世界新能源汽车发展动态

1、电工文摘/综述10 前言由于石油储量日趋紧缺和燃油车辆有害排放物成为城市空气的主要污 染源,发展清洁、高效、可持续发展的新能源汽车技术,开发汽车清洁代用燃料并实 现产业化,成为当前世界汽车产业发展的最大焦点。广义上来讲,用比较清洁的替代燃料和电能为发动机提供动力的汽车均可 称为新能源汽车。按能源动力类型划分,主要可分为两大类:一类被统称为电动汽车, 包括蓄电池电动汽车或称纯电动汽车（BEV、混合动力汽车（HEV和燃料电池汽车 （FCEV;类是以天然气和液化石油气、醇类、醚类、植物油等为燃料的各类代用 燃料汽车。按汽车构造和启动原理方面划分为热机型动力系统、热机一电力混合动 力系统和电力型动力系

2、统三种。跨国公司期待新能源汽车突破2008年是全球汽车市场面临严峻考验的一年,席卷全球的金融危机使得全 球经济陷入衰退,实体经济受到牵连、消费不振,导致汽车产业深陷困境。不仅美 国、西欧、日本这样的成熟市场汽车销量大幅下滑,即使是中国、印度、俄罗斯等 近几年持续高速增长的市场,也深受打击。2009 年初,在密歇根州底特律市开幕的世 界三大车展之一的北美国际汽车展上,众多跨国公司推出的新能源汽车成为车展的 展示舞台。在美国,推动新能源汽车发展是奥巴马政府能源政策的重要组成部分。美国政府在 2009年4月宣布购买 1.76万辆美国三大汽车厂商制造的、包括新 能源汽车在内的节能车辆。按照政府规划,到

3、2015年,美国要有 100万辆充电式混合 动力车上路。为鼓励消费,政府规定,购买充电式混合动力车的车主可享受 7500美元 的税收抵扣。此外,政府还投入4亿美元支持充电站等基础设施建设,并设立 20亿美 元政府资助项目以扶持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。美国汽车厂 商和一些科研机构也在采取行动,争取在新能源汽车及其电池组的研发和生产方面 有所突破。通用汽车公司生产的充电式混合动力车Volt计划于明年上市。美国能 源部下属的国家实验室以及电池制造业联盟设立了研发和制造中心,为充电式混合 动力车提供高性能的锂电池组。汽车城底特律所在的密歇根州,正在通过税收优惠等手段吸引电池厂商前来落

4、户。4月份，道氏化学、韩国LG等4家电池制造商宣布在密歇根州总额达17亿美元的投资计划,相应获得了总额 5.4亿美元的税收优惠。图 1为 2000-2008年美国各类新能源汽车销量。图 1 2000-2008年美国各类新能源汽车销量（千辆（资料来源:美国能源信息部 EIA日本企业同样也成为开发和展示低燃耗车的主力之一。在2009年初的底 特律车展上，丰田汽车首次公开了混合动力汽车“普锐斯”新款与高档车“雷克萨斯” 的混合动力、电动车试制品;本田将展示混合动力车“Insight”。图2为1997-2006年 日本各类新能源汽车保有量。图 2 1997-2006年日本各类新能源汽车保有量（千辆（资

5、料来源JAMA新能源汽车解决方案多样化新能源汽车的种类繁多，从纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车，到 天然气汽车、液化石油气汽车、甲醇汽车、乙醇汽车、二甲醚汽车等各类代用燃料 汽车，每个国家都在世界新能源汽车发展动态 祝毓电工文摘/综述2选择自己的新能源汽车发展路径,呈现多样化发展态势。20世纪 90年代中期，美国克林顿政府制订发展电动车的“新一代汽车伙伴（PNGV计划”，集中研究电池 驱动的纯电动汽车。但由于纯电动汽车一次充电后的续驶里程短,充电时间长,降低 电池造价困难，在技术上也难以解决处理废旧电池二次污染、回收困难的问题，商业 化进展缓慢。同时，美国一些汽车公司还认为，柴油发动机一

6、方面在城市路况中经济 性不明显，另一方面依然要依赖石油资源，不能成为最终的替代燃料，不能代表汽车驱 动系统的发展方向。因此，布什政府执政后，不再积极鼓励发展纯电动汽车，重新提出 自由汽车（自由燃料Freedom CAR计划，实际上是放弃了纯电动汽车的研究,而更多 地转向燃料电池汽车技术的研发。这一时期，美国在氢燃料电池汽车领域取得了一 定的进展，其技术研发确实在世界处于先进水平。但是燃料电池汽车仍然有一系列 技术瓶颈有待突破，成本与基础设施建设等问题尚未解决，产业化进程缓慢。因此，近 几年美国政府在研发领域的投人开始重点转向纯电动汽车、混合动力汽车和某些代 用燃料汽车。2007年 9月，美国能

7、源部斥资 2150万美元资助11个旨在提高轻型汽 车发动机能效的研发项目，包括提高乙醇发动机燃料能效、研制先进润滑系统、研 发高效和清洁内燃发动机3个领域;加上来自工业界的匹配研发资金，其总经费接近 4300万美元。2007年 11月，美国能源部再斥资 2000万美元增强对插入式混合电动 汽车研发，其中与美国先进电池联盟（USABC对5个PHEV电池研发项目合作投资 1720万美元，并为密歇根大学提供近200万美元PHEV研究经费;加上USABC的匹 配资金，项目总投人达到3800万美元。2009年7月，美国能源部宣布250亿美元先 进汽车技术贷款项目的首批拨发情况，向福特、日产和特斯拉发放8

8、0亿美元低息贷 款，支持混合动力汽车、插电式混合动力汽车和柴油车的发展。欧洲是在汽车节能环保技术方面执行柴油技术战略最早、最彻底、最成功 的地区，清洁柴油机技术快速发展。在新能源汽车研发和制造领域中，欧洲较崇尚完 美零污染的纯电动汽车。其中最为成功和著名的就是电动标致 106车型。这种以镍 镉电池为动力的纯电动汽车经过十余年的发展。已经在欧洲各国，尤其是在政府部 门当中,拥有大量的用户。但是镍镉电池还存在一定技术局限性,寿命、性能、续驶 里程等都有待进一步发展,纯电动汽车的大规模产业化进程尚未完全成熟。对于燃 料电池汽车,欧洲国家认为燃料电池装备复杂,现阶段在保证质量前提下的装备体积 和质量较

9、大,只能在大型行驶路线较为固定的公共汽车上进行应用。在这一领域,欧 洲企业尚未进行产业化生产,较多还在示范运营,处于技术研发阶段。例如欧盟组织 的欧洲城市清洁交通（CUTE 和生态城市交通系统（Ecological City Transport System,ECTS 两个燃 料电池公共汽车示范项目,以及欧共体提出的进行车用蓄电池、燃料电池先进动力 系统计数开发“明日汽车”计划。目前,欧洲企业在现实利益的驱动下较多选择了混 合动力汽车开发和生产。2008年 3月,瑞典工业部、环境部联合投入 6200万瑞典克 朗（约合 1000万美元支持瑞典相关机构与萨伯轿车、沃尔沃轿车、大瀑布电力、 ETC

10、公司等联合开发可直接连接电源充电的下一代混合动力环保汽车。日本是最早开始发展电动汽车的国家之一。其汽车企业在产业发展上的主 导性较强,承担大部分的研发经费,对市场信号非常敏感,研发重点集中在能迅速获得 市场成效的项目上。因此。日本汽车企业从较早就将新能源汽车技术研发与生产重 点放在现阶段解决环保和能源问题最为切实可行的、也是能最快出业绩的混合动力 汽车上。目前,日本已经在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方 面走在了世界前列,在全球混合动力汽车市场上占据主导地位。最典型的就是丰田 Prius、本田Insight，它们最早投放市场，并逐渐取得经济效益，已成为其他汽车企业群 起而效之的

11、典范。不过日本也并未放弃氢能、生物燃料等其他新能源汽车领域的技 术研发和产业化。例如 2007年6月日本经济产业省制定了将氢气、生物燃料等新 能源作为燃料的下一代汽车普及计划。各类新能源汽车技术不断发展经过多年讨论和探索，目前国际上对于汽车能源和动力转型形成了比较一 致的看法:(1各种高新技术特别是新型动力电池技术的进步给纯电动汽车带来新的 发展机遇;(2混合动力作为新型汽车能源动力技术共性平台继承了先进内燃机技术, 结合了高效洁净的电力驱动方式,既充分利用现有燃料基础设施,又能包容各种代用 燃料,已成为新型动力系统汽车产业化的典型代表;(3燃料电池作为一种新兴能量转换装置,尽管目前还存在很多

12、需要克服的 技术障碍,但其作为新一代汽车能源动力系统的远期解决方案仍然被看好,各种资助 和示范验证正在进行;(4代用燃料汽车可以采用天然气、液化石油气、生物柴油、合成燃料、 醇类燃料、醚类等多种清洁替代能源,成为解决石油资源短缺的重要途径。各类新能源汽车技术都在不断发展。在车用动力电池领域,混合动力和纯 电动车用动力电池负责储存并为电动机提供电能,其性能、成本和安全性很大程度 上决定着混合动力电工文摘/综述3汽车和纯电动汽车的发展进程。从当前的技术水平以及发展趋势来看,铅酸电 池的技术最为成熟,但比能量低、自放电率高、循环寿命低,始终无法成为理想的车 用电池,正逐渐被其他新型电池所替代;镍镉电

13、池具有大电流放电能力强、比能量 高、维护简单等优点,但记忆效应严重缺乏、使用寿命较短、过度充电易发生爆炸, 且易污染环境,在车用电池的运用上已基本被淘汰;超级电容器续航时间短暂,只能作 为改善汽车性能和支持动力系统的辅助设备,无法成为汽车主动力源;镍锌电池拥有 很好的兼容性,但寿命短、锌电极不稳定,在汽车用动力电池领域的研发呈现消退之 势;镍氢电池是目前应用最为广泛的车用动力电池,由于其技术成熟度和成本上的优 势,在短期内仍将是混合动力汽车的首选动力;锂离子电池具有无记忆性、自放电率 低、环保、高比能量、高比功率等诸多优点,应用前景较好,一旦成本问题得到解决, 将取代铅酸电池和镍金属电池成为纯

14、电动汽车和插电式混合动力汽车的主要动力选 择。在车用驱动电机领域,最早在电动汽车中应用的直流电动机具有起步加速 牵引力大、控制系统较简单、控制性能好等优点,但直流电机转速不高,车辆在过载能力、转速范同、功率体积比、功率 重量比、系统效率、使用维护性等方面都受到限制,已不再应用在新研制的电动汽 车上。交流感应电动机质量轻、功率覆盖面宽广、转速高、冷却自由度高、对环境 适应性好、价格便宜、维修方便,控制性能可与直流电机性能相媲美,是目前美国电 动汽车驱动系统的主流产品,但仍然存在驱动电路复杂、效率及功率密度偏低、调 速性能较差、控制系统成本过高等缺点。永磁无刷电动机结构灵活、设计自由度 大、性能较好,适合成为电动汽车高效、高密度、宽调速牵引驱动,已经在混合动力 轿车上进行较多应用,但是受永磁材料工艺影响和限制较大,而且控制系统复杂,造价 很高;开关磁阻电动机（SwitchedReluctance Drive,SRD调速系统兼具直流、交流两 类调速系统的优点