新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀與展望

蔣慶來，尹益文

（長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410217）

新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀與展望

蔣慶來，尹益文

（長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410217）

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)展之夢有望早日實現(xiàn)！

新能源汽車；產(chǎn)業(yè)政策；動力電池；驅(qū)動電機(jī)；整車電控

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)11-90-03

引言

中國是個汽車大國，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，包括專項資金支持、財政補(bǔ)貼、稅費減免、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，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]。

1 中國新能源汽車銷量突飛猛進(jìn)

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，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（純電動和插電式混合動力）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)作用下使得充電運營現(xiàn)在成了眾多商家競相爭搶的蛋糕，移動充電服務(wù)、眾籌建樁等多種運營模式相繼推出。不得不承認(rèn)新能源汽車發(fā)展浪潮已經(jīng)來臨。

2 中國政府對新能源汽車發(fā)展的高度重視

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年又密集出臺多項激勵政策（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。

圖1 中國政府出臺的促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展激勵政策

“以純電驅(qū)動為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向，當(dāng)前重點推進(jìn)純電動汽車和插電式混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化，推廣普及非插電式混合動力汽車、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年純電動汽車和插電式混合動力汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量力爭達(dá)到50萬輛，到2020年累計產(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。

在激勵措施上，除了中央的財政補(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?；馃?，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，還有一個重要影響因素得益于：上海市政府對燃油汽車實施限牌限行的政策，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，方便了市民切身感受新能源汽車的駕駛性能。

3 新能源汽車技術(shù)逐步實現(xiàn)體系化

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，并逐步實現(xiàn)體系化。電動汽車的技術(shù)體系可以用“三縱三橫”來描述，“三縱”是指燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動汽車，“三橫”指動力電池和電池組管理系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和控制單元、多能源動力總成控制系統(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 動力電池技術(shù)

動力電池技術(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力電池將使電動汽車實現(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汽車對動力電池的技術(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?！栋l(fā)展規(guī)劃》中對動力電池的技術(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/石墨體系動力電池能量密度達(dá)到 120Wh/kg，錳酸鋰（主）+三元/石墨體系動力電池能量密度達(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)的價格已降至3元/瓦時以下，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)趨向全自動化、綠色化；系統(tǒng)集成技術(shù)趨向智能化、模塊化。

表1 電動汽車對動力電池的技術(shù)要求

3.2 驅(qū)動電機(jī)技術(shù)

驅(qū)動電機(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，是電動汽車動力系統(tǒng)總成的心臟，其驅(qū)動性能決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)。電動汽車作為交通工具，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)狀可以從以下幾個方面歸納：1）車用驅(qū)動電機(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)2.68 kW/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，對混合動力汽車和純電動汽車的電機(jī)應(yīng)用工況提出了可靠性、耐久性考核規(guī)范、試驗工況及判定方法，典型產(chǎn)品進(jìn)行了大量試驗考核；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)幾個主要的電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)具備12萬輛左右電動汽車的電機(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。

表2 工業(yè)與汽車用電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用差別

3.3 整車電控技術(shù)

電動汽車動力系統(tǒng)各部件的工作由整車控制系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，對純電動汽車而言，電機(jī)驅(qū)動和制動能量回收的最大功率都受到電池放電/充電能力的制約，對于油電混合動力汽車和燃料電池混合動力汽車而言，由于其具有兩個或者兩個以上的動力源，增加了系統(tǒng)設(shè)計和控制的靈活性，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力和燃料電池電動汽車整車技術(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。

4 新能源汽車發(fā)展趨勢

可以看出，當(dāng)前突發(fā)猛進(jìn)的發(fā)展主要是由各級政策推動，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政補(bǔ)貼，新能源汽車的發(fā)展是繼續(xù)洶涌澎湃還是會歸于泡沫？這不得不引人深思。所幸有一點是明確的：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)化工作等等方面，還有很多工作需要大家齊心協(xié)力去完成，共同推進(jìn)新能源汽車穩(wěn)步快速發(fā)展，早日實現(xiàn)中國新能源汽車發(fā)展之夢！

[1] 陳全世. 先進(jìn)電動汽車技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013：5-7.

[2] 吳勝男,曾海鵬,童一帆等. 我國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策研究[J]. 汽車工程學(xué)報,2015,5（3）:157-164.

[3] 張紅偉.新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J].汽車實用技術(shù). 2016,9:22-24.

Present situation and prospect of new energy vehicles

Jiang Qinglai, Yin Yiwen

( Changsha vocational & technical college, Hunan Changsha 410217 )

With the Chinese government attaches great importance to the development of new energy vehicles and the rapid rise of China's automobile manufacturers, China's new energy vehicle sales have developed by leaps and bounds. New energy vehicles batteries, motors, and electronic control technology has gradually achieved the systemization. In our common efforts to promote the development of China's new energy vehicles is expected to realize early.

new energy vehicle; electric vehicle; industrial policy; Power battery; drive motor; electric vehicle

U463.8

：A

：1671-7988 (2017)11-90-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.11.032

蔣慶來，(1983-)，女，長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授，博士，研究方向為新能源汽車及其關(guān)鍵材料。