新能源汽車的技術原理與應用

新能源汽車的技術原理與應用

自2002年加入聯(lián)合國汽車工業(yè)以來，汽車工業(yè)在中國得到了迅速發(fā)展，石油產(chǎn)量比去年快速增長，尤其是交通運輸行業(yè)對石油產(chǎn)品的需求。據(jù)統(tǒng)計公報顯示,中國2012年末全國民用汽車保有量達12089萬輛,國內市場對石油的需求量可想而知。一方面,世界原油供應緊張,石油價格近年來持續(xù)上漲,而我國石油資源短缺,嚴重依賴進口;另一方面,能源的大量消耗給生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力,不僅空氣污染越來越嚴重,二氧化碳的大量排放更是加劇了溫室效應。那么,在石油緊缺和環(huán)境污染的制約下,新能源汽車必將是汽車產(chǎn)業(yè)最終的發(fā)展方向。目前新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日益受到世界各國政府的高度重視,并且把發(fā)展新能源汽車作為提高產(chǎn)業(yè)競爭能力、保持經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措?？梢?作為我國未來的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),新能源汽車在我國將具有良好的發(fā)展前景。光明和跳躍混合動力汽車美國計劃在新能源汽車技術領域投入巨資,加強對電池和電機的研發(fā);日本為實現(xiàn)新能源電池成本下降一半的目標,計劃在今后五年中,每年投入2億美元開發(fā)電動汽車的車用電池;歐盟出臺的“歐洲經(jīng)濟復興計劃”提出“綠色汽車”的倡議,重點資助高效節(jié)能汽車的研發(fā),特別是在電動汽車領域的研發(fā);德國提出“國家氧能與燃料電池創(chuàng)新計劃”和“國家純電動車發(fā)展計劃”,預計到2020年將推廣100萬輛電動汽車,到2030年將進一步提高至500萬輛,到2050年燃料電池驅動的城市交通將占主導地位……目前,世界主要發(fā)展的新能源汽車有混合動力汽車、純電動汽車和燃料電動汽車。全球混合動力車銷量最大的國家和地區(qū)依次是美國、歐洲和日本,它們在新能源汽車技術方面處于領先地位。在技術研發(fā)方面,采用的都是政府、企業(yè)、研究機構相結合的研發(fā)體系?；诒緡胤A賦差異,政府有的放矢地制定了新能源汽車發(fā)展路線。日本主要走的是混合動力汽車技術路線,在該領域名列世界前茅,并且研發(fā)出能夠大規(guī)模應用的油-電混合動力技術。美國研發(fā)的重點是氧燃料電池汽車和可充電式混合動力汽車,并開始大規(guī)模推廣乙醇燃料汽車。歐洲在混合動力技術、純電動汽車技術和氫燃料汽車方面進行了全方位研發(fā),但以氫燃料汽車研發(fā)為主,包括氫燃料電池汽車和氫內燃機汽車,同時在生物柴油汽車產(chǎn)業(yè)化應用領域居世界領先地位。我國新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀2001年,我國啟動“863”計劃電動汽車重大專項,加大了對新能源汽車的研發(fā)投入。2010年10月,國務院正式發(fā)布《關于加快培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》,將新能源汽車產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一進行重點培育發(fā)展,著力突破動力電池、驅動電機和電子控制領域關鍵核心技術,推進插電式混合動力汽車、純動力汽車推廣應用和產(chǎn)業(yè)化,標志著發(fā)展新能源汽車已上升至國家戰(zhàn)略層面。2012年3月3日,我國又發(fā)布了以自主創(chuàng)新、重點突破、協(xié)調發(fā)展為指導原則,以純電力驅動為技術轉型戰(zhàn)略,以“三縱三橫”為研發(fā)布局的“十二五”專項規(guī)劃。同年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,我國石油進口量已經(jīng)高達國內總需求量的58%,交通擁堵和環(huán)境污染也開始在二三線城市中蔓延。因此發(fā)展新能源汽車已經(jīng)足夠上升到國家戰(zhàn)略高度,是改善國民生活的重要戰(zhàn)略措施。2012年底,包括江淮第五代純電動轎車平臺技術開發(fā)項目、東風小型純電動轎車技術開發(fā)項目、北京牌全新平臺純電動轎車技術開發(fā)項目等25個純電動車項目通過由財政部、工業(yè)和信息化部、科技部聯(lián)合發(fā)文組織的新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新工程項目審批,一批企業(yè)開始在國家的推動下重點發(fā)展新能源汽車項目。預計到2015年,我國企業(yè)可以形成以純電動驅動為主的產(chǎn)業(yè)結構,在整車、關鍵零部件、公眾平臺等29個技術創(chuàng)新方向上取得技術突破,在電機、電池等核心部件領域形成5家以上骨干企業(yè),并且產(chǎn)業(yè)集中度達到60%,掌握部分核心技術并申請3000例以上核心專利。同時將由政府牽頭在30個以上城市進行規(guī)?；痉锻茝V,并在至少5個城市進行商業(yè)化試點應用。為新能源汽車的規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化鋪平道路。廣東省新能源汽車技術創(chuàng)新體系現(xiàn)狀廣東省是國內最早開展電動汽車技術研發(fā)、參與國家電動汽車重大科技項目的省份之一,目前在電動汽車整車、動力系統(tǒng)總成以及動力電池及其管理系統(tǒng)、驅動電機等關鍵零部件方面的技術居全國領先地位。其中,動力電池技術的專利申請量位居全國首位,實驗室小批量試制電池能量密度可達150kw/kg,循環(huán)次數(shù)2000次以上;永磁同步電機技術發(fā)展迅速,已具備量產(chǎn)功率7.5至130kw永磁同步電機驅動系統(tǒng)的能力,產(chǎn)品綜合技術指標居國內領先水平;擁有國家電動汽車試驗示范區(qū)、國家汽車質量監(jiān)督檢驗中心(廣東)、電動車輛國家工程實驗室(電驅動實驗室)以及一批省級工程實驗室、工程中心、重點實驗室等創(chuàng)新平臺和公共測試平臺,初步形成了一個多層次、多領域的技術創(chuàng)新體系。據(jù)初步統(tǒng)計,2011年廣東省新能源汽車產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值47.2億元,產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全國前列。電動汽車產(chǎn)能超過2萬輛,各類新能源汽車產(chǎn)銷量近7000輛;動力電池產(chǎn)量居全國首位,鋰離子動力電池產(chǎn)能超過7億安時/年,動力電池正負極、電解液、隔膜等關鍵材料實現(xiàn)國產(chǎn)化;各類電動汽車驅動電機年產(chǎn)能超過2.5萬臺套,可基本滿足新能源汽車大規(guī)模生產(chǎn)需要。目前,廣東省新能源汽車產(chǎn)業(yè)已涵蓋了整車生產(chǎn)、三大電(電池、電機、電控)、三小電(電動空調、電動助力轉向、電動助力制動)以及電池關鍵材料等領域,基本形成了完備的新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈。整車方面,截止至2011年底,全省有24款電動汽車進入國家《節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄》,相關車型已批量生產(chǎn)并投放市場;關鍵零部件方面,鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈較為完整,擁有一批在國內有較強競爭力的動力電池和電池正負極、隔膜、電解液等關鍵材料生產(chǎn)企業(yè),電動汽車電機研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面居國內前列。荊棘和荊棘新能源汽車的發(fā)展并不容易，主要存在四個方面的問題新能源汽車核心技術攻關雖然我國新能源汽車已有多年的發(fā)展歷史,但總體上我國新能源汽車的技術水平和研發(fā)能力仍然偏低,與發(fā)達國家相比還存在一定的距離。一方面,多數(shù)國內汽車制造商并沒有真正掌握新能源的核心技術,其掌握的技術仍是初級水平。當然,新能源汽車的很多關鍵技術,目前在世界范圍內還都是技術難點,其技術研發(fā)仍是一個長期的過程。目前我國技術攻關的重點是電池技術、動力總成系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。另一方面,新能源汽車核心零部件技術,包括整車控制技術、電機驅動系統(tǒng)技術、電池系統(tǒng)技術、動力耦合技術等,而我國的汽車企業(yè)在這些技術上還未取得突破性進展,國產(chǎn)的零部件與國外進口的相比,在性能上差距較大,電機驅動系統(tǒng)效率低下,并且電池充電時間長,使用壽命較短。企業(yè)資金使用技術的統(tǒng)一標準是指導一流企業(yè)做標準、,二流企業(yè)做品牌、,三流企業(yè)做產(chǎn)品。技術標準的威力,有目共睹?？芍^誰掌握標準,誰就擁有主動權。沒有統(tǒng)一的標準,企業(yè)投入資金研發(fā)新能源技術就會缺乏具體的指導而無所適從。目前我國尚未建立系統(tǒng)的新能源汽車技術標準,僅僅出臺了關于新能源汽車的測試、性能、安全穩(wěn)定等相關方面的規(guī)定,其他方面如核心零部件的標準、電池的壽命、動力耦合技術的具體標準都亟待建立和進一步完善?；A設施建設成本較高在推廣使用新能源汽車前,要建設足夠的充電基礎設施、氫燃料補給基礎設施等,如果沒有完備的基礎設施,將會大大阻礙新能源汽車的推廣?；A設施的建設都需要投入大量的資金和土地資源,建設充電站的一次性投入較大,回收期較長。而從當前我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)基礎設施建設來看,相關充電站、充電樁的選址和建設基本由政府確定和籌資完成。要想在全國建成新能源汽車基礎設施網(wǎng)絡,光靠政府的財政資金是不夠的,還需要其他社會資本和企業(yè)的共同建設。新能源汽車市場面臨消費者的反避難一方面,中國的消費者對新能源汽車的接受程度遠不如歐美國家的消費者。節(jié)能減排的汽車消費觀念僅是口號而已,雖的確吸引了眾多觀眾,社會反響也很熱烈,可真正購買新能源汽車的人卻少之又少。有數(shù)據(jù)顯示,中國汽車用戶對節(jié)能與新能源車的認可度達到44%,但在實際購車過程中,高達65.1%的用戶仍首選汽油發(fā)動機車型。另一方面,盡管有政策的大力支持,但其市場推廣依然舉步維艱。新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；蕾囅M市場,如何增強消費者的購買力度以擴大消費市場是非常值得重視的問題。如果群眾運動是順暢的，就會發(fā)生新能源汽車的快速發(fā)展需要政府、企業(yè)和市場三個方面的共同努力。針對我國新能源汽車的發(fā)展狀況,可以采取以下措施。一完善相關創(chuàng)新、保障企業(yè)的政策支持,為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供保障加強新能源汽車基礎設施建設,將大大增強新能源汽車的推廣力度;保障知識產(chǎn)權可以帶給相關企業(yè)和個人的收益是保障人才積極創(chuàng)新、保障企業(yè)將創(chuàng)新成果轉化為先進生產(chǎn)力、保障新能源汽車行業(yè)核心競爭力不斷提升,是新能源汽車行業(yè)競爭力培育的基本保障;在配套政策方面,可以實行綜合的稅收、財政、政府采購等配套政策體系,例如對新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)的信貸支持和稅收減免;大力推動新能源汽車政府采購,制定新能源汽車最低采購比例;對替代燃料和基礎設施建設提供直接投入、稅收減免和信貸支持等。二中小企業(yè)創(chuàng)新機制和行業(yè)標準的建設是影響新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一重要因素我們可以通過官方媒體和特殊優(yōu)惠對新能源汽車相關產(chǎn)品進行推廣,加快消費者接受新型消費品的速度和使用新能源汽車的愿望;我們需要解決資金、政策和人才等多方面的限制及其創(chuàng)新團隊管理、創(chuàng)新成果轉化和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)機制均存在的問題;同時企業(yè)競爭策略需要轉向加強合作以加快國內新能源汽車行業(yè)的發(fā)展速度和發(fā)展質量。需要強調的是,對新能源汽車企業(yè)來講,市場競爭能力相對國外同行存在明顯不足,因此國內企業(yè)相互幫扶、加強合作才能在日益激烈的市場競爭中生存和發(fā)展;最重要的是,新能源汽車企業(yè)需要參與行業(yè)標準的制定。從CPU、PDF文件等科技成果的盈利模式來看,行業(yè)標準對于一個企業(yè)能否獲得高質量的利潤至關重要。尤其是在勞動力成本日益提高的當代中國,減少固定勞動力的投入、控制資源消耗和環(huán)境污染都是新能源汽車產(chǎn)業(yè)獲得持久發(fā)展的必然要求。三縱向整合和橫向一體化是市場發(fā)展的關鍵一環(huán)對于新能源汽車行