電動(dòng)汽車(chē)的概念對(duì)今天的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)并不新鮮。近兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)以多種形式存在。然而，在過(guò)去的幾十年里，隨著技術(shù)的進(jìn)步和特斯拉等公司取得成功——以及我們努力應(yīng)對(duì)氣候變化、空氣污染和化石燃料供應(yīng)不斷減少的影響——越來(lái)越多的消費(fèi)者正在考慮使用電動(dòng)汽車(chē)比以往任何時(shí)候都。

電動(dòng)汽車(chē)的日益普及不僅僅是由于消費(fèi)者的需求。世界各國(guó)政府越來(lái)越多地發(fā)布法規(guī)和授權(quán)，例如《巴黎協(xié)定》，以減少碳排放，以遏制全球變暖。

一項(xiàng)研究估計(jì)，到 2020 年底，全球?qū)⒂?000 萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)在運(yùn)行。事實(shí)上，當(dāng)年電動(dòng)汽車(chē)注冊(cè)量增加了 41%，盡管由于 Covid-19 大流行，全球汽車(chē)銷(xiāo)量總體下降了 16%。同一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，2020 年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量約為 300 萬(wàn)輛，歐洲首次超過(guò)中國(guó)成為全球最大的電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)。

此后，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)。Gartner 預(yù)測(cè)， 2022 年將有600 萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)出貨，一些專(zhuān)家估計(jì)，到 2030 年，全球電動(dòng)乘用車(chē)銷(xiāo)量可能占到所有汽車(chē)銷(xiāo)量的大約一半(圖 1)。世界各地的汽車(chē)制造商都承認(rèn)這一趨勢(shì)，并準(zhǔn)備提供消費(fèi)者想要的東西。例如，通用汽車(chē)最近宣布將在 2035 年之前停止生產(chǎn)汽油和柴油動(dòng)力汽車(chē)，而奧迪計(jì)劃在 2033 年之前這樣做。

電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的飛速增長(zhǎng)為電動(dòng)汽車(chē)制造商、原始設(shè)備制造商和售后零部件制造商提供了巨大的機(jī)遇。盡管電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)和解決方案在過(guò)去幾十年中取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但仍有一些挑戰(zhàn)可能很快成為障礙。制造商的成功在很大程度上取決于開(kāi)發(fā)新的創(chuàng)新方法來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

三個(gè)重要考慮因素：克服電動(dòng)汽車(chē)挑戰(zhàn)

談到過(guò)去 20 年制造的現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)，大多數(shù)消費(fèi)者認(rèn)為它們不可行的主要原因有以下三個(gè)：

1. 范圍焦慮。第一批現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)不需要電池充電就不能走很遠(yuǎn)。范圍太小，人們無(wú)法認(rèn)真考慮轉(zhuǎn)向全電動(dòng)汽車(chē)。

1. 表現(xiàn)。即使在 2000 年代初期，電動(dòng)汽車(chē)也無(wú)法與汽油動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力和性能相匹敵。

1. 成本。電動(dòng)汽車(chē)很貴。例如，最初的幾款特斯拉車(chē)型遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了大多數(shù)人愿意支付的典型價(jià)格。

今天，我們確實(shí)看到汽車(chē)制造商解決了其中的一些挑戰(zhàn)，但是每月只充電一次、大多數(shù)人都能負(fù)擔(dān)得起并且不會(huì)在性能上妥協(xié)的汽車(chē)的夢(mèng)想仍然遙不可及。制造商的訣竅是平衡范圍、性能和成本之間的權(quán)衡。例如，提高性能會(huì)影響續(xù)航里程和成本，而降低電動(dòng)汽車(chē)的成本可能會(huì)影響性能和續(xù)航里程。

以下是制造商在應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)時(shí)必須牢記的一些注意事項(xiàng)：

范圍：效率是關(guān)鍵

提高續(xù)航里程的主要瓶頸是電池容量。增加續(xù)航里程的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是使用更大的電池，但更大的電池成本更高，這會(huì)增加車(chē)輛的總成本。它們的重量也更大，這會(huì)降低性能。

這里的關(guān)鍵是找到提高現(xiàn)有電池效率的方法。這意味著減少整個(gè)車(chē)輛動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)自然發(fā)生的能量損失。就像筆記本電腦電源適配器散發(fā)熱量(能量損失)一樣，電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力總成、電機(jī)和汽車(chē)中的其他電力電子子系統(tǒng)也存在能量損失。

表現(xiàn)：汽車(chē)重量

重量是影響汽車(chē)性能的關(guān)鍵因素之一。保持車(chē)輛盡可能輕是必須的。這就是功率密度發(fā)揮作用的地方——在不增加重量的情況下增加更多的功率。您的電池和電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)越小越輕，您可以獲得的速度和性能就越好。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，更小的外形尺寸成為可能。較小的電池和電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可能會(huì)提供與標(biāo)準(zhǔn)電池和系統(tǒng)相同的范圍，但會(huì)顯著提高性能。

另一個(gè)影響性能的因素是電池電壓。一些 EV 制造商使用 350 或 400 V 的電池，但 800 至 900 V 的電池在整個(gè)行業(yè)中變得越來(lái)越流行。當(dāng)電壓增加時(shí)，為電機(jī)和其他電力子系統(tǒng)供電所需的電流會(huì)減少。這使您可以減少將電流從電池傳輸?shù)剿衅?chē)系統(tǒng)的電纜的厚度。較小的電纜可減輕重量，從而提高性能。

成本：將效率轉(zhuǎn)化為節(jié)約

電池技術(shù)仍然非常昂貴，汽車(chē)制造商在選擇這些技術(shù)時(shí)必須不斷地在續(xù)航里程、重量和價(jià)格之間進(jìn)行權(quán)衡。

電池效率對(duì)成本有直接影響，因?yàn)槿绻行У厥褂矛F(xiàn)有電池，您可以增加續(xù)航里程而無(wú)需購(gòu)買(mǎi)更多電池電量。高壓電池所需的電纜尺寸減小，也可以降低成本。

以 EV 動(dòng)力總成為例，它是為電機(jī)提供動(dòng)力的主要子系統(tǒng)。動(dòng)力總成效率提高 0.1% 可節(jié)省高達(dá) 500 美元的電池成本。新的電機(jī)設(shè)計(jì)和高效的動(dòng)力總成解決方案會(huì)對(duì)消費(fèi)者的車(chē)輛總成本產(chǎn)生巨大影響。

車(chē)輛到電網(wǎng) (V2G) 是另一種允許電動(dòng)汽車(chē)在家中充電以回饋電網(wǎng)的技術(shù)。V2G 架構(gòu)不會(huì)將 800-/900-V 電池視為電網(wǎng)的備用存儲(chǔ)單元，并允許 EV 車(chē)主在將汽車(chē)電池轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格陣列時(shí)節(jié)省資金。