國內(nèi)外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀x

1、國內(nèi)外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀摘要本文介紹了美國、 歐洲及日本等國家和地區(qū)電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程， 對比 我國電動汽車的市場結構、 技術研發(fā)、 產(chǎn)業(yè)政策及示范運營狀況， 指出我國電動 汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中存在政策統(tǒng)籌、 核心技術、基礎設施建設和產(chǎn)品認可度等方 面的不足；對電動汽車相關技術，如電機驅動技術、能量管理系統(tǒng)、鋰離子電池 技術等的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢等進行了探討。0 引言隨著全球金融危機、 生態(tài)環(huán)境惡化與能源、 資源枯竭等問題的加劇， 大力研 究和利用電動汽車相關技術及促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為世界汽車工業(yè)競爭的一個新 焦點。美國、日本、德國等世界主要汽車制造強國紛紛加入搶占電動汽車技術和 市場制高點的行列，

2、 我國有關部門及各地政府也積極響應行業(yè)趨勢， 將電動汽車 確定為國家 7 大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，并先后推出了節(jié)能與電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā) 展規(guī)劃、 電動汽車“十二五”專項規(guī)劃等規(guī)劃措施，積極引導和鼓勵國內(nèi) 電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 在各項政策的推動下， 國內(nèi)汽車企業(yè)不斷增加對電動汽車 及相關零部件的研發(fā)投入，在突破電池、電機、電控等關鍵技術、完善基礎設施 建設、推動電動汽車產(chǎn)業(yè)化等方面取得了長足的進步。1 國外電動汽車的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1 全球電動汽車市場現(xiàn)狀及趨勢近年來，全球電動汽車市場正以更快的速度成長， 電動汽車產(chǎn)銷量均有明顯 提升。 2014年全球市場共銷售 353 522 輛電動汽車，同比增長

3、 56.78%；其中， 電動乘用車 323 864輛，占比 91. 61% （電動乘用車指“雙 80”車，即最高時速 80 km/h以上，同時一次充電續(xù)航里程 80 km以上）；電動客車及電動專用車 29 658 輛，占比 8. 39%1。美國、歐盟、中國、日本仍然在全球電動汽車市場中位 居前列。全球各主要國家電動汽車 2014年保有量及 2020年預計保有量如表 1 所示 2。美國的通用、福特、特斯拉公司，日本的豐田、日產(chǎn)及本田公司，歐洲 的寶馬、奔馳、雪鐵龍公司等都在電動汽車的研制與開發(fā)上呈現(xiàn)出很強的實力。表1世界主要國家電動汽車保有量年份中國法國德國印度英國美國日本2014120 000

4、30 91224 4197 58421 425275 104108 2482020500萬200萬100萬700萬150萬150萬200萬從全球主要汽車生產(chǎn)廠家的銷量和發(fā)展計劃來看，目前，“低排放”汽車(主要指混合動力汽車)經(jīng)過長時間的發(fā)展，技術最為成熟，已進入快速增長期，其 銷量、增幅和占比都遠遠高于其他車型；隨著動力電池性能的提升及充電基礎設 施建設的完善，“零排放”汽車(主要指純電動汽車)也逐漸走上產(chǎn)業(yè)化的道路， 特別是小型的純電動汽車更是發(fā)展迅速； 燃料電池汽車在技術和經(jīng)濟方面仍存在 諸多瓶頸，其大規(guī)模推廣還存在相當?shù)木嚯x。目前，世界主要國家政府都制定了電動汽車中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，預計

5、電動汽車市場會在未來10年內(nèi)持續(xù)增長，成為拉動經(jīng)濟發(fā)展的新的增長點。1.2國外電動汽車發(fā)展歷程1.2.1美國(1) 市場狀況。美國是全球規(guī)模最大的電動汽車市場， 2014年電動乘用車的 銷量達到119 710輛，較2013年增加22.7%3。目前，插電式混合動力汽車是美 國電動汽車市場銷量和增幅最大的產(chǎn)品。(2) 技術研發(fā)。美國電動汽車發(fā)展以通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司為主導，利用三大汽車公司雄厚的技術開發(fā)力量和先進制造條件，通過汽車、機電、電子、控制和材料等行業(yè)的分工合作，開發(fā)出電動汽車的各種總成和技術單元。 1991年，美國三大汽車公司達成協(xié)議，成立“先進電池聯(lián)合體”，共同致力于 純電

6、動汽車的研究。但經(jīng)過13年的探索，蓄電池技術還是未能獲得關鍵性突破， 以通用為代表的汽車廠商不再積極鼓勵發(fā)展純電動汽車，轉向了對燃料電池車的研究。2009年奧巴馬上臺后又轉向了率先實現(xiàn)混合動力車商業(yè)化、燃料電池車作為遠期目標的電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略。在國家戰(zhàn)略的引導下，美國各類電動汽車技 術成果頗豐，先后提出了針對純電動汽車與混合動力汽車的四大類標準，并形成了世界上最完善的燃料電池汽車標準體系。截至2012年，在混合動力汽車、燃料電池汽車等電動汽車關鍵技術領域，美國獲得授權專利數(shù)量占據(jù)了全球專利總 數(shù)的22%。1.2.2歐洲(1)市場狀況。步入21世紀后，電動汽車行業(yè)在歐洲迅速發(fā)展。在一些起步 較晚

7、的國家，如荷蘭、挪威等，電動汽車發(fā)展尤其迅猛，電動汽車保有量持續(xù)增 加。據(jù)歐洲汽車制造商協(xié)會(ACEA數(shù)據(jù)顯示，2014年歐盟28個成員國加上自由 貿(mào)易聯(lián)盟國家電動車銷量達到 97 791輛，同比增長50.3%,挪威、英國等國家甚 至實現(xiàn)成倍增長。 技術研發(fā)。與美國相比，歐洲更崇尚純電動汽車。1990年，歐洲“城市 電動車”協(xié)會成立，旨在幫助各城市進行電動汽車可行性研究、安裝必要設備和指導其運營。1995年底，歐洲第1批電動汽車實現(xiàn)批量生產(chǎn)，1996年到2000 年間，歐洲電動汽車從5 890輛增長到16 255輛，其中法國、瑞士和德國處于 前列4。進入21世紀后，歐洲電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，到

8、 2014年底歐盟各國電 動汽車保有量均大幅增長，如圖1所示。歐洲的汽車企業(yè)也紛紛在傳統(tǒng)內(nèi)燃機 汽車的技術優(yōu)勢的基礎上推出了自己的插電式混合動力和純電動汽車品牌，如雷諾推出的雷諾ZOE雷諾 Kan grooZOE 雷諾twizy三款純電動汽車，寶馬推出的 純電動跑車i3、插電式混合動力跑車i8，大眾推出的插電式混合動力車輛高爾夫“TwinDrive”等。雖然純電動汽車在歐洲取得了一定的發(fā)展，但由于沒能成功地 解決續(xù)航里程短的問題，商業(yè)化進程相對緩慢，因而部分企業(yè)也開始致力于其他 清潔能源車的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。從銷量上看，近年來，混合動力車型在歐洲的銷量 大幅增長，2013年僅豐田公司一家企業(yè)的混合

9、動力車型就在歐洲銷售了 15. 7 萬輛。國家圖12014年底歐洲主要國家電動汽車保有量1.2.3日本(1)市場狀況。日本是全球范圍內(nèi)最早開始發(fā)展電動汽車的國家之一，也是 世界上首個實現(xiàn)混合動力汽車量產(chǎn)的國家，在實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)的低燃耗、低排 放和改進行駛性能方面穩(wěn)居世界領先地位。2013年，在日本全部新車330萬輛的市場上，銷量位居前幾名的車型都是 混合動力產(chǎn)品。電動汽車占日本國內(nèi)新車銷量的比例為 17.7%,同比增長1.5%5】。word 文檔可編輯(2)技術研發(fā)。一直以來，日本政府特別重視電動汽車的研究和開發(fā)。早在1965年，日本政府就將電動車研發(fā)正式列入國家項目，并隨后成立了日本電動

10、汽車協(xié)會。1996年，豐田公司成功研制出燃料電池汽車樣車，并于1997年開始混合動力汽車普銳斯的批量生產(chǎn)。1999年本田首款混合動力汽車INSIGHT上市， 隨后2001年推出CIVIC混合動力，這兩款混合動力在全球電動汽車市場上占有 較大份額。日產(chǎn)公司由于具有在鋰離子電池方面的優(yōu)勢，其主要研發(fā)方向集中于純電動汽車方面，并于1997年推出了全球第一輛鋰離子電池電動汽車 Prairie Joy。從國外電動汽車發(fā)展歷程來看，各國政府采取的技術路線不同，在產(chǎn)業(yè)化方 面除經(jīng)濟扶持、政策優(yōu)惠和法規(guī)強制外，還通過示范運營、加強基礎設施建設、 優(yōu)惠租賃、政府采購、節(jié)能環(huán)保宣傳等手段保證生產(chǎn)、研發(fā)、銷售等各環(huán)

11、節(jié)協(xié)調(diào) 發(fā)展。同時，各國扶持電動汽車產(chǎn)業(yè)的政策都根據(jù)不同經(jīng)濟階段的實際需求而動 態(tài)調(diào)整，使產(chǎn)業(yè)發(fā)展順利由政府推動過渡到市場推動，為我國電動汽車發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗。2我國電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2.1我國電動汽車市場現(xiàn)狀中國作為全球第二大電動汽車市場， 近年來在中國政府的強力推動下，電動 汽車的產(chǎn)量和銷量均實現(xiàn)了巨大的飛躍。2014年電動汽車累計生產(chǎn)8. 39萬輛，同比增長近4倍，如表2所示6?？傮w來說，目前我國電動汽車銷量的增長以小 型車為主，我國本土涉足電動汽車領域的企業(yè)逐漸增多，包括北汽新能源、比亞迪、東風日產(chǎn)等，市場上可供選擇的車型也開始豐富。表22014年我國電動汽車產(chǎn)量類型產(chǎn)量/萬輛同比

12、增長純電動乘用車3.783倍插電式混合動力乘用車1.6722倍純電動商用車1.574倍插電式混合動力商用車1.382倍總計8.394倍2.2我國電動汽車技術研發(fā)現(xiàn)狀“十五”和“十一五”期間，我國從維護能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽 車工業(yè)競爭力及實現(xiàn)我國工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)，先后啟動了 “863”計劃、“電動汽車重大科技專項”、“節(jié)能與電動汽車重大項目”等，投入科技 經(jīng)費近20億元，形成了以純電動、油電混合動力、燃料電池3條技術路線為“三 縱”，以多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅動電機及其控制系統(tǒng)、電力蓄電池及其管 理系統(tǒng) 3 種共性技術為“三橫”的電動汽車研發(fā)格局， 共計 200 多家整

13、車及零部 件企業(yè)、高校和科研院所參與了電動汽車專項研發(fā)。 2012年 7月，國務院發(fā)布 的節(jié)能與電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 中指出以純電驅動為電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和汽 車工業(yè)轉型的主要戰(zhàn)略取向， 當前工作重點是純電動汽車和插電式混合動力汽車 的產(chǎn)業(yè)化建設。在此方針的指導下，我國電動汽車技術經(jīng)過“三縱三橫、整車牽頭”和“三 縱三橫、動力系統(tǒng)技術平臺為核心”兩階段攻關，繼續(xù)取得重大突破，逐步形成 了整車零部件企業(yè)協(xié)同研發(fā)、 標準檢測平臺和應用示范為支撐載體的研發(fā)創(chuàng)新體 系，并取得了豐碩的成果。 如鋰離子動力電池和燃料電池系統(tǒng)性能與耐久性穩(wěn)步 提升，成本大幅下降；車用電機系統(tǒng)性能取得較大進展，產(chǎn)業(yè)化能力大幅提

14、升； 高密度永磁電機功率密度達2.68 kW/kg，系統(tǒng)最高效率達到94%以上7。國內(nèi)汽 車企業(yè)也紛紛增加對電動汽車及相關零部件的研發(fā)投入。 2008年，比亞迪一款 型號為F3DM的電動汽車獲準批量生產(chǎn)和銷售，標志著我國電動汽車產(chǎn)業(yè)正式進 入產(chǎn)業(yè)化階段。 2012 年，我國累計發(fā)布 60 多項電動汽車相關標準，涉及電動汽 車及動力電池安全、 能耗消耗量測量、 充電接口及通信協(xié)議等多個領域， 為實現(xiàn) 電動汽車規(guī)模產(chǎn)業(yè)化， 尤其是純電驅動汽車銷量達到同類車型總銷量 1% 左右的 重要門檻提供了重要的科技支撐 8。3 我國電動汽車技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢3.1 電機驅動技術電動機及其控制技術是電動汽車系統(tǒng)

15、的核心技術?，F(xiàn)代電動汽車和電控與20 世紀 40 年代開發(fā)的電瓶車技術有著本質的不同?，F(xiàn)代電動車一般采用新型 的高效可靠的傳動電機， 如直流無刷永磁電機、 開關磁阻電機及微電子調(diào)速控制 技術，我國生產(chǎn)的適合車用動力的永磁電機質量很高，已形成出口能力。因此， 這部分技術已相對成熟，有實用價值 9-10 。3.2 能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)是電動汽車的智能核心。 一輛設計優(yōu)良的電動汽車， 除了有良 好的機械性能、電驅動性能、適當?shù)哪芰吭?（即電池） 外，還應該有一套維持電動 車所有蓄電池組件的工作， 并使其處于最佳狀態(tài)； 采集車輛的各個子系統(tǒng)的運行 數(shù)據(jù)，進行監(jiān)控和診斷； 控制充電方式和提供剩余能量

16、顯示等職責的能量管理系 統(tǒng)。能量管理系統(tǒng)研究與開發(fā)不僅要建立包括蓄電池在內(nèi)的電動車的數(shù)學模型， 而且要開發(fā)以微處理器為核心的電子控制單元。目前國內(nèi)比較成型的EMS 技術主要是針對某一動力系統(tǒng)設計的， 效果比較好， 但是不同的電動汽車動力傳動結構有不同的系統(tǒng)配置，EMS管理體系結構的多樣性及電動汽車對于高效的實時 性能的需求，大大增加了控制任務的復雜性。因此，研究新的動力傳動配置和控 制器以及更具有通用性的EMS已經(jīng)成為目前的發(fā)展方向。3.3鋰離子電池技術當前，制約電動汽車尤其是PHEV和EV車型發(fā)展的核心問題在于續(xù)航里程 偏短、車體偏重，存在安全隱患，并且價格居高不下，盡管這些問題短期可通過

17、降低整車性能要求（如縮短行駛距離、延長充電時間）來解決，然而長期來看必須 從提高電池能量密度、提升電池安全性能和降低電池成本等電池技術層面進行根 本性突破。其中，提升電池體系的能量密度以增長續(xù)航里程，目前已成為各大汽車廠商和動力鋰電池制造商共同努力方向。目前裝車應用最廣泛的基于磷酸鐵鋰 和錳酸鋰正極的鋰離子動力電池， 其單體電池的能量密度只有130 Wh /kg；組合 成電池組后，電池系統(tǒng)的能量密度不到 90 Wh /kg11。為推動我國動力鋰離子電 池產(chǎn)業(yè)技術突破，工信部和科技部提出了近期的規(guī)劃目標，如表3所示。表3中國電池產(chǎn)業(yè)近期規(guī)劃目標年份規(guī)劃能量密度/(Wh kg-1)循環(huán)壽命/次成本

18、/(元 Wh-1 )2015年底科技部：新能源汽車 技術政策研究目標 工信部：電池工業(yè)十 二五發(fā)展規(guī)劃目標> 200> 2000< 1.52020年底一> 250> 3000< 1總體來說，我國的電機驅動技術與國際先進水平已基本持平，但是電池能量管理系統(tǒng)與鋰離子電池在能量密度方面的差距限制了我國電動汽車產(chǎn)品的續(xù)航 里程，抑制了消費者的購車熱情。我國政府已出臺促進鋰離子電池技術發(fā)展的相 關政策?？梢灶A計未來5年內(nèi)，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)會有持續(xù)大規(guī)模的投入并得到 較快的發(fā)展。4參考文獻1 肖何楊陽.2014年全球電動汽車銷量突破 35萬輛同比增長56.78% N.中國 電池雜志,2015-03-25.2 In ternatio nal Energy Age ncy. Global-EV-Outlook 2015R.Paris: IEA,2015.3 劉重才.全球新能源車銷量激增國內(nèi)企業(yè)或受益N.上海證券報,2014-10-10.4 程廣宇.國外車用充電基礎設施建設進展及啟示J.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力,2012 :11-14亞洲汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)查分析J. FOURir世界汽車調(diào)查月，2015(80):34-35.6 張冬明 .