班超
摘要：改革开放四十年，汽车已经走入寻常百姓家。本文说明了传统内燃机汽车尾气给人们带来的危害，足以见得汽车的电动化将是一次重要变革，一次有利于人类社会和生态自然的行业革命。本人搜集整理资料并进行了简单的分析，在本文提出了关于实现汽车电动化的一些问题和阻碍，并结合个人所学知识，提出一些促进我国汽车电动化的想法和措施。
关键词：汽车电动化；石墨烯电池；轮毂驱动
中图分类号：TB472 文献标识码：A
文章编码：1672-7053（2018）03-0127-02
汽车排放的尾气合有大量的有害物质，在一些人口密度较大的城市，汽车尾气已经严重影响了人们的身体健康和生态健康。欧盟及其他国家也注意到汽车尾气的不利影响，在近几年，各国纷纷提出研究和生产电动汽車，减少石化材料的使用，从而改善生态环境。本人作为车辆工程的一名学生，深刻意识到汽车行业的一次大革命即将席卷全球，并且查阅了相关的资料和信息，对此进行了一定地思考。这篇文章是对汽车电动化的简单探析。
1 关于实现汽车电动化的一些问题
1.1 内燃机驱动汽车有诸多不利影响
通过中华人民共和国国家统计局富网，查找到2000-2016年私人汽车拥有量，并计算了每年的增长率，并整理为表1。从表中数据可以看出，在我国近17年间，私家车拥有量在大幅度稳定上升，这就意味着汽车尾气的排放大大增加。同时，随着工业的发展程度越来越高，大吨位的载货汽车的数量也大幅度增加，这就需要更多的燃料消耗。目前我国所有汽车燃料以汽油、柴油和天然气为主，这三者可以总体概况为化石燃料。在内燃机驱动汽车的尾气中含有一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、合铅化合物和固体颗粒等有害物质，这些物质会严重影响到人们的身体健康，并会破坏大自然平衡。一线城市的雾霾天气与汽车的尾气有着巨大联系。此外，内燃机发动机的汽车运行时有一定程度的噪声，在城市的繁华街道，车水马龙，产生噪声污染，严重影响附近居民的正常生活。由表中数据可以预估，在未来的几年之内，我国汽车数量将会继续增加，对人与自然的影响将会日益显著，显而易见，汽车的节能环保问题迫在眉睫，然而到目前为止，最合适的能源是电能，汽车的电动化也定是大势所趋。
1.2 电动汽车续驶里程难以满足需求
现在市场在销的纯电动汽车数量不少，本人根据互联网上的数据，并根据汽车的续驶里程、外观以及消费者关注度进行了排名，并对前九名的汽车数据进行了简单的整理，得到表2数据。可以看出来，只有特斯拉的两款车的续航里程可以达到500km以上，但充电慢，国内也没有相匹配的专用充电设备，在国内基本没有市场。主要对目前我国生产的电动汽车进行对比，通过查阅大量数据，只有少数几款车的续驶里程可以达到300km以上，此外，续驶里程还会受到路况、行驶速度、驾驶习惯以及天气条件等因素的影响，在寒冷的冬季，电池无法充满电，所以续驶里程会大打折扣。在市区使用纯电动汽车足以满足需求，当然还要考虑汽车长途行驶，这一因素必然成为了消费者购买纯电动汽车的巨大障碍。
1.3 电驱动装置技术不完善
传统汽车理论上是由发动机、底盘、车身和电气设备四部分组成，发动机作为动力输出，底盘的传动系统将发动机输出的动力传递到驱动轮使汽车行驶，电气设备是通过电子控制，实现汽车的辅助功能。若要实现汽车电动化，传统发动机一定会被淘汰，需要创造出新的动力输出装置，相应地，底盘部分也将发生巨大改变，需要与动力输出装置相匹配，从而实现汽车纯靠蓄电行驶。由此可见，电动汽车电驱动技术还很不发达，对车轮的输出扭矩难以满足需求，这也是汽车电动化的一项重大问题。
1.4 我国充电基础设施尚不完善
目前我国生产电动汽车的厂商较多，由于每家厂商在研发电动汽车时，对电池容量、充电所需电压电流不同，这就会带来充电桩或充电站不适配的问题，若低于汽车所需电压，汽车充电较慢，将影响正常出行；若高于汽车所需电压，将会成为汽车的负荷，有可能会损害汽车电源自我管理系统，甚至影响到汽车电池的使用寿命。根据表2数据作对比，腾势与比亚迪e6续驶里程仅仅相差48公里，然而，腾势充电速度明显比比亚迪e6快很多，无论是普通充电还是快速充电，腾势充电所需时间仅是比亚迪e6一半甚至更少。对比发现，腾势的电源管理系统，将“最低直流输入电源”设计为475V，高于国际通用的320V，腾势因此而充电时间短，显而易见，充电桩充电站的匮乏也严重影响着汽车电动化。
2 关于实现汽车自动化的一些措施和探析
2.1 石墨烯电池技术的研究和突破
电池是电动汽车的核心，所以解决电动汽车续驶里程的关键在于改善电池容量，石墨烯成为万众瞩目的重要材料。在目前阶段，完全的石墨烯电池还没有研制成功，只是在现有电池材料中加入一些石墨烯，更准确的可以称之为石墨烯基锂离子电池。石墨烯是当今已经发现的材料中最薄最硬的单层纳米材料，电子的运动被限制在一个平面上，导电效率大大提高，是目前世界上导电性能最好的材料。目前应用石墨烯的领域只有两个：其一，用于电池正负极材料；其二，用于促进导电的导电添加剂。很好的起到了提高热稳定性和延长电池使用寿命的作用。石墨烯成本较高，实验和加工设备要求较高，但是我相信，在世界各地的伟大科学家共同努力下，一定会实现石墨烯电池的预想。当石墨烯电池研制成功后，汽车可以充电十分钟，行驶一千公里，这意味着续驶里程问题不再需要担心。当石墨烯电池代替内燃机成为汽车强有力的“心脏”，将大大加快汽车的电动化，翻开人类环保的新篇章。
2.2 轮毂驱动装置的完善
传统的汽车底盘，是发动机输出动力，通过飞轮将扭矩传递到变速器，再传递到驱动轮，使汽车轮胎转动而行驶。当汽车以电能为动力来源时，将会去除发动机的使用，底盘的传动系统也将发生翻天覆地的变。轮毂电机具有如下突出优点：其一，省略了底盘部分的一些传动机构，如变速器、主轴等，可以大大地简化汽车结构，减小汽车体积，从而优化汽车质量；其二，非常容易地实现多种驱动方式，由于轮毂电机是安装到单个车轮上独立驱动，便可以轻松实现前驱、后驱、四驱，并且可以实现驱动方式的切换，大大提高了汽车的节能性和在不良路面的通过性；其三，容易实现纯蓄电驱动，此外，还更容易实现制动过程中能量的回收，提高汽车环保性。若要使纯电动汽车可以达到所需要的最高车速，改善轮毂驱动是一个很好的着手点，若要使用四驱轮毂驱动时，更需要各部分相互协调匹配，以充分发挥动力，还需要完善轮毂驱动控制部分，提高汽车行驶的平顺性，以提高乘坐人员的舒适性和驾驶员的操作稳定性。
2.3 全国各地汽车充电设备的完善
完善电动汽车的充电基础设施是实现汽车电动化的重要一步，其中包括充换电站和充电桩。充换电站是集中式的，如同现在的加油站；充电桩是分散式，私人独立安装和使用。充电基础设施的完善速度将直接影响到新能源电动汽车的购入量，故是一项紧迫任务。应该先从我国发达程度较高的城市开始实施，以政府补贴的方式促进购买电动汽车，并且投入大量的资金到充换电站的建设中，这就需要综合考虑服务半径、城市布局、城市电网等因素。换电是通过换电池组的方式，快速地重新为电动汽车提供“血液”，相比充电，具有速度快的优势，但是费用较高，这就需要我国科研人员提高电池生产能力，降低换电成本，促进我国汽车电动化。此外，在以后的城市规划中，应该把充电站考虑到规划内容中，在房屋住宅建设时应考虑分散式充电桩，尽可能达到各小区内有小型充电站和私人充电桩，使得汽车充电简单快捷，从而促进消费者购买电动汽车。
3 结语
汽车电动化已经是一种必然趋势，这次变革的成功将造福天下苍生，也将成为人类发展历史上的一个重大转折点。当然，在这次汽车电动化变革中还有着一系列的困难，需要更多的科研人员投入到这次研究工作中，以实现技术上的突破，实现生产工艺的进步，实现配套设施的规划和完善，从而实现汽车电动化。另外，相关的技术方面的研究必须得到政府的大力支持，以尽可能快的更新高等教育的学生教材，并给予更多的资金支持，使更多的学生加入到实验和研究的队列中。大家集思广益，交流探讨，我国的汽车电动化一定可以在不久的未来实现。此文仅是在整理相关资料、分析数据后的个人想法和建议，本人才疏识浅，更需要领域内的专业人士为我国的汽车电动化添砖加瓦。
