車輛行業(yè)的發(fā)展前景和技術(shù)趨勢(shì)

1、車輛行業(yè)的發(fā)展前景和技術(shù)趨勢(shì)【摘 要】在日趨嚴(yán)峻的能源和環(huán)境等外部壓力和傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)型升級(jí)的內(nèi)在要求下，汽車工業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 新能源汽車將是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文介紹了新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。【關(guān)鍵詞】 電動(dòng)汽車；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)Vehicle industry development prospects and technical trendAbstract：Under the external pressure of increasingly serious energy and environment and the internal requirements of t

2、raditional automobiles transformation and upgrading, auto industry is faced severe challenge. New energy vehicle is an inevitable trend of auto industry development in the future. This paper introduces the current situation of the development of new energy vehicles and the development trend.Key word

3、s：Electric vehicle;Status;Development trend1 引言汽車自上個(gè)世紀(jì)末誕生以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時(shí)18公里的速度，跑到現(xiàn)在，竟然誕生了從速度為零到加速到100公里/小時(shí)只需要三秒鐘多一點(diǎn)的超級(jí)跑車。這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！同時(shí)，汽車工業(yè)也造就了多位巨人，他們一手創(chuàng)建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國(guó)經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的著名公司。 總的說(shuō)來(lái)，汽車發(fā)展史可能分為蒸汽機(jī)發(fā)明前、蒸汽汽車的問(wèn)世、大量流水生產(chǎn)汽車開始等三個(gè)階段。隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，大氣污染的日益嚴(yán)重以及全球氣溫上升的危害加劇，

4、使得全球大量汽車的使用帶來(lái)影響急劇突出。世界汽車技術(shù)將進(jìn)入新的時(shí)代，低能耗汽車時(shí)代已經(jīng)到來(lái)1。目前，世界各國(guó)汽車行業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能減排是未來(lái)汽車主攻方向，一方面要求在傳統(tǒng)汽車上關(guān)鍵技術(shù)上突破，一方面要求大力發(fā)展新能源汽車。筆者認(rèn)為新能源帶來(lái)的技術(shù)變革將是汽車行業(yè)的發(fā)展的一個(gè)至高點(diǎn)2。2 國(guó)內(nèi)外汽車發(fā)展現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于新型能源汽車方面的研究主要在電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車。2.1 中國(guó)汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)汽車行業(yè)雖然仍存在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、自主開發(fā)能力薄弱等問(wèn)題，但整個(gè)行業(yè)高速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高，產(chǎn)品技術(shù)水平明顯提升，已經(jīng)成為世界汽車生產(chǎn)及消費(fèi)大國(guó)。根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的

5、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 2001 年中國(guó)汽車的產(chǎn)銷量?jī)H為200余萬(wàn)輛，但在2006 年產(chǎn)銷量已雙雙突破700萬(wàn)輛，全年生產(chǎn)728萬(wàn)輛；2008 年在經(jīng)受全球金融危機(jī)影響下的中國(guó)汽車工業(yè)仍保持了增長(zhǎng)，全年汽車生產(chǎn)930 萬(wàn)輛；2009 年，在全球汽車市場(chǎng)不景氣的背景下，我國(guó)汽車行業(yè)一枝獨(dú)秀，汽車產(chǎn)量為1,379萬(wàn)輛。2009 年中國(guó)已經(jīng)成為世界第一汽車生產(chǎn)大國(guó)，同時(shí)中國(guó)汽車消費(fèi)量占全球總消費(fèi)量比例已達(dá)12%。2010年，中國(guó)汽車行業(yè)繼續(xù)保持較快的增長(zhǎng)勢(shì)頭，汽車產(chǎn)銷雙雙超過(guò)1800萬(wàn)輛，蟬聯(lián)第一。然而，就現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，新能源汽車在中國(guó)發(fā)展了不久，新能源技術(shù)還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的突破，還處于起步階段。與日本，歐美國(guó)家相比

6、還有很大的距離。 近十余年來(lái)，我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)僅用了不到20億元的中央財(cái)政投入（僅相當(dāng)于豐田公司年度開發(fā)投入的1/20），不僅顯著提升了產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，大大縮短了與日美歐等國(guó)間的差距，而且培育了一批有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的企業(yè)和科研院所，夯實(shí)了實(shí)現(xiàn)未來(lái)產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展的基礎(chǔ)?？偨Y(jié)我國(guó)新能源汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)如下：注重政府支持初期的研發(fā)體系規(guī)劃與布局與國(guó)外新能源汽車行業(yè)發(fā)展的情況相類似，我國(guó)新能源汽車行業(yè)也是依靠政府系統(tǒng)研發(fā)支持起步的。但與國(guó)外汽車行業(yè)的整體結(jié)構(gòu)不同，我國(guó)汽車行業(yè)創(chuàng)新資源較為分散，組織創(chuàng)新資源進(jìn)行研發(fā)的難度較大。為此，我國(guó)政府在通過(guò)863計(jì)劃系統(tǒng)支持新能源汽車行業(yè)研發(fā)

7、的前期，不僅加強(qiáng)了對(duì)研發(fā)體系的系統(tǒng)規(guī)劃，而且嘗試?yán)每萍加?jì)劃的大規(guī)模投入，引導(dǎo)行業(yè)創(chuàng)新資源的合理布局，取得了較好效果，這是我國(guó)新能源汽車行業(yè)發(fā)展的主要經(jīng)驗(yàn)之一3。在電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)啟動(dòng)初期，根據(jù)當(dāng)時(shí)我國(guó)主導(dǎo)產(chǎn)品為汽車的工業(yè)企業(yè)數(shù)量較多，一直保持在100家以上，行業(yè)科研資源散落在北京、上海、長(zhǎng)春、武漢、重慶等許多城市的企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)內(nèi)，各單位間缺少有效合作的現(xiàn)狀，在技術(shù)開發(fā)中，863計(jì)劃確立并堅(jiān)持了“三縱三橫”的研發(fā)布局4。其中燃料電池轎車布局在上海，依托上海燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)有限公司、同濟(jì)大學(xué)和上汽集團(tuán)；燃料電池大客車布局在北京，依托清華大學(xué)和京華客車廠等；混合動(dòng)力轎車布局在武漢，

8、主要依托東風(fēng)電動(dòng)汽車公司開發(fā)，后奇瑞和長(zhǎng)安公司也加入；混合動(dòng)力大客車布局在武漢和長(zhǎng)春，主要由一汽集團(tuán)和東風(fēng)電動(dòng)汽車公司利用各自的底盤技術(shù)進(jìn)行開發(fā)；純電動(dòng)汽車布局在北京和天津，客車由北京理工科凌電動(dòng)車輛有限公司、轎車由天津清源動(dòng)力有限公司研發(fā)。通過(guò)科技計(jì)劃在“十五”和“十一五”期間的持續(xù)支持，逐步使各參研單位聚攏圍繞“三縱三橫”組織研發(fā)，從而使各單位的研發(fā)目標(biāo)與我國(guó)政府支持電動(dòng)汽車行業(yè)科研攻關(guān)的目標(biāo)相一致，有效整合利用了分散的研發(fā)資源。目前，我國(guó)在傳導(dǎo)供電領(lǐng)域已經(jīng)建立了一套標(biāo)準(zhǔn)體系詳細(xì)情況如表15-12表1 中國(guó)傳導(dǎo)充電標(biāo)準(zhǔn)分類標(biāo)準(zhǔn)名稱汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車傳導(dǎo)式充電接口電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)與非車

9、載充電機(jī)之間的通信協(xié)議國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用插頭、插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求電動(dòng)汽車充電站通用要求電動(dòng)汽車傳導(dǎo)式充電接口電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電 充電連接裝置電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機(jī)之間的通信協(xié)議2.2 國(guó)外汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析在發(fā)展電動(dòng)汽車的過(guò)程中，世界汽車企業(yè)特別是著名的國(guó)際企業(yè)無(wú)疑扮演著重要的角色,不愧為“急先鋒”，它們以市場(chǎng)為導(dǎo)向、以技術(shù)為依托，積極推動(dòng)了電動(dòng)汽車的發(fā)展。豐田公司是世界一流的汽車生產(chǎn)企業(yè)，又是日本乃至世界上最早生產(chǎn)電動(dòng)汽車的企業(yè)。1996年9月，豐田在日本市場(chǎng)上推出了“RAV4”型電動(dòng)汽車,它裝備的是鎳一金屬?gòu)?fù)合電池。 福特汽車公司從60年

10、代起就著手開發(fā)電動(dòng)汽車,至今公司已獲得了上百萬(wàn)公里的顧客使用經(jīng)驗(yàn),奠定了福特電動(dòng)汽車進(jìn)一步發(fā)展的牢固基礎(chǔ)。經(jīng)驗(yàn)表明,電動(dòng)汽車的質(zhì)量與耐用性是必須要解決的基本問(wèn)題。為此,年福特的電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)工程師們根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn),重新定義了市場(chǎng)與顧客對(duì)電動(dòng)汽車的需求,建立了顧客檔案,從中找出顧客心中電動(dòng)汽車的質(zhì)量、駕駛環(huán)境等的真正含義,然后從技術(shù)上尋求解決方案。目前,福特電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)已超過(guò)480萬(wàn)km全加速/全減速實(shí)驗(yàn)也已經(jīng)進(jìn)行了48萬(wàn),并正考慮使用鎳一金屬?gòu)?fù)合電池以提高電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。通用汽車公司在電動(dòng)汽車的發(fā)展過(guò)程中,主要解決了下列有關(guān)戰(zhàn)略決策問(wèn)題:為顧客在購(gòu)買之前提供時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)展示,在現(xiàn)有條件

11、下,為保障生產(chǎn)規(guī)模的經(jīng)濟(jì)性和銷售的經(jīng)濟(jì)性而進(jìn)行先行基礎(chǔ)工作。通用汽車公司與其零售商一起合作,他們的顧問(wèn)小組已深人到國(guó)內(nèi)幾個(gè)州(通用擬訂的首批電動(dòng)汽車目標(biāo)市場(chǎng))之中,對(duì)電動(dòng)汽車的宣傳、銷售、培訓(xùn)、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)作。目前，世界上汽車技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系有幾十種最具有代表性的是歐洲、美國(guó)和日本3個(gè)體系，詳細(xì)情況見表213-15。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作組織主要有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國(guó)際電工委員會(huì)（ICE）、日本電動(dòng)車輛協(xié)會(huì)、美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)等這些組織目前已制定電動(dòng)汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)共163項(xiàng)。其中整車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)占69項(xiàng)（占42%）、電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)51項(xiàng)占（占31%）電機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)、基

12、礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)31項(xiàng)、其他標(biāo)準(zhǔn)共6項(xiàng)。這些標(biāo)準(zhǔn)具有以下特點(diǎn)整車標(biāo)準(zhǔn)較為齊全 涵蓋了電動(dòng)汽車的術(shù)語(yǔ)技術(shù)條件性能試驗(yàn)和安全等諸多方面。電池系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)所占比重較大涵蓋了動(dòng)力電池的定義、規(guī)格要求、性能試驗(yàn)、電池安全等。車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)共6項(xiàng)，僅對(duì)車用電機(jī)進(jìn)行了總體定義和試驗(yàn)方法規(guī)定沒(méi)有針對(duì)不同車用電機(jī)的專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)參照工業(yè)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。表2 國(guó)外傳到充電標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)歐洲日本北美標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)IEC61851IEC62196JEVS G105SAEJ1772盡管傳導(dǎo)充電操作簡(jiǎn)便易行， 但是充電方式存在固有缺陷：常規(guī)充電等待時(shí)間長(zhǎng)，快速充電對(duì)電池壽命有影響， 因此電池更換也是各國(guó)電動(dòng)汽車供電的應(yīng)用方向之一。美國(guó) Bett

13、er Place 公司開發(fā)出世界上第一套電池自動(dòng)更換系統(tǒng)， 整個(gè)工作主要由安裝在自動(dòng)軌道上的兩個(gè)電池升降自控設(shè)備完成：首先，一個(gè)升降設(shè)備負(fù)責(zé)將汽車底部耗盡的電池移除；然后， 另一個(gè)放置充滿電的電池的電池升降設(shè)備就將滿電電池插入汽車；最后，自動(dòng)軌道系統(tǒng)將這塊從汽車中移除的空電池送回電池存儲(chǔ)庫(kù)中進(jìn)行再充電，以備下次其他電動(dòng)車使用。 Better Place 已經(jīng)在以色列特拉維夫、 丹麥哥本哈根以及加拿大多倫多開放了包括換電站在內(nèi)的體驗(yàn)中心，至 2011 年末，Better Place 的電池?fù)Q電站將遍布全球四大洲，這其中包括美國(guó)、歐洲、澳大利亞及中國(guó)16。3 國(guó)內(nèi)外汽車發(fā)展趨勢(shì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)也存在

14、成本過(guò)高、 基礎(chǔ)設(shè)施不完善、扶持政策缺位、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一及核心技術(shù)空心化等問(wèn)題。根據(jù)目前新能源汽車的發(fā)展?fàn)顩r， 新能源汽車主要有以下發(fā)展趨勢(shì)。3.1突破電磁技術(shù)是關(guān)鍵作為動(dòng)力源， 現(xiàn)在還沒(méi)有任何一種電池能與石油相提并論，動(dòng)力電池已成為限制電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸。因此，研究和開發(fā)環(huán)境友好、成本低廉、性能優(yōu)良的動(dòng)力電池，是大量推廣使用電動(dòng)汽車的前提。3.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)呈多樣化發(fā)展美國(guó)傾向于采用交流感應(yīng)電機(jī)， 其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠且質(zhì)量較小，但控制技術(shù)較復(fù)雜。 日本多采用永磁無(wú)刷直流電機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是效率高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大且質(zhì)量較小，但成本高，且有高溫退磁和抗震性較差等缺點(diǎn)。 德國(guó)和英國(guó)等大力開發(fā)開關(guān)磁阻電機(jī)，

15、優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠且成本低，缺點(diǎn)是質(zhì)量較大，易產(chǎn)生噪聲17。3.3向超微型發(fā)展由于受續(xù)駛里程的影響， 純電動(dòng)汽車向超微型發(fā)展。 這種汽車降低了對(duì)動(dòng)力性和續(xù)駛里程的要求，充電展。 這種汽車降低了對(duì)動(dòng)力性和續(xù)駛里程的要求，充電內(nèi)使用。3.4燃料電池汽車成為競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)燃料電池汽車在成本和整體性能上， 特別是續(xù)駛里程和補(bǔ)充燃料時(shí)間上明顯優(yōu)于其他電池的電動(dòng)汽車，并且燃料電池所用的燃料來(lái)源廣泛、又可再生，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)污染、零排放等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。 因此，燃料電池汽車已成為世界各大汽車公司 21 世紀(jì)激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。燃料電池及氫動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)車型被看作是新能源汽車最終的解決方案。3.5 電池供電技術(shù)就技術(shù)成熟度而言，

16、 目前比較成熟的電動(dòng)汽車供電技術(shù)為傳導(dǎo)充電和換電，無(wú)線供電次之。對(duì)于傳導(dǎo)充電， 我國(guó)已經(jīng)制訂出臺(tái)了一系列標(biāo)準(zhǔn)，充電設(shè)備供應(yīng)商資源比較充足，只需要在城市規(guī)劃建設(shè)中作到合理布局就可以滿足使用需要，常規(guī)充電使用的墻體充電插座投資費(fèi)用不高， 但是提供的電功率有限， 適合用于家庭獨(dú)立停車庫(kù)和小區(qū)停車位充電使用。電池更換模式催生出電池租賃業(yè)務(wù)，電池的充電、維修、保養(yǎng)、更換和回收服務(wù)都由專業(yè)的電池租賃公司提供，有利于電池性能的保持和廢舊電池的回收， 同時(shí)可以消除快速充電對(duì)電池的劣化損害；另外，回收的電池可以集中到晚上充電，從而對(duì)電網(wǎng)起到調(diào)峰作用，有利于電網(wǎng)用電電力平衡，可謂一舉兩得。盡管存在上述優(yōu)點(diǎn)，由于電

17、池標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化任務(wù)尚未完成，電池安裝位置不統(tǒng)一，電池更換目前在我國(guó)還不可能大規(guī)模地應(yīng)用推廣，只能針對(duì)特定車輛或特定品牌車輛使用。 前兩種方式都需要汽車停車進(jìn)行， 造成時(shí)間和空間的占用， 無(wú)線供電技術(shù)的發(fā)展使不停車充電成為可能。磁耦合共振無(wú)線供電技術(shù)和微波供電技術(shù)都經(jīng)過(guò)了實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，并且已有公司開發(fā)出基于磁耦合共振技術(shù)的汽車無(wú)線充電系統(tǒng)， 微波供電技術(shù)也在電能傳輸效率的提高方面取得可喜進(jìn)展，可以預(yù)見，電動(dòng)汽車無(wú)線充電的規(guī)?；瘧?yīng)用應(yīng)該為期不遠(yuǎn)了。4 結(jié)語(yǔ)安全、可靠、高效的供電技術(shù)是電動(dòng)汽車可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，就現(xiàn)階段而言，傳導(dǎo)供電是世界上應(yīng)用最廣泛的供電方式； 在電池技術(shù)未取得突破性進(jìn)展前， 用充

18、滿電電池替換下車上空電池的換電模式也是一種解決方案，因?yàn)椴皇艹潆姇r(shí)間限制，可以最佳方式對(duì)電池充電，有利于電池性能的保持，但是換下的電池需要空間存放，是用空間換取時(shí)間，一旦電池技術(shù)的發(fā)展解除了充電時(shí)間上的限制， 換電模式必將遭到淘汰。無(wú)論是傳導(dǎo)充電還是換電都需要停車進(jìn)行，而無(wú)線供電技術(shù)使不停車充電成為可能， 磁耦合共振和微波供電為無(wú)線供電的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)上的支持，通過(guò)全球科技人員的不斷努力，不帶充電電纜的電動(dòng)汽車將奔馳在世界各地的公路上。參考文獻(xiàn)1.汽車科技，2007,10-132.張振國(guó) 國(guó)內(nèi)外新能源汽車發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì) 節(jié)能減排及新能源汽車技術(shù)論壇 10-143.程廣宇 新能源汽車發(fā)展的國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)及思考 中國(guó)科技財(cái)富 2011 78-814.許倞. 燃料多元化中國(guó)汽車業(yè)的戰(zhàn)略選擇J. 高科技與產(chǎn)業(yè)化 , 20068 QC/T 841-2010 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)式充電接口S.9 QC/T 842-2010 電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機(jī)之間的通信協(xié)議S.10 GB/T 18487-2001 電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)S.11 GB/T 20234-2006 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用插頭、 插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求S.12 鄭偉 我國(guó)新能源汽