電動(dòng)車技術(shù)發(fā)展應(yīng)抓住“十二五”關(guān)鍵期

中國(guó)大規(guī)模發(fā)展電動(dòng)汽車始于“十五”，在“十一五”期間繼續(xù)推進(jìn)節(jié)能與新能源汽車的重大項(xiàng)目。進(jìn)入“十二五”有電動(dòng)汽車重點(diǎn)科技專項(xiàng)，國(guó)家給予了持續(xù)支持。從技術(shù)角度，在整個(gè)發(fā)展過(guò)程中，國(guó)內(nèi)一直堅(jiān)持“三縱三橫”技術(shù)體系，積極發(fā)展電池、電機(jī)、電控技術(shù)。

關(guān)鍵零部件技術(shù)進(jìn)步較快技術(shù)創(chuàng)新不足

純電驅(qū)動(dòng)動(dòng)力電池技術(shù)水平在過(guò)去幾年得以快速提升。中國(guó)鋰離子電池從重點(diǎn)項(xiàng)目研發(fā)開始，能量逐步提高，普遍超過(guò)100kW·h/kg，最高達(dá)到130 kW·h/kg。在混合動(dòng)力用的動(dòng)力電池方面，“十一五”期間，鋰電池性能超過(guò)了鎳氫電池，一秒鐘功率達(dá)到2.8千瓦。從動(dòng)力電池壽命看，單體電池目前壽命水平是2500～3500次之間。另外在安全性方面，我國(guó)實(shí)施全球最嚴(yán)格單體電池安全性法規(guī)，該法規(guī)還在不斷嚴(yán)格和完善。

在動(dòng)力電池管理系統(tǒng)技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)一些成熟的產(chǎn)品，其安全性、耐久性、一致性、以及耦合關(guān)系等動(dòng)力系統(tǒng)性能不斷優(yōu)化。國(guó)內(nèi)強(qiáng)化了電池模塊和系統(tǒng)性能的研究，并取得一系列進(jìn)展。目前中國(guó)已經(jīng)建立起初具規(guī)模的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)，主要分布在珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、北京天津區(qū)域這三個(gè)積聚區(qū)，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到年產(chǎn)量200億瓦時(shí)。與國(guó)外相比，我國(guó)的一些鋰離子動(dòng)力電池能量雖有差距，但總體相當(dāng)。目前國(guó)內(nèi)在電池成熟技術(shù)、系統(tǒng)集成方面還相對(duì)落后，但如果比較成本壽命，在當(dāng)前和今后一段時(shí)間內(nèi)，總體上中國(guó)鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)能力還處于前三名的位置，但是技術(shù)創(chuàng)新方面仍然落后。

從未來(lái)趨勢(shì)看，中國(guó)電化學(xué)體系還處在每公斤100瓦時(shí)體系，碳酸鋁有所增加、硬碳有所增加。中國(guó)現(xiàn)在也在研發(fā)每公斤200瓦時(shí)系列，已取得一系列進(jìn)展。在下一代電化學(xué)體系每公斤300瓦時(shí)高能量方面，我國(guó)才剛剛開始技術(shù)研究，2020年之前中國(guó)電池能量密度達(dá)到每公斤 200瓦時(shí)，在車上應(yīng)用值得期待。當(dāng)然，300瓦時(shí)每公斤的電池不確定性比較大。

國(guó)內(nèi)的燃料電池和發(fā)動(dòng)機(jī)兩大問(wèn)題取得進(jìn)展。燃料電池和動(dòng)力電池在技術(shù)上有很多相通之處。燃料電池技術(shù)有不少進(jìn)步，比如升功率在過(guò)去的幾年持續(xù)升高，0.8千瓦/升翻了一倍，而且我國(guó)的電極出口到國(guó)外大公司。電池壽命也有大幅度提高，2009年，1500小時(shí)衰減7%；2011年，3000小時(shí)衰減10%，整體壽命穩(wěn)步提升。希望在2015年達(dá)到5000小時(shí)衰減10%的指標(biāo)，該指標(biāo)基本相當(dāng)于美國(guó)能源部EO指標(biāo)。在成本方面，2009年大量的基礎(chǔ)材料膜、催化劑都是進(jìn)口，成本約1萬(wàn)元/千瓦時(shí)，近幾年由于國(guó)產(chǎn)材料的研發(fā)和進(jìn)展，2010年成本下降到6000元/千瓦時(shí)，力爭(zhēng)在2015年達(dá)到1000元/千瓦時(shí)。

我國(guó)的電機(jī)在功率密度方面2010年時(shí)與國(guó)外相比水平相當(dāng)，特別在效率方面不比國(guó)外差，這是因?yàn)槲覀內(nèi)〉靡幌盗嘘P(guān)鍵技術(shù)突破。首先是絕緣材料、位置傳感器等電機(jī)基礎(chǔ)器件方面得到很好的應(yīng)用，由寶鋼研制的車用電工鋼已形成批量，另外在電機(jī)供應(yīng)模塊化方面也取得突破，在車用電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)方面，比如先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論和方法，包括仿真等，都是為我們的設(shè)計(jì)提供全方位的高級(jí)工具，另外系統(tǒng)集成和匹配技術(shù)，還有安全性、可靠性、耐久性、環(huán)境適應(yīng)技術(shù)等都取得明顯進(jìn)步?，F(xiàn)在我國(guó)的車用電機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量出口。出口電機(jī)功率密度達(dá)到3.2千瓦/升，而且在動(dòng)力性等方面，最高效率區(qū)達(dá)到97%。另外在生產(chǎn)技術(shù)方面也已經(jīng)有一系列生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備通過(guò)批量化認(rèn)證等。

整車技術(shù)有所突破待攻難關(guān)仍然不少

在客車方面，中國(guó)混合動(dòng)力大客車經(jīng)過(guò)多年研發(fā)已經(jīng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，并形成主流產(chǎn)品和主流模式。一是在并聯(lián)式AMT混動(dòng)方面國(guó)內(nèi)有所突破，提出了基于駕駛員意圖的換擋規(guī)律，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，成為國(guó)內(nèi)廠家的主導(dǎo)產(chǎn)品。二是不采用AMT并聯(lián)，它的模式是20公里以下分離串聯(lián)，20公里以上并聯(lián)，這種結(jié)構(gòu)省去復(fù)雜的變速機(jī)構(gòu)。這個(gè)平臺(tái)系列化，可拓展性非常好?？梢苑浅：?jiǎn)便地轉(zhuǎn)變?yōu)椴咫娛剑⒁呀?jīng)得到規(guī)模驗(yàn)證。目前可能有很多人比較懷疑國(guó)內(nèi)混合動(dòng)力汽車的節(jié)油率，節(jié)油率報(bào)得很高， 但用中國(guó)的道路測(cè)試，實(shí)際結(jié)果往往低于這個(gè)數(shù)值，現(xiàn)在一般開始用道路實(shí)際節(jié)油率，該系統(tǒng)節(jié)油率在30%左右已經(jīng)得到公交公司完全認(rèn)可，表明我們混動(dòng)已經(jīng)成為可以市場(chǎng)化、商業(yè)化規(guī)模性生產(chǎn)的主流產(chǎn)品。

國(guó)內(nèi)的純電動(dòng)客車還處于不同模式示范考核的小規(guī)模商業(yè)化階段，現(xiàn)在的純電動(dòng)客車方面有換電式，比如北京，有充電式，比如比亞迪就是采用常規(guī)充電式。還有新近出現(xiàn)的快充式，充電時(shí)間約6～8分鐘完成，另外還有增程式，四種模式目前都有一定的規(guī)模，預(yù)計(jì)將會(huì)在今后幾年最終形成主導(dǎo)模式和主流技術(shù)，目前還不能完全下定論。

最新出現(xiàn)的快充式，壽命達(dá)到2500次左右，每天充六次電，總體性價(jià)比尚可。碳酸鋁電池是目前行業(yè)比較關(guān)注的電池，燃料電池汽車國(guó)內(nèi)也是采用混合動(dòng)力形式（串聯(lián)式混合動(dòng)力）。燃料電池客車已經(jīng)進(jìn)入示范考核階段，比如2008年的北京奧運(yùn)會(huì)示范、出口到新加坡參加示范等。

轎車方面首先突破中混平臺(tái)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中混轎車推廣，以奇瑞和長(zhǎng)安為代表的企業(yè)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的努力達(dá)到這種狀態(tài)。在技術(shù)突破方面，深混還是行業(yè)最關(guān)注的焦點(diǎn)，國(guó)內(nèi)有一汽帶AMT深混的車型取得階段性進(jìn)展，近期奇瑞公司推出的混合動(dòng)力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)混聯(lián)功能。這種深混回避了國(guó)外專利，同時(shí)適合中國(guó)國(guó)情，是非常有希望的深混系統(tǒng)。插電式混合動(dòng)力，比如比亞迪，現(xiàn)在正在升級(jí)換代。對(duì)于電動(dòng)轎車，不少人一直認(rèn)為小型電動(dòng)轎車是電動(dòng)車推廣的主導(dǎo)車型，目前中國(guó)小型電動(dòng)轎車已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，系列產(chǎn)品和量產(chǎn)車型已經(jīng)步入產(chǎn)業(yè)化階段。小型電動(dòng)汽車的重點(diǎn)技術(shù)服務(wù)包括電動(dòng)轎車安全性設(shè)計(jì)技術(shù)。

值得一提的是，我國(guó)小型電動(dòng)轎車的推廣，尤其是向私人用戶的推廣，江淮是一個(gè)典型，其車輛設(shè)計(jì)比較適合城市上下班族，最高車速100公里，電機(jī)功率在15千瓦左右，是一種經(jīng)濟(jì)性較好、適合中國(guó)中等城市使用的車型，單車型已經(jīng)推廣1500輛，這是一個(gè)非常值得肯定的成績(jī)，方向也非常正確，城市短途代步，在家里和單位慢充值得推廣。

國(guó)內(nèi)還有很多電動(dòng)轎車技術(shù)難關(guān)沒有完全突破，所以成立下一代電動(dòng)汽車聯(lián)盟，推動(dòng)小型電動(dòng)汽車增程技術(shù)，比如電空調(diào)技術(shù)等顯得非常重要。因?yàn)樾⌒碗妱?dòng)車的空調(diào)能耗非常大，我們正在加緊研究的還包括小型電動(dòng)車輕量化技術(shù)等問(wèn)題。

在燃料電池轎車方面，中國(guó)于2006年提出新一代燃料電池轎車動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)擴(kuò)展不同的車型，在2008年奧運(yùn)會(huì)、2010年的世博會(huì)有70輛不同品牌燃料電動(dòng)車示范運(yùn)行，而且示范遍及世界各地甚至是美國(guó)加州。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多大型企業(yè)已經(jīng)參與燃料電池研發(fā)，尤其以上汽為代表。上汽的燃料電池電動(dòng)車一代、二代、三代在耐久性、功率密度等方面進(jìn)展幅度巨大，第三代被指定為公務(wù)用車進(jìn)行使用。

公共支撐平臺(tái)技術(shù)進(jìn)展良好

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)建立了電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件和整車測(cè)試平臺(tái)，包括動(dòng)力電池、車用電機(jī)、整車等。以電池為例，我國(guó)在電池檢測(cè)方面，先有兩家——天津18所和北京201所，現(xiàn)在已有6家在開展此類工作，大大增強(qiáng)了電池檢測(cè)能力。另外我國(guó)也建立了電動(dòng)汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，包括已有標(biāo)準(zhǔn)有57項(xiàng)，正在研究制定45項(xiàng)，可以說(shuō)是目前國(guó)際上覆蓋最廣、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量最多的電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系。尤其是在標(biāo)準(zhǔn)方面我國(guó)開展了一系列國(guó)際合作，包括中德合作、中歐合作、中美合作、中日合作等，通過(guò)合作我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)登上了國(guó)際舞臺(tái)，并取得一系列突破，中國(guó)A芯直流充電接口提案成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的三個(gè)直流充電接口之一，中國(guó)充電控制導(dǎo)引提案成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一。中國(guó)CAMN直流充電通信協(xié)議成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

自2010年以來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)投入243座標(biāo)準(zhǔn)化充換電站，并且建立“三網(wǎng)”融合，開展網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動(dòng)化“三化”管理，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車用戶跨區(qū)域同網(wǎng)、同價(jià)、同時(shí)服務(wù)。比如青島建立了集中式充換電平臺(tái)，電池梯次利用一站全部實(shí)現(xiàn)。另外還建立了蘇滬杭城際互動(dòng)，開發(fā)了電池自動(dòng)更換系統(tǒng)以及配套商業(yè)模式，包括電池租賃、刷卡消費(fèi)等智能管理。很多人都擔(dān)心換電過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，因?yàn)檗I車尺寸不同，約100款轎車可以分成四種不同的標(biāo)準(zhǔn)電池規(guī)格。

在示范考核方面，我國(guó)在2006、2007年尚屬于研發(fā)試驗(yàn)階段，2008年奧運(yùn)會(huì)是第一次大規(guī)模電動(dòng)汽車示范運(yùn)行（接近60輛），2010年的上海世博會(huì)上示范運(yùn)行的電動(dòng)車超過(guò)千輛，大運(yùn)會(huì)的規(guī)模更大。自我國(guó)開啟“十城千輛”示范工程以來(lái)，2010年增加運(yùn)營(yíng)車輛4400多輛，2011年增加超過(guò)1萬(wàn)輛車，基本按照3倍速度增長(zhǎng)。其中，混合動(dòng)力9000多臺(tái)，純電動(dòng)1000多臺(tái)，而且混合動(dòng)力公交車已經(jīng)得到一致認(rèn)可，純電動(dòng)車的能耗也在不斷改進(jìn)，初期與現(xiàn)在比，百公里電耗持續(xù)下降25%。目前轎車方面實(shí)現(xiàn)較大批量運(yùn)行的城市有合肥（1500輛）、北京（500輛）、深圳（300輛）、杭州（280輛）。大規(guī)模給私人用戶直接購(gòu)買的嘗試具有重要的戰(zhàn)略意義，新能源汽車必須進(jìn)入私人購(gòu)買。

“十二五”是跨過(guò)1%門檻的關(guān)鍵期

雖然目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)取得不少進(jìn)展，但還面臨不少挑戰(zhàn)。我國(guó)的電動(dòng)汽車研發(fā)起步不晚、發(fā)展不慢，但是基礎(chǔ)不牢、體制不順、差距仍存在，中高端技術(shù)壓力越來(lái)越大。燃料電池汽車技術(shù)材料、電池壽命跟國(guó)外比有相當(dāng)差距，而且有被拉大的風(fēng)險(xiǎn)。另外，燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工程方面與國(guó)際先進(jìn)水平有更大的差距，純電動(dòng)汽車在電池儲(chǔ)能技術(shù)、熱管理技術(shù)、核心芯片、分裝技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)跟國(guó)際先進(jìn)水平尚有相當(dāng)?shù)木嚯x，混合動(dòng)力汽車專用的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)方面，即使我國(guó)突破AMT，但是與國(guó)外質(zhì)量最好的AMT相比也有差距。“十二五”是汽車技術(shù)實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新關(guān)鍵時(shí)期，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)堅(jiān)持“三縱三橫”研發(fā)布局，同時(shí)為了示范運(yùn)營(yíng)和商業(yè)化，加強(qiáng)基礎(chǔ)支撐平臺(tái)的建設(shè)，主要是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)，支撐“三縱三橫”發(fā)展。

我國(guó)制定面向混合動(dòng)力產(chǎn)業(yè)化研發(fā)主要指標(biāo)，包括電池的要求超級(jí)電容、電池控制，最終是為了提高節(jié)油率，深混達(dá)到40%以上，這些目標(biāo)很有希望實(shí)現(xiàn)。純電驅(qū)動(dòng)則重點(diǎn)考慮小型純電動(dòng)汽車，希望電池的單體達(dá)到150瓦時(shí)/公斤以上，循環(huán)壽命2000次以上，模塊小于1塊/瓦時(shí)。

面對(duì)下一代純電動(dòng)技術(shù)，在純電動(dòng)方面將開發(fā)新型鋰電池，大于250瓦時(shí)/公斤，將會(huì)采用多種電機(jī)包括輪轂連接。我國(guó)的燃料電池指標(biāo)將進(jìn)一步提高，以達(dá)到與國(guó)際同期水平。

為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，我國(guó)將組建“三縱三鏈”技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，即按照產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)鏈、價(jià)值鏈進(jìn)行組織，比如央企電動(dòng)汽車聯(lián)盟、TOP10新能源汽車聯(lián)盟、電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、燃料電池汽車聯(lián)盟、中德電動(dòng)汽車聯(lián)盟、中美清潔汽車聯(lián)盟等一系列聯(lián)盟，以期實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破。

展望下一個(gè)五年，中國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)開發(fā)格局可能會(huì)出現(xiàn)“兩頭擠”的現(xiàn)象，即大型車和小型電動(dòng)車方面實(shí)現(xiàn)純電驅(qū)動(dòng)突破，中級(jí)轎車主要以節(jié)能汽車和混合動(dòng)力汽車為主，逐步發(fā)展，爭(zhēng)取到“十三五”進(jìn)入中高級(jí)別轎車階段。預(yù)計(jì)中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)“三步走”的戰(zhàn)略推進(jìn)，第一步是在大中城市進(jìn)行新能源汽車示范，第二步展開新能源汽車、輕、小型電動(dòng)汽車示范，第三步則是推進(jìn)深度混合高級(jí)轎車、可充電電動(dòng)轎車、氫燃料電池轎車。

從產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展的規(guī)律來(lái)看，約在10年前還處于醞釀期，現(xiàn)階段進(jìn)入產(chǎn)業(yè)的導(dǎo)入期，希望導(dǎo)入期結(jié)束時(shí)（即到2015年）新能源汽車銷售規(guī)模達(dá)到銷量總規(guī)模1%左右，這與國(guó)務(wù)院剛剛發(fā)布的規(guī)劃中的目標(biāo)，2015年累計(jì)50萬(wàn)原則上一致。 “十二五”是電動(dòng)汽車發(fā)展最重要的時(shí)期，當(dāng)我國(guó)跨過(guò)1%的門檻后將會(huì)進(jìn)入成長(zhǎng)期，步入比較規(guī)范成熟的發(fā)展階段。

（本文根據(jù)歐陽(yáng)明高在2012電動(dòng)汽車創(chuàng)新國(guó)際論壇上的演講整理而成）