新能源汽車的分類、發(fā)展歷程及前景（三）

◆文/吉林 尹力卉 左晨旭

新能源汽車的分類、發(fā)展歷程及前景（三）

◆文/吉林 尹力卉 左晨旭

尹力卉

北京開放大學(xué)特聘“新能源汽車”課程輔導(dǎo)教師，長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院教授，中鑫之寶汽車服務(wù)有限公司副總工程師。在汽車維修企業(yè)工作了28年，多次參加全國大型軍事演習(xí)，負(fù)責(zé)演習(xí)車輛的保障和維修。作為培訓(xùn)的主講老師和教材編寫主審，參與教育部的教師培訓(xùn)和職業(yè)教育的教材編寫。2003年以來，出版論著和教材30多本。育的教材編以

（接2015年第12期）

第一代普銳斯2000年初開始投放北美市場，并將月產(chǎn)由1 000輛調(diào)升到2 000輛，三年內(nèi)銷售了4.5萬輛，產(chǎn)品出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。

2003年豐田推出代號XW20的第二代普銳斯，嘗到甜頭的日本人此時(shí)認(rèn)識到美國市場的核心地位，因此第二代普銳斯首批投放了美國和日本市場。第二代普銳斯2006年進(jìn)入中國市場。

第二代普銳斯實(shí)現(xiàn)了混動系統(tǒng)的技術(shù)升級，汽油機(jī)依舊是第一代普銳斯上的那臺1.5L 1NZ-FXE VVT-i發(fā)動機(jī)，動力繼續(xù)小幅提升至56kW，扭矩上漲到115Nm?；靹硬糠肿畲蠊β?0kW，峰值扭矩400Nm。第二代普銳斯雖然沒有使用當(dāng)時(shí)價(jià)格高昂的鋰離子電池，依舊是鎳氫電池，但是通過電池的小型化和輕量化，成功地將系統(tǒng)能耗降低，獲得了更出色的節(jié)能效果，綜合油耗降低至5.2L/100km，圖8所示為第二代普銳斯的鎳氫電池。

圖8　第二代普銳斯的鎳氫電池

第三代普銳斯于2009年率先在日本上市，并迅速受到消費(fèi)者的青睞，連續(xù)多月蟬聯(lián)日本單一車型銷量冠軍，并獲得2011年日本十大暢銷車冠軍頭銜。 一汽豐田第三代普銳斯于2012年2月正式上市，此次上市共推出三款車型。新車搭載一臺1.8L直列4缸汽油發(fā)動機(jī)，配合混合動力系統(tǒng)（圖9）。一汽豐田第三代普銳斯的最大功率可以達(dá)到134kW，百公里（千米）綜合油耗僅有4.7L。

圖9　第三代普銳斯1.8L直列4缸汽油發(fā)動機(jī)

2007年8月16日，Lexus（雷克薩斯）旗下LS旗艦系列的頂級車型，全球首款全混合動力搭載V8發(fā)動的LS600h正式登陸中國，這是繼RX400h后，雷克薩斯導(dǎo)入中國的又一“綠色”車型，其新款LS600hL于2009年12月登陸中國。歐洲的汽車公司最近開始在混合動力汽車方面積極跟進(jìn)，2005年9月法蘭克福車展上，奧迪已經(jīng)展示了Q5混合動力汽車，并計(jì)劃推向市場。其他車廠也在混合動力汽車方面有所動作。

混合動力汽車雖然已產(chǎn)業(yè)化，但較高的車價(jià)使其在一段時(shí)期內(nèi)難以普及。價(jià)格上比同排量汽車高出較大比例，等于消費(fèi)者預(yù)付了較大一筆“油錢”給制造公司，環(huán)保卻不經(jīng)濟(jì)。一些國家政府為了鼓勵國民購買這類環(huán)保的混合動力車而給予消費(fèi)者一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助和政策優(yōu)惠。有評論說，混合動力汽車在相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)是有錢并具有環(huán)保意識人士的玩具，而非普通民眾的交通工具。

在能源和環(huán)保的壓力下，世界各大汽車公司無不涉足電動汽車領(lǐng)域，但是由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上存在的各種困難，純電動汽車還有相當(dāng)長的路要走才有可能實(shí)現(xiàn)商品化，而混合動力汽車技術(shù)相對更為成熟，由于采用了精湛的機(jī)電耦合技術(shù)和智能化的整車控制策略，從而可實(shí)現(xiàn)整車的高性能、低能耗和低排放。隨著石油資源的枯竭、人們環(huán)保意識的提高，純電動汽車及混合動力汽車將成為新世紀(jì)前幾十年汽車發(fā)展的主流，而混合動力則是目前至石油資源完全枯竭之前的理想過渡新能源汽車。

日本、美國等多家汽車公司已經(jīng)向市場推出各種混合動力汽車產(chǎn)品，世界主要地區(qū)混合動力汽車銷售量不斷增加。據(jù)美通社亞洲（Strategy Analytics）發(fā)布的最新汽車電子研究報(bào)告顯示 “混合動力汽車市場預(yù)測：對環(huán)保和燃料成本的顧慮將刺激市場需求”。

我國也非常重視混合動力汽車的研究與開發(fā)，有關(guān)工作開始于20世紀(jì)90年代。在“十五”期間，科技部組織北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、東風(fēng)汽車公司等國內(nèi)多家企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，確定了以燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動汽車車型為“三縱”，多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)、動力蓄電池及其管理系統(tǒng)三種共性技術(shù)為“三橫”的“三縱三橫”研發(fā)布局。

目前我國各大汽車集團(tuán)都在進(jìn)行混合動力汽車的研發(fā)，多數(shù)以混合動力電動客車為主，這種研發(fā)方向符合我國國情，有利于我國電動汽車的研究發(fā)展。而隨著國家汽車產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃支持新能源汽車發(fā)展等政策的出臺，新能源汽車成為未來汽車的主要發(fā)展方向，國家一向給予支持和鼓勵。如“汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策”、“‘十一五’汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃”等政策和文件都鼓勵清潔汽車、代用燃料及汽車節(jié)油技術(shù)的發(fā)展。之后，節(jié)能與新能源汽車的研發(fā)又被列入“863”計(jì)劃重大項(xiàng)目。

四、我國新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國在新能源汽車方面，通過自主研制，開發(fā)出混合動力、插電式混合動力、純電動和燃料電池汽車等各類整車產(chǎn)品，但總體的技術(shù)水平與國外相比尚存在較大差距，特別是產(chǎn)品工程化能力亟待加強(qiáng)。此外，在整車設(shè)計(jì)開發(fā)流程、底盤開發(fā)及整車、發(fā)動機(jī)、變速器的匹配技術(shù)等汽車共性技術(shù)方面，我國新能源汽車的技術(shù)水平與國外先進(jìn)水平也存在較大差距。圖10所示為我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展線路全景圖。

圖10　中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線全景圖

20世紀(jì)80年代伊始，我國就已經(jīng)針對新能源汽車開展了研究工作。2004年，科技部又啟動了“十五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃“生物燃料油技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目。目前，這些技術(shù)在我國已經(jīng)取得了預(yù)期的成果，有些已在大規(guī)模地推廣應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化，有些尚在研發(fā)階段。另外，在“十一五”期間，科技部還組織了國家“863”節(jié)能與新能源汽車重大專項(xiàng)。

2009年12月底，由南方電網(wǎng)投資建設(shè)的國內(nèi)最大電動汽車充電站在深圳啟用，首批投入使用了兩座電動汽車充電站和134個充電樁。之后，南方電網(wǎng)又相繼在杭州、上海等地建立充電站試點(diǎn)。

目前，著眼于新能源汽車方面的主要有比亞迪、一汽、上汽、東風(fēng)、長安五大汽車集團(tuán)。這五大集團(tuán)中，發(fā)展最快的當(dāng)數(shù)深圳比亞迪集團(tuán)。比亞迪集團(tuán)展出了全球首款搭載鐵電池的電動大巴K9、商業(yè)運(yùn)營的純電動車E6、不依賴專業(yè)充電站的雙模電動車F3DM，這三款車被譽(yù)為比亞迪“三劍客”，代表了中國電動車發(fā)展的最高水平。

據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2030年世界將全面進(jìn)入新能源汽車發(fā)展階段。2012年7月9日，我國《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》出臺。規(guī)劃提出，到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭達(dá)到50萬輛；到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛，累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛，燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國際同步發(fā)展。到2015年，當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至6.9升/百公里（千米），節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用車新車燃料消耗量接近國際先進(jìn)水平。

規(guī)劃提出的主要目標(biāo)還包括：新能源汽車、動力電池及關(guān)鍵零部件技術(shù)整體上達(dá)到國際先進(jìn)水平，形成一批具有較強(qiáng)競爭力的節(jié)能與新能源汽車企業(yè)等等。這標(biāo)志著在國家層面直接支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的政策框架浮出水面。

1.混合動力汽車發(fā)展現(xiàn)狀

我國混合動力汽車的發(fā)展既受發(fā)動機(jī)與自動變速器等汽車共性技術(shù)基礎(chǔ)落后的制約，又存在機(jī)電耦合驅(qū)動系統(tǒng)及電動附件產(chǎn)品等混合動力專用技術(shù)開發(fā)強(qiáng)度不夠的問題。如國內(nèi)動力耦合方案常采用變速器及離合器，而國外有的則已采用復(fù)雜的行星齒輪結(jié)構(gòu)。國外在混合動力專用發(fā)動機(jī)技術(shù)、機(jī)電耦合系統(tǒng)的控制技術(shù)等方面相對成熟，而我國在這些方面，還處于初級發(fā)展階段。

總體看來，我國混合動力汽車技術(shù)不斷提高，產(chǎn)品技術(shù)方案不斷豐富。目前，長安、東風(fēng)、華晨、奇瑞、一汽、吉利等企業(yè)紛紛加入混合動力乘用車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，初步掌握了動力系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、怠速啟停與加速助力、制動能量回饋、政策控制系統(tǒng)開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)。

2.插電式混合動力汽車發(fā)展現(xiàn)狀

插電式混合動力汽車整體上處于研發(fā)階段，產(chǎn)品種類較少。我國插電式混合動力汽車研發(fā)起步較晚，但近幾年逐步得到國內(nèi)整車企業(yè)的關(guān)注，主要集中于乘用車研發(fā)。目前登上公告的插電式混合動力汽車市場企業(yè)主要有比亞迪、一汽和吉利，其他企業(yè)仍處于研發(fā)中，典型的產(chǎn)品是比亞迪F3DM。

3.純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀

純電動汽車現(xiàn)在已成為國內(nèi)整車企業(yè)電動汽車研發(fā)重點(diǎn)，基本掌握了整車控制、動力系統(tǒng)匹配與集成設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，總體上開發(fā)進(jìn)入量產(chǎn)車開發(fā)階段。目前我國已推出49款純電動乘用車和113款商用車公告車型。

在純電動轎車方面，主要整車企業(yè)均將電動汽車納入企業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃，肉骨不短加大，比亞迪、東風(fēng)、長安、奇瑞，吉利、北汽、上汽、江淮等主要汽車企業(yè)均研制開發(fā)出純電動轎車，但高性能純電動轎車產(chǎn)品在可靠性和工程化能力上仍落后于國外先進(jìn)產(chǎn)品。在整車方面，國外是全新結(jié)構(gòu)車型，但國內(nèi)主要以改裝車為主；在性能參數(shù)上，整車基本性能與國外產(chǎn)品接近，但動力電池方面，國內(nèi)以磷酸鐵鋰為主，與國外相比有一定差距。此外，在整車產(chǎn)品可靠性、故障率、傳統(tǒng)共性技術(shù)方面仍有較大差別。

4.燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀

我國燃料電池汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺研發(fā)與國外幾乎同步開展，目前燃料電池汽車技術(shù)取得了一定進(jìn)展，仍處于研發(fā)和試驗(yàn)考核階段，而本田FCXCLarity早在2008年已開展了小批量租賃。燃料電池乘用車方面，代表車型有上汽CSA7000FCV和奇瑞東方之子（Eastar）。

綜上所述，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展擁有充足的自然資源和豐富的勞動力支持，現(xiàn)代通訊、信息、交通網(wǎng)路等基礎(chǔ)設(shè)施相對完善，企業(yè)自主研發(fā)能力不斷提高，已在電池、電機(jī)、電子控制和系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)方面取得重大進(jìn)步。但從總體上看，我國新能源汽車許多關(guān)鍵技術(shù)仍有待突破，社會配套體系仍有待完善，產(chǎn)品成本仍有待降低，消費(fèi)者信心仍有待提高，市場占有率仍有待進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，有必要采取以下切實(shí)可行的策略和建議來促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高產(chǎn)業(yè)競爭力。

五. 我國新能源汽車的發(fā)展前景

新能源汽車是中國汽車行業(yè)跨越發(fā)展的難得機(jī)遇。新能源汽車產(chǎn)業(yè)承載著我國汽車工業(yè)“彎道超車”的歷史使命，不管是各級政府，還是業(yè)界對于該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都非常重視。此外，新能源汽車的產(chǎn)業(yè)競爭力也對其發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

中國幅員遼闊，勞動力充足。新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開稀土、鋰、鎂、石墨等自然資源，而我國充足的自然資源儲備能充分滿足新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而且，我國的現(xiàn)代通訊、信息、交通等基礎(chǔ)設(shè)施近年來不斷更新?lián)Q代，許多大城市的基礎(chǔ)設(shè)施已達(dá)到國際先進(jìn)水平。通過與外資汽車企業(yè)合資辦廠，學(xué)習(xí)到了先進(jìn)的技術(shù)和管理理念，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了許多高端科研人才。

從國家需求的角度來看，中國早已成為世界最大汽車市場。然而汽車擁有量的幾何式增長不僅使城市擁堵，并且令城市空氣質(zhì)量惡化。此外，汽車擁有量的迅速增加使得我國的燃油供求矛盾更加突出。從個人需求的角度來看，汽車已成為現(xiàn)代生活必不可少的一部分。消費(fèi)者購買汽車首先考慮汽車的購置費(fèi)，其次考慮的是汽車的使用成本。在使用成本中，汽油價(jià)格是消費(fèi)者考慮的首要因素。近年來汽油價(jià)格一直維持在高位波動，而新能源汽車與傳統(tǒng)汽車相比的一個最大特點(diǎn)就是其使用清潔能源，大幅減少對汽油的依賴，降低了消費(fèi)者的使用成本。

新能源汽車產(chǎn)業(yè)有三大核心技術(shù)，分別是電池、電機(jī)和系統(tǒng)控制策略。其中，動力電池技術(shù)最為關(guān)鍵，是新能源汽車發(fā)展的核心支持產(chǎn)業(yè)，它直接決定新能源汽車發(fā)展的步伐，是新能源汽車實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)并商業(yè)化的瓶頸所在。

21世紀(jì)初，我國動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)憑借低廉的制造成本，充足的原材料供應(yīng)，世界最大的消費(fèi)市場及相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈，得到了快速的發(fā)展。但是，在以動力鋰電池所用隔離膜為代表的關(guān)鍵技術(shù)上，我國仍有需要繼續(xù)進(jìn)行研發(fā)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步突破，降低鋰電池生產(chǎn)成本，擴(kuò)大規(guī)?；б?，提高鋰電池產(chǎn)業(yè)的競爭力。

目前在新能源汽車領(lǐng)域，美國、歐洲、日本無論在技術(shù)研發(fā)或者市場銷量方面都處于領(lǐng)先地位。近年來，我國的車企也都加大對新能源汽車的研發(fā)力度，根據(jù)自身情況和國情制定了新能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略，力圖在這一領(lǐng)域趕超發(fā)達(dá)國家。但是，與發(fā)達(dá)國家的新能源汽車企業(yè)相比，我國企業(yè)還未能完全掌握汽車節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)，諸多核心零部件仍需從外國進(jìn)口，導(dǎo)致產(chǎn)品造價(jià)高，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和市場化。

（全文完）