新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀與展望

新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀與展望蔣慶來;尹益文【摘要】隨著中國政府對新能源汽車發(fā)展的高度重視和中國汽車制造商的快速崛起，中國新能源汽車銷量有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，新能源汽車的電池、電機(jī)、電控技術(shù)也逐步實(shí)現(xiàn)了體系化.在大家共同的努力推進(jìn)下，中國新能源汽車發(fā)展之夢有望早日實(shí)現(xiàn)！【期刊名稱】《汽車實(shí)用技術(shù)》【年(卷)，期】2017(000)011【總頁數(shù)】3頁(P90-92)【關(guān)鍵詞】新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策;動(dòng)力電池;驅(qū)動(dòng)電機(jī);整車電控【作者】蔣慶來;尹益文【作者單位】長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410217;長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410217【正文語種】中文【中圖分類】U463.8CLCNO.:U463.8DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)11-90-03中國是個(gè)汽車大國，截止2016年底，汽車銷售量達(dá)到2800萬輛，保有量達(dá)到了1.94億(新能源汽車比例不足1%)，傳統(tǒng)燃油汽車給能源消耗和環(huán)境污染帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為了解決這一課題，發(fā)展新能源汽車是勢在必行［1］。近年來，國家從戰(zhàn)略層面提出來很多相關(guān)的新能源汽車扶持方針政策，推行了很多有效措施，包括專項(xiàng)資金支持、財(cái)政補(bǔ)貼、稅費(fèi)減免、放開牌照和通行限制等［2］,使得節(jié)能與新能源汽車不斷的朝著低碳化、節(jié)能化和智能化方向發(fā)展，并且在近期市場上有著不俗的表現(xiàn)，已經(jīng)到了新能源汽車發(fā)展的春天。但在此同時(shí)，還有一些關(guān)鍵課題有待大家齊心協(xié)力去解決，包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、核心技術(shù)開發(fā)等［3］。近三年來，隨著中國汽車制造商的崛起，中國新能源汽車產(chǎn)銷量開始突飛猛進(jìn)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截至2016年末，全球新能源汽車保有量達(dá)200萬輛，其中，中國以90萬輛排名第一，美國60萬輛排名第二，挪威超過10萬輛排名第三，其后依次為日本、德國、荷蘭、英國、法國、韓國、西班牙等。從工業(yè)和信息化部獲悉，2016年我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別為51.7萬輛和50.7萬輛，連續(xù)兩年產(chǎn)銷量居世界第一。國產(chǎn)新能源汽車（純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力）在2013年的全球銷量排行榜中還未見其蹤影，到2016年比亞迪新能源汽車以100183輛的銷量第二次蟬聯(lián)總冠軍并創(chuàng)歷史新紀(jì)錄。如此好的發(fā)展態(tài)勢吸引的眾多商家廠家投入到新能源汽車行業(yè)中來，產(chǎn)業(yè)鏈也在逐步完善。之前普遍都關(guān)心的充電不方便等問題在互聯(lián)網(wǎng)的交聯(lián)作用下使得充電運(yùn)營現(xiàn)在成了眾多商家競相爭搶的蛋糕，移動(dòng)充電服務(wù)、眾籌建樁等多種運(yùn)營模式相繼推出。不得不承認(rèn)新能源汽車發(fā)展浪潮已經(jīng)來臨。2009年，我國首次提出新能源汽車發(fā)展目標(biāo)；2010年，明確將新能源汽車作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。新能源汽車的發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)在2012年發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》（以下簡稱《發(fā)展規(guī)劃》）中得到進(jìn)一步加強(qiáng)和明確；2014年至2015年又密集出臺(tái)多項(xiàng)激勵(lì)政策（如圖1所示）；《中國制造2025》中對新能源汽車在2025年的目標(biāo)也提出了更高的要求，要加大力度發(fā)展自主品牌?！ㄒ约冸婒?qū)動(dòng)為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向，當(dāng)前重點(diǎn)推進(jìn)純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化，推廣普及非插電式混合動(dòng)力汽車、節(jié)能內(nèi)燃機(jī)汽車，提升我國汽車產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平”，《發(fā)展規(guī)劃》中對技術(shù)路線做出了明確的指示，目標(biāo)也很清晰：到2015年純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭達(dá)到50萬輛，到2020年累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛；燃料經(jīng)濟(jì)性到2015年當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，到2020年降至5.0升/百公里。《中國制造2025》中更進(jìn)一步要求到2025年新能源汽車平均油耗目標(biāo)值為4升/百公里。這樣高要求的產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)和油耗目標(biāo)使得各大車企競相開始了新能源汽車的投入開發(fā)，各級政府也積極開展新能源汽車的示范推廣。在激勵(lì)措施上，除了中央的財(cái)政補(bǔ)貼外，各級地方也都有相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，使得新能源汽車市場價(jià)格達(dá)到可以接受的程度。在各級政府的扶持下，全國各省市新能源汽車的推廣應(yīng)用都非常火熱，比較典型的就包括上海、北京、深圳、天津等。其中上海首當(dāng)其沖，2016年上牌新能源汽車有45060輛，保有量達(dá)102726輛，在全國率先成為新能源汽車推廣應(yīng)用總量逾10萬輛城市，同時(shí)躍居全球新能源汽車擁有量最大的城市。新能源汽車在上海得以占領(lǐng)市場的原因，除了很多區(qū)域可以享受三級補(bǔ)貼（如：國家、上海市、浦東區(qū)）外，還有一個(gè)重要影響因素得益于：上海市政府對燃油汽車實(shí)施限牌限行的政策，但對新能源汽車完全開放，這使得很多市民優(yōu)先選購新能源汽車。此外，上海市新能源汽車文化氛圍也營造得非常好，位于安亭的上海國際汽車城開放性地提供了各種新能源汽車試乘試駕體驗(yàn)，方便了市民切身感受新能源汽車的駕駛性能。在各級政府的推波助瀾下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)得以長足發(fā)展，相關(guān)技術(shù)不斷進(jìn)步，并逐步實(shí)現(xiàn)體系化。電動(dòng)汽車的技術(shù)體系可以用〃三縱三橫”來描述，〃三縱”是指燃料電池汽車、混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車，〃三橫”指動(dòng)力電池和電池組管理系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制單元、多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)。下面從不同領(lǐng)域介紹一下相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況：3.1動(dòng)力電池技術(shù)動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展是新能源汽車技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，以鋰離子電池為代表的新型動(dòng)力電池將使電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化（應(yīng)用于HEV、PHEV和EV領(lǐng)域）。表1列出了不同類型電動(dòng)汽車對動(dòng)力電池的技術(shù)要求，可以看出是有一定的應(yīng)用差別的，但是對動(dòng)力電池產(chǎn)品的考量維度基本上都是功率/能量密度、循環(huán)壽命、高低溫性能、安全性能等。《發(fā)展規(guī)劃》中對動(dòng)力電池的技術(shù)要求是到2020年要到達(dá)300Wh/kg，循環(huán)壽命達(dá)到3000次以上，成本低于1.5元/Wh。目前磷酸鐵鋰/石墨體系動(dòng)力電池能量密度達(dá)到120Wh/kg，孟酸鋰（主）+三元/石墨體系動(dòng)力電池能量密度達(dá)到150Wh/kg，這兩種體系都已規(guī)模應(yīng)用，單體和模塊均通過了QC/T743安全性的要求，但電池系統(tǒng)的安全性需進(jìn)一步關(guān)注。正在產(chǎn)品開發(fā)階段的三元/石墨體系動(dòng)力電池能量密度有更多的提升，但是單體和模塊的安全性尚需進(jìn)一步開展技術(shù)攻關(guān)。與2003年相比鋰離子電池能量密度提高了50%以上，系統(tǒng)的價(jià)格已降至3元/瓦時(shí)以下，系統(tǒng)質(zhì)保期達(dá)到5年/10萬公里；正負(fù)極材料技術(shù)及產(chǎn)業(yè)水平已進(jìn)入世界前列，正負(fù)極材料向高容量化、納米化方向發(fā)展；大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)趨向全自動(dòng)化、綠色化；系統(tǒng)集成技術(shù)趨向智能化、模塊化。3.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)器控制系統(tǒng)是新能源汽車核心部件（三大電：電池、電機(jī)、電控）之一,是電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)總成的心臟，其驅(qū)動(dòng)性能決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)。電動(dòng)汽車作為交通工具，要求電機(jī)高效率、高適應(yīng)性。由于成本及空間的限制，電動(dòng)機(jī)的出力也受到了制約，所以電機(jī)的高密度小型輕量化和低成本對整車來說至關(guān)重要。汽車與工業(yè)用電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用有較大的差別（表2）,因此需要進(jìn)行有針對性的開發(fā)研究。我國車用電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀可以從以下幾個(gè)方面歸納：1）車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品鏈部分共性基礎(chǔ)技術(shù)，如導(dǎo)磁硅鋼、稀土永磁材料、絕緣材料、位置傳感器等材料和器件取得了突破，并在車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)品中得到了良好的應(yīng)用。2）基于多層面分析、多領(lǐng)域集成的現(xiàn)代車用電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，以高密度永磁電機(jī)為代表各類車用電機(jī)取得了明顯進(jìn)步，電機(jī)的功率密度進(jìn)一步得到提升，可達(dá)2.68kW/kg，系統(tǒng)的最高效率達(dá)到94%以上。3）可靠性、耐久性和環(huán)境適應(yīng)性水平進(jìn)一步提高，對混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車的電機(jī)應(yīng)用工況提出了可靠性、耐久性考核規(guī)范、試驗(yàn)工況及判定方法，典型產(chǎn)品進(jìn)行了大量試驗(yàn)考核；4）電機(jī)制造工藝工程化開發(fā)，拼塊式鐵心、繞線技術(shù)、螺旋式水道與直接鑄造式水道和整體充磁等開始應(yīng)用于車用電機(jī)產(chǎn)品；5）電機(jī)系統(tǒng)批量制造能力建設(shè)，國內(nèi)幾個(gè)主要的電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)具備12萬輛左右電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)配套能力。車用電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢就是電機(jī)集成化、永磁化和控制系統(tǒng)數(shù)字化。3.3整車電控技術(shù)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)各部件的工作由整車控制系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，對純電動(dòng)汽車而言，電機(jī)驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)能量回收的最大功率都受到電池放電/充電能力的制約，對于油電混合動(dòng)力汽車和燃料電池混合動(dòng)力汽車而言，由于其具有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的動(dòng)力源，增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制的靈活性，使得汽車可以工作在多種模式下以適應(yīng)不同行駛工況的需求，獲得比傳統(tǒng)汽車更好的燃料經(jīng)濟(jì)性，降低有害物質(zhì)排放。整車控制技術(shù)目前國外比較成熟，特別是日本在混合動(dòng)力和燃料電池電動(dòng)汽車整車技術(shù)領(lǐng)域走在最前面，其專利幾乎覆蓋了目前我們能夠想到的方方面面，要想進(jìn)行突破難度非常大。輪轂電機(jī)、輪內(nèi)電機(jī)和輪邊電機(jī)等分散型電機(jī)高度實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，配合線控技術(shù)將是今后整車發(fā)展的必然方向?？梢钥闯?，當(dāng)前突發(fā)猛進(jìn)的發(fā)展主要是由各級政策推動(dòng)，而非純市場行為，那么發(fā)展浪潮過后，到2020年以后政府很可能就不再有財(cái)政補(bǔ)貼，新能源汽車的發(fā)展是繼續(xù)洶涌澎湃還是會(huì)歸于泡沫？這不得不引人深思。所幸有一點(diǎn)是明確的：新能源汽車今后的市場占有率不取決于現(xiàn)在的基數(shù)，而取決于當(dāng)下的發(fā)展是往上的還是往下的，如果面對此刻大好的形勢，能夠保持冷靜、戒驕戒躁，并在每個(gè)當(dāng)下保持穩(wěn)步往上發(fā)展的態(tài)勢，必將迎來新能源汽車真正的春天。當(dāng)然，在新能源汽車的電池技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、電輔技術(shù)、整車技術(shù)、裝配技術(shù)、核心材料技術(shù)、行業(yè)規(guī)范、公告管理、標(biāo)準(zhǔn)化