气候变化、石油短缺、空气污染：交通在未来必须实现碳中和。电动汽车和混合动力汽车比内燃机汽车排放的废气更少。所以电动汽车是实现这一目标的一个重要途径——只要电力都是来自可再生能源。国际能源署预测，到2030年，电动汽车的市场份额大约为30%，道路上的电动汽车总数将达到3400万辆。但是，汽车市场逐渐转向电动汽车实际上意味着什么，其后果是什么？

电动交通是指使用电动汽车，以及电动自行车或脚踏车、电动摩托车、电动巴士及电动卡车。它们有三个共同点：（1）完全或部分使用电力驱动；（2）拥有车载储能装置；（3）主要从电网获取能量。电动汽车噪音小、高效、排放少，目前主要在城市里使用，适合用于递送服务或用作出租车和共享汽车。

混合动力汽车融合了两种动力系统技术。短途旅行通常可以依靠电力驱动，而长途旅行因为有内燃机也不成问题。混合动力汽车不仅能使用在车辆滑行或制动时回收的电能，还能插入插座充电，因此也被称之为“插电式混合动力汽车”。混合动力汽车被视为纯电动汽车时代到来之前的一种过渡技术。

排放对气候和环境有严重影响：越来越多二氧化碳被排放到大气中，导致地球变得越来越暖。根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）开展的调查，在全球的二氧化碳排放总量中，24%来自于交通。电动汽车可提供应对之道：与汽油车和柴油车不同，它们在行驶过程中不排放任何二氧化碳。然而：从真正意义上来说，只有电池生产和驱动电能生产来自可再生能源，电动汽车才能实现二氧化碳中和。

低排放汽车也意味着更好的空气质量，进而对人的健康产生积极影响——尤其是城市人口。在城市生活的人口数量将不断增长：联合国《2014年世界城市化展望》报告得出的结论是，到2050年，全球几乎70%的人口将生活在城市地区。

用于生产汽油和柴油的石油等化石燃料属于有限资源，所以以此为燃料的内燃机即将被淘汰。至于这些资源还能维持多久尚无定论。据《2017年世界能源统计回顾》，按照目前的消耗水平推算，全球目前已探明的石油储量还能维持将近50年。为了让替代动力系统能站稳脚跟，许多国家出台激励措施鼓励购买电动汽车——比如，挪威大力补贴电动车。

电能储存在充电电池中。被称之为逆变器的装置将电池的直流电转变成驱动电机的交流电。转换效率越高，电池充满电时汽车的续航里程越长。最后，电机将电能转变成机械能：电机获取这种能量产生磁场。它们的吸引力和排斥力产生旋转运动。

电动汽车的其它核心组件还有DC-DC转换器。它能将电池的高压电（100-400伏以上）高效地转变成适用于电子组件的低压电（12或（如适用）48伏）。

电动汽车必须通过插座充电才能获得移动的电能。根据德国联邦电动车协会的调研，80%的车主是通过家里的插座给电动车充电。充电时间至少为8小时，具体时长取决于车型和电池。但是，不是每个插座都能容许大量电能长时间流过。在家中安装充电盒可解决这个问题，它能将充电速度提升四倍左右。在公用交流（AC）充电站充电也需要很长时间，但在直流（DC）快速充电站只需一小时就能充满电。其原因是电动汽车中的电池必须充入直流电，但来自公共电网的电能是交流电。它首先必须通过车载逆变器转变成直流电。这就是为什么在AC充电站充电需要的时间长于DC充电站。后者在充电之前就将电能转变成可以直接输送给汽车电池的直流电。这些快速DC充电站充电效率更高，但因为成本高昂目前还较为稀少。使用这两种充电站都需要专用电缆。凭借超高功率充电桩和改良电池等高效技术，电动汽车所需的充电时间不久将能缩短到20分钟甚至更短。

用千瓦时（kWh）/100公里衡量电动汽车的耗电量。轻量化的小型电动汽车耗电量低，不到7 kWh/100公里。其它亚紧凑型车和紧凑型车的耗电量大概为11-13 kWh/100公里。高档品牌的电动汽车有时可以每100公里 “消耗 ”28千瓦时。然而，由于其中特别大的电池，一些车能够行驶600公里。

电动交通被认为是当今时代的一大潮流，但准确的说，它并非我们这个时代的发明成果。早在1867年内燃机出现之前，维尔纳·冯·西门子（Werner von Siemens）就在巴黎的世界博览会上展出他根据电机发电原理发明的发电机。该发明在各个场合实现了低成本和灵活的发电，也为日常生活、工业界和汽车的电气化提供了可能。

19世纪末，第一台搭载电机的汽车问世。比利时人Camille Jenatzy甚至凭它在1899年创造出新的速度纪录：它是所有车型中第一个达到100 km时速的汽车。从19世纪末开始，火车和电车开始通过高架电线或轨道电缆获取能量。从来自1900年的数据中可以看出，电动汽车在20世纪初仍然普遍存在：在美国公路上，22%的汽车为内燃机车，40%由蒸汽驱动，另外38%为电力驱动。内燃机在那时有一个缺点：起动困难。直到1911年电动起动机发明时，汽油驱动才开始取代其它类型的动力系统。

从那时起，电动汽车沦落为利基产品，虽然它们从未完全消失过。到了20世纪90年代中期，丰田在市场上推出普锐斯（Prius）混合动力车型。2008年， Californian Roadster成为首款适合高速公路长途旅行的电动车。

小型电动汽车的时速可以达到120公里/小时。美国的跑车可以加速到每小时300公里以上。世界上最快的电动汽车之一来自克罗地亚制造商Rimac：其Nevera车型以每小时400多公里的速度在公路上 “咆哮”。

当前，大多数电动汽车充一次电可以续航150-350公里，因此更适合在城市里使用。只有高档车型目前可以续航500公里以上。然而，许多因素都会影响续航里程：外部温度过高或过低会、使用无线电或空调系统、不断地加速和制动都会加快电力消耗，使续航里程缩短。

电动车在全球范围内取得了进展。根据德国汽车工业协会的数据，2020年德国共售出39.5万辆电动汽车和插电式混合动力汽车。德国在世界范围内电动汽车销量排名第二，而排在第一的是中国---2020年中国的电动汽车和插电式混合动力汽车销量为125万辆。美国（30.2万）和法国（18.6万）分别排在第三和第四位。

越来越多的制造商不仅推出了电动汽车，而且还推出了适合日常使用的带有电力发动机的商务车，例如，梅赛德斯奔驰e-Vito和雷诺Master Z.E.早在2018年进入市场。

电动汽车正在改变我们的出行方式——不仅仅是因为它们更加环保。电动汽车的成本高于同类的汽油车或柴油车——这主要是因为电池生产成本高，虽然它的价格在过去几年已有下降。但是，电比化石燃料便宜。而且，电动汽车的维修保养需求较少。电动汽车无需更换机油和滤清器，也不存在排气系统、正时皮带或 V型皮带。内燃机有大约2,500个组件需要制造和组装，但电机只有250个。电动汽车可通过空中软件升级（SOTA）进行快速升级。但是，这也适用于所有联网汽车，即，能访问互联网的汽车。

电动汽车中使用的锂离子电池使用寿命长，能量密度高，能多次充电。它们只在使用8到10年后才损失一些充电容量，但并不存在缺陷，只是储存的电能减少。如今用于电动汽车的大多数电池都拥有20-60千瓦时的充电容量。

电动汽车中的电池未来还可用于维持智能电网稳定。如果大部分电能是来自风能和太阳能，就会存在一个问题：电能供需可能因气象条件而无法保持平衡。此时，依靠智能汽车充电技术，可以存储阳光充裕时生产出的过剩电能。反之，它也可将汽车不再需要的过剩电能送回电网。通过在家中的屋顶上安装光伏发电系统，电动汽车车主可以减少对外部电源的依赖；而如果再装上充电盒，他们甚至不需要去充电站了。通过家中的额外储能手段，也可收集能量以供阳光不足时使用。

电动汽车性能优良，且效率远高于内燃机车：在电动汽车动力系统中，输入的能源与可使用的能源之比大约为90%。而汽油机的这一数字仅为35%，柴油机仅为45%。其它能源都以热量等形式被损失掉。此外，电动汽车还具有下列优势：由于能迅速获得高转矩，电动汽车可更快地从静止状态加速。它们可在逆变器的帮助下在制动时回收能量，并将其送回到电池中。这一效应被称作“能量再生”。电动汽车在有些国家和城市可以享受特殊权利：在德国，电动汽车在汉堡和斯图加特可以免费停车，在多特蒙德可以使用公交车道。而挪威的电动汽车司机还能拥有更多特权。

由于高效的汽车电池仍然非常昂贵，电动汽车价格平均而言仍高于同类的内燃机车。那么哪些人购买电动车更划算呢？德国的应用生态研究所进行了一次抽样计算：假设每年的行驶里程是9,000公里，使用寿命为8年，则电动车的总拥有成本低于传统的内燃机车。你可以登陆研究所的网站，亲自计算一遍。

尽管优势很多，但电动汽车除了目前价格仍然较高之外，还面临着许多其它的挑战。电动汽车噪音很小。这意味着可以大幅降噪，尤其是在市区和主干道上。行人和自行车首先必须适应这一点。然而，在低速行驶时，电动汽车会安静到可能根本听不到它的声音。正因为如此，欧盟才要求自2019年7月起新开发的车型必须装上“车辆声音警示系统（AVAS）”：当车速在20 km/h以下时，它们必须发出类似于汽油车或柴油车的电子噪声。当电动汽车行驶速度较快时，必须能听到由轮胎产生的噪音。自2021年7月起，欧盟的所有新电动汽车和混合动力汽车都必须安装 AVAS。

要想确保电动汽车实现真正意义上的零排放，必须先确保它们所用的电能是来自可再生能源，而非燃煤电厂，与此同时，电池的生产也必须实现二氧化碳中和。使用可再生能源也是德国政府的一项目标：德国政府在一篇有关能源转型的文件中表示，这是让“电动汽车能够完全发挥出环境和气候益处”的唯一途径。据国际清洁交通委员会（ICCT），就气候足迹而言，电动车最多需要三年时间就能超越柴油车或汽油车。该机构称，如果成本高昂、资源密集的电池生产过程能变得更环保，这一优势还会更加明显。

电动汽车的吸引力取决于电池：电池可以支持汽车行驶多远，成本是多少，重量是多少？电动汽车依旧有改进的余地。为了实现更高的效率和最优的性能，我们需要新的技术，以及来自半导体材料碳化硅（SiC）的元素。根据咨询公司德勤的一项调查，目前电动汽车的低续航能力使许多人望而却步。然而，大多数人觉得现在使用电动汽车来完成我们的许多旅程完全没有问题。联邦政府环境部表示，在超过 80% 的时间里，德国人平均开车不到 40 公里。美国人在秋季平均每天行驶 31.5 英里，在冬季行驶 26.2 英里。挪威人平均每天大约行驶 47.2 公里。

其他受访者批评欧洲的充电站网络仍然需要改进。虽然目前有322,783个公共充电站，但分布十分不均。充电站最多的前五个国家是荷兰（82,263）、德国（47,076）、法国（45,990），以及英国（33,832）和挪威（19,119），它们占欧洲充电站的70%以上。而中国目前运营着约80万个公共充电站。。

美国的大多数充电点都分布在加州：洛杉矶、旧金山和圣何塞。然而，不同国家的充电基础设施彼此相差甚远，缺乏统一的标准。英飞凌作为会员加入的CharIN Initiative（国际充电标准制定协会）希望改变这一现状：高效的联合充电系统（CCS）将被发展成为唯一的全球标准。

在 “更简单、更安全、更环保 ”的原则指导下，英飞凌与制造商和供应商合作，致力于创造未来汽车，并取得了成功。在 2020 年销量最高的 25 款全电动汽车和插电式混合动力汽车中，有 17 款在电动传动系统中使用了英飞凌的功率芯片。

然而，虽然电动汽车和插电式混合动力汽车远比采用传统动力系统的汽车节能，但它们仍有许多地方需要优化，包括必须最大限度降低功率损耗，最大限度实现电能节省，以及提高总体性能。英飞凌提供一系列适用于各种系统的功率半导体组件。它们可压缩驱动与电子元件的成本，同时提高能效。一般而言，如果电动汽车变得越来越普及，市场对半导体的需求就会急剧上升。英飞凌认为，在未来的新开发项目——比如车载充电器、逆变器或 DC-DC转换器等——中，会用到越来越多拥有碳化硅功率半导体的组件。

英飞凌与宝马（i3和i8）、现代和中国初创公司蔚来等电动汽车领域的佼佼者建立了密切的合作关系。蔚来在慕尼黑成功打造出最大输出功率为480千瓦的电动汽车ES8。它和许多其它电动汽车中都使用了英飞凌的许多组件。

市场越来越需要能让电动车充电速度更快、续航里程更长的技术。它们是确保电动汽车能够站稳脚跟的两个重要条件。英飞凌拥有面向汽车内部电源和整个DC充电装置的半导体。新建充电站可以使用英飞凌能将充电时间缩短至20分钟的半导体。基于碳化硅（SiC）的新技术是实现快速充电的关键之所在。

诸如有源电池平衡之类的创新，已将电池容量、续航里程和使用寿命增加了10%以上。但是，还有许多潜在的方法可以提高电动车效率，其中包括：让电池只在需要时才供能，将暖通空调系统设计得尽可能高效。最重要的是，给电动车充电需要灵活的开关结构；毕竟，充电器必须能够适应不同国家的不同电压水平和电流强度。英飞凌拥有种类多样、功能强大且高能效的组件及相应的专业知识，可帮助解决这些类似的需求。

尽管发展前景非常诱人，但电动汽车目前尚处于起步阶段——这不仅是因为它目前的市场份额很低，技术制约也是很关键的一个原因。要想让电动汽车不负所望，必须降低汽车和电池价格，扩大充电站网络，让充电站变得更智能，同时电动汽车还须达到能够投放市场的能效水平。许多东西都在改变，尤其是能效。企业和研究人员不断努力改进电池。用基于水而非锂盐的电解液初步测试电池听上去非常有前途。特殊的盐溶液可使水的电化学稳定性提高一倍。这有可能帮助打造出安全、高效和低成本的新型电池技术。

电池越好，电动车的续航里程越长，充电时间越短——这是促使用户选择电动车的两大关键诱因。电动汽车要想站稳脚跟，建立全面的充电站网络也很关键。如果有更多厂商开始生产电动车，并且电池价格也能下降，电动车在几年之内就可能取得突破性成功。正因为如此，物理学家和电动车专家Richard Randoll才大胆地预测：到2022年，全世界每10辆新车中至少有一辆是电动车。

更新于：2021 年7月