新能源汽车的技术原理与应用

新能源汽车的技术原理与应用

自2002年加入联合国汽车工业以来，汽车工业在中国得到了迅速发展，石油产量比去年快速增长，尤其是交通运输行业对石油产品的需求。据统计公报显示,中国2012年末全国民用汽车保有量达12089万辆,国内市场对石油的需求量可想而知。一方面,世界原油供应紧张,石油价格近年来持续上涨,而我国石油资源短缺,严重依赖进口;另一方面,能源的大量消耗给生态环境带来巨大压力,不仅空气污染越来越严重,二氧化碳的大量排放更是加剧了温室效应。那么,在石油紧缺和环境污染的制约下,新能源汽车必将是汽车产业最终的发展方向。目前新能源汽车产业的发展日益受到世界各国政府的高度重视,并且把发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重大战略举措。可见,作为我国未来的战略性新兴产业,新能源汽车在我国将具有良好的发展前景。光明和跳跃混合动力汽车美国计划在新能源汽车技术领域投入巨资,加强对电池和电机的研发;日本为实现新能源电池成本下降一半的目标,计划在今后五年中,每年投入2亿美元开发电动汽车的车用电池;欧盟出台的“欧洲经济复兴计划”提出“绿色汽车”的倡议,重点资助高效节能汽车的研发,特别是在电动汽车领域的研发;德国提出“国家氧能与燃料电池创新计划”和“国家纯电动车发展计划”,预计到2020年将推广100万辆电动汽车,到2030年将进一步提高至500万辆,到2050年燃料电池驱动的城市交通将占主导地位……目前,世界主要发展的新能源汽车有混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电动汽车。全球混合动力车销量最大的国家和地区依次是美国、欧洲和日本,它们在新能源汽车技术方面处于领先地位。在技术研发方面,采用的都是政府、企业、研究机构相结合的研发体系。基于本国要素禀赋差异,政府有的放矢地制定了新能源汽车发展路线。日本主要走的是混合动力汽车技术路线,在该领域名列世界前茅,并且研发出能够大规模应用的油-电混合动力技术。美国研发的重点是氧燃料电池汽车和可充电式混合动力汽车,并开始大规模推广乙醇燃料汽车。欧洲在混合动力技术、纯电动汽车技术和氢燃料汽车方面进行了全方位研发,但以氢燃料汽车研发为主,包括氢燃料电池汽车和氢内燃机汽车,同时在生物柴油汽车产业化应用领域居世界领先地位。我国新能源汽车发展现状2001年,我国启动“863”计划电动汽车重大专项,加大了对新能源汽车的研发投入。2010年10月,国务院正式发布《关于加快培育发展战略性新兴产业的决定》,将新能源汽车产业作为战略性新兴产业之一进行重点培育发展,着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术,推进插电式混合动力汽车、纯动力汽车推广应用和产业化,标志着发展新能源汽车已上升至国家战略层面。2012年3月3日,我国又发布了以自主创新、重点突破、协调发展为指导原则,以纯电力驱动为技术转型战略,以“三纵三横”为研发布局的“十二五”专项规划。同年的统计数据表明,我国石油进口量已经高达国内总需求量的58%,交通拥堵和环境污染也开始在二三线城市中蔓延。因此发展新能源汽车已经足够上升到国家战略高度,是改善国民生活的重要战略措施。2012年底,包括江淮第五代纯电动轿车平台技术开发项目、东风小型纯电动轿车技术开发项目、北京牌全新平台纯电动轿车技术开发项目等25个纯电动车项目通过由财政部、工业和信息化部、科技部联合发文组织的新能源汽车产业技术创新工程项目审批,一批企业开始在国家的推动下重点发展新能源汽车项目。预计到2015年,我国企业可以形成以纯电动驱动为主的产业结构,在整车、关键零部件、公众平台等29个技术创新方向上取得技术突破,在电机、电池等核心部件领域形成5家以上骨干企业,并且产业集中度达到60%,掌握部分核心技术并申请3000例以上核心专利。同时将由政府牵头在30个以上城市进行规模化示范推广,并在至少5个城市进行商业化试点应用。为新能源汽车的规模化和产业化铺平道路。广东省新能源汽车技术创新体系现状广东省是国内最早开展电动汽车技术研发、参与国家电动汽车重大科技项目的省份之一,目前在电动汽车整车、动力系统总成以及动力电池及其管理系统、驱动电机等关键零部件方面的技术居全国领先地位。其中,动力电池技术的专利申请量位居全国首位,实验室小批量试制电池能量密度可达150kw/kg,循环次数2000次以上;永磁同步电机技术发展迅速,已具备量产功率7.5至130kw永磁同步电机驱动系统的能力,产品综合技术指标居国内领先水平;拥有国家电动汽车试验示范区、国家汽车质量监督检验中心(广东)、电动车辆国家工程实验室(电驱动实验室)以及一批省级工程实验室、工程中心、重点实验室等创新平台和公共测试平台,初步形成了一个多层次、多领域的技术创新体系。据初步统计,2011年广东省新能源汽车产业总产值47.2亿元,产业规模居全国前列。电动汽车产能超过2万辆,各类新能源汽车产销量近7000辆;动力电池产量居全国首位,锂离子动力电池产能超过7亿安时/年,动力电池正负极、电解液、隔膜等关键材料实现国产化;各类电动汽车驱动电机年产能超过2.5万台套,可基本满足新能源汽车大规模生产需要。目前,广东省新能源汽车产业已涵盖了整车生产、三大电(电池、电机、电控)、三小电(电动空调、电动助力转向、电动助力制动)以及电池关键材料等领域,基本形成了完备的新能源汽车产业链。整车方面,截止至2011年底,全省有24款电动汽车进入国家《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》,相关车型已批量生产并投放市场;关键零部件方面,锂离子电池产业链较为完整,拥有一批在国内有较强竞争力的动力电池和电池正负极、隔膜、电解液等关键材料生产企业,电动汽车电机研发与产业化方面居国内前列。荆棘和荆棘新能源汽车的发展并不容易，主要存在四个方面的问题新能源汽车核心技术攻关虽然我国新能源汽车已有多年的发展历史,但总体上我国新能源汽车的技术水平和研发能力仍然偏低,与发达国家相比还存在一定的距离。一方面,多数国内汽车制造商并没有真正掌握新能源的核心技术,其掌握的技术仍是初级水平。当然,新能源汽车的很多关键技术,目前在世界范围内还都是技术难点,其技术研发仍是一个长期的过程。目前我国技术攻关的重点是电池技术、动力总成系统和电控系统。另一方面,新能源汽车核心零部件技术,包括整车控制技术、电机驱动系统技术、电池系统技术、动力耦合技术等,而我国的汽车企业在这些技术上还未取得突破性进展,国产的零部件与国外进口的相比,在性能上差距较大,电机驱动系统效率低下,并且电池充电时间长,使用寿命较短。企业资金使用技术的统一标准是指导一流企业做标准、,二流企业做品牌、,三流企业做产品。技术标准的威力,有目共睹。可谓谁掌握标准,谁就拥有主动权。没有统一的标准,企业投入资金研发新能源技术就会缺乏具体的指导而无所适从。目前我国尚未建立系统的新能源汽车技术标准,仅仅出台了关于新能源汽车的测试、性能、安全稳定等相关方面的规定,其他方面如核心零部件的标准、电池的寿命、动力耦合技术的具体标准都亟待建立和进一步完善。基础设施建设成本较高在推广使用新能源汽车前,要建设足够的充电基础设施、氢燃料补给基础设施等,如果没有完备的基础设施,将会大大阻碍新能源汽车的推广。基础设施的建设都需要投入大量的资金和土地资源,建设充电站的一次性投入较大,回收期较长。而从当前我国新能源汽车产业基础设施建设来看,相关充电站、充电桩的选址和建设基本由政府确定和筹资完成。要想在全国建成新能源汽车基础设施网络,光靠政府的财政资金是不够的,还需要其他社会资本和企业的共同建设。新能源汽车市场面临消费者的反避难一方面,中国的消费者对新能源汽车的接受程度远不如欧美国家的消费者。节能减排的汽车消费观念仅是口号而已,虽的确吸引了众多观众,社会反响也很热烈,可真正购买新能源汽车的人却少之又少。有数据显示,中国汽车用户对节能与新能源车的认可度达到44%,但在实际购车过程中,高达65.1%的用户仍首选汽油发动机车型。另一方面,尽管有政策的大力支持,但其市场推广依然举步维艰。新能源汽车的产业化和规模化要依赖消费市场,如何增强消费者的购买力度以扩大消费市场是非常值得重视的问题。如果群众运动是顺畅的，就会发生新能源汽车的快速发展需要政府、企业和市场三个方面的共同努力。针对我国新能源汽车的发展状况,可以采取以下措施。一完善相关创新、保障企业的政策支持,为新能源汽车产业发展提供保障加强新能源汽车基础设施建设,将大大增强新能源汽车的推广力度;保障知识产权可以带给相关企业和个人的收益是保障人才积极创新、保障企业将创新成果转化为先进生产力、保障新能源汽车行业核心竞争力不断提升,是新能源汽车行业竞争力培育的基本保障;在配套政策方面,可以实行综合的税收、财政、政府采购等配套政策体系,例如对新能源汽车生产企业的信贷支持和税收减免;大力推动新能源汽车政府采购,制定新能源汽车最低采购比例;对替代燃料和基础设施建设提供直接投入、税收减免和信贷支持等。二中小企业创新机制和行业标准的建设是影响新能源汽车产业发展的又一重要因素我们可以通过官方媒体和特殊优惠对新能源汽车相关产品进行推广,加快消费者接受新型消费品的速度和使用新能源汽车的愿望;我们需要解决资金、政策和人才等多方面的限制及其创新团队管理、创新成果转化和创新型人才培养机制均存在的问题;同时企业竞争策略需要转向加强合作以加快国内新能源汽车行业的发展速度和发展质量。需要强调的是,对新能源汽车企业来讲,市场竞争能力相对国外同行存在明显不足,因此国内企业相互帮扶、加强合作才能在日益激烈的市场竞争中生存和发展;最重要的是,新能源汽车企业需要参与行业标准的制定。从CPU、PDF文件等科技成果的盈利模式来看,行业标准对于一个企业能否获得高质量的利润至关重要。尤其是在劳动力成本日益提高的当代中国,减少固定劳动力的投入、控制资源消耗和环境污染都是新能源汽车产业获得持久发展的必然要求。三纵向整合和横向一体化是市场发展的关键一环对于新能源汽车行