世界新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖

1、世界新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖由于石油儲(chǔ)量日趨緊缺和燃油車(chē)輛有害排放物成為城市空氣的主要污染源,發(fā)展清潔、高效、可持續(xù)發(fā)展的新能源汽車(chē)技術(shù)，開(kāi)發(fā)汽車(chē)清潔代用燃料，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，成為當(dāng)前世界汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大焦點(diǎn)。廣義上來(lái)講，用比較清潔替的代燃料和電能為發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的汽車(chē)均可稱(chēng)為新能源汽車(chē)。按能源動(dòng)力類(lèi)型劃分，主要可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)被統(tǒng)稱(chēng)為電動(dòng)汽車(chē)，包括蓄電池電動(dòng)汽車(chē)或稱(chēng)純電動(dòng)汽車(chē)（BEV）、混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）和燃料電池汽車(chē)（FCEV）；一類(lèi)是以天然氣和液化石油氣、醇類(lèi)、醚類(lèi)、植物油等為燃料的各類(lèi)代用燃料汽車(chē)。按汽車(chē)構(gòu)造和啟動(dòng)原理方面劃分，主要可分為熱機(jī)型動(dòng)力系統(tǒng)、熱機(jī)電力混合動(dòng)力系統(tǒng)和電力型動(dòng)

2、力系統(tǒng)三種。1總體發(fā)展綜述11跨國(guó)公司期待新能源汽車(chē)突破2008年是全球汽車(chē)市場(chǎng)面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)的一年，席卷全球的金融危機(jī)使得全球經(jīng)濟(jì)陷入衰退，實(shí)體經(jīng)濟(jì)受到牽連、消費(fèi)不振，導(dǎo)致汽車(chē)產(chǎn)業(yè)深陷困境。不僅美國(guó)、西歐、日本這樣的成熟市場(chǎng)汽車(chē)銷(xiāo)量大幅下滑，即使是中國(guó)、印度、俄羅斯等近幾年持續(xù)高速增長(zhǎng)的市場(chǎng)，也深受打擊。2009年初，在密歇根州底特律市開(kāi)幕的世界三大車(chē)展之一的北美國(guó)際汽車(chē)展上，眾多跨國(guó)公司推出的新能源汽車(chē)成為車(chē)展的展示舞臺(tái)，期待以此來(lái)提振行業(yè)。在美國(guó)，推動(dòng)新能源汽車(chē)發(fā)展是奧巴馬政府能源政策的重要組成部分。美國(guó)政府在2009年4月宣布購(gòu)買(mǎi)1.76萬(wàn)輛美國(guó)三大汽車(chē)廠商制造的、包括新能源汽車(chē)在內(nèi)的節(jié)

3、能車(chē)輛。按照政府規(guī)劃，到2015年，美國(guó)要有100萬(wàn)輛充電式混合動(dòng)力車(chē)上路。為鼓勵(lì)消費(fèi)，政府規(guī)定，購(gòu)買(mǎi)充電式混合動(dòng)力車(chē)的車(chē)主可享受7500美元的稅收抵扣。此外，政府還投入4億美元支持充電站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并設(shè)立20億美元政府資助項(xiàng)目以扶持新一代電動(dòng)汽車(chē)所需的電池組及其部件的研發(fā)。美國(guó)汽車(chē)廠商和一些科研機(jī)構(gòu)也在采取行動(dòng)，爭(zhēng)取在新能源汽車(chē)及其電池組的研發(fā)和生產(chǎn)方面有所突破。通用汽車(chē)公司生產(chǎn)的充電式混合動(dòng)力車(chē)Volt計(jì)劃于明年上市。美國(guó)能源部下屬的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及電池制造業(yè)聯(lián)盟設(shè)立了研發(fā)和制造中心，為充電式混合動(dòng)力車(chē)提供高性能的鋰電池組。汽車(chē)城底特律所在的密歇根州，正在通過(guò)稅收優(yōu)惠等手段吸引電池廠商前

4、來(lái)落戶(hù)。4月份道氏化學(xué)、韓國(guó)LG等4家電池制造商宣布在密歇根州總額達(dá)17億美元的投資計(jì)劃，相應(yīng)獲得了總額5.4億美元的稅收優(yōu)惠。資料來(lái)源：美國(guó)能源信息部EIA圖12000-2008年美國(guó)各類(lèi)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量（千輛）日本企業(yè)同樣也成為開(kāi)發(fā)和展示低燃耗車(chē)的主力之一。在2009年初的底特律車(chē)展上，豐田汽車(chē)首次公開(kāi)了混合動(dòng)力汽車(chē)普銳斯新款與高檔車(chē)?yán)卓怂_斯的混合動(dòng)力、電動(dòng)車(chē)試制品本田將展示混合動(dòng)力車(chē)Insight。注警陽(yáng)為氏愎吃律比占詁乜憩電助甲曙資料來(lái)源：JAMA圖21997-2006年日本各類(lèi)新能源汽車(chē)保有量（千輛）1.2新能源汽車(chē)解決方案多樣化新能源汽車(chē)的種類(lèi)繁多，從純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電

5、池汽車(chē)，到天然氣汽車(chē)、液化石油氣汽車(chē)、甲醇汽車(chē)、乙醇汽車(chē)、二甲醚汽車(chē)等各類(lèi)代用燃料汽車(chē)，每個(gè)國(guó)家都在選擇自己的新能源汽車(chē)發(fā)展路徑，呈現(xiàn)多樣化發(fā)展態(tài)勢(shì)。20世紀(jì)90年代中期，美國(guó)克林頓政府制訂發(fā)展電動(dòng)車(chē)的新一代汽車(chē)伙伴（PNGV）計(jì)劃”，集中研究電池驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車(chē)。但由于純電動(dòng)汽車(chē)一次充電后的續(xù)駛里程短，充電時(shí)間長(zhǎng)，降低電池造價(jià)困難，在技術(shù)上也難以解決處理廢舊電池二次污染、回收困難的問(wèn)題，商業(yè)化進(jìn)展緩慢。因此，布什政府執(zhí)政后，不再積極鼓勵(lì)發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)，重新提出自由汽車(chē)（自由燃料）FreedomCAR計(jì)劃，實(shí)際上是放棄了純電動(dòng)汽車(chē)研究而更多的轉(zhuǎn)向燃料電池汽車(chē)技術(shù)研發(fā)。這一時(shí)期，美國(guó)在氫燃料電池

6、汽車(chē)領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展，其技術(shù)研發(fā)確實(shí)在世界處于先進(jìn)水平。但是燃料電池汽車(chē)仍然有一系列技術(shù)瓶頸有待突破，成本與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等問(wèn)題尚未解決，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢。因此，近幾年美國(guó)政府在研發(fā)領(lǐng)域的投入重點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)向純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)和某些代用燃料汽車(chē)。2007年9月，美國(guó)能源部斥資2150萬(wàn)美元資助11個(gè)旨在提高輕型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)能效的研發(fā)項(xiàng)目，包括提高乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)燃料能效、研制先進(jìn)潤(rùn)滑系統(tǒng)、研發(fā)高效和清潔內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)3個(gè)領(lǐng)域；加上來(lái)自工業(yè)界的匹配研發(fā)資金，其總經(jīng)費(fèi)接近4300萬(wàn)美元。2007年11月，美國(guó)能源部再斥資2000萬(wàn)美元增強(qiáng)對(duì)插入式混合電動(dòng)汽車(chē)（PHEV）研發(fā)，其中與美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)盟（USAB

7、C）對(duì)5個(gè)PHEV電池研發(fā)項(xiàng)目合作投資1720萬(wàn)美元，并為密歇根大學(xué)提供近200萬(wàn)美元PHEV研究經(jīng)費(fèi);加上USABC的匹配資金，項(xiàng)目總投入達(dá)到3800萬(wàn)美元。2009年7月，美國(guó)能源部宣布250億美元先進(jìn)汽車(chē)技術(shù)貸款項(xiàng)目的首批撥發(fā)情況，向福特、日產(chǎn)和特斯拉發(fā)放80億美元低息貸款，支持混合動(dòng)力汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和柴油車(chē)的發(fā)展。歐洲是在汽車(chē)節(jié)能環(huán)保技術(shù)方面執(zhí)行柴油技術(shù)戰(zhàn)略最早、最徹底、最成功的地區(qū)，清潔柴油機(jī)技術(shù)快速發(fā)展。在新能源汽車(chē)研發(fā)和制造領(lǐng)域中，歐洲較崇尚完美零污染的純電動(dòng)汽車(chē)。其中最為成功和著名的就是電動(dòng)標(biāo)致106車(chē)型，這種以鎳鎘電池為動(dòng)力的純電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，已經(jīng)在歐洲各

8、國(guó)，尤其是在政府部門(mén)當(dāng)中，擁有大量的用戶(hù)。但是鎳鎘電池還存在一定技術(shù)局限性，壽命、性能、續(xù)駛里程等都有待進(jìn)一步發(fā)展，純電動(dòng)汽車(chē)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程尚未完全成熟。對(duì)于燃料電池汽車(chē)，歐洲國(guó)家認(rèn)為燃料電池裝備復(fù)雜，現(xiàn)階段在保證質(zhì)量前提下的裝備體積和質(zhì)量較大，只能在大型行駛路線較為固定的公共汽車(chē)上進(jìn)行應(yīng)用。在這一領(lǐng)域，歐洲企業(yè)尚未進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，較多還在示范運(yùn)營(yíng)、技術(shù)研發(fā)。例如歐盟組織的歐洲城市清潔交通（CUTE）和生態(tài)城市交通系統(tǒng)（EcologicalCityTransportSystem，ECTS）兩個(gè)燃料電池公共汽車(chē)示范項(xiàng)目以及歐共體提出的進(jìn)行車(chē)用蓄電池、燃料電池先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)“明日汽車(chē)”計(jì)

9、劃。目前，歐洲企業(yè)在現(xiàn)實(shí)利益的驅(qū)動(dòng)下較多選擇了混合動(dòng)力汽車(chē)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。2008年3月，瑞典工業(yè)部、環(huán)境部聯(lián)合投入6200萬(wàn)瑞典克朗（約合1000萬(wàn)美元）支持瑞典相關(guān)機(jī)構(gòu)與薩伯轎車(chē)、沃爾沃轎車(chē)、大瀑布電力公司（Vattenfall）、ETC公司等聯(lián)合開(kāi)發(fā)可直接連接電源充電的下一代混合動(dòng)力環(huán)保汽車(chē)。日本是最早開(kāi)始發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的國(guó)家之一。其汽車(chē)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上的主導(dǎo)性較強(qiáng)，承擔(dān)大部分的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，對(duì)市場(chǎng)信號(hào)非常敏感，研發(fā)重點(diǎn)集中在能迅速獲得市場(chǎng)成效的項(xiàng)目上。因此，日本汽車(chē)企業(yè)從較早就將新能源汽車(chē)技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)重點(diǎn)放在現(xiàn)階段解決環(huán)保和能源問(wèn)題最為切實(shí)可行的、也是能最快能出業(yè)績(jī)的混合動(dòng)力汽車(chē)上。目前，日本

10、已經(jīng)在普及混合動(dòng)力系統(tǒng)的低燃耗、低排放和改進(jìn)行駛性能方面走在了世界前列，在全球混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。典型案例是，豐田的普銳斯和本田的Insight最早投放市場(chǎng)，逐漸取得經(jīng)濟(jì)效益，并成為其他汽車(chē)企業(yè)群起而效之的典范。不過(guò)日本也并未放棄氫能、生物燃料等其他新能源汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。例如2007年6月日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省制定將氫氣、生物燃料等新能源作為燃料的下一代汽車(chē)普及計(jì)劃。1.3各類(lèi)新能源汽車(chē)技術(shù)不斷發(fā)展經(jīng)過(guò)多年討論和探索，目前國(guó)際上對(duì)于汽車(chē)能源和動(dòng)力轉(zhuǎn)型形成了比較一致的看法：各種高新技術(shù)特別是新型動(dòng)力電池技術(shù)的進(jìn)步給純電動(dòng)汽車(chē)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇;混合動(dòng)力作為新型汽車(chē)能源動(dòng)力技術(shù)共性平

11、臺(tái)繼承了先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，結(jié)合了高效潔凈的電力驅(qū)動(dòng)方式，既充分利用現(xiàn)有燃料基礎(chǔ)設(shè)施，又能包容各種代用燃料，已成為新型動(dòng)力系統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的典型代表；燃料電池作為一種新興能量轉(zhuǎn)換裝置，盡管目前還存在很多需要克服的技術(shù)障礙，但其作為新一代汽車(chē)能源動(dòng)力系統(tǒng)的遠(yuǎn)期解決方案仍然被看好，各種資助和示范驗(yàn)證正在進(jìn)行；代用燃料汽車(chē)可以燃用天然氣、液化石油氣、生物柴油、合成燃料、醇類(lèi)燃料、醚類(lèi)等多種清潔替代能源，成為解決石油資源短缺的重要途徑。資料來(lái)源：羅蘭貝格，中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展在當(dāng)前金融危機(jī)下的機(jī)遇與挑戰(zhàn)圖3新能源汽車(chē)發(fā)展路線圖各類(lèi)新能源汽車(chē)技術(shù)都在不斷發(fā)展。電動(dòng)汽車(chē)搓術(shù)的壷點(diǎn)和優(yōu)光慕項(xiàng)発辛2苴亞力室站十內(nèi)鼬艸理

12、址律搟呈妁m27試出博疑改卮.雄剤3*丿李油門(mén)dSSM、悴幟穴少劇播、髙Iff胞動(dòng)刖舉P高雜雜雄七停於展衲御諭譴州鬥徑室億襪顯灼400tnr尷燒過(guò)程憂化口嶺甚露陽(yáng)満気荷推審大以螺晡小邙朝.犀少卑押、可變的窒氣，應(yīng)期，題*Ut離雜電池ja料電泄車(chē)的光股準(zhǔn)麼閉A電力推進(jìn)資料來(lái)源：羅蘭貝格，中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展在當(dāng)前金融危機(jī)下的機(jī)遇與挑戰(zhàn)圖4電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的重點(diǎn)和優(yōu)先事項(xiàng)在車(chē)用動(dòng)力電池領(lǐng)域，混合動(dòng)力和純電動(dòng)車(chē)用動(dòng)力電池負(fù)責(zé)儲(chǔ)存并為電動(dòng)機(jī)提供電能，其性能、成本和安全性很大程度上決定著混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展進(jìn)程。從當(dāng)前的技術(shù)水平以及發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，鉛酸電池的技術(shù)最為成熟，但比能量低、自放電率高、循環(huán)壽命

13、低，始終無(wú)法成為理想的車(chē)用電池，正逐漸被其他新型電池所替代；鎳鎘電池具有大電流放電能力強(qiáng)、比能量高、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但記憶效應(yīng)嚴(yán)重、使用壽命較短、過(guò)度充電易發(fā)生爆炸、且易污染環(huán)境，在車(chē)用電池的運(yùn)用上已基本被淘汰；超級(jí)電容器續(xù)航時(shí)間短暫，只能作為改善汽車(chē)性能和支持動(dòng)力系統(tǒng)的輔助設(shè)備，無(wú)法成為汽車(chē)主動(dòng)力源；鎳鋅電池?fù)碛泻芎玫募嫒菪?，但壽命短、鋅電極不穩(wěn)定，在汽車(chē)用動(dòng)力電池領(lǐng)域的研發(fā)呈現(xiàn)消退之勢(shì)；鎳氫電池是目前應(yīng)用最為廣泛的車(chē)用動(dòng)力電池，由于其技術(shù)成熟度和成本上的優(yōu)勢(shì)，在短期內(nèi)仍將是混合動(dòng)力汽車(chē)的首選動(dòng)力；鋰離子電池具有無(wú)記憶性、低自放電率、高比能量、高比功率、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景較好，一旦成本

14、問(wèn)題得到解決，將取代鉛酸電池和鎳金屬電池成為純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的主要?jiǎng)恿x擇。在車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)領(lǐng)域，最早在電動(dòng)汽車(chē)中應(yīng)用的直流電動(dòng)機(jī)具有起步加速牽引力大、控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)單、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，但直流電機(jī)轉(zhuǎn)速不高，其車(chē)輛在過(guò)載能力、轉(zhuǎn)速范圍、功率體積比、功率重量比、系統(tǒng)效率、使用維護(hù)性等方面都受到限制，逐漸不再應(yīng)用在新研制的電動(dòng)汽車(chē)上。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)質(zhì)量輕、功率覆蓋面寬廣、轉(zhuǎn)速高、冷卻自由度高、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好、價(jià)格便宜、維修方便，控制性能可與直流電機(jī)性能相媲美，是目前美國(guó)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，但仍然存在驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜、效率及功率密度偏低、調(diào)速性能較差、控制系統(tǒng)成本過(guò)高等缺點(diǎn)。永磁無(wú)刷電

15、動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)靈活、設(shè)計(jì)自由度大、性能較好，適合成為電動(dòng)汽車(chē)高效、高密度、寬調(diào)速牽引驅(qū)動(dòng)，已經(jīng)在混合動(dòng)力轎車(chē)上進(jìn)行較多應(yīng)用，但是受永磁材料工藝影響和限制較大，而且控制系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)很高；開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctaneeDrive,SRD）調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)修理容易、可靠性好、轉(zhuǎn)速和效率高、調(diào)速范圍寬、控制靈活，如果其轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、噪聲大、需要位置檢測(cè)器、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較大等技術(shù)瓶頸得到突破，將更適合電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能要求，被視為最具潛力的電動(dòng)車(chē)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。還有各類(lèi)動(dòng)力電池和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電子控制技術(shù)，向集成化、全數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。2.純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)

16、展動(dòng)態(tài)純電動(dòng)汽車(chē)是最早出現(xiàn)的電動(dòng)汽車(chē)，指以車(chē)載電源（充電蓄電池）作為儲(chǔ)能方式，用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛的動(dòng)力系統(tǒng)。純電動(dòng)動(dòng)力的最大優(yōu)點(diǎn)主要是其蓄電池能存儲(chǔ)電能這就決定了其動(dòng)能的來(lái)源可以很廣泛，例如可以利用水力、風(fēng)力、核能等發(fā)電來(lái)給蓄電池充電。此外，還可以利用電力系統(tǒng)的低谷期給蓄電池充電，從而提高電網(wǎng)的效能，避免浪費(fèi)。隨著技術(shù)瓶頸的陸續(xù)攻克，純電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加快。2.2.1純電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)2.1.1鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)進(jìn)一步發(fā)展在混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)上，動(dòng)力電池負(fù)責(zé)儲(chǔ)存并為電動(dòng)機(jī)提供電能，其容量（能量密度）決定了汽車(chē)的續(xù)航能力。目前動(dòng)力電池的類(lèi)型主要有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳

17、鋅電池、鎳氫電池、鋰離子電池和超級(jí)電容器等，目前在純電動(dòng)汽車(chē)方面使用和研發(fā)較多的是鉛酸電池和鋰離子電池。鉛酸蓄電池的應(yīng)用歷史最長(zhǎng)，技術(shù)最為成熟，是成本、售價(jià)最低廉的蓄電池，已實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。其中閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA）度成為重要的車(chē)用動(dòng)力電池，應(yīng)用在眾多歐美汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的純電動(dòng)車(chē)和油電混合車(chē)上，例如通用在20世紀(jì)80年代和90年代分別開(kāi)發(fā)出的土星和EVI電動(dòng)汽車(chē)等。但是，鉛酸電池的比能量較低，續(xù)航時(shí)間短，自放電率高，循環(huán)壽命低；其主要原料鉛的重量大，而且在生產(chǎn)和回收過(guò)程中可能產(chǎn)生重金屬的環(huán)境污染。所以，目前鉛酸電池主要用于汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火裝置，以及電動(dòng)自行車(chē)等小型設(shè)備。車(chē)用鋰離子動(dòng)力電

18、池是在一次性鋰電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是目前純電動(dòng)車(chē)用電池研發(fā)的主要方向。鋰離子電池的諸多優(yōu)點(diǎn)使之成為繼鎳氫電池之后最受研發(fā)機(jī)構(gòu)和汽車(chē)廠商青睞的潛力車(chē)載電池。根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩大類(lèi)，前者使用的是液體電解質(zhì)，而后者則以固體聚合物電解質(zhì)來(lái)代替。根據(jù)正極材料的差異，鋰離子動(dòng)力鋰電池主要包括鈷酸鋰電池、鎳酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池等，正極是含鋰金屬化合物（LiCoO2、LiFeP04、LiMn2O4等），負(fù)極是碳素材料。早期研發(fā)的鈷酸鋰和鎳酸鋰電池由于含鈷和鎳，成本較高，而且還存在穩(wěn)定性不好等缺點(diǎn)的制約，發(fā)展遇到瓶頸。新近研發(fā)的

19、錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池技術(shù)有了較大進(jìn)展，解決了不穩(wěn)定、易爆炸的安全問(wèn)題，得以在眾多電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行應(yīng)用。例如2009年6月開(kāi)始量產(chǎn)的三菱iMiEV電動(dòng)車(chē)、2009年夏季上市的梅賽德斯-奔馳S400BlueHybrid混合動(dòng)力車(chē)都使用鋰離子電池作為其動(dòng)力系統(tǒng)。其他國(guó)際上主流汽車(chē)公司，如福特、日產(chǎn)、雪佛蘭等,也都計(jì)劃于20092010年推出基于鋰離子電池的電動(dòng)汽車(chē)。雖然目前鋰離子電池在電池管理系統(tǒng)、電池組應(yīng)用技術(shù)、安全性能、高額成本等方面還存在一定局限，需要繼續(xù)進(jìn)一步發(fā)展。但從當(dāng)前各類(lèi)車(chē)用動(dòng)力電池性能比較、技術(shù)水平及其發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)用前景更好，若其電池成本等問(wèn)題可以解決，將逐漸取代鉛

20、酸電池和鎳金屬電池，成為純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的主要?jiǎng)恿x擇。難好產(chǎn)業(yè)化易難程度和環(huán)保好差程度尚未產(chǎn)業(yè)化性能好環(huán)保，但價(jià)格高昂目前車(chē)用電池的產(chǎn)業(yè)化熱點(diǎn)，性能好r環(huán)保，價(jià)楮和安全性有待進(jìn)一步提升-嚨合動(dòng)力車(chē)應(yīng)用壘溪的電僉池類(lèi)型，性能較好，但價(jià)格高，音污染性呈雇謀-易差B刖愜但比能循環(huán)成本星早應(yīng)用作車(chē)用電池仍有使用量較低、自放電率高壽命低、不環(huán)保壽命短性能不適應(yīng)于車(chē)用電池污染嚴(yán)重已基本被淘沐-資料來(lái)源:上縛科學(xué)技術(shù)情報(bào)硏究所由丁舊車(chē)用電圖5車(chē)用動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)2.1.2車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上的電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)、交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)四類(lèi)（

21、表1）。直流電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)中應(yīng)用最早，具有起步加速牽引力大、控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)單、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是有機(jī)械換向器和機(jī)械式電刷，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不能太高，過(guò)載能力、轉(zhuǎn)速范圍、功率體積比、功率重量比、系統(tǒng)效率、使用維護(hù)性等方面都受到限制，在目前新研制的電動(dòng)汽車(chē)上已基本不再采用。永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)性能較好，較多應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車(chē)上。目前在純電動(dòng)汽車(chē)上，應(yīng)用較多的車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)是交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是目前歐美國(guó)家電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，功率覆蓋面寬廣，轉(zhuǎn)速可高達(dá)12000-15000r/min；可采用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由度高；對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較好，能夠?qū)崿F(xiàn)再生反饋制動(dòng)；

22、與同樣功率的直流電動(dòng)機(jī)相比較，質(zhì)量減輕一半左右，價(jià)格便宜，維修方便。其缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜、效率及功率密度偏低，控制系統(tǒng)成本過(guò)高，其造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)本身，而且調(diào)速性能較差。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是一種新型的電動(dòng)機(jī)。具有很多明顯特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比其它任何一種電動(dòng)機(jī)都要簡(jiǎn)單，維護(hù)修理更容易；可靠性好，轉(zhuǎn)速可達(dá)15000r/min,效率達(dá)到85%-93%；調(diào)速范圍寬，控制靈活，而且可以在很廣的范圍內(nèi)保持高效率。其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、噪聲大、需要位置檢測(cè)器、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較大等，在應(yīng)用上還受到一定限制，如何從電機(jī)設(shè)計(jì)和控制策略?xún)煞矫婕右愿倪M(jìn)是現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)。從四種電動(dòng)機(jī)的性能和發(fā)展趨勢(shì)比較來(lái)看，雖然目前永磁無(wú)刷電

23、動(dòng)機(jī)的性能最佳，但開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)最具潛力，一旦攻克其技術(shù)瓶頸，以及形成批量生產(chǎn)后迅速降低價(jià)格成本，將得到更大發(fā)展。表1現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的基本性能比較項(xiàng)目直流電動(dòng)機(jī)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)功率密度低中高較咼峰值效率（）負(fù)荷效率（）轉(zhuǎn)速范圍（）可靠性一般好優(yōu)秀好結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性差好一般優(yōu)秀電機(jī)尺寸大中小小電動(dòng)機(jī)質(zhì)量重中輕輕電動(dòng)機(jī)成本（美元）控制操作性能最好好好好控制器成本低高高一般綜合評(píng)價(jià)差一般（堅(jiān)固）優(yōu)（咼效）較優(yōu)資料來(lái)源：閆大偉陳世元.電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能比較.汽車(chē)電器，2004年第2期在電動(dòng)汽車(chē)上，電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)緊密聯(lián)系在一起工作，逐漸發(fā)展成為將這三種系統(tǒng)融為一

24、體的輪轂電機(jī)技術(shù)，又稱(chēng)為車(chē)輪內(nèi)裝式電機(jī)技術(shù)。采用這項(xiàng)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置非常靈活，可以使電動(dòng)汽車(chē)按照二個(gè)前輪驅(qū)動(dòng)、二個(gè)后輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)等方式來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的多種組合，并省略了傳統(tǒng)汽車(chē)所需的機(jī)械式操縱換檔裝置、離合器、變速器、傳動(dòng)軸和機(jī)械差速器等，使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和整車(chē)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔、有效利用空間增加、傳動(dòng)效率提高。與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)和單電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)相比，輪轂電機(jī)技術(shù)具有很大優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)階段先進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一，目前已經(jīng)在電動(dòng)自行車(chē)上獲得較成功應(yīng)用，在汽車(chē)領(lǐng)域也已有不少研究所和公司進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)研究，并開(kāi)始應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品中。其中日本對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究起步較早，處于世界領(lǐng)先地位。日本慶應(yīng)義塾大學(xué)清水浩教

25、授領(lǐng)導(dǎo)的電動(dòng)汽車(chē)研究小組在過(guò)去10年中，研制的IZA、ECO、KAZ等電動(dòng)汽車(chē)均采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)；其中后輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)ECO采用永磁無(wú)刷直流電機(jī)，額定功率6.8kW，峰值功率可達(dá)20kW。日本普利司通公司和豐田公司曾在2003年?yáng)|京汽車(chē)展上分別推出動(dòng)力阻尼型車(chē)輪內(nèi)裝式電機(jī)系統(tǒng)和燃料電池概念車(chē)FINEN，應(yīng)用的就是輪轂驅(qū)動(dòng)技術(shù)。美國(guó)通用汽車(chē)高級(jí)技術(shù)研發(fā)中心將其自行研制的輪轂電機(jī)技術(shù)應(yīng)用到雪弗蘭s-10皮卡車(chē)中，給車(chē)輪增加的重量只有約15kg，卻可產(chǎn)生約25kW的功率，產(chǎn)生的扭矩比普通的雪弗蘭s-10四缸皮卡車(chē)高60%，加速性能也有所提高。法國(guó)TM4公司設(shè)計(jì)的一體化電動(dòng)輪，將輪轂電機(jī)技術(shù)結(jié)合到

26、外轉(zhuǎn)子永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中，額定功率18.5kW,額定轉(zhuǎn)矩950r/min,額定工況下的平均效率可達(dá)96.3%,峰值功率達(dá)80kW,峰值扭矩60,m最高轉(zhuǎn)速1385r/min。從各種驅(qū)動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,采用輪轂電機(jī)技術(shù)的電機(jī)被視為電動(dòng)汽車(chē)的最終驅(qū)動(dòng)形式。隨著電池技術(shù)、動(dòng)力控制系統(tǒng)和整車(chē)能源管理系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)研發(fā)的不斷深入,電動(dòng)機(jī)性能的不斷提高,輪轂電機(jī)技術(shù)將在電動(dòng)汽車(chē)上取得更大成功。213車(chē)用電機(jī)控制技術(shù)集成化、全數(shù)字化和智能化發(fā)展按照電機(jī)的不同類(lèi)別,車(chē)用電機(jī)控制技術(shù)可分為異步電機(jī)控制技術(shù)、永磁同步電機(jī)控制技術(shù)和開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)。異步電機(jī)控制技術(shù)發(fā)展較成熟,具有相對(duì)優(yōu)勢(shì),主要有

27、矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)和最大功率控制技術(shù)三種。（1）矢量控制技術(shù)是比較成熟并常用的異步電機(jī)控制技術(shù),基于坐標(biāo)變換的技術(shù),將電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電壓、電流、磁勢(shì)、磁鏈瞬時(shí)值所產(chǎn)生的效應(yīng)用空間矢量來(lái)表示,以轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶繛閰⒖甲鴺?biāo),通過(guò)三相到兩相的坐標(biāo)變換,實(shí)現(xiàn)定子電流轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量的解耦,進(jìn)行獨(dú)立控制和調(diào)節(jié),使其異步電機(jī)具有和直流電動(dòng)機(jī)一樣優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特性。其中轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制是20年來(lái)實(shí)際應(yīng)用最為普遍、最為成熟的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)技術(shù),動(dòng)態(tài)性能好,調(diào)速范圍寬,但是控制性能仍然受到電機(jī)參數(shù)變化的較大影響。（2）直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)摒棄了矢量控制中解耦的思想,將轉(zhuǎn)子磁通定向更換為定子

28、磁通定向,通過(guò)控制定子磁鏈的幅值及其矢量相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角,從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)矩的目的,具有控制手段直接、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單高效、控制性能優(yōu)良、動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速等特點(diǎn),非常適合應(yīng)用于車(chē)用控制。其缺點(diǎn)是具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和低速性能差。消除或減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、提高調(diào)速范圍、加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)是這一技術(shù)改進(jìn)的主要內(nèi)容,也是其與矢量控制技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。目前已有將現(xiàn)有的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)和矢量控制技術(shù)相結(jié)合,取長(zhǎng)補(bǔ)短,構(gòu)成性能更優(yōu)越的控制系統(tǒng)。（3）最大功率控制技術(shù)可以改進(jìn)常規(guī)矢量控制異步電機(jī)在低負(fù)荷區(qū)內(nèi)效率低、功率因數(shù)低、與驅(qū)動(dòng)裝置不匹配的問(wèn)題,在整個(gè)運(yùn)行范圍的每一個(gè)工作點(diǎn)都能使系統(tǒng)效率最大,是一種很有前途值得關(guān)注的控制技術(shù)。其缺點(diǎn)是

29、控制中磁通減弱,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)變慢,而且控制裝置比較復(fù)雜,成本太高,實(shí)用價(jià)值較低。永磁同步電機(jī)控制技術(shù)是永磁同步電機(jī)在高速運(yùn)作時(shí)采用弱磁控制技術(shù),使電機(jī)保持較寬的恒功率范圍,滿足電動(dòng)車(chē)負(fù)載要求；在低速運(yùn)作時(shí)采用矢量控制技術(shù),包括氣隙磁場(chǎng)定向、轉(zhuǎn)子磁鏈定向、定子磁鏈定向等。其中車(chē)用中小容量電機(jī)常采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制技術(shù),是異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制的推廣。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)采用斬波控制,輸出恒轉(zhuǎn)矩特性；高速運(yùn)行時(shí)采用相角控制,通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)通角來(lái)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。但是這種控制技術(shù)還存在利用率低、運(yùn)行可靠性低等缺點(diǎn)。目前,車(chē)用電機(jī)控制技術(shù)向集成化、全數(shù)字化和智能化方向

30、發(fā)展。（1）集成化包括車(chē)用電機(jī)與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)或變速箱的集成,和電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器的開(kāi)關(guān)器件、電路、控制、傳感器、電源和無(wú)源器件集成到標(biāo)準(zhǔn)模塊中構(gòu)成電力電子組件。前者可以減小整個(gè)系統(tǒng)的重量和體積,有效地降低系統(tǒng)制造成本；后者可以較好地解決不同工藝電路之間的組合和高電壓隔離等問(wèn)題,具有較高的集成度,也可以有效減小體積和重量,但目前還存在分布參數(shù)、電磁兼容、傳熱等具有較高難度的技術(shù)問(wèn)題，而且還不能有效地降低成本。（2）全數(shù)字化是在微電子學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐步發(fā)展，高速、高集成度、低成本的微機(jī)專(zhuān)用芯片以及數(shù)字信號(hào)處理（DSP）等廣泛應(yīng)用下實(shí)現(xiàn)的，包括驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字化、驅(qū)動(dòng)到數(shù)控系統(tǒng)接口的數(shù)字化以及測(cè)量單元

31、數(shù)字化，使改變控制策略、修正控制參數(shù)和模型更加簡(jiǎn)單易行，提高控制系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性，并具有保護(hù)、故障監(jiān)視、自診斷等其它功能，完善車(chē)輛的整體運(yùn)行狀況。（3）非線性智能控制技術(shù)在車(chē)用電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，包括變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、專(zhuān)家系統(tǒng)、遺傳算法等，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、響應(yīng)更加迅速、抗干擾力加強(qiáng)、穩(wěn)定性增加，以此大大提高整個(gè)系統(tǒng)的綜合性能。2.2純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快在純電動(dòng)汽車(chē)的第一個(gè)發(fā)展階段，全世界有9個(gè)大型汽車(chē)廠10種純電動(dòng)汽車(chē)投入小規(guī)模生產(chǎn)（表2）。如通用汽車(chē)開(kāi)發(fā)的純蓄電池電動(dòng)汽車(chē)EV1最高時(shí)速可達(dá)128千米/小時(shí)，從靜止加速到千米/小時(shí)只需9秒，一次充電可行駛1

32、44千米，其后通用IMPACT電動(dòng)車(chē)一次充電續(xù)駛里程達(dá)到190千米；還有福特汽車(chē)公司和通用電氣公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)EXE-1、EXE-II電動(dòng)汽車(chē)；豐田公司生產(chǎn)的RAV4電動(dòng)汽車(chē)由鉛酸電池改為鎳氫電池，單次充電可行駛200千米，零售價(jià)4.2萬(wàn)美元/輛，其中電池成本占整車(chē)成本的40%；日產(chǎn)汽車(chē)公司1998年在日本和美國(guó)銷(xiāo)售的ALTRA電動(dòng)車(chē)采用鋰電池，循環(huán)壽命長(zhǎng)，可反復(fù)使用1200次，續(xù)駛里程124千米；1997年法國(guó)雷諾公司推出裝備鋰電池的標(biāo)致106電動(dòng)汽車(chē)；大眾汽車(chē)公司在第18屆國(guó)際電動(dòng)汽車(chē)展會(huì)上推出的電動(dòng)汽車(chē)能量來(lái)自300公斤的充電電池，在12秒內(nèi)可從0加速到100千米/小時(shí)，最高車(chē)速140千米/

33、小時(shí)。關(guān)注第二代純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)研發(fā)的，有Heuliez、三菱、富士重工、通用等汽車(chē)企業(yè)，以及屬于電力系統(tǒng)的法國(guó)電力公司、東京電力公司，以及東芝、日立、東洋電機(jī)、三洋電機(jī)、旭化成、NEC等機(jī)電跨國(guó)公司。目前，純電動(dòng)汽車(chē)在美、日、歐等國(guó)家和地區(qū)得到了一定程度上的商業(yè)化應(yīng)用，歐洲地區(qū)已有1萬(wàn)輛純電動(dòng)汽車(chē)，美國(guó)也陸續(xù)從中國(guó)批量進(jìn)口純電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)嘗試。豐田、日產(chǎn)、富士重工、三菱、通用、福特也在推進(jìn)批量生產(chǎn)計(jì)劃。從大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化角度來(lái)看，第二代純電動(dòng)汽車(chē)還存在著技術(shù)、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施配套、政府政策支持等方面的瓶頸，在轎車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展還沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目的，大部分產(chǎn)品集中于短途低速、城區(qū)公共交通及旅游區(qū)交通等

34、領(lǐng)域。表2國(guó)外主要純電動(dòng)乘用車(chē)型技術(shù)對(duì)比與發(fā)展計(jì)劃企業(yè)合作者車(chē)型上市時(shí)間/上市計(jì)劃一次充電續(xù)駛里程（km）最咼車(chē)速km/h充電時(shí)間企業(yè)發(fā)展計(jì)劃本田本田年月從充到年前產(chǎn)量已超過(guò)輛企業(yè)合作者車(chē)型上市時(shí)間/上市計(jì)劃一次充電續(xù)駛里程（km）最咼車(chē)速km/h充電時(shí)間企業(yè)發(fā)展計(jì)劃豐田豐田年上市，年停產(chǎn)完全充電年前產(chǎn)量已超過(guò)輛豐田、松下投資合作開(kāi)發(fā)鋰離子電池組電動(dòng)概念車(chē)上市充滿年前后在小型車(chē)領(lǐng)域發(fā)展通用通用汽車(chē)年底上市，年被迫停產(chǎn)（鉛酸電池）（鎳氫電池）無(wú)電子限速器分鐘充到與美國(guó)電力研究協(xié)會(huì)及多家電力企業(yè)合作，以保證譯電服務(wù)雪佛蘭年量產(chǎn)雪佛蘭純電動(dòng)車(chē)系列，將現(xiàn)在型鋰電池組的體積和成本縮減，直至電池發(fā)展到能夠

35、滿足純電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化的要求。日產(chǎn)與公司合資成立S量產(chǎn)鋰離子電池電動(dòng)概念車(chē)年生產(chǎn)日產(chǎn)汽車(chē)將于年批量生產(chǎn)純電動(dòng)汽車(chē)，并投放日本和歐洲市場(chǎng)；同時(shí)雷諾日產(chǎn)簽署以色列電動(dòng)汽車(chē)項(xiàng)目富士與東京電力公斯巴魯年投產(chǎn)分鐘充到年左右在小型純電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域企業(yè)合作者車(chē)型上市時(shí)間/上市計(jì)劃一次充電續(xù)駛里程(km)最咼車(chē)速km/h充電時(shí)間企業(yè)發(fā)展計(jì)劃重工司合作開(kāi)發(fā)鋰離子電池組0分鐘完成充電發(fā)展年產(chǎn)輛菱投資湯淺電池，開(kāi)發(fā)鋰離子動(dòng)力電池純電動(dòng)年量產(chǎn)分鐘充到,小時(shí)充滿年前后實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車(chē)年產(chǎn)輛；年年中將純電動(dòng)汽車(chē)投放日本市場(chǎng)，約年歐洲上市；同時(shí)向法國(guó)提供電動(dòng)汽車(chē)及電池技術(shù)，幫助解決用電時(shí)蓄電池過(guò)熱問(wèn)題福特與全美汽車(chē)工人聯(lián)合會(huì)開(kāi)發(fā)業(yè)

36、界領(lǐng)先的新型操作方法框架年上市計(jì)劃生產(chǎn)一款純電動(dòng)車(chē)型，該車(chē)型將與福特福克斯車(chē)型共用生產(chǎn)平臺(tái)。戴姆勒與德國(guó)能源公司開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施建設(shè)的合作項(xiàng)目年前后計(jì)劃在年在以色列和丹麥銷(xiāo)售電動(dòng)車(chē)企業(yè)合作者車(chē)型上市時(shí)間/上市計(jì)劃一次充電續(xù)駛里程（km）最咼車(chē)速km/h充電時(shí)間企業(yè)發(fā)展計(jì)劃大眾在以鋰電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域與中國(guó)電池和汽車(chē)生產(chǎn)商比亞迪合作研發(fā)中，暫無(wú)里產(chǎn)計(jì)劃寶馬電動(dòng)實(shí)驗(yàn)車(chē)年底輛試運(yùn)行研發(fā)中，從上實(shí)施運(yùn)行實(shí)驗(yàn)資料來(lái)源：上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所（ISTIS）分析整理3混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)展動(dòng)態(tài)根據(jù)國(guó)際電子技術(shù)委員會(huì)的定義，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)是一種能夠根據(jù)特定的運(yùn)行要求，從兩種或兩種以上能量源、能量?jī)?chǔ)存器或轉(zhuǎn)

37、化器中獲取驅(qū)動(dòng)力的汽車(chē)，在運(yùn)行中至少有一種能量?jī)?chǔ)存器或轉(zhuǎn)化器直接驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，并且至少有一種能量源、能量?jī)?chǔ)存器或轉(zhuǎn)化器能夠傳遞電能。目前發(fā)展較快的混合動(dòng)力汽車(chē)，一般使用熱機(jī)-電力混合型動(dòng)力系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)和高效二次電池（包括大容量電容器、飛輪儲(chǔ)能器），兼容機(jī)、電兩方面的工作特性的動(dòng)力系統(tǒng)。即以汽油機(jī)為主動(dòng)力，輔助以電動(dòng)機(jī)和一系列能量回收、儲(chǔ)存設(shè)備，將汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中浪費(fèi)的能量收集起來(lái)，轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，從而達(dá)到節(jié)省能源、減少排放的效果。與其他類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)相比，混合動(dòng)力的改造成本相對(duì)低，只需改造目前的加油站，不必重新投資建設(shè)新的燃料供應(yīng)站。但是，混合動(dòng)力汽車(chē)依然要搭載汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，只不過(guò)是比傳統(tǒng)發(fā)

38、動(dòng)機(jī)節(jié)能環(huán)保；而且，混合動(dòng)力汽車(chē)雖然在低速擁堵的城市路況中節(jié)油效果可達(dá)44%，但在高速行駛中的節(jié)油效果卻較弱。雖然與純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)等其它新能源汽車(chē)相比，混合動(dòng)力汽車(chē)在節(jié)能和環(huán)保方面還存在一定局限，被視為階段性的新能源汽車(chē)產(chǎn)品，但在目前發(fā)展階段下，混合動(dòng)力已經(jīng)憑借其日臻完善的技術(shù)，取得了較為迅速的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，獲得了一定的商業(yè)化成果。3.1混合動(dòng)力汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力汽車(chē)進(jìn)入實(shí)用化，需要具備高比能量和高比功率的能量存儲(chǔ)裝置，低成本、高效率的功率電子設(shè)備和燃料經(jīng)濟(jì)性高、排放低的發(fā)動(dòng)機(jī)。這一領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)與純電動(dòng)汽車(chē)相似，也是動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和各類(lèi)電子控制技術(shù)。3.1.1鎳氫電池廣泛應(yīng)用于

39、混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域如本文上一節(jié)純電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)所述，鎳氫電池是目前應(yīng)用最為廣泛的車(chē)用動(dòng)力電池主要應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域。鎳氫(Ni/MH)電池具有良好的耐過(guò)充、過(guò)放能力，不存在重金屬污染問(wèn)題，而且在工作過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電解液增減現(xiàn)象，可以實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)、免維護(hù)。與鉛酸電池和鎳鎘電池相比，鎳氫電池具有較高的比能量、比功率及循環(huán)壽命。其缺點(diǎn)是電池具有的記憶效應(yīng)較差，而且隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行，貯氫合金逐漸失去催化能力，電池內(nèi)壓會(huì)逐漸升高，影響到電池的使用。此外，鎳金屬昂貴的價(jià)格，也導(dǎo)致成本較高。在關(guān)鍵材料上，鎳氫電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)構(gòu)成，正極為鎳電極(Ni(0H)2)；負(fù)極一般采用金屬氫化

40、物(MH)；電解質(zhì)主要為液體，主要成份是氫氧化鉀(KOH)。目前鎳氫電池的研究重點(diǎn)主要在正、負(fù)極材料上，其技術(shù)研發(fā)相比較成熟，如表3。表3鎳氫電池關(guān)鍵材料及技術(shù)關(guān)鍵材料主要材料說(shuō)明負(fù)極材料ab5型稀土鎳系貯氫制備方法(貯氫合合金、AB2冶煉法：主要的制備方法，過(guò)程簡(jiǎn)單，但原料價(jià)格較高，合成材料均勻金MH)型Laves相性不夠好、比表面積小，需多次熔煉；貯氫合金化學(xué)法：原料為廉價(jià)的無(wú)機(jī)鹽或礦石，合成的材料均勻性好、比表面積大，但工藝尚不成熟。其他材料除了AB5和AB2型貯氫合金材料外，還包括AB型鈦系貯氫合金、A2B型鎂基貯氫合金、釩基固溶體合金、LaNi3和CaNi3合金等正極材料Ni（OH）

41、2（鎳電極）電解質(zhì)KOH技術(shù)發(fā)展歷程：袋式或有極板盒式鎳電極大電流放電性能差，活性物質(zhì)利用率低，導(dǎo)電性能差I(lǐng)II燒結(jié)式鎳電極導(dǎo)電性好，放電電壓穩(wěn)定，但孔隙率只有80%，電機(jī)容量不大III泡沫式鎳電極質(zhì)量輕，孔隙率高（大于95%）,活性物質(zhì)填充量大一般采用KOH水溶液，有時(shí)還會(huì)加入少量NaOH和LiOH作為電解液資料來(lái)源：上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所（ISTIS）分析整理目前許多歐美國(guó)家和日本企業(yè)都在研制車(chē)用鎳氫電池，并已實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)和使用，是混合動(dòng)力汽車(chē)研制中應(yīng)用最多的車(chē)載電池類(lèi)型。美國(guó)的Ovonic公司、日本的松下、豐田、本田、東北電力、湯淺、古河、三洋、新神戶(hù)電機(jī)等均推出了鎳氫電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽

42、車(chē)，德國(guó)的Varta公司、法國(guó)的SAFT公司和韓國(guó)的現(xiàn)代汽車(chē)公司也研制出電動(dòng)車(chē)用鎳氫動(dòng)力電池并裝車(chē)運(yùn)行。最典型的代表即目前混合動(dòng)力汽車(chē)量產(chǎn)規(guī)模最大的豐田普銳斯。豐田與松下合資成立的PEVE公司是目前世界最大的鎳氫動(dòng)力電池制造商。2009年2月，豐田還宣布將其與松下電器合資的松下電動(dòng)車(chē)能源公司（PanasonicEVEnergy）原計(jì)劃2010年啟動(dòng)的混合動(dòng)力車(chē)鎳氫充電電池項(xiàng)目提前到2009年。3.1.2永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)應(yīng)用同樣如前所述，在混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用較多的是永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)采用圓柱形徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)或盤(pán)式軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速范圍。按照磁鋼在電機(jī)中

43、的安放方式，永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可分為內(nèi)置式永磁無(wú)刷電機(jī)和表貼式永磁無(wú)刷電機(jī)，在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用的主要是前一種類(lèi)的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)，也稱(chēng)為混合式永磁磁阻電機(jī)。內(nèi)置式永磁同步電機(jī)在永磁轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上迭加了磁阻轉(zhuǎn)矩，以此來(lái)提高電機(jī)的過(guò)載能力和功率密度，而且易于弱磁調(diào)速，擴(kuò)大恒功率范圍運(yùn)行。這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)靈活、設(shè)計(jì)自由度大，在目前幾類(lèi)車(chē)用電動(dòng)機(jī)中是性能最好的，適合成為電動(dòng)汽車(chē)高效、高密度、寬調(diào)速牽引驅(qū)動(dòng)，已經(jīng)引起了各大汽車(chē)公司的關(guān)注，特別是獲得日本汽車(chē)公司的青睞，在混合動(dòng)力轎車(chē)上進(jìn)行較多應(yīng)用。如本田Insight、Civic電動(dòng)汽車(chē)，豐田Prius、Crown、EstimaEV電動(dòng)汽車(chē)，日產(chǎn)IeSS

44、a電動(dòng)I汽車(chē)等。美國(guó)汽車(chē)公司也在新車(chē)型設(shè)計(jì)中將永磁無(wú)刷電機(jī)作為主要采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，如美國(guó)UQM公司為美國(guó)軍方機(jī)動(dòng)車(chē)輛配套生產(chǎn)的30100kW系列驅(qū)動(dòng)電機(jī)就是采用的永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。但是，永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)受到永磁材料工藝的影響和限制。在受到振動(dòng)、高溫和過(guò)載電流作用時(shí)，永磁材料的導(dǎo)磁性能可能會(huì)下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象，將降低永磁電動(dòng)機(jī)的性能，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)。而且，永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在恒功率模式下的控制系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)很高。313電子元器件推動(dòng)混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)展混合動(dòng)力汽車(chē)需要大量應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制、電池管理、再生制動(dòng)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向以及其它系統(tǒng)的電子元器件。目前一部混合動(dòng)力汽車(chē)所用的電子元器件占汽車(chē)基本成本的比例為4

45、7%而傳統(tǒng)汽車(chē)中的電子元器件只占汽車(chē)基本成本的15%。其中最核心的是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和二極管，對(duì)于牽引驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)控制和發(fā)電機(jī)具有非常重要的作用。隨著混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，各類(lèi)應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車(chē)上的電子元器件銷(xiāo)售也不斷增長(zhǎng)。圖6是BusinessCommunications公司對(duì)于各類(lèi)混合動(dòng)力汽車(chē)用電子元器件市場(chǎng)規(guī)模的預(yù)測(cè)。2010200520042003引纂無(wú)極變彖電動(dòng)轉(zhuǎn)向、制動(dòng)童動(dòng)機(jī)、裳電機(jī)、集成功率器件電池、超電容、引攣控制器件資料來(lái)源：BusinessCommunications公司圖6混合動(dòng)力汽車(chē)用電子元器件市場(chǎng)規(guī)模（單位：百萬(wàn)美元）目前，混合動(dòng)力汽車(chē)是現(xiàn)階段解決環(huán)

46、保和能源問(wèn)題最為切實(shí)可行的新能源汽車(chē)方案，首要難題是降低成本。除了動(dòng)力電池、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之外，各類(lèi)電子元器件市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大、價(jià)格降低，亦是混合動(dòng)力汽車(chē)在電子控制系統(tǒng)領(lǐng)域降低成本、推動(dòng)銷(xiāo)售的重要方式之一。混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)不斷擴(kuò)大由于在對(duì)新能源汽車(chē)發(fā)展路線的選擇上存在差異，因此較早進(jìn)行混合動(dòng)力技術(shù)研發(fā)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的是日本汽車(chē)企業(yè)，特別是豐田與本田，占據(jù)了全球混合動(dòng)力領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)和銷(xiāo)售市場(chǎng)的主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)。豐田普銳斯自1997年上市以來(lái)一直占據(jù)全球混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)較大份額，再加上其Highlander、雷克薩斯RX等混合動(dòng)力產(chǎn)品，截至2009年1月底在全球累計(jì)銷(xiāo)量已超過(guò)170萬(wàn)輛。2009年3月，豐田與

47、法國(guó)電力公司（ElectricitedeFrance,EDF）合作，在法國(guó)斯特拉斯堡實(shí)施使用充電基礎(chǔ)設(shè)施的插電式混合動(dòng)力車(chē)（PHV）公路試驗(yàn)，這種系統(tǒng)將增加普銳斯的動(dòng)力蓄電池搭載量，并配置充電裝置，可以在家庭中進(jìn)行充電，使得只使用電機(jī)就能增加車(chē)輛的實(shí)際行駛里程，進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟(jì)性與排放性能。按照豐田的規(guī)劃，豐田在2012年之前還將推出10款新型混合動(dòng)力車(chē)，不僅要在小型車(chē)平臺(tái)上普遍采用混合動(dòng)力系統(tǒng)，還準(zhǔn)備逐步推向包括SUV在內(nèi)的幾乎所有車(chē)型；進(jìn)一步削減成本，將目前造價(jià)38萬(wàn)元的混合動(dòng)力系統(tǒng)成本縮減至1/4；推出第三代普銳斯，將其產(chǎn)量在原有基礎(chǔ)上提高70%，使總產(chǎn)量達(dá)到48萬(wàn)輛。除了豐田之外，本

48、田汽車(chē)公司在混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)也占據(jù)一定地位，憑借Insight、思域、雅閣等混合動(dòng)力產(chǎn)品位居美國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)銷(xiāo)量第2位。2008年，本田宣布將擴(kuò)大混合動(dòng)力車(chē)型的產(chǎn)品線，預(yù)計(jì)四款混合動(dòng)力車(chē)型的年銷(xiāo)售量將達(dá)到50萬(wàn)輛。為了增強(qiáng)混合動(dòng)力車(chē)型的產(chǎn)能，本田在日本鈴鹿工廠增設(shè)混合動(dòng)力系統(tǒng)電動(dòng)馬達(dá)的新生產(chǎn)線，將在單位時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)量提高一倍以上，2008年年底投產(chǎn)，其年產(chǎn)能預(yù)計(jì)將達(dá)到25萬(wàn)輛。近幾年，歐美國(guó)家政府及其汽車(chē)企業(yè)也在利益驅(qū)動(dòng)下重新審視混合動(dòng)力技術(shù)市場(chǎng)前景，調(diào)整自己的技術(shù)路線。美國(guó)參議院財(cái)政委員會(huì)在2007年通過(guò)能源促進(jìn)和投資法案2007（EnergyAdvancementandInvestmen

49、tActof2007），增加了對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)的稅收優(yōu)惠激勵(lì)措施。美國(guó)能源部與三大汽車(chē)公司簽定合同，進(jìn)行為期5年的混合動(dòng)力汽車(chē)研制開(kāi)發(fā)工作。2008年3月，瑞典工業(yè)部、環(huán)境部投入6200萬(wàn)瑞典克朗（約合1000萬(wàn)美元），支持瑞典相關(guān)機(jī)構(gòu)與薩伯轎車(chē)、沃爾沃轎車(chē)、大瀑布電力、ETC公司等聯(lián)合開(kāi)發(fā)下一代混合動(dòng)力環(huán)保汽車(chē)（可直接連接電源充電）。眾多歐美汽車(chē)企業(yè)相繼推出其混合動(dòng)力產(chǎn)品，與日本汽車(chē)廠商搶占市場(chǎng)份額。例如法國(guó)PSA集團(tuán)先后推出了貝靈格型和XSARA型混合動(dòng)力汽車(chē)；2008年9月，德國(guó)史古德利集團(tuán)（ScuderiGroup）與德國(guó)的馬勒公司、舍弗勒公司，瑞典的CargineEngineering

50、公司，美國(guó)的ConvergentScienee公司、蓋茨（Gates）公司合作，研發(fā)空氣燃油混合動(dòng)力（Air-Hybrid）發(fā)動(dòng)機(jī)；同時(shí)，克萊斯勒將混合動(dòng)力技術(shù)研發(fā)應(yīng)用于道奇公羊皮卡上，預(yù)計(jì)將在2010年推出相應(yīng)產(chǎn)品。表4世界主要汽車(chē)廠商已上市及擬上市的混合動(dòng)力汽車(chē)企業(yè)名稱(chēng)混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)品品牌年份企業(yè)名稱(chēng)混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)品品牌年份豐田汽車(chē)普銳斯轎車(chē)一代普銳斯轎車(chē)二代陸地巡洋艦雷克薩斯雷克薩斯雷克薩斯雷克薩斯雷克薩斯下一代普銳斯凱美瑞混合動(dòng)力版年以后本田汽車(chē)兩座轎車(chē)轎車(chē)雅閣混合動(dòng)力汽車(chē)三菱汽車(chē)無(wú)階梯公共汽車(chē)現(xiàn)代汽車(chē)混合動(dòng)力福特汽車(chē)混合動(dòng)力汽車(chē)多功能越野車(chē)通用汽車(chē)雪佛蘭-皮卡多功能運(yùn)動(dòng)型轎車(chē)通用商務(wù)

51、車(chē)雪佛蘭吉姆希雪佛蘭雪佛蘭雪佛蘭企業(yè)名稱(chēng)混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)品品牌年份雪佛蘭戴姆勒克萊斯勒重型卡車(chē)梅賽德斯-奔馳級(jí)道奇運(yùn)動(dòng)多功能車(chē)馬自達(dá)保時(shí)捷卡宴保時(shí)捷保時(shí)捷資料來(lái)源：上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所（ISTIS）分析整理專(zhuān)家認(rèn)為，雖然是由電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)結(jié)合使用的過(guò)渡車(chē)型，但作為一種既沒(méi)有破壞現(xiàn)有汽車(chē)制造產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、銷(xiāo)售、服務(wù)基本格局，同時(shí)符合環(huán)保與節(jié)能主題的“綠色”車(chē)輛，混合動(dòng)力還將持續(xù)在全球備受重視，預(yù)計(jì)還有40-50年的市場(chǎng)周期。2008年8月，印度調(diào)查公司RNCOS混合動(dòng)力車(chē)全球市場(chǎng)預(yù)測(cè)報(bào)告GoarCararor預(yù)測(cè)ao20102008-2015年全球混合動(dòng)力汽車(chē)的年均增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到12%。此

52、外，根據(jù)日本野村總研（Nomura）預(yù)測(cè)（圖7）,全球混合動(dòng)力車(chē)銷(xiāo)售到2012年會(huì)增至219萬(wàn)輛，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)33.31%；與混合動(dòng)力汽車(chē)相關(guān)的零部件銷(xiāo)售額將從2007年的28.3億美元增長(zhǎng)到2012年的70億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率將近20%?？梢源_信，未來(lái)幾年混合動(dòng)力汽車(chē)的市場(chǎng)分額還將不斷增長(zhǎng)，成為新能源汽車(chē)發(fā)展的最主要推動(dòng)力。資料來(lái)源：現(xiàn)代汽車(chē)公司、日本野村總研（Nomura）,上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所（ISTIS）分析整理圖7全球混合動(dòng)力汽車(chē)銷(xiāo)售現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)4燃料電池汽車(chē)發(fā)展動(dòng)態(tài)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，它可以直接將貯存在燃料與氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。燃料電池汽車(chē)被認(rèn)為是新能

53、源汽車(chē)的終極解決方案。世界上第一輪燃料電池汽車(chē)研發(fā)高潮在2000年左右，眾多發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)企業(yè)紛紛投入巨資，組成聯(lián)盟，進(jìn)行燃料電池車(chē)的相關(guān)研究、試驗(yàn)與生產(chǎn)。奔馳、通用、豐田等都認(rèn)為，到2004年燃料電池車(chē)將能批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。然而，這一預(yù)期很快在諸多技術(shù)瓶頸難題下以失敗告終，國(guó)際社會(huì)將對(duì)于燃料電池汽車(chē)未來(lái)產(chǎn)業(yè)化的預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)推到了2015之后。目前行業(yè)內(nèi)對(duì)于燃料電池汽車(chē)的技術(shù)研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入第二階段。與2000年之前各國(guó)投入造車(chē)和示范運(yùn)營(yíng)不同，這一階段的研究重點(diǎn)重新轉(zhuǎn)向應(yīng)用基礎(chǔ)研究，例如研究氫能本身的技術(shù)問(wèn)題、制氫和儲(chǔ)氫技術(shù)、高效的氫能轉(zhuǎn)換技術(shù)，以及車(chē)用燃料電池環(huán)境適應(yīng)性與降低貴金屬擔(dān)量影響電池壽命

54、和成本等辦法。4.1燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)燃料電池汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)有兩大類(lèi)，一類(lèi)是燃料系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，包括燃料電池制取、車(chē)載存儲(chǔ)、氫氣供給等技術(shù)；另一類(lèi)是燃料電池汽車(chē)開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)，包括燃料電池技術(shù)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)、電子控制技術(shù)等。燃料電池汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)、電子控制技術(shù)與純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)該領(lǐng)域的技術(shù)相同，這里不再?gòu)?fù)述。4.1.1燃料系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)燃料系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括氫燃料制取技術(shù)、車(chē)載存儲(chǔ)技術(shù)及供給的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。按照氫氣供給方式的不同，燃料電池的制取可分為兩種。第一種制取方式非常簡(jiǎn)單，直接使用純氫，與空氣一起供給電池組，能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的副產(chǎn)品是水，能量利用率高，排放污染小。但是其氫燃料供給的

55、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是很大問(wèn)題。目前可考慮到的利用商業(yè)手段制造、儲(chǔ)存、運(yùn)送和分配氫氣的可行方案有：用大規(guī)模天然氣制取設(shè)備集中制取，在加氣站與集中制取地之間用運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸液態(tài)氫，或用氫氣管道進(jìn)行連接；從化工冶煉廠制取氫，利用管路連通工廠和加氣站；在加氣站利用小規(guī)模的天然氣制取設(shè)備或水電解原理生產(chǎn)氫氣。此外，生產(chǎn)氫氣的方法還包括生物技術(shù)、煤炭、城市固體廢棄物，利用非峰值水利、風(fēng)力、太陽(yáng)能或核能電解制取等。第二種方式是以甲醇和汽油作為車(chē)載液體燃料，利用重整裝置技術(shù)制取氫氣，再供給燃料電池。汽油轉(zhuǎn)化氫的燃料電池系統(tǒng)具有可靠性高、成本低和性能好、排放低等優(yōu)點(diǎn)，雖然與甲醇重整制取氫相比系統(tǒng)較復(fù)雜、效率也比較低，但氫

56、含量為甲醇的2倍。而且，從基礎(chǔ)設(shè)施投資觀點(diǎn)出發(fā)，汽油燃料在每個(gè)加油站都能得到，不需額外增加基礎(chǔ)設(shè)施、燃料制造和設(shè)施分布投資，具有較高的使用價(jià)值。目前美國(guó)已有研制從汽油中提取氫的新型燃料電池，其燃料效率比內(nèi)燃機(jī)提高1倍，污染只有內(nèi)燃機(jī)的5%。因此，汽油燃料電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)起步時(shí)間雖晚，但能夠極大地促進(jìn)燃料電池商品化的進(jìn)程。這種方式還涉及到氫燃料車(chē)載存儲(chǔ)技術(shù)。氫的能量密度很低，常態(tài)是氣態(tài)，若要使氫燃料電池汽車(chē)的續(xù)駛里程與現(xiàn)有汽車(chē)相同，氫氣可采用高壓壓縮、超冷液化、金屬氫化物、活性炭吸附和碳納米技術(shù)幾種方式隨車(chē)儲(chǔ)存。4.1.2燃料電池技術(shù)燃料電池是燃料電池汽車(chē)的動(dòng)力源，對(duì)燃料電池的基本要求是：高比能量和

57、比功率；安全性好且成本低；對(duì)環(huán)境無(wú)危害，可回收性好。迄今已經(jīng)研發(fā)的多種類(lèi)型燃料電池中，以質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)的質(zhì)子交換膜燃料電池被認(rèn)為是最適合于汽車(chē)的燃料電池。壽命與成本，是第二輪燃料電池技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究中的關(guān)鍵問(wèn)題，也是制約燃料電池汽車(chē)商業(yè)應(yīng)用的主要障礙。首先是燃料電池的壽命問(wèn)題，根據(jù)專(zhuān)家測(cè)算，其電堆動(dòng)態(tài)壽命必須能達(dá)到5000小時(shí)以上。其次是成本問(wèn)題?，F(xiàn)在國(guó)際上每輛氫源燃料電池汽車(chē)的成本，一般在100萬(wàn)美元到200萬(wàn)美元之間，造價(jià)非常昂貴。而作為核心部件的燃料電池，也占據(jù)著燃料電池汽車(chē)成本的最大比重。根據(jù)美國(guó)能源部測(cè)算，目前氫燃料電池的生產(chǎn)成本約為500美元/千瓦。專(zhuān)家估計(jì)，只有當(dāng)燃料

58、電池的生產(chǎn)成本降至50美元/千瓦的水平時(shí)才能為消費(fèi)者所接受。也就是說(shuō)，當(dāng)一臺(tái)80千瓦車(chē)用燃料電池的成本降到目前汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格（約合3500美元）時(shí)，才能創(chuàng)造較大市場(chǎng)效益。降低成本的主要方法是關(guān)鍵零部件的批量生產(chǎn)，以及在研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中盡量減少昂貴的催化劑，使用低鉑擔(dān)量電極組件，或?qū)ふ倚碌膬r(jià)格較低的非貴金屬催化劑。就技術(shù)層面而言，美國(guó)在燃料電池技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)方面始終處于世界領(lǐng)先地位，日本、歐洲緊隨其后。鑒于目前氫氣在生產(chǎn)和儲(chǔ)存等方面仍存在技術(shù)障礙，氫氣管道和加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還需巨額資金投入，以及成本舉高不下等問(wèn)題，氫燃料電池汽車(chē)在未來(lái)10-20年出成果可能性較少。燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化路漫漫

59、氫動(dòng)力是汽車(chē)界公認(rèn)的最有希望的新能源汽車(chē)“終極目標(biāo)”，除了成本價(jià)格高外，它幾乎是傳統(tǒng)能源汽車(chē)最理想的替代者。各國(guó)政府和世界各大汽車(chē)生產(chǎn)商都積極推進(jìn)燃料電池的產(chǎn)業(yè)化。特別是在2000年左右，興起第一輪燃料電池汽車(chē)研發(fā)高潮。眾多發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)企業(yè)投入巨資，組成聯(lián)盟，進(jìn)行燃料電池車(chē)的相關(guān)研究、試驗(yàn)與生產(chǎn)。其中推進(jìn)示范項(xiàng)目是各國(guó)促進(jìn)燃料電池汽車(chē)發(fā)展的一個(gè)重要手段。世界各國(guó)已有10多個(gè)燃料電池汽車(chē)開(kāi)發(fā)展示項(xiàng)目，比較有代表性的示范項(xiàng)目有芝加哥-溫哥華-巴拉德項(xiàng)目、美國(guó)加州燃料電池合作計(jì)劃、歐洲燃料電池巴士項(xiàng)目、歐盟燃料電池巴士示范項(xiàng)目、歐洲電動(dòng)汽車(chē)城市運(yùn)輸系統(tǒng)（ELCIDIS）計(jì)劃、日本氫能及燃料電池示范項(xiàng)

60、目（JHFC）等。其中加州燃料電動(dòng)車(chē)示范項(xiàng)目和日本氫能及燃料電池示范項(xiàng)目取得較顯著效果。奔馳、通用、豐田等曾認(rèn)為，到2004年燃料電池車(chē)將能批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。然而，這一預(yù)期很快以失敗告終。2003年7月，最早將燃料電池汽車(chē)投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)之一的日本豐田汽車(chē)公司，召回了其出租的6輛燃料電池汽車(chē)，并宣布推遲另外6輛燃料電池汽車(chē)的租賃。其原因是儲(chǔ)存氫燃料的高壓氫氣罐在加注氫氣時(shí)出現(xiàn)了泄漏。而其他燃料電池汽車(chē)的試運(yùn)行，也在諸多技術(shù)瓶頸下陷入困境。許多企業(yè)停滯了對(duì)于燃料電池汽車(chē)研制和產(chǎn)業(yè)化嘗試。國(guó)際社會(huì)將對(duì)于燃料電池汽車(chē)未來(lái)產(chǎn)業(yè)化的預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)推到了2015之后，第二次試運(yùn)行高潮則出現(xiàn)在2010年左右。目前