魏紫如 王琪通 于敏 丁徐強 王俊龍
摘 要:百年來,新能源汽車的發(fā)展幾起幾落。基于化解能源危機和治理環(huán)境污染的需要,各發(fā)達國家或地區(qū)紛紛出臺了鼓勵發(fā)展新能源汽車的政策,中國則提出了新能源汽車“三縱三橫”發(fā)展戰(zhàn)略。隨著電池續(xù)航里程的穩(wěn)定,充電等配套設(shè)置的完善,新能源汽車出現(xiàn)了產(chǎn)銷兩旺的景象。因此,根據(jù)新能源汽車研發(fā)制造企業(yè)對專業(yè)技術(shù)人才的需求,提出了基于整車、電機電池檢測以及軟件與控制的相關(guān)人才培養(yǎng)目標和就業(yè)方向。
關(guān)鍵詞:新能源汽車 發(fā)展歷程 人才培養(yǎng)
隨著節(jié)能環(huán)保、綠色出行理念的推行及政府相關(guān)政策的支持,特別是隨著電池續(xù)航里程的加大,各地充電站與網(wǎng)點等設(shè)施的完善,新能源汽車業(yè)的發(fā)展方興未艾。百年來,新能源汽車的發(fā)展促進了人才隊伍的建設(shè),加強對相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng),對推動新能源汽車的進一步發(fā)展具有極其重要意義。
1 歷史上的新能源汽車
新能源汽車已成為當前全球經(jīng)濟發(fā)展的重要風(fēng)向標,也是西方發(fā)達國家節(jié)能減排措施與技術(shù)研究的熱點方向。各汽車強國為能夠在新能源汽車領(lǐng)域占得先機,都投入了大量的人力、物力和財力進行相關(guān)研究。一百多年前新能源汽車就已經(jīng)行駛在城鄉(xiāng)道路上了[1-2]。法國人特魯夫在1881年成功研制出以鉛酸電池為動力源的汽車,這是最早的新能源汽車。1900年,很受女性喜歡的電動車在美國汽車銷售總額中所占份額達到了38%,而當時只有22%的份額是燃油汽車。由于內(nèi)燃機技術(shù)的不斷突破,促進了燃油機車的快速發(fā)展。而電池技術(shù)在很長一段時間內(nèi)發(fā)展滯后,在續(xù)航里程、越野速度以及動力性能等方面都無法滿足人們的需求,以致以電動車為代表的新能源車慢慢淡出了人們的視野。如今,在能源危機持續(xù)爆發(fā)及環(huán)境污染不斷加劇的背景下,它重新走入人們的視野。人們發(fā)現(xiàn),新能源汽車是當前能夠解決全球能源危機和環(huán)境污染問題的有效途徑[3]。圖1為新能源車歷年比較典型的車型。
2 國外新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀
第一,美國。受限于財團政治經(jīng)濟的影響,每一任總統(tǒng)對新能源汽車的看法都不盡相同,以致一些相關(guān)政策處于搖擺不定。隨著形勢的發(fā)展,美國開始改變新能源汽車的發(fā)展格局,由單一的格局向以動力電池技術(shù)研發(fā)為主的多元化格局轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變?yōu)榘淙剂想姵睾突旌蟿恿υ趦?nèi)的多種技術(shù)路線共同發(fā)展的格局。事實上,美國的新能源汽車及其相關(guān)技術(shù)的研究可以追溯到1834年,至今已有180多年。而以新能源汽車為主打品牌的公司目前只剩下特斯拉Tesla一家。
第二,歐洲。歐洲能源自給率很低,原因是能源短缺且高度依賴進口。歐盟早在二十多年前就實施了一系列刺激新能源發(fā)展的計劃和政策,希望能夠減少石化能源對經(jīng)濟的沖擊。而燃油車不僅要消耗大量的能源,而且它排放的尾氣中含有一氧化碳會讓溫室效應(yīng)加劇,所以發(fā)展新能源車成為歐洲最好的選擇?,F(xiàn)在,歐洲新能源汽車其中的一個發(fā)展方向是雙向充電電動汽車(EV)。它們可以充分利用能源,可以作為儲存器在發(fā)電過剩時充電,在發(fā)電短缺時放電[4]。
第三,日本。眾所周知,日本是一個島國,石油資源極度貧乏,大部分的能源都依靠進口,故非常重視可以替代石化能源技術(shù)的研究與應(yīng)用,尤其在新能源汽車方面。日本早在上世紀末的1997年就量產(chǎn)了全球首款豐田普銳斯【普銳斯混合動力(PRIUS)】車型。不僅如此,日本幾乎壟斷了油電混動、氫能源車等技術(shù)方面的專利,其氫燃料電池等新能源汽車技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。
除了美國的Tesla、日本的Prius等知名品牌,新能源汽車在其他國家與地區(qū)也涌現(xiàn)出不少新的系列品牌,如VOLVO、德國大眾、菲亞特、奧迪、本田、雪佛蘭、寶馬等公司。
中國汽車工業(yè)起步晚,核心技術(shù)不多,自主品牌相對于西方發(fā)達國家的汽車工業(yè)來說,規(guī)模更小。對于傳統(tǒng)的燃油汽車短期內(nèi)要達到與西方發(fā)達國家差不多的程度,難度會更大。然而,各國發(fā)展新能源汽車的基礎(chǔ)相近,技術(shù)卻差異較大。因此,發(fā)展新能源汽車就成為我們國家在汽車產(chǎn)業(yè)快速實現(xiàn)彎道超車的一個機會,同時也是解決我國能源危機與改善環(huán)境的最佳辦法[5,6]。
3 我國新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀
3.1 我國發(fā)展新能源汽車的相關(guān)政策
我國政府在2001年就已經(jīng)規(guī)劃了未來新能源汽車發(fā)展的戰(zhàn)略,以燃油車起步為目標,向氫能源動力汽車的目標邁進;2018年啟動實施“新能源汽車補貼標準”;2020年11月份國務(wù)院頒布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》;2023年6月份,三部委(財政部、稅務(wù)總局、工業(yè)和信息化部)又第三次共同發(fā)布《關(guān)于延續(xù)新能源汽車免征車輛購置稅政策的公告》,將新能源汽車免征車輛購置稅延長至2027年12月底。
我國確立了新能源汽車產(chǎn)業(yè)堅持自主研發(fā)的“三縱三橫”研發(fā)布局,重點瞄準核心技術(shù)、系統(tǒng)集成和關(guān)鍵零部件。“三縱三橫”是“十一五”期間我國提出的一個發(fā)展概念?!叭v”即純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車等三大類汽車;“三橫”是指電動馬達驅(qū)動系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)和動力電池(Power Battery)/燃料電池(Fuel Cell)。目前,驅(qū)動電機、動力電池等關(guān)鍵零部件核心制造技術(shù)“三縱三橫”的自主知識產(chǎn)權(quán)專利技術(shù),使我國在續(xù)航里程、磷酸鐵鋰電池技術(shù)等方面取得了突破性進展。當然,我國在車規(guī)級芯片領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)和市場應(yīng)用方面還存在空白。
3.2 我國研發(fā)的新能源汽車
第一類新能源汽車:純電動。純電動汽車在行駛過程中全程零污染,完全依靠高壓動力電池為驅(qū)動電機提供能量。純電動汽車實際續(xù)航里程受限于電池的電荷容量。近期由于磷酸鐵鋰電池低溫起動與能量密度等關(guān)鍵技術(shù)的突破,擴大了續(xù)航里程。同時,各地加大充電樁等配套設(shè)備建設(shè),也間接提高了新能源汽車的續(xù)航。純電動車更具有百公里費用低的優(yōu)勢,使新能源汽車又熱銷起來了。
緊隨其后的新能源車是混合動力型。混合動力車(HybridElectricalVehicle,簡稱HEV)是燃油汽車發(fā)展到純電動汽車的過渡車型。大家對這一類型的新能源車都比較青睞。這不僅因為Hybrid車型行駛里程的增長,使得汽車能耗和排放污染進一步降低,還因為混合動力車型也燒油,車主們完全不用擔心充電時間長、充電樁普及程度低等因素的存在。
未來的新能源車將以燃料電池(Fuel Cell)為動力。燃料電池是利用電化學(xué)反應(yīng)的方式,在不燃燒燃料的情況下,直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的高效發(fā)電裝置,理論上來講,它的燃料利用效率達到100%。因此,真正意義上將燃料電池車型打造成高效清潔的新能源車型,具有高效、低噪音、無污染物排放等優(yōu)點。如今,影響燃料電池車發(fā)展的因素是成本和安全性。目前,燃料電池汽車主要是指氫燃料電池汽車,一方面,整車成本中燃料電池系統(tǒng)和儲氫系統(tǒng)所占比重為65%,比鋰離子純電動車電池成本要高得多。此外,以安全性更強但成本更高的鉑金屬為主導(dǎo)的燃料電堆催化劑,以及相關(guān)專利集中于日本等發(fā)達國家,也形成了對燃料電池汽車發(fā)展的極大制約[7]。
據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2023年,我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別達958.7萬輛和949.5萬輛,同比分別增長35.8%和37.9%,市場占有率達31.6%。自“雙碳目標”提出以來,國家政策的鼓勵與倡導(dǎo),與新能源汽車技術(shù)相關(guān)的企業(yè)在激增。目前,比亞迪海鷗、元PLUS、廣汽AION Y、上汽五菱(宏光MINI)等都有很好的銷量。
3.3 當前新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)
當前制約我國新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)是多方面的。動力電池(如圖2所示)是新能源汽車的核心部分[9],它的重要性就像糧食之于人。但通過目前的發(fā)展情況來看,雖突破不斷,可是難以有質(zhì)的變化。與續(xù)航里程相關(guān)的其他兩個重要部分是驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)(如圖3所示)。驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)(Drive Motor Control System)是新能源汽車行駛中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu),其作用相當于手對人。其重要程度,不言自明。為了適應(yīng)社會對新能源汽車的發(fā)展需求,在電動汽車方面,高速電機的發(fā)展是一種必然的趨勢[10]。
新能源汽車多采用三元鋰電池以及磷酸鐵鋰等液態(tài)鋰離子電子,能量密度高,同時存在輸出效率低、容量衰減快、安全性也差,電池內(nèi)短路、外短路、不一致性、熱失控等故障困擾著新能源電池技術(shù)[11-14],一度制約了新能源汽車的發(fā)展。
新能源汽車的智能化發(fā)展快速,軟件技術(shù)也推動著整車控制系統(tǒng)發(fā)展,可謂“軟件決定汽車未來”。例如,新能源汽車中的變速器、制動系統(tǒng)等硬件驅(qū)動逐漸被算力、算法等軟件技術(shù)所取代;整車制造中上游供應(yīng)鏈企業(yè)與擁有核心軟件的企業(yè)相互合作,將會改變汽車配套件的供應(yīng)格局??梢姡磥硇履茉雌嚻髽I(yè)創(chuàng)新競爭的關(guān)鍵就是以芯片和計算方式等為核心的軟件上的競爭。
4 加強相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)
新能源汽車發(fā)展迅速,新能源汽車企業(yè)對人才,特別是高層次的技術(shù)技能人才需求越來越迫切[15],而且人才數(shù)量缺口巨大。就比亞迪來說,隨著它的知名度越來越廣,它在校園招聘會上的規(guī)模也越來越大,這體現(xiàn)了比亞迪作為企業(yè)對人才的需求和對人才培養(yǎng)的重視。并且隨著國家對新能源汽車重視程度的不斷提高,新能源汽車工程專業(yè)人才成為當前熱門人才[16],目前已有許多高校開設(shè)了新能源汽車工程專業(yè)或開設(shè)有關(guān)新能源汽車技術(shù)方面的課程。根據(jù)新能源汽車企業(yè)對人才的需求方向的改變,許多高校開設(shè)的課程內(nèi)容也隨之調(diào)整。南通理工學(xué)院也順應(yīng)時代需要開設(shè)了新能源汽車工程專業(yè),其目標定位是:培養(yǎng)能適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展需要,德、智、體、美、勞全面發(fā)展,掌握專業(yè)所需的汽車結(jié)構(gòu)、汽車設(shè)計制造、汽車三電系統(tǒng)相關(guān)的電子技術(shù)、汽車及零部件性能檢測、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、燃料電池運用檢測等方面的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識,具有新能源汽車設(shè)計制造、技術(shù)服務(wù)、整車及零部件檢測試驗和創(chuàng)新應(yīng)用工程能力并可持續(xù)發(fā)展,能在新能源汽車生產(chǎn)和應(yīng)用等環(huán)境領(lǐng)域從事研發(fā)、生產(chǎn)、檢測、試驗、運維等技術(shù)和管理工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。
應(yīng)屆畢業(yè)生就業(yè)方向:①從事新能源汽車及相關(guān)零部件設(shè)計、檢測、試驗等研發(fā)性技術(shù)崗位;②新能源汽車及相關(guān)零部件生產(chǎn)制造及工藝工裝設(shè)計制造的生產(chǎn)與管理崗位;③新能源汽車運維以及市場推廣與售后等服務(wù)與管理崗位。
5 結(jié)語
新能源汽車是“新興產(chǎn)業(yè)”。目前,寧德時代、比亞迪、蔚來、小鵬,理想等一大批企業(yè)在動力電池等方面的技術(shù)突破,帶動了我國新能源汽車的快速發(fā)展。雖然,市場上對相關(guān)的人才需求量大,但對人才的知識面、專業(yè)水平也有更高的要求。學(xué)生只有專業(yè)基礎(chǔ)知識扎實、理論與實踐結(jié)合、動手能力強才能更好地找到工作。“理論聯(lián)系實踐”也是現(xiàn)代企業(yè)選擇優(yōu)秀人才的考量標準。將新能源汽車的人才培養(yǎng)定位于這個方向也便于學(xué)生找到滿意的工作,也是更好地服務(wù)新能源汽車行業(yè)的基礎(chǔ)。
基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(62303229)、南通理工學(xué)院教研教改項目(202303)和博士科研啟動基金項目[2023XK(B)02]。
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