中國新能源汽車產業(yè)與技術發(fā)展研究

高曉嵐

摘 要 發(fā)展新能源汽車，是我國由汽車大國邁向汽車強國的必由之路。自國務院發(fā)布并實施《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》以來，中國新能源汽車產業(yè)取得了舉世矚目的成就，成為引領世界汽車工業(yè)變革的重要力量。本文重點分析了新能源汽車產業(yè)未來發(fā)展趨勢，對中國新能源汽車產業(yè)發(fā)展技術路線進行了研究，討論了未來新能源汽車發(fā)展關鍵技術。

關鍵詞 新能源汽車 發(fā)展趨勢 技術路線 關鍵技術

中圖分類號：F426文獻標識碼：A

1新能源汽車產業(yè)發(fā)展趨勢

1.1新能源汽車為世界發(fā)展經濟發(fā)展注入新動力

電動化、網聯化、智能化、共享化正在成為汽車產業(yè)的發(fā)展潮流和趨勢。新能源汽車融匯新能源、新材料和互聯網、大數據、人工智能等多種變革性技術，推動汽車從單純交通工具向移動智能終端、儲能單元和數字空間轉變，帶動能源交通、信息通信基礎設施改造躍升，有效促進能源消費結構優(yōu)化、智能交通體系和智慧城市建設，具有廣闊市場前景和巨大增長潛近年來，主要汽車大國紛紛加強戰(zhàn)略謀劃、強化政策支持，跨國汽車企業(yè)相繼加大研發(fā)投入、完善產業(yè)布局。新能源汽車成為全球汽車產業(yè)轉型發(fā)展的主要方向和促進未來世界經濟持續(xù)增長的重要引擎。

1.2我國新能源汽車進入快速發(fā)展階段

經過多年的不斷努力，中國新能源汽車行業(yè)技術水平明顯提高，產業(yè)體系越來越完美，企業(yè)競爭力得到了極大的提升，產銷量、保有量連續(xù)四年躋身全球最高，智能化網聯化發(fā)展勢頭強勁，共享化應用市場崛起，產業(yè)進入交匯融合發(fā)展的新階段。同時，中國的新能源汽車也面臨市場競爭日趨激烈，發(fā)展動力需要改變，核心技術供應不足，產業(yè)生態(tài)還沒有健全等新形勢，新問題。我們必須抓住戰(zhàn)略機遇，鞏固良好勢頭，充分發(fā)揮基礎設施、信息和通信等方面的優(yōu)勢，以及不斷提高行業(yè)核心競爭力，從而促進新能源汽車產業(yè)快速發(fā)展。

1.3融合開放成為新能源汽車發(fā)展的新特征

隨著汽車電源、生產和消費模式的全面變革，新能源汽車產業(yè)生態(tài)正逐步從零件、車輛研發(fā)、生產和營銷服務之間的“鏈式關系”，演變成汽車、能源、交通信息和通訊等多主體多領域參與的“網絡生態(tài)”。 相互賦權和協調發(fā)展成為各種市場主體成長的內部需求。跨行業(yè)和跨領域的整合創(chuàng)新以及更加開放包容的國際合作成為新能源汽車行業(yè)發(fā)展的時代新特征。極大地增強了產業(yè)發(fā)展動力，激發(fā)了市場活力，推動形成互融共生、合作共贏的產業(yè)發(fā)展新格局。

2新能源汽車技術發(fā)展路線

電動汽車按動力系統電氣化水平分為兩類：一類是全部或大部分工況下主要由電動機提供驅動功率的電動汽車（稱為“純電驅動”電動汽車，如純電動汽車、插電式混合動力電動汽車、增程式電動汽車及燃料電池電動汽車）：另一類是動力電洪安量較小，大部分工況下要由內燃機提供驅動功率的電動汽車（稱為常規(guī)混合動力曳動汽車）。從培育戰(zhàn)略性新興產業(yè)角度看，發(fā)展電氣化程度比較高的純電驅動”電動汽車是我國新能源汽車技術的發(fā)展方向和重中之重要在堅持節(jié)能與新能源汽車“過渡與轉型”并行互動、共同發(fā)展的總體原則指導下，規(guī)劃電動汽車技術發(fā)展戰(zhàn)略。

2.1確立“純電驅動”的技術轉型戰(zhàn)略

順應全球汽車動力系統電動化技術變革總體趨勢，發(fā)揮我國的有利條件和比較優(yōu)勢，面向“純電驅動”實施汽車產業(yè)技術轉型戰(zhàn)略，加快發(fā)展“純電驅動”電動汽車產品。實施這一技術轉型戰(zhàn)略要依靠自主創(chuàng)新，堅持自主發(fā)展，突破電動汽車核心瓶頸技術;同時要充分利用國際資源，進一步提升我國汽車共性基礎技術水平，服務于“純電驅動”的技術轉型戰(zhàn)略。

2.2深化“三縱三橫”研發(fā)布局

深化“三縱三橫”的研究和開發(fā)布局，加強車輛集成技術革新。以純電動汽車、插電式混合動力汽車、燃料電池車為“三縱”，布置技術創(chuàng)新鏈，研發(fā)新一代模塊化高性能車輛平臺，解決了純電動汽車底盤一體化設計、多能量動力系統集成技術，突破汽車智能能源管理與控制、輕巧、低摩擦等常見節(jié)能技術，提高新能源汽車綜合性能，關鍵零部件技術取得突破。以動力電池和管理系統，驅動電機和動力電子設備，網絡與智能技術為“三橫”，關鍵零部件技術供應體系建設。進行進階模塊化動力電池和燃料電池系統技術的突破，探索下一代電機驅動系統解決方案，加強關鍵零部件智能網絡連接和系統開發(fā)，突破計算基礎平臺、云控制基礎平臺和其他技術瓶頸，為整車集成創(chuàng)新提供支撐。

3新能源汽車發(fā)展核心關鍵技術研究

3.1智能網聯技術創(chuàng)新工程

實施智能網聯創(chuàng)新工程，支持企業(yè)跨界協同，研發(fā)復雜環(huán)境融合感知智能網聯決策控制、復雜系統重構設計、智能網聯安全和多模式評價測試等關鍵技術，突破計算平合、云控平臺、高精度地圖與定位，V2X（汽車與外界信息交互）、關鍵傳感器、智能車載終端、線控執(zhí)行系統等核心技術與產品實施新能源汽車基礎技術提升工程，加快突破車規(guī)級芯片、車載操作系統新型電子電氣架構、高效高密度驅動電機系統等關鍵技術和產品。

3.2動電機

（1）基于永磁同步電機效率高、高效區(qū)寬、轉矩密度高、體重輕、調速范圍寬等優(yōu)點，相信未來電機永磁化將是必然趨勢之一。目前在混合動力轎車中大多采用的都是永磁同步電機，其中豐田普銳斯采用的就是功率已達50kW的永磁同步電機。

（2）數字控制系統包括硬件和軟件。硬件使用高速、高集成度和低成本的專用芯片，使電機驅動的電路將更為小型化、集成化;軟件的優(yōu)勢體現在電機控制方面，高性能的轉矩轉速控制以及在線辨識。

（3）電機驅動系統集成化也包含兩方面：機電集成和電力電子器件的集成。其中機電集成又包含車用電機和發(fā)動機集成構成混合動力發(fā)動機總成以及車用電機與變速箱的集成兩方面。這種集成方法更好地解決了不同工藝電路之間的組合以及高壓隔離等問題，對散熱設計進行改進，比較有效地壓縮了電力電子器件的體積及重量。

3.3動力電池

國家已出臺相應政策大力支持高能量密度的新型鋰離子動力電池的發(fā)展。主要體現在三個方面：一、工信部發(fā)布雙積分政策，借助高能量密度從而降低電池質量來獲得低的百公里電能消耗量Y時，給予1.2倍積分;二、2018年底補貼政策，強調了高能量密度時，補貼1.1～1.2倍;三、通過補貼的新能源汽車推廣目錄來看，三元鋰電池型號比例乘用車的份額不斷增加，2019年的模型批次已超過70%。 雖然國內新能源汽車在推廣方面成績不俗，但受“里程焦慮”的影響，家用純電動乘用車產品尚無大規(guī)模應用。 為了突破并滿足私人需求的終端市場，動力電池的能量密度需要進一步改進。 目前只有三元鋰離子動力電池和固態(tài)鋰離子動力電池有望達到2020年的目標，這將不可避免地導致家用動力電池技術的新格局。

第一類是技術領先型。 CATL公司，作為代表，已經具備三元鋰電池技術沉淀。他們的產品計劃將硅碳材料用作負極，有望達到350Wh / kg的目標。同時，CATL還在固態(tài)鋰電池方面取得了突破，325mAh的聚合物電芯具有良好的高溫循環(huán)性能。

第二類是技術跟隨型。由國軒高科、力神等作為代表，他們有強大的市場基礎，而且都在加快研發(fā)具有高能量密度的三元鋰電池技術。例如國軒高科在三元鋰電池技術方面取得了突破，根據科學技術部的官方消息，“高鎳正極+硅基負極”作為電池材料，其電池能量密度為281Wh / kg。但是，這樣的企業(yè)很少涉及固態(tài)鋰電池技術儲備，或將加速與三星日本研究院、青島能源、Sakti3（美國）等具備全固態(tài)鋰電池技術的企業(yè)合作。

第三類是技術轉型型。 以比亞迪，萬向等企業(yè)為代表，以磷酸鐵鋰電池為核心產品，能量密度增加空間太小，正在逐漸減少使用磷酸鐵鋰電池，加快轉型三元鋰電池技術路線。 此類企業(yè)具有較強的技術積累和技術意識嗅覺并有強大的研發(fā)支撐，或將加強與國能電池研究院、中國科學院青島能源研究所等研究機構的合作，以加快研發(fā)全固態(tài)動力電池。

3.4共性技術創(chuàng)新平臺建設

健全動力電池、智能網聯汽車等制造業(yè)創(chuàng)新中心市場化運行機制，聚焦行業(yè)關鍵共性技術研發(fā)，重點突破產業(yè)化過程涉及的核心工藝、專用材料與設備、標準和檢測等短板弱項，提升服務行業(yè)企業(yè)能力。引導汽車、能源、交通信息通信等跨領域合作，建立面向未來出行的新能源汽車與智慧能源、智能交通融合創(chuàng)新平臺，聯合攻關基礎交叉關鍵技術，提升新能源汽車及關聯產業(yè)融合創(chuàng)新能力。

3.5提升行業(yè)公共服務能力

行業(yè)機構統籌推進資源共享、科技中介、成果轉化等各類創(chuàng)新服務平臺共建共享，提高技術轉移、信息服務、人才培訓、項目融資、國際交流等公共服務支撐能力。應用虛擬現實、大數據、人工智能等技術，建立汽車電動化、網聯化、智能化虛擬仿真、測試驗證平合，提升整車、關鍵零部件元器件的測試評價能力。

3.6人資源與知識產權保障

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方法和激勵機制。我們應加快建立人才培養(yǎng)體系，優(yōu)化布局重點領域的學科，并指導高校、研究所和企業(yè)加強國際化人才培養(yǎng)。我們應弘揚企業(yè)家精神和工匠精神，提高人才評估機制，并引入股權、期權等多種激勵措施，推陳出新，增強創(chuàng)新活力和動力。深入實施國家知識產權戰(zhàn)略，并鼓勵研究人員開發(fā)髙價值核心知識產權成果。我們應嚴格加強知識產權保護體系建設并嚴厲打擊侵權行為。

參考文獻

[1] 崔勝民，韓家軍.新能源汽車概論[M].北京：北京大學出版社，2011.

[2] 潘建亮.中國新能源汽車之分析[J].汽車工業(yè)研究，2010（15）.

[3] 張鳴鶴.中國新能源汽車產業(yè)技術聯盟選擇與研究[D].沈陽：遼寧大學，2015.