新能源汽車科技發(fā)展的挑戰(zhàn)機會與展望

馬銀余

蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué) 甘肅省蘭州市 730060

1 新能源汽車定義

二零一二年七月九日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（二零一二-二零二零年）》，此規(guī)劃中所指新能源汽車主要分為純電動汽車、插電式混合動力轎車和燃料電池車輛。

2 新能源汽車類別

2.1 純電動汽車

純電車是由電動車蓄電池供給動力并由電機直接驅(qū)動的汽車。純電車的主要好處是:沒有燃料、零排放量，對大氣環(huán)境無環(huán)境污染。沒有發(fā)動機、噪聲小、構(gòu)造簡潔、故障率較少;能量轉(zhuǎn)化效率高，尤其是在交通擁堵的城市，汽車停止或等待時不耗費電能，甚至當(dāng)車輛制動時還能收回能量。不過純電車也有缺點:動力電池還沒有形成并大規(guī)模生產(chǎn)，能量密度較低，單次充滿電運行里程短;換用動力電池成本較高昂。根據(jù)統(tǒng)計，純電動汽車的三電（電池、電機和電控系統(tǒng)）生產(chǎn)成本占據(jù)了汽車整機生產(chǎn)成本的百分之五十左右，其中動力電池占據(jù)了三電生產(chǎn)成本的百分之七十;而動力電池壽命影響因素較多，且無法明確具體的應(yīng)用期限。因此，以純電動汽車提升競爭力的重要技術(shù)還是電池技術(shù)。

2.2 插電式混合動力汽車

插 電 式 混 合 動 力 車（Plug-in hybrid electric vehicle，簡寫PHEV），是介于純電車和燃料轎車二者之間的一款新能源車型，具有傳統(tǒng)車型的發(fā)電機、變速器箱、傳動控制系統(tǒng)、油路、油箱。也有純電動汽車的電池、電動機、監(jiān)控電路，而且鋰離子電池容積也特別大，有充電端口;它綜合了純電車（EV）和混合能源車輛（HEV）的優(yōu)勢，既能進行純電車、零污染的駕駛，又可利用混動模式提高車輛的續(xù)駛里程。而插電式混合動力車則為傳統(tǒng)燃油車輛添加了額外的純電力驅(qū)動系統(tǒng)。插電式混合動力汽車雖然具有相對大功率容量的動能燃料電池，但動力燃料電池體積遠小于一般純電動汽車的電池體積。針對短途時間能夠用純電動模型駕駛，只要有充電樁時即可直接對汽車完成補充，只要無充電樁時就能夠用混合動力模型（以內(nèi)燃機居多）駕駛，并及時給電池充電。插電式混合動力轎車，既具備了純汽車的無環(huán)境污染、噪音小，維修保養(yǎng)簡單的優(yōu)勢，也具備了傳統(tǒng)燃料轎車加油簡單，續(xù)航里程長的優(yōu)勢。

2.3 燃料電池汽車

燃料電池動力小車也是發(fā)電機的組成部分，其點燃動力電池的主要能力是使用氫與氧發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)速度，但并沒有進行完全點燃，而是直接變成電能的。動能電池的化學(xué)反應(yīng)流程中不能形成危害化學(xué)物質(zhì)，所以燃料電池轎車是無環(huán)境污染車型，因為動能汽車電池的能耗轉(zhuǎn)化效率比一般內(nèi)火機要提升2～3倍，所以在電能的使用和環(huán)境保護性方面，燃料電池轎車都是一個很理想的車型。蓄電池是儲存電力的能量存儲裝置，而能源動力電池則是指諸如氫氣或乙酰丙胺等的能源動力電池，運用電化學(xué)反應(yīng)把物理化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，原理類似于水力發(fā)電裝置。其燃料電池的主要能源是使用氫與氧之間的生化反應(yīng)速度，流程中形成了電荷移動，也因此形成了電流，由于燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程中沒有形成什么有害物質(zhì)，反應(yīng)速度的主要產(chǎn)物也是水，所以沒有空氣污染，也沒有噪聲，使得燃料電池汽車是一種真正的潔凈能源汽車。

3 新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大

經(jīng)計算，二零一八年全世界清潔能源汽車的總生產(chǎn)量為122.07萬臺，比去年上升了百分之五十點四六以上。在二零一八年期間，國家政府的政策調(diào)控雖然對清潔能源汽車的市場推廣影響很大，如二零二零年世界保有量達到了一千零二十三萬臺，同增百分之四十三，而二零一六-二零二零年CAGR則達到了百分之五十以上。經(jīng)計算，2021H1世界新能源汽車銷量將實現(xiàn)二百六十五萬臺，同增百分之一百六十八，高速增長原因主要系同期受疫病影響的基數(shù)相對較少，如二零二零年世界全年銷售量約為三百二十四萬臺，盡管受疫病影響卻有了百分之四十三的上升。而且從產(chǎn)量和銷售數(shù)量中依然可以發(fā)現(xiàn)，清潔能源車的規(guī)模已相當(dāng)可觀，并且隨著中國全國碳減排行動的逐步推進，清潔能源車的銷售數(shù)量與保有量將有望逐步擴大而且就趨勢來說，其規(guī)模也還將會逐步地繼續(xù)擴大起來。

3.2 技術(shù)水平的提升飛快

二零一四年，在關(guān)于國內(nèi)的汽車的百人會當(dāng)中，國家工信部的副部長苗圩也曾指出，國內(nèi)目前乘用車主要型號的接續(xù)功能均已達到三百公里以上，這一數(shù)值已和全球的領(lǐng)先科技水平保持了同步。以上這二項主要技術(shù)指標(biāo)相對于比二零一二年的世界平均水平，中國建筑單體能源密度增加了二倍以上，而整體價格則下降了百分之七十。從中可以發(fā)現(xiàn)，在技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的持續(xù)突破，是清潔能源在國內(nèi)建筑汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展最重要的驅(qū)動力。

3.3 企業(yè)總體實力提升

全世界大部分的車輛企業(yè)，目前也都開始投資了對新能源車輛的進一步發(fā)展研究工作，就新能源車輛研發(fā)中在整車和動能燃料電池的各種資源投放占比來說，不少企業(yè)都已經(jīng)超過了8%以上，而且這個數(shù)值甚至比全世界的平均值都要高出。當(dāng)前階段，骨干汽車企業(yè)集團如比亞迪和北汽等均已在動力電池方面有著比較完善的研究能力，而市場上慘烈的競爭又在極大地推動了企業(yè)總體能力的持續(xù)提升，這也對目前新能源技術(shù)的開發(fā)產(chǎn)生了一定的促進效果。

3.4 配套設(shè)備逐漸完善

目前，為減輕疫情對新能源車領(lǐng)域的危害，國家暫緩補償政策至二零二一年，產(chǎn)業(yè)發(fā)展正在逐步復(fù)蘇中。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計據(jù)表明，二零二零年，中國新能源汽車產(chǎn)量達一百三十六點六萬臺，產(chǎn)量將比二零一九年有所回升。銷售方面，經(jīng)過多年來對清潔能源汽車行業(yè)完整生態(tài)圈的培育，其管理體系逐漸完善，豐富和多樣的清潔能源汽車產(chǎn)品越來越適應(yīng)市場需求，使用條件也在逐漸優(yōu)化與完善，在上述措施下，清潔能源汽車行業(yè)日益獲得用戶的青睞。據(jù)統(tǒng)計，在二零一四-二零二零年，中國新能源汽車銷量將由七點五萬臺增長至一百三十六點七萬臺，并完成了跨越式發(fā)展。當(dāng)下國家也處在穩(wěn)步推動全省范圍內(nèi)的充電網(wǎng)建設(shè)之中。充電網(wǎng)在公共場所，以及人們居住的小區(qū)、工作單位和高速道路等重點生活生產(chǎn)地點的覆蓋面均有了很大的提升。數(shù)據(jù)表明到了二零一七年的年底，在中國境內(nèi)共建設(shè)充電公共樁數(shù)量已達到二十一點四萬戶，其保有量在世界遙遙領(lǐng)。其中新用戶的私人樁配置率更高達80%。公共設(shè)備的配套建設(shè)，對清潔能源車輛在中國市場上的逐步開放程度和中國市民對清潔能源車輛的接納和青睞程度，均起了十分關(guān)鍵的影響效果。

4 新能源汽車對傳統(tǒng)汽車的影響

4.1 傳統(tǒng)燃油車陸續(xù)禁售

由于新能源汽車的高速增長以及氣候問題的日益嚴(yán)重，許多發(fā)達國家都已經(jīng)明確宣布，將全面對燃油汽車禁售。德國、印度將于二零三零年禁售汽油汽車，荷蘭、挪威將于二零二五年禁售汽油汽車，法國、英國也將于二零四零年禁售汽油汽車。在其它發(fā)達國家也紛紛宣布禁售傳統(tǒng)燃油汽車的同時，我國政府對國內(nèi)汽車行業(yè)也做出了一些規(guī)定，包括嚴(yán)格限制建設(shè)傳統(tǒng)燃料車項目;從嚴(yán)把控現(xiàn)有企業(yè)增加對現(xiàn)有傳統(tǒng)燃料車的生產(chǎn)能力;企業(yè)的燃油消耗負積分可以新能源車正積分抵債或置零，而汽車消費負積分也可以向其它公司購買新汽車的正積分等一些舉措。

4.2 傳統(tǒng)汽車行業(yè)將迎來新的挑戰(zhàn)和機遇

新能源車比較與傳統(tǒng)燃料車來說，最明顯的不同點就是可以取消發(fā)電機，而增加了電力驅(qū)動系統(tǒng)。因為發(fā)電機是由幾百個零件所構(gòu)成，包括了曲柄連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、氣缸活塞等，如果取消發(fā)電機，另一方面，對于那些墨守成規(guī)，安于現(xiàn)狀的大公司，將會被歷史的舞臺所拋棄;另外，一些勇于創(chuàng)新，勇于挑戰(zhàn)的公司也會乘著中國汽車產(chǎn)業(yè)變革的東風(fēng)，積極迎接新的挑戰(zhàn)與成長機會，以促進公司轉(zhuǎn)型改造，這些公司也可及時進行改造提升的計劃，包括開發(fā)新的應(yīng)用于清潔能源汽車的其它機械傳動產(chǎn)品，以增強競爭力;同時還可尋找新的合作方，引入新的生產(chǎn)方式，為清潔能源企業(yè)提供相關(guān)服務(wù)。

5 新能源汽車技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

5.1 核心技術(shù)還較薄弱

近幾年來，國家的發(fā)動機公司盡管一直加強了對該行業(yè)科技方面的關(guān)注和投入，同時盡管我國在很多零部件方面也已經(jīng)具有了較高水平的研制技術(shù)水平和能力，不過也因為起步相對較晚，所以目前中國在許多技術(shù)方面像整機工藝、電動機控制技術(shù)以及電池管理系統(tǒng)等方面，仍然和外國的領(lǐng)先技術(shù)水平還存在著相當(dāng)?shù)木嚯x，這也導(dǎo)致了目前中國的清潔燃料發(fā)動機技術(shù)在生產(chǎn)可靠程度、適應(yīng)性和工程性等方面都還處在技術(shù)落后的初級階段。

5.2 對資源的整合程度低

目前國內(nèi)外的清潔能源車市場出現(xiàn)了百家爭鳴的火熱景象，巨大的競爭市場在一定程度可以促進各個公司都主動加大對清潔能源車輛的科技研發(fā)和投入，為清潔能源汽車行業(yè)發(fā)展提供必要的有利因素。但由于公司內(nèi)部很少有協(xié)作溝通，所以各自自成一派、各自研究方向，各大公司也都為最大效益而孤軍奮斗，這樣人才與技術(shù)資源整合上的失衡，將會導(dǎo)致大量的較低水平與重復(fù)性的研發(fā)過程，所耗費的將是發(fā)展新能源汽車技術(shù)的整體，寶貴時間和資源對我國的人才資源的優(yōu)勢發(fā)展將產(chǎn)生不良負面影響。

5.3 基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善

由于我們現(xiàn)階段對新能源車的發(fā)展還離不開對有關(guān)基礎(chǔ)配合的建立，再加上目前的用地建筑面積較大，因此基建工作量也較大，而我們目前經(jīng)濟還處在發(fā)展中階段，在基礎(chǔ)配合的建立和支持等領(lǐng)域與國家還有著較大的差異，總體投資和新型技術(shù)發(fā)展的不完善使得我們新建和擴改補充網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和增強網(wǎng)絡(luò)覆蓋率工程的發(fā)展速度較慢。

6 新能源汽車技術(shù)發(fā)展面臨的機遇

6.1 符合社會與國家發(fā)展需求

世界的能源危機已經(jīng)加劇了，各大能源國家也開始朝著能源變革的方向發(fā)展。中國目前高度重視研究與發(fā)展清潔能源車輛科技，一方面能夠更有效的解決世界上目前存在的新能源危機與后工業(yè)革命產(chǎn)生的巨大壓力，另一方面還能夠促進中國在汽車行業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)性發(fā)展，從而加快了中國在汽車行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)提升與轉(zhuǎn)化進度。所以，中國目前重視對清潔能源車輛領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，完全符合了我國政府政策和經(jīng)濟與社會發(fā)展的總體要求。

6.2 市場機會加大

中國的新能源車所存在的市場機遇表現(xiàn)在二方面:首先，中國的地域差異性使得經(jīng)濟社會發(fā)展處在不均衡態(tài)勢，導(dǎo)致了各個消費階層的消費者對車輛具有多樣化的個性要求。在這個現(xiàn)狀下，有針對性地開展清潔能源汽車產(chǎn)業(yè)的市場開發(fā)，對于清潔能源汽車的前期導(dǎo)入將有著很重要的幫助。第二，由于中國城市化發(fā)展迅速，城鄉(xiāng)居民機動車擁有量也在大幅增長，而城市交通的擁堵加上廢氣環(huán)境污染已經(jīng)加劇，形成了中國社會各界高度關(guān)切的民生問題，這也給清潔能源汽車的廣泛投入使用帶來了巨大的發(fā)展機會。

7 新能源汽車技術(shù)發(fā)展展望

7.1 混合動力的電動汽車潛力巨大

目前中國新能源汽車發(fā)展在科技層次上來說，電力驅(qū)動的技術(shù)還沒有完善，不過中國的汽油技術(shù)已經(jīng)有了將近百余年的發(fā)展歷程，如果把二者互相混合應(yīng)用就可以在一定程度上解決中國能源科技領(lǐng)域的不足;同時因為我國的國土面積很大，而居住人數(shù)又具有較大的流動性，所以車輛在行駛時也必須保持著長期、遠跨度的行駛狀況，而目前在新能源技術(shù)中，混合動力的電動汽車所具備的續(xù)航能力也是最為長久的。此外，通過在車輛的動力系統(tǒng)中加入汽油發(fā)動機，也能夠發(fā)揮電動力結(jié)構(gòu)所推動的效果，這對今后純電動汽車的研發(fā)也是十分有益的。而在目前的能源混合電車中較為成熟的技術(shù)則是可插電式路線，這些電路結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)車輛使用者的個性化要求，來選擇采用哪種方式作為驅(qū)動系統(tǒng)，而這些結(jié)構(gòu)在產(chǎn)生了一定的社會經(jīng)濟效益和環(huán)境經(jīng)濟效益的同時，還普遍得到了車主的青睞，為能源混合電動轎車的未來發(fā)展提供了良好基礎(chǔ)。由此可見，目前正在中國大力發(fā)展的能源混合電動汽車，一方面具有相當(dāng)完善的科技基礎(chǔ)設(shè)施，另一方面又是適合中國當(dāng)前國情的發(fā)展策略。

7.2 開發(fā)純電動汽車為最終目的

中國目前在金融市場上首先出現(xiàn)的產(chǎn)品有電力混合型電動汽車和燃料電池轎車等發(fā)展模式，而其他能量型輔助運行的最重要因素則是中國目前對純電動汽車方面的研究技術(shù)水平還沒有完善。盡管中國目前已經(jīng)對電池方面的研發(fā)技術(shù)傾注了很多精力，但仍然有不少尚未完全突破的領(lǐng)先技術(shù)水平。不過我們不管是從環(huán)保的角度考慮，還是從新能源車的未來發(fā)展走向考慮，純電力的車型終將是新能源車的最終發(fā)展目標(biāo)。如今世界各國都在加強對動力電池技術(shù)的對持續(xù)性研發(fā)，但解決動力電池問題的真正解決還需相當(dāng)?shù)臅r日，但如果技術(shù)已經(jīng)成熟了，純電動汽車的投入使用將會給整個汽車行業(yè)帶來新的科技革命。