邊角處分布安裝，設(shè)計(jì)者的選擇自由度大大提高。若說(shuō)電池安裝結(jié)構(gòu)，QB/T4428-2012《電動(dòng)自行車(chē)用鋰離子電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》所定電池外殼滑槽及配對(duì)的安裝滑道是現(xiàn)成可用的，既安裝可靠又方便插拔。至于電池與電機(jī)間的電氣連接關(guān)系則需要多些文字加以說(shuō)明。電動(dòng)汽車(chē)以數(shù)個(gè)小箱標(biāo)準(zhǔn)電池為電源，除去上面所述種種以外還可為解決高電壓觸電風(fēng)險(xiǎn)、簡(jiǎn)化整車(chē)電池管理系統(tǒng)、簡(jiǎn)化電池?zé)峁芾淼入姵叵嚓P(guān)問(wèn)題創(chuàng)造機(jī)會(huì)。通常的電動(dòng)汽車(chē)為在限制過(guò)大電流的條件下保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率，單個(gè)大箱電池的工作電壓多在300V以上。將電壓分解給十個(gè)小箱標(biāo)準(zhǔn)電池，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池的電壓就低于40V，處于安全電壓范圍內(nèi)。如果不將這些電池串聯(lián)一起而是分別經(jīng)逆變器接入驅(qū)動(dòng)電機(jī)，高電壓的弊端就可以徹底根除。驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以相應(yīng)地將定子繞組分解為十個(gè)分繞組，工作時(shí)各個(gè)分繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)相疊加與原繞組相當(dāng)。各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池分別接入驅(qū)動(dòng)電機(jī)還可以帶來(lái)一個(gè)好處，電池均衡的對(duì)象不再是整個(gè)電源系統(tǒng)而轉(zhuǎn)化為各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池，所涉單體電池?cái)?shù)量?jī)H為整體電池的十分之一。更有意義的是，十個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池分別經(jīng)逆變器接入具有十個(gè)分繞組的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其功效相當(dāng)于用十個(gè)小電機(jī)共同承擔(dān)電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)。從理論上講可以分別控制每個(gè)分繞組參與或者不參與驅(qū)動(dòng)，利于電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)對(duì)多種復(fù)雜工況。尤其是在電動(dòng)汽車(chē)起步或者加速時(shí)確保全部分繞組參與驅(qū)動(dòng)抑制大電流沖擊，巡航行駛時(shí)控制各個(gè)分繞組逐次停歇方便相應(yīng)的小電池散熱，當(dāng)某個(gè)分繞組或者為其供電的標(biāo)準(zhǔn)電池發(fā)生故障時(shí)其余分繞組繼續(xù)工作就能避免電動(dòng)汽車(chē)突然失速。

三、總結(jié)

總之，既然欠缺遠(yuǎn)途行駛能力是源于十九世紀(jì)的現(xiàn)行電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)架構(gòu)的系統(tǒng)性缺陷，那么基于現(xiàn)有電池技術(shù)構(gòu)建新的、技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)合算的、涵蓋電力供應(yīng)和電源及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)架構(gòu)，或許是化解電動(dòng)汽車(chē)諸多難題的有效路徑。

作者:莊森 禹茜 單位:鄭州大學(xué)