新能源汽車研發(fā)技術(shù)的發(fā)展研究

李 升

(廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣州 511434)

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新能源汽車研發(fā)技術(shù)的發(fā)展研究

李 升

(廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣州 511434)

加快新能源汽車的技術(shù)探究和相關(guān)性能研發(fā)，對于全球節(jié)能減排和相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要的戰(zhàn)略意義。根據(jù)未來全球經(jīng)濟(jì)、環(huán)境之間平衡關(guān)系，運(yùn)用實(shí)際案例和技術(shù)分析方法，對國內(nèi)外新能源汽車行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行探究，指出新能源汽車行業(yè)的技術(shù)瓶頸，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)提出個(gè)人看法。

新能源汽車；技術(shù)研發(fā)；政策引導(dǎo)

目前，新能源汽車行業(yè)景氣度有所回升。中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，5月份，新能源汽車產(chǎn)銷同比增長較快，純電動汽車大幅增長。有業(yè)內(nèi)人士表示，新政策是從產(chǎn)業(yè)政策上倒逼行業(yè)兼并重組，實(shí)際上最終大方向是鼓勵(lì)新能源汽車的發(fā)展。從長遠(yuǎn)來看，新能源汽車市場的發(fā)展具有較大潛力，面對新形勢，如何探討新能源汽車行業(yè)研發(fā)技術(shù)的發(fā)展，消化有關(guān)補(bǔ)貼等政策調(diào)整給企業(yè)帶來的影響？新能源汽車行業(yè)人員也在探尋路徑。

1 新能源汽車是發(fā)展必然趨勢

第一，目前，新能源汽車在汽車市場上已成為熱門車型。新能源汽車在中國這幾年呈現(xiàn)了爆發(fā)性增長。伴隨共享汽車的發(fā)展，車企會將更多的新能源汽車轉(zhuǎn)租給共享汽車平臺，以租代售，最終實(shí)現(xiàn)租售平衡。2017年，對于新能源汽車行業(yè)而言，要想獲取補(bǔ)貼越來越不容易，一系列產(chǎn)業(yè)政策變化的影響對市場形成沖擊。在多種因素交織下，已逐步轉(zhuǎn)向市場驅(qū)動的新能源汽車行業(yè)，分化趨勢將越發(fā)明顯。

第二，發(fā)展新能源汽車是長期不可動搖的目標(biāo)。目前，無論是從中央還是地方，相關(guān)政策規(guī)劃已相當(dāng)清晰，如6月份國務(wù)院法制辦發(fā)布的由工信部起草的《乘用車企業(yè)平無燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法(征求意見搞)》，雖然目前只是征求意見稿，但從政策層面，可以看到清晰及明確的規(guī)劃及方向，堅(jiān)持發(fā)展新能源汽車在相關(guān)政策法規(guī)及制度上能得到有效保證。

第三，當(dāng)前新能源汽車發(fā)展仍堅(jiān)持過渡時(shí)期混合動力電動汽車為主，長期目標(biāo)發(fā)展純電動汽車的發(fā)展。插電式混合動力汽車可滿足新能源汽車用戶長距離駕駛需求，至今已涌現(xiàn)較多成熟的量產(chǎn)車型。純電動汽車受限于電池技術(shù)的持續(xù)突破，但也出現(xiàn)不少量產(chǎn)車型：基于磷酸鐵鋰電池的比亞迪e6，其出租車版續(xù)航里程已突破400 km，2015年起至今，逐步替代太原市全部城市出租車，成為太原城市名片之一；基于三元鋰電池的特斯拉，也是近年來全球最負(fù)盛名的純電動汽車。作為純電動汽車的一種，氫燃料電池電動汽車也是未來發(fā)展趨勢之一，從豐田已量產(chǎn)的Mirai，表明車輛端的核心技術(shù)已得到核心突破。

2 新能源汽車市場在發(fā)展過程中的技術(shù)瓶頸

第一，新能源汽車在三電系統(tǒng)中，最重要的是動力電池及電池管理系統(tǒng)。如果一輛電動汽車10年內(nèi)消耗了四五套動力電池，對資源的消耗、能源的浪費(fèi)程度，不僅替代不了傳統(tǒng)燃油車，甚至?xí)Y源環(huán)境帶來更大危害。當(dāng)前動力電池及電池管理系統(tǒng)的主要技術(shù)瓶頸主要集中在電池安全、能量密度、循環(huán)壽命、電池估算精準(zhǔn)性等方面。主流如磷酸鐵鋰電芯及三元材料電芯，在安全性上，磷酸鐵鋰占優(yōu)，但在能量密度上，磷酸鐵鋰較三元材料差，同容量條件下，磷酸鐵鋰電池增重帶來的一系列問題也亟待解決。電池循環(huán)壽命涉及面極廣，包含電池材料、生產(chǎn)一致性、電池管理水平都起著重要作用。當(dāng)前電池管理器受限于電池模型搭建的精準(zhǔn)度，電池電量估算與實(shí)際電量仍存在不少偏差(主流精度在5%左右)，一定程度上也影響了車輛續(xù)駛里程、電池壽命等。

第二，新能源汽車經(jīng)過多年的摸索及發(fā)展，永磁同步電機(jī)已成為電機(jī)系統(tǒng)的主流應(yīng)用。但電機(jī)控制系統(tǒng)面臨著可靠性、應(yīng)用材料等方面的技術(shù)瓶頸。區(qū)別于工業(yè)用電機(jī)的控制，由于車用電機(jī)工況復(fù)雜、使用環(huán)境惡劣，對控制器核心部件如IGBT、高性能芯片、內(nèi)部集成水平等都帶來了極大挑戰(zhàn)。

第三，電動汽車充電站等公共配套設(shè)施及服務(wù)的缺乏，也是制約新能源汽車發(fā)展的重要因素之一。最新調(diào)查顯示，新能源汽車客戶主流的充電方式為家庭電源充電、自有充電樁及工作單位充電，三者比例占80%以上。公共充電設(shè)施的普及和使用率很低，主要是受公共充電設(shè)施的數(shù)量和地理位置便利性的制約。此外，傳統(tǒng)燃油車占位、額外的服務(wù)費(fèi)和停車費(fèi)、較高的充電成本也降低了消費(fèi)者使用積極性，某種意義上作為新能源汽車配套設(shè)施的充電樁，反而制約著新能源汽車的發(fā)展。

第四，從原理及特性上看，氫燃料電池電動汽車是未來新能源發(fā)展的重要方向之一，但現(xiàn)階段配套設(shè)施加氫站、電堆核心技術(shù)、儲氫系統(tǒng)等均是氫燃料電池電動汽車發(fā)展的主要技術(shù)瓶頸。加氫站的成本極高，這是限制其配套建立的主要因素，目前國內(nèi)也僅有北京、上海、鄭州、佛山等推廣城市建設(shè)了加氫站，配套設(shè)施建設(shè)的路途漫長而遙遠(yuǎn)。電堆核心部件質(zhì)子交換膜、雙極板、催化劑，儲氫系統(tǒng)中的儲氫瓶等，技術(shù)上還有繼續(xù)突破空間。

3 新能源汽車技術(shù)探究

第一，在新能源汽車和燃油車共同競爭汽車資源的情況下，我們認(rèn)為共享出行，特別是新能源汽車共享出行，將成為未來非常重要的發(fā)展方向，而且有可能成為未來主要的出行方式。移動支付的普及使用也極大促進(jìn)了新能源汽車的推廣應(yīng)用。用戶無須安裝APP，就可以直接通過微信、支付寶、銀聯(lián)云閃付等掃描二維碼進(jìn)行充電和費(fèi)用結(jié)算，免去了復(fù)雜的操作流程，可實(shí)現(xiàn)隨充隨走，極大地提升了用戶便利性及用戶體驗(yàn)。

第二，結(jié)合政策，推動新能源汽車發(fā)展的配套設(shè)施的建立，政府及企業(yè)要做好頂層規(guī)劃，確立目標(biāo)及方向，針對配套設(shè)施的當(dāng)前核心問題，如加氫站成本、公共充電樁資源被占用、使用不便利等問題，進(jìn)行專項(xiàng)突破。

第三，在發(fā)展過程中不斷明確主流技術(shù)及升華技術(shù)，如在電機(jī)系統(tǒng)，由新能源汽車發(fā)展早期的直流無刷電機(jī)、永磁同步電機(jī)等多類型發(fā)展成當(dāng)前使用的永磁同步電機(jī)，且在功率密度比、體積等方面的技術(shù)持續(xù)進(jìn)步。電芯方面，也由早期的鉛酸鋰、鈦酸鋰電芯，到目前的主流使用磷酸鐵鋰、三元鋰電芯；電池包體技術(shù)方面，早期提出的能量電池加超級電容技術(shù)，在發(fā)展中，由于超級電容能量密度太差、工作范圍大、成本高等劣勢而被逐步淘汰；氫燃料電池電動汽車，由于穩(wěn)定性、原材料、工作效率等因素，車載制氫的技術(shù)路線也被逐步邊緣化。

第四，驅(qū)動型式的轉(zhuǎn)變。在新能源汽車行業(yè)創(chuàng)新使用的分布式驅(qū)動方式，隨著智能駕駛汽車的普及，也必將會成為未來發(fā)展的重要方向。分布式驅(qū)動目前主流的是輪邊電機(jī)及輪轂電機(jī)兩種形式，此種條件下，智能駕駛功能，如自動泊車、原地調(diào)頭、串行制動等，均能輕易實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

新能源汽車在未來汽車工業(yè)發(fā)展中，將占據(jù)越來越重要的地位，它是未來汽車發(fā)展的趨勢。從政策層面頂層設(shè)計(jì)，企業(yè)明確發(fā)展方向及主流技術(shù)路線，從業(yè)技術(shù)人員突破核心技術(shù)瓶頸，是新能源汽車發(fā)展的必經(jīng)之路。隨著新能源汽車發(fā)展的不斷完善，公眾對新能源汽車的認(rèn)可度不斷提高，加之更容易實(shí)現(xiàn)的智能駕駛的驅(qū)動，新能源汽車的市場會越來越廣闊。

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Research on the development of new energy vehicle R & D technology

LI Sheng

(Automotive Engineering Research Institute, Guangzhou Automotive Group Co., Ltd., Guangzhou 511434, China)

It is of great strategic significance to accelerate the research and development of new energy vehicles and research and development of relevant performance for global energy-saving emission reduction and related industrial structure adjustment. According to the balance between the environment and global economy, the status quo of development of new energy automotive industry at home and abroad was explored, and technical bottlenecks were pointed out.

New energy vehicle; Technology research and development; Policy guidance

2017-04-01

李升(1987-)，男，工程師，本科。

F426.471

A

1674-8646(2017)10-0124-02