新能源汽车发展现状与展望

新能源汽车发展现状与展望蒋庆来;尹益文【摘要】随着中国政府对新能源汽车发展的高度重视和中国汽车制造商的快速崛起，中国新能源汽车销量有了突飞猛进的发展，新能源汽车的电池、电机、电控技术也逐步实现了体系化.在大家共同的努力推进下，中国新能源汽车发展之梦有望早日实现！【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷)，期】2017(000)011【总页数】3页(P90-92)【关键词】新能源汽车产业政策;动力电池;驱动电机;整车电控【作者】蒋庆来;尹益文【作者单位】长沙职业技术学院，湖南长沙410217;长沙职业技术学院，湖南长沙410217【正文语种】中文【中图分类】U463.8CLCNO.:U463.8DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)11-90-03中国是个汽车大国，截止2016年底，汽车销售量达到2800万辆，保有量达到了1.94亿(新能源汽车比例不足1%)，传统燃油汽车给能源消耗和环境污染带来了巨大的挑战。为了解决这一课题，发展新能源汽车是势在必行［1］。近年来，国家从战略层面提出来很多相关的新能源汽车扶持方针政策，推行了很多有效措施，包括专项资金支持、财政补贴、税费减免、放开牌照和通行限制等［2］,使得节能与新能源汽车不断的朝着低碳化、节能化和智能化方向发展，并且在近期市场上有着不俗的表现，已经到了新能源汽车发展的春天。但在此同时，还有一些关键课题有待大家齐心协力去解决，包括基础设施建设、标准体系建设、核心技术开发等［3］。近三年来，随着中国汽车制造商的崛起，中国新能源汽车产销量开始突飞猛进。据相关统计，截至2016年末，全球新能源汽车保有量达200万辆，其中，中国以90万辆排名第一，美国60万辆排名第二，挪威超过10万辆排名第三，其后依次为日本、德国、荷兰、英国、法国、韩国、西班牙等。从工业和信息化部获悉，2016年我国新能源汽车产销量分别为51.7万辆和50.7万辆，连续两年产销量居世界第一。国产新能源汽车（纯电动和插电式混合动力）在2013年的全球销量排行榜中还未见其踪影，到2016年比亚迪新能源汽车以100183辆的销量第二次蝉联总冠军并创历史新纪录。如此好的发展态势吸引的众多商家厂家投入到新能源汽车行业中来，产业链也在逐步完善。之前普遍都关心的充电不方便等问题在互联网的交联作用下使得充电运营现在成了众多商家竞相争抢的蛋糕，移动充电服务、众筹建桩等多种运营模式相继推出。不得不承认新能源汽车发展浪潮已经来临。2009年，我国首次提出新能源汽车发展目标；2010年，明确将新能源汽车作为战略性新兴产业。新能源汽车的发展规划目标在2012年发布的《节能与新能源汽车发展规划（2012-2020年）》（以下简称《发展规划》）中得到进一步加强和明确；2014年至2015年又密集出台多项激励政策（如图1所示）；《中国制造2025》中对新能源汽车在2025年的目标也提出了更高的要求，要加大力度发展自主品牌。〃以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向，当前重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，推广普及非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车，提升我国汽车产业整体技术水平”，《发展规划》中对技术路线做出了明确的指示，目标也很清晰：到2015年纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆，到2020年累计产销量超过500万辆；燃料经济性到2015年当年生产的乘用车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。《中国制造2025》中更进一步要求到2025年新能源汽车平均油耗目标值为4升/百公里。这样高要求的产业化目标和油耗目标使得各大车企竞相开始了新能源汽车的投入开发，各级政府也积极开展新能源汽车的示范推广。在激励措施上，除了中央的财政补贴外，各级地方也都有相应的补贴政策，使得新能源汽车市场价格达到可以接受的程度。在各级政府的扶持下，全国各省市新能源汽车的推广应用都非常火热，比较典型的就包括上海、北京、深圳、天津等。其中上海首当其冲，2016年上牌新能源汽车有45060辆，保有量达102726辆，在全国率先成为新能源汽车推广应用总量逾10万辆城市，同时跃居全球新能源汽车拥有量最大的城市。新能源汽车在上海得以占领市场的原因，除了很多区域可以享受三级补贴（如：国家、上海市、浦东区）外，还有一个重要影响因素得益于：上海市政府对燃油汽车实施限牌限行的政策，但对新能源汽车完全开放，这使得很多市民优先选购新能源汽车。此外，上海市新能源汽车文化氛围也营造得非常好，位于安亭的上海国际汽车城开放性地提供了各种新能源汽车试乘试驾体验，方便了市民切身感受新能源汽车的驾驶性能。在各级政府的推波助澜下，新能源汽车产业得以长足发展，相关技术不断进步，并逐步实现体系化。电动汽车的技术体系可以用〃三纵三横”来描述，〃三纵”是指燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车，〃三横”指动力电池和电池组管理系统、电机驱动系统和控制单元、多能源动力总成控制系统。下面从不同领域介绍一下相关技术发展情况：3.1动力电池技术动力电池技术的发展是新能源汽车技术发展的基础，以锂离子电池为代表的新型动力电池将使电动汽车实现大规模商业化（应用于HEV、PHEV和EV领域）。表1列出了不同类型电动汽车对动力电池的技术要求，可以看出是有一定的应用差别的，但是对动力电池产品的考量维度基本上都是功率/能量密度、循环寿命、高低温性能、安全性能等。《发展规划》中对动力电池的技术要求是到2020年要到达300Wh/kg，循环寿命达到3000次以上，成本低于1.5元/Wh。目前磷酸铁锂/石墨体系动力电池能量密度达到120Wh/kg，孟酸锂（主）+三元/石墨体系动力电池能量密度达到150Wh/kg，这两种体系都已规模应用，单体和模块均通过了QC/T743安全性的要求，但电池系统的安全性需进一步关注。正在产品开发阶段的三元/石墨体系动力电池能量密度有更多的提升，但是单体和模块的安全性尚需进一步开展技术攻关。与2003年相比锂离子电池能量密度提高了50%以上，系统的价格已降至3元/瓦时以下，系统质保期达到5年/10万公里；正负极材料技术及产业水平已进入世界前列，正负极材料向高容量化、纳米化方向发展；大规模生产技术趋向全自动化、绿色化；系统集成技术趋向智能化、模块化。3.2驱动电机技术驱动电机机器控制系统是新能源汽车核心部件（三大电：电池、电机、电控）之一,是电动汽车动力系统总成的心脏，其驱动性能决定了汽车行驶的主要性能指标。电动汽车作为交通工具，要求电机高效率、高适应性。由于成本及空间的限制，电动机的出力也受到了制约，所以电机的高密度小型轻量化和低成本对整车来说至关重要。汽车与工业用电机系统应用有较大的差别（表2）,因此需要进行有针对性的开发研究。我国车用电机系统技术发展现状可以从以下几个方面归纳：1）车用驱动电机系统产品链部分共性基础技术，如导磁硅钢、稀土永磁材料、绝缘材料、位置传感器等材料和器件取得了突破，并在车用驱动电机产品中得到了良好的应用。2）基于多层面分析、多领域集成的现代车用电机系统设计方法，以高密度永磁电机为代表各类车用电机取得了明显进步，电机的功率密度进一步得到提升，可达2.68kW/kg，系统的最高效率达到94%以上。3）可靠性、耐久性和环境适应性水平进一步提高，对混合动力汽车和纯电动汽车的电机应用工况提出了可靠性、耐久性考核规范、试验工况及判定方法，典型产品进行了大量试验考核；4）电机制造工艺工程化开发，拼块式铁心、绕线技术、螺旋式水道与直接铸造式水道和整体充磁等开始应用于车用电机产品；5）电机系统批量制造能力建设，国内几个主要的电机生产企业具备12万辆左右电动汽车的电机系统配套能力。车用电机系统技术发展趋势就是电机集成化、永磁化和控制系统数字化。3.3整车电控技术电动汽车动力系统各部件的工作由整车控制系统统一协调，对纯电动汽车而言，电机驱动和制动能量回收的最大功率都受到电池放电/充电能力的制约，对于油电混合动力汽车和燃料电池混合动力汽车而言，由于其具有两个或者两个以上的动力源，增加了系统设计和控制的灵活性，使得汽车可以工作在多种模式下以适应不同行驶工况的需求，获得比传统汽车更好的燃料经济性，降低有害物质排放。整车控制技术目前国外比较成熟，特别是日本在混合动力和燃料电池电动汽车整车技术领域走在最前面，其专利几乎覆盖了目前我们能够想到的方方面面，要想进行突破难度非常大。轮毂电机、轮内电机和轮边电机等分散型电机高度实现了机电一体化，配合线控技术将是今后整车发展的必然方向。可以看出，当前突发猛进的发展主要是由各级政策推动，而非纯市场行为，那么发展浪潮过后，到2020年以后政府很可能就不再有财政补贴，新能源汽车的发展是继续汹涌澎湃还是会归于泡沫？这不得不引人深思。所幸有一点是明确的：新能源汽车今后的市场占有率不取决于现在的基数，而取决于当下的发展是往上的还是往下的，如果面对此刻大好的形势，能够保持冷静、戒骄戒躁，并在每个当下保持稳步往上发展的态势，必将迎来新能源汽车真正的春天。当然，在新能源汽车的电池技术、电机技术、电辅技术、整车技术、装配技术、核心材料技术、行业规范、公告管理、标准化