新能源汽車技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

新能源汽車技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r1．總體狀況新能源汽車是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及物理、材料、電化學(xué)、電機(jī)、控制等多種學(xué)科，需要綜合電池、電機(jī)、控制系統(tǒng)等多領(lǐng)域技術(shù)的支持、多種部件的匹配合成，其發(fā)展是一個國家科技實(shí)力和制造能力的綜合體現(xiàn)。動力電池組是新能源汽車的核心部件之一，是新能源汽車發(fā)展的基礎(chǔ)和瓶頸。目前阻礙新能源汽車發(fā)展的瓶頸主要是動力電池在續(xù)航能力、成本等方面與傳統(tǒng)汽車相比還有一定差距。只有動力電池組技術(shù)水平有較大提升，新能源汽車產(chǎn)業(yè)才能發(fā)展壯大。經(jīng)過多年努力，我國初步建立了混合動力、純電動和燃料電池的“三縱”，電池、電機(jī)、電控的“三橫”的研發(fā)布局和技術(shù)體系；初步掌握新能源汽車整車開發(fā)技術(shù)，動力電池和電機(jī)取得重要進(jìn)展，部分產(chǎn)品基本滿足示范運(yùn)行要求；部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)和示范運(yùn)營，正逐步向產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)。同時，初步形成了節(jié)能與新能源汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和測試評價能力。圖16：“節(jié)能與新能源汽車”重大項(xiàng)目總體布局2．技術(shù)發(fā)展路線與動態(tài)電池目前常用的二次可充電電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池以及鋰離子電池。相對傳統(tǒng)的鉛酸以及鎳氫和鎘鎳電池而言，鋰離子電池的歷史雖然很短，但憑借其出色的性能在通訊、IT等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，近年則在新能源動力市場嶄露頭角。圖17：各種電池性能比較鋰離子電池是指分別用二種能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng)。充電時鋰離子從正極化合物中脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，同時電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到負(fù)極，保證負(fù)極電荷平衡；放電時則相反，鋰離子從負(fù)極脫出，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極。動力鋰離子電池是以鋰離子電池為材料的一種高能量密度電池，是專門為機(jī)動車提供動力的鋰電池，具有零污染、零排放、能量密度高、體積小和循環(huán)使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，是國內(nèi)外動力電池發(fā)展和應(yīng)用的趨勢。圖18：鋰離子電池充放電原理圖圖19：鋰離子電池內(nèi)部構(gòu)造圖（聚合物鋰電）鋰離子電池是代表未來發(fā)展方向的綠色能源電池，相比其他二次電池的性能優(yōu)勢主要表現(xiàn)在： 電壓高，單體電池的工作電壓高達(dá)3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H電池的3倍。 比能量大，目前能達(dá)到的實(shí)際比能量為100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未來隨著技術(shù)發(fā)展,比能量可高達(dá)150Wh/kg和400Wh/L。 循環(huán)壽命長,一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次以上.對于小電流放電的電器,電池的使用期限將倍增電器的競爭力。 安全性能好,無公害,無記憶效應(yīng)。鋰離子電池中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素：部分工藝（如燒結(jié)式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”，嚴(yán)重束縛電池的使用，但鋰離子電池根本不存在這方面的問題。 自放電小，室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。 可快速充放電，1C充電是容量可以達(dá)到標(biāo)稱容量的80%以上。 工作溫度范圍高，工作溫度為-25~45°C，隨著電解質(zhì)和正極的改進(jìn)，期望能擴(kuò)寬到-40~70°C。隨著社會對環(huán)境保護(hù)、節(jié)能降耗的要求越來越高，鋰離子電池所具有的循環(huán)利用壽命長、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)愈加突顯，尤其是鋰離子電池成本不斷降低及安全性能不斷提高以后，鋰離子電池將在更多領(lǐng)域替代其他類型的電池，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。液態(tài)鋰離子電池出現(xiàn)較早，工藝路線相對成熟，成本較低，占據(jù)了當(dāng)前90%成品鋰電池市場。但是聚合物鋰離子電池采用高分子電極材料或者膠體狀電解液，不需要厚重的二次包裝，相對液體鋰離子電池具有能量密度高，形狀任意，更輕薄，以及高安全性等多種明顯優(yōu)勢，是一種新型電池。隨著筆記本電腦、手機(jī)、DVD等電器向移動化、便攜化方向發(fā)展，對電池的形狀和性能都提出了更高的要求。這些都給聚合物鋰離子電池提供了無限的商機(jī)。未來發(fā)展看好聚合物鋰離子電池。圖20：鋰離子電池主要組分常見材料動力電池是新能源汽車的核“芯”，動力電池的性能對新能源汽車的成功發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。而正極材料的性能直接決定相應(yīng)動力電池能否在電動汽車上有一個好的表現(xiàn)。新能源氣車動力電池應(yīng)具有比能量高、比功率大、自放電少、價格低廉、使用壽命長及安全性好等特性。相應(yīng)的正極材料也應(yīng)滿足相同的要求。目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛、商業(yè)化最成功的鋰離子電池正極材料是鈷酸鋰，而各國研發(fā)的重點(diǎn)則是能夠應(yīng)用于電動汽車的動力電池用正極材料，比如鎳鈷錳酸鋰，錳酸鋰和磷酸鐵鋰等。圖21：主流正極材料性能參數(shù)圖22：正極材料參數(shù)和電動汽車表現(xiàn)的對應(yīng)關(guān)系未來動力鋰電發(fā)展趨勢：降成本，提性能純電動汽車?yán)m(xù)行里程之長短取決于車載動力電池容量大小，性能上動力鋰電應(yīng)滿足以下幾個方面：(1)較高的比能量和比功率；(2)優(yōu)良循環(huán)性，較長壽命（10年左右）；(3)較快充電時間；(4)較寬的工作溫度范圍（-30℃-60℃）；(5)較高安全性能。圖23：各種電池性能比較圖24：鋰電池成本解析圖25：鋰電池各部分投資回報率鋰離子電池的制造成本中，正極材料占比最高，將近一半。其次為隔膜，占比10%-14%。負(fù)極材料占整個生產(chǎn)成本的5-15%。各部分投資回報率高低不一，其中隔膜制造的投資回報率最高，近70%，近3年呈逐年上升趨勢。正極材料投資回報率最低，維持在17%的水平。圖26：主流正極材料比價國內(nèi)正極材料生產(chǎn)廠家主要占據(jù)中低端市場，這個市場的特點(diǎn)是要求產(chǎn)品價格低廉、質(zhì)量合格，但是相互之間競爭激烈?，F(xiàn)階段主要的正極材料廠家占有的市場份額相差不大。其中當(dāng)升科技占據(jù)最大的市場份額，其次為湖南瑞翔和杉杉股份。圖27：2009全球鋰電正極材料生產(chǎn)廠家占比圖28：2009中國鈷酸鋰正極材料生產(chǎn)廠家占比圖29：國內(nèi)外主要正極材料生產(chǎn)廠商動力電池成本有望通過規(guī)模效應(yīng)降低。不同正極材料的原材料成本差異來自核心金屬的購置成本，不同于鈷酸鋰，錳酸鋰、磷酸鐵鋰中，該費(fèi)用占成品電池成本比例極小。金屬原料的價格變化對錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料生產(chǎn)廠家和終端電池廠家的利潤率影響甚微，生產(chǎn)廠家的原材料價格波動風(fēng)險小。錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池的成本主要來自于制造成本，未來可通過規(guī)模效益大幅降低。電動車電池成本占整車成本一半以上，電池成本降低，能有效拉低電動車價格，為電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用開道。動力電池核心原料磷酸鐵鋰專利帶來發(fā)展隱患。磷酸鐵鋰核心發(fā)明和應(yīng)用專利均掌握在外國科研機(jī)構(gòu)和公司手中，中國對其研發(fā)和專利申請相對較晚，隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)興起，磷酸鐵鋰正極材料生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，專利壁壘可能限制我國電動汽車的出口外銷。負(fù)極材料—電動汽車“芯”的另一半商用鋰離子電池大都采用碳材料做負(fù)極。金屬鋰是最早作為鋰離子電池負(fù)極的材料，但是金屬鋰在充放電的過程中不夠安全。1982年伊利諾伊大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程快速可逆且電池可獲得較高的工作電壓。之后的商用鋰離子電池大都采用碳材料做負(fù)極?？梢宰鳛殇囯x子電池負(fù)極的碳材料種類繁多，現(xiàn)階段研究的主要方向如下：石墨化碳材料、無定型碳材料、氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金和其他材料。圖30：負(fù)極材料分類比較圖31：各類負(fù)極材料的市場占有率圖32：全球鋰電用負(fù)極廠家市場份額占比現(xiàn)階段全球負(fù)極市場份額集中在6大廠家。負(fù)極材料相對正極占電池總成本低，且技術(shù)成熟，國內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，基本能夠滿足國內(nèi)市場的需要，其中國內(nèi)行業(yè)前三甲是深圳貝特瑞，上海杉杉，長沙海容。深圳貝特瑞是中國寶安集團(tuán)控股55%的子公司，是國內(nèi)電池碳負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)制定者，截止2010年7月，其碳負(fù)極年產(chǎn)能超過7000噸，價格3-12萬每噸不等，全球市場占有率12%，位居全球第四。目前負(fù)極以碳材料為主，未來看好鈦酸鋰。目前商品化的鋰離子電池負(fù)極材料大多是嵌鋰碳材料，由于可能在碳電極表面析出金屬鋰，與電解液反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)怏w混合物，由此給電池、特別是動力電池造成很大的安全隱患。低電位過渡金屬氧化物及復(fù)合氧化物作為鋰離子電池的負(fù)極材料引起了人們的廣泛注意，鈦酸鋰是其中廣受關(guān)注的材料之一。鈦酸鋰容量高，充放電體積變化小，能夠提高電池的循環(huán)性能和使用壽命。常溫下，高的擴(kuò)散系數(shù)使得該負(fù)極材料可以快速、多循環(huán)充放電。作為動力鋰離子電池負(fù)極材料有著巨大的研究價值和商業(yè)應(yīng)用前景。電解液：基本實(shí)現(xiàn)自給，電解質(zhì)期待突破電解液是鋰離子電池的四大主要組成部分之一，是實(shí)現(xiàn)鋰離子在正負(fù)極遷移的媒介，對鋰電容量、工作溫度、循環(huán)效率以及安全性都有重要影響。通常電解液占電池重量和體積的比重分別為15％、32％，其對純度及雜質(zhì)的含量要求非常高，生產(chǎn)過程中需要高純的原料以及必要的提純工藝。圖33：電解液的生產(chǎn)工藝流程圖電解液還需與電極形成匹配關(guān)系，同一電極在不同的電解液中循環(huán)性能是不一樣的，為此，電解液生產(chǎn)企業(yè)必須與下游客戶密切配合，根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)、生產(chǎn)不同配方的電解液，從這個意義上，電解液配方和響應(yīng)能力決定電解液廠商的競爭力。圖34：配方設(shè)計(jì)是電解液的關(guān)鍵電解液市場格局基本和鋰電池分布一致，主要集中在中、日、韓三國，并且行業(yè)表現(xiàn)出較高的集中度，前三家廠商日本宇都（UbeIndustries），韓國第一毛紡會社（chiel）,三菱化學(xué)（MitshubishiChem）合計(jì)占電解液市場份額的70%左右，中國江蘇國泰下屬國泰華榮也占有一席之地，市場份額8％。目前我國電解液已基本實(shí)現(xiàn)自給，自給率超過80％，從對應(yīng)客戶關(guān)系看，通常大型電解液廠商和幾個鋰電生產(chǎn)企業(yè)建立合作關(guān)系，部分電池廠商自制電解液，典型如比亞迪和臺灣能元科技（E－One）。圖表35：我國電解液產(chǎn)能較充足單位：噸隔膜：和國際先進(jìn)水平差距較大鋰離子電池隔膜被稱之為“第三極”，作用可見一般，主要有兩個方面：一方面起到分隔正、負(fù)極，防止短路的作用；另一方面，隔膜能夠讓鋰離子通過，形成充放電回路，因此鋰電隔膜應(yīng)具備良好的絕緣性、較小的電阻、較好的化學(xué)穩(wěn)定性。動力鋰離子電池對安全性和大電流充放電性能要求較高，其對隔膜厚度要求相對較低，但對離子透過性及安全方面要求更為苛刻，通常需要具備更高的強(qiáng)度、保液能力、熔化溫度以及透氣性。圖36：鋰離子電池隔膜的一般要求鋰離子電池隔膜主要為多孔性聚烯烴，可分為單層聚丙烯微孔膜(PP),單層聚乙烯微孔膜（PE）,乙烯、丙烯多層微孔膜。由于聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的特點(diǎn)，一直以來為隔膜加工的主要材料，也是未來動力鋰電隔膜的主導(dǎo)材料之一。隔膜生產(chǎn)具有高技術(shù)、投入大、建設(shè)周期長、投資風(fēng)險大等特點(diǎn)，目前加工方法主要有干法（又稱熔融拉伸，MSCS）和濕法(又稱為熱致相分離法，TIPS），其中前者又可分為單向拉伸工藝（代表性企業(yè)有美國Celgard和日本UBE）和雙向拉伸工藝（代表機(jī)構(gòu)有中科院化學(xué)研究所），濕法工藝代表性公司有美國Entek,日本東燃等。從效果看，干法遜色于濕法，但濕法工藝較復(fù)雜，使用溶劑可能產(chǎn)生污染，成本也較高，目前世界大多采用干法拉伸隔膜。我們認(rèn)為動力鋰電對隔膜孔徑均勻性、安全性要求更高，濕法工藝或?qū)@得更好的機(jī)會。由于電動汽車處于起步階段，全球尚無針對動力電池的成熟隔膜，但已經(jīng)成為了隔膜開發(fā)的熱點(diǎn)，如德國的Degussa公司開發(fā)的有機(jī)底膜/無機(jī)涂層復(fù)合的鋰離子電池隔膜。對小型鋰電已處于劣勢的我國隔膜生產(chǎn)商，動力鋰電隔膜將是一個較大的挑戰(zhàn)。圖37：干法和濕法隔膜比較目前全球鋰電隔膜的市場規(guī)模約為3.5億平方米，由于較高的技術(shù)門檻，全球鋰離子電池隔膜主要集中在日本和美國，其中日本旭化成（AsahiKaseiEMaterials）、美國Celgard和日本東燃（Tonen）合計(jì)占據(jù)了77％市場份額。我國生產(chǎn)電池隔膜的厚度和孔徑的均勻度和國外還存在較大差距，國內(nèi)所需的隔膜80％仍由進(jìn)口滿足，現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備為低成本的單層聚烯烴拉伸隔膜生產(chǎn)線，主要供應(yīng)中、低端市場。在我國涉及隔膜生產(chǎn)企業(yè)有河南格瑞恩，佛塑集團(tuán)的金輝高科、杭州華容科技公司，桂林新時科技等，但均不具備動力電池隔膜的生產(chǎn)能力。圖38：電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)電機(jī)電動機(jī)可以在相當(dāng)寬廣的速度范圍內(nèi)高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，在純電動車行駛過程中不需要換擋變速裝置，操縱方便容易，噪音低。與混合動力汽車相比，純電動車使用單一電能源，電控系統(tǒng)大大減少了汽車內(nèi)部機(jī)械傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更簡化，也降低了機(jī)械部件摩擦導(dǎo)致的能量損耗及噪音，節(jié)省了汽車內(nèi)部空間、重量。電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件（電池、電機(jī)、電控）之一，其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)，它是電動汽車的重要部件。電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV和純電動汽車EV三大類都要用電動機(jī)來驅(qū)動車輪行駛，選擇合適的電動機(jī)是提高各類電動汽車性價比的重要因素，因此研發(fā)或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項(xiàng)性能要求，并具有堅(jiān)固耐用、造價低、效能高等特點(diǎn)的電動機(jī)驅(qū)動方式顯得極其重要。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要由電動機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構(gòu)成。電動汽車電機(jī)的三種主要形式是異步電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)和開關(guān)磁阻電動機(jī)。其中，異步電機(jī)主要應(yīng)用在純電動汽車，永磁同步電機(jī)主要應(yīng)用在混合動力汽車中，開關(guān)磁阻電機(jī)目前主要應(yīng)用在客車中。各種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，批量生產(chǎn)的可靠性和成本比方案本身更為重要。圖39：電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成框圖電動汽車的整個驅(qū)動系統(tǒng)包括電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)與其機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)兩個部分。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要由電動機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構(gòu)成。電動機(jī)一般要求具有電動、發(fā)電兩項(xiàng)功能，按類型可選用直流、交流、永磁無刷或開關(guān)磁阻等幾種電動機(jī)。功率轉(zhuǎn)換器按所選電機(jī)類型，有DC/DC功率變換器、DC/AC功率變換器等形式，其作用是按所選電動機(jī)驅(qū)動電流要求，將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓等級的直流、交流或脈沖電源。圖40：車用電機(jī)及其控制器方案選擇電機(jī)本體結(jié)構(gòu)以三相異步電動機(jī)為例說明。定子部分：1）定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成—導(dǎo)磁部分；2）定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)—導(dǎo)電部分；機(jī)座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。轉(zhuǎn)子部分：1）轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分；2）轉(zhuǎn)子繞組：a鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個多相對稱短路繞組；b繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。氣隙：異步電動機(jī)的氣隙是均勻的，大小為機(jī)械條件所能允許達(dá)到的最小值。圖41：電機(jī)本體主要部件拆分圖（以三相異步電動機(jī)為例）電機(jī)類型及其特點(diǎn)電動汽車時速快慢和啟動速度取決于驅(qū)動電機(jī)的功率和性能，其續(xù)行里程之長短取決于車載動力電池容量之大小，選用各種系統(tǒng)取決于制造商對整車檔次的定位和用途以及市場界定、市場細(xì)分。如下圖所示，電機(jī)種類繁多，電動汽車電機(jī)的三種主要形式是異步電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)和開關(guān)磁阻電動機(jī)。其中,異步電機(jī)主要應(yīng)用在純電動汽車(包括轎車及客車),永磁同步電機(jī)主要應(yīng)用在混合動力汽車(包括轎車及客車)中,開關(guān)磁阻電機(jī)目前主要應(yīng)用在客車中。目前在混合動力轎車中采用的基本都是永磁同步電動機(jī)，永磁同步驅(qū)動是未來的發(fā)展方向，主要因其能在控制方式上可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，在結(jié)構(gòu)上可實(shí)現(xiàn)電機(jī)與齒輪箱的一體化。目前國外電動客車用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)目前以異步驅(qū)動為主；日本豐田公司的PRIUS采用的永磁同步電動機(jī)功率已達(dá)到了50kW,新配置的SUV車型所用電機(jī)功率達(dá)到了123kW。優(yōu)劣的理論比較已經(jīng)有許多，各種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，批量生產(chǎn)的可靠性和成本比方案本身更為重要。圖42各種電機(jī)分類（按工作原理與構(gòu)造區(qū)分）各類電機(jī)性能比較電動汽車最早采用的了直流電機(jī)系統(tǒng)，特點(diǎn)是成本低、控制簡單，但重量大，需要定期維護(hù)。隨電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，三相交流感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)顯示出比直流電機(jī)更為優(yōu)越的性能，目前已逐步取代了直流電機(jī)控制系統(tǒng)。就目前發(fā)展水平，各類驅(qū)動電機(jī)基本性能比較如下：圖43：驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的基本性能比較驅(qū)動電機(jī)是混合動力汽車和電動汽車的核心部件，在純電動車和燃料電池汽車上，它是唯一的驅(qū)動部件，在油電混合動力汽車上，它是實(shí)現(xiàn)各種工作模式的關(guān)鍵，直接影響油耗指標(biāo)、排放指標(biāo)、動力性、經(jīng)濟(jì)型和穩(wěn)定性。與一般工業(yè)用電機(jī)不同，用于汽車的驅(qū)動電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、起動轉(zhuǎn)矩大、后備功率高、效率高的特性，此外，還要求可靠性高、耐高溫及耐潮、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護(hù)簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)等。圖44：新能源汽車對驅(qū)動電機(jī)的要求汽車要求電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)有更高的性能，體積重量比密度更高等，為滿足以上嚴(yán)格甚至苛刻的要求，車用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢基本可以歸納為永磁化、數(shù)字化和集成化。全球范圍看，有刷直流電機(jī)、一般同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)與有刷磁鐵電機(jī)商品化歷史最長，產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷，迄今還在應(yīng)用。日本的電機(jī)產(chǎn)業(yè)化水平較高。近年來美、歐開發(fā)的電動汽車多采用交流感應(yīng)電機(jī)，日本則多采用永磁電機(jī)。國內(nèi)車用驅(qū)動電機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀：電機(jī)業(yè)中的小行業(yè)、但制造門檻高；電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)還存在較多差距與不足，但國內(nèi)政策扶持將加快產(chǎn)業(yè)步伐。電控新能源汽車電控系統(tǒng)用于控制電池、電機(jī)等組件，其功能包括：電池管理，發(fā)動機(jī)、電動機(jī)能量管理等。電控系統(tǒng)由ECU等控制系統(tǒng)、傳感器等感應(yīng)系統(tǒng)、駕駛員意圖識別等子系統(tǒng)組成。電控系統(tǒng)的材料成本占比不高，但需要經(jīng)過多次試驗(yàn)才能掌握關(guān)鍵算法，尤其是混合動力汽車涉及油、電混合的控制策略，技術(shù)壁壘較高。圖45：汽車電機(jī)及控制系統(tǒng)發(fā)展方向未來，我國車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的三個技術(shù)發(fā)展方向是永磁化、數(shù)字化和集成化。（1）永磁化是指永磁電機(jī)具有功率密度和轉(zhuǎn)矩密度高、效率高、便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。（2）數(shù)字化包括驅(qū)動控制的數(shù)字化、驅(qū)動到數(shù)控系統(tǒng)接口的數(shù)字化和測量單元數(shù)字化。用軟件最大程度地代替硬件，具有保護(hù)、故障監(jiān)控、自診斷等其他功能。（3）集成化主要體現(xiàn)在兩個方面：1）電機(jī)方面：電機(jī)與發(fā)動機(jī)總成、電機(jī)與變速箱總成的集成化；2）控制器方面：電力電子總成（功率器件、驅(qū)動、控制、傳感器、電源等）的集成化。在技術(shù)發(fā)展的同時，電機(jī)系統(tǒng)也在向產(chǎn)業(yè)化多品種、小批量規(guī)?；a(chǎn)模式靠攏，在目前這階段需要特別解決多品種、小批量柔性生產(chǎn)的工藝和工程化問題。由于驅(qū)動電機(jī)行業(yè)是人力資源相對密集型的產(chǎn)業(yè)，且國內(nèi)有豐富的稀土資源，所以我國車用電機(jī)產(chǎn)業(yè)在全球資源條件上有明顯的比較優(yōu)勢、易于進(jìn)入全球的分工體系。整車2.純電動汽車純電動汽車就是主要采用電力驅(qū)動的汽車，大部分車輛直接采用電機(jī)驅(qū)動，有一部分車輛把電動機(jī)裝在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，也有一部分直接以車輪作為四臺電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，其難點(diǎn)在于電力儲存技術(shù)。純電動汽車本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著減少，由于電廠大多建于遠(yuǎn)離人口密集的城市，對人類傷害較少，而且電廠是固定不動的，集中的排放和清除各種有害排放物較容易實(shí)現(xiàn)。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風(fēng)力、光、熱等，解除人們對石油資源日見枯竭的擔(dān)心。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟(jì)效益。WelltoWheel(WTW)也就是從礦井到車輪的研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動汽車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠停俳?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動汽車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量，正是這些優(yōu)點(diǎn)，使電動汽車成為新能源汽車研究發(fā)展的重點(diǎn)。缺點(diǎn)：目前蓄電池單位重量儲存的能量太少，電池價格高，難以形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模。純電動汽車問世于19世紀(jì)90年代，但由于電池性能不能滿足需求，一度退出歷史舞臺。隨著高性能鋰離子電池和一體化電力驅(qū)動系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，純電動汽車再次受到各國政府和企業(yè)的重視。純電動汽車已在續(xù)駛里程、動力性、快充等方面取得了可喜的進(jìn)展，即將進(jìn)入實(shí)用化階段。純電動汽車在美、日、歐等國家和地區(qū)得到小規(guī)模的商業(yè)化推廣應(yīng)用，日前世界上有近4萬輛純電動汽車在運(yùn)行，主要應(yīng)用在市政用車、公交車、公務(wù)用車和私人用車等預(yù)域。3.燃料電池汽車燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依靠電機(jī)驅(qū)動的汽車。其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能或的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2～3倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）零排放或近似零排放；降低了溫室氣體的排放。2）減少了機(jī)油泄露帶來的水污染。3）提高了發(fā)動機(jī)燃燒效率和燃油經(jīng)濟(jì)性。4）運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲。但其成本昂貴。中外專家的共識是，燃料電池汽車是未來汽車工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方向。4.其他方案空氣動力汽車：利用空氣作為能量載體，使用空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮到30MP以上，然后儲存在儲氣罐中。需要開動汽車時將壓縮空氣釋放出來驅(qū)動啟動馬達(dá)行駛。優(yōu)點(diǎn)是無排放、維護(hù)少，缺點(diǎn)是需要電源、空氣壓力（能量輸出）隨著行駛里程加長而衰減、高壓氣體的安全性。飛輪儲能汽車：利用飛輪的慣性儲能，儲存非滿負(fù)載時發(fā)動機(jī)的余能以及車輛長大下坡、減速行駛時的能量，反饋到一個發(fā)電機(jī)上發(fā)電，再而驅(qū)動或加速飛輪旋轉(zhuǎn)。飛輪使用磁懸浮方式，在70000r/min的高速下旋轉(zhuǎn)。在混合動力汽車上作為輔助，優(yōu)點(diǎn)是可提高能源使用效率、重量輕儲能高、能量進(jìn)出反應(yīng)快、維護(hù)少壽命長，缺點(diǎn)是成本高、機(jī)動車轉(zhuǎn)向會受飛輪陀螺效應(yīng)的影響。超級電容汽車：超級電容器是利用雙電層原理的電容器。在超級電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電