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[导读]电动汽车的概念对今天的消费者来说并不新鲜。近两个世纪以来,电动汽车以多种形式存在。然而,在过去的几十年里,随着技术的进步和特斯拉等公司取得成功——以及我们努力应对气候变化、空气污染和化石燃料供应不断减少的影响——越来越多的消费者正在考虑使用电动汽车比以往任何时候都。

电动汽车的概念对今天的消费者来说并不新鲜。近两个世纪以来,电动汽车以多种形式存在。然而,在过去的几十年里,随着技术的进步和特斯拉等公司取得成功——以及我们努力应对气候变化、空气污染和化石燃料供应不断减少的影响——越来越多的消费者正在考虑使用电动汽车比以往任何时候都。

电动汽车的日益普及不仅仅是由于消费者的需求。世界各国政府越来越多地发布法规和授权,例如《巴黎协定》,以减少碳排放,以遏制全球变暖。

一项研究估计,到 2020 年底,全球将有1000 万辆电动汽车在运行。事实上,当年电动汽车注册量增加了 41%,尽管由于 Covid-19 大流行,全球汽车销量总体下降了 16%。同一项研究发现,2020 年全球电动汽车销量约为 300 万辆,欧洲首次超过中国成为全球最大的电动汽车市场。

此后,电动汽车市场稳步增长。Gartner 预测, 2022 年将有600 万辆电动汽车出货,一些专家估计,到 2030 年,全球电动乘用车销量可能占到所有汽车销量的大约一半(图 1)。世界各地的汽车制造商都承认这一趋势,并准备提供消费者想要的东西。例如,通用汽车最近宣布将在 2035 年之前停止生产汽油和柴油动力汽车,而奥迪计划在 2033 年之前这样做。

电动汽车市场的飞速增长为电动汽车制造商、原始设备制造商和售后零部件制造商提供了巨大的机遇。尽管电动汽车技术和解决方案在过去几十年中取得了长足进步,但仍有一些挑战可能很快成为障碍。制造商的成功在很大程度上取决于开发新的创新方法来应对这些挑战。

三个重要考虑因素:克服电动汽车挑战

谈到过去 20 年制造的现代电动汽车,大多数消费者认为它们不可行的主要原因有以下三个:

1. 范围焦虑。第一批现代电动汽车不需要电池充电就不能走很远。范围太小,人们无法认真考虑转向全电动汽车。

1. 表现。即使在 2000 年代初期,电动汽车也无法与汽油动力汽车的动力和性能相匹敌。

1. 成本。电动汽车很贵。例如,最初的几款特斯拉车型远远超出了大多数人愿意支付的典型价格。

今天,我们确实看到汽车制造商解决了其中的一些挑战,但是每月只充电一次、大多数人都能负担得起并且不会在性能上妥协的汽车的梦想仍然遥不可及。制造商的诀窍是平衡范围、性能和成本之间的权衡。例如,提高性能会影响续航里程和成本,而降低电动汽车的成本可能会影响性能和续航里程。

以下是制造商在应对这些挑战时必须牢记的一些注意事项:

范围:效率是关键

提高续航里程的主要瓶颈是电池容量。增加续航里程的一个简单方法是使用更大的电池,但更大的电池成本更高,这会增加车辆的总成本。它们的重量也更大,这会降低性能。

这里的关键是找到提高现有电池效率的方法。这意味着减少整个车辆动力转换系统自然发生的能量损失。就像笔记本电脑电源适配器散发热量(能量损失)一样,电动汽车的动力总成、电机和汽车中的其他电力电子子系统也存在能量损失。

表现:汽车重量

重量是影响汽车性能的关键因素之一。保持车辆尽可能轻是必须的。这就是功率密度发挥作用的地方——在不增加重量的情况下增加更多的功率。您的电池和电源转换系统越小越轻,您可以获得的速度和性能就越好。

随着技术的进步,更小的外形尺寸成为可能。较小的电池和电源转换系统可能会提供与标准电池和系统相同的范围,但会显着提高性能。

另一个影响性能的因素是电池电压。一些 EV 制造商使用 350 或 400 V 的电池,但 800 至 900 V 的电池在整个行业中变得越来越流行。当电压增加时,为电机和其他电力子系统供电所需的电流会减少。这使您可以减少将电流从电池传输到所有汽车系统的电缆的厚度。较小的电缆可减轻重量,从而提高性能。

成本:将效率转化为节约

电池技术仍然非常昂贵,汽车制造商在选择这些技术时必须不断地在续航里程、重量和价格之间进行权衡。

电池效率对成本有直接影响,因为如果您更有效地使用现有电池,您可以增加续航里程而无需购买更多电池电量。高压电池所需的电缆尺寸减小,也可以降低成本。

以 EV 动力总成为例,它是为电机提供动力的主要子系统。动力总成效率提高 0.1% 可节省高达 500 美元的电池成本。新的电机设计和高效的动力总成解决方案会对消费者的车辆总成本产生巨大影响。

车辆到电网 (V2G) 是另一种允许电动汽车在家中充电以回馈电网的技术。V2G 架构不会将 800-/900-V 电池视为电网的备用存储单元,并允许 EV 车主在将汽车电池转换为网格阵列时节省资金。


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