新能源汽车发展概况.docx

1、新能源汽车发展概况4.1 新能源汽车发展概况4.1.1新能源汽车是汽车发展的未来全球金融危机的突如其来，对我国产生了一定的影响，汽车行业也难逃此劫。为了拯救我国的汽车行业，国家制订了汽车产业的振兴规划，其中就提高到了要发展新能源汽车，以新能源汽车为突破口，加强自主创新。近期财政部和科技部又共同颁发了节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法，其中我国新能源汽车的补贴标准成为了业界关注的焦点。新能源汽车的补贴标准对汽车行业具有重要的意义。一方面被视为加速汽车产业振兴规划的信号，另一方面也为我国新能源汽车的未来发展奠定了基础。当前，我国重点开发了三种新能源汽车：燃料电池汽车、混合动力车和纯电

2、动车，后两种的商业化已经起步了。而且在2008年8 月31日，科技部部长万钢在参加“2008中国绿色能源汽车发展高峰论坛”上也提出，到2012年，全国汽车中有10%将会是节能与新能源汽车。也许有人会说，要想实现新能源汽车商业化是相当困难的。买新能源汽车花钱多，但是省油有限，性价比太低等因素都会阻止其实现。但笔者认为，新能源汽车成本较高，而且目前也主要是针对公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域，对普通消费者还没有直接的利好。这些确实是非常困难的，但是它给了所有研发新能源汽车的企业指明了方向，对汽车市场长期的发展是一个相当利好的。据了解，国内已经有40多家汽车企业涉足研发新能源汽车，吉利、奇

3、瑞、比亚迪都争相研发新能源车。而且一些消费者也认为，买车多给出的钱可以拿来付油费已经足够用上10年了。可能在短期内实施新能源汽车有很大的难度，甚至说是不可能的，但是用一种战略的眼光_去观察它，在未来它将会是汽车行业的一种发展趋势，成为行业发展的方向。- - 844.1.2 新能源汽车发展概述按照发改委2007年11月1日颁布实施的新能源汽车生产准入管理规则：新能源汽车主要包含混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。使用天然气、乙醇、生物燃料的替代能源汽车都不属于新能源汽车。图1：2007年11月1日实施的新能源汽车生产准入管理规则1.全球新能源汽车的市场现状1.1 真正大规模量产的新能源汽车：

4、混合动力车。目前日本和美国的混合动力车销量占汽车总销量的比重均不超过2.5%，但其产业化环境已经成熟；美国、日本和欧洲也逐渐将重心放到混合动力汽车上，未来将大批量生产。我国混合动力汽车近期发展目标是：到2012年，年产量达百万辆级，占汽车总产量的10%以上。1.2 混合动力车主要需求国：美国和日本。目前全球混合动力车的需求主要集中在美国和日本；供给主要以丰田和本田为主，畅销车型有普锐斯、凯美瑞和思域。2.中国新能源汽车市场的现状863电动车重大科技专项成果：奇瑞A5、长安杰勋、一汽奔腾B70。我国2001年启动了国家863电动车重大科技专项，乘用车的成果有奇瑞A5轻度混合动力车、长安杰勋中度混

5、合动力车和一汽奔腾B70 重度混合动力车。我国现在共有10款电动客车及底盘、31款混合动力客车及底盘。- - 853.新能源汽车的未来发展趋势及瓶颈3.1 新能源汽车的未来发展趋势：节能环保化、多样化。新能源汽车的未来发展方向有两个：一是节能环保方向，这是社会发展的大趋势；第二个是多样化方向，它能充分利用不同能量源的优点实现优势互补，同时还体现了冗余的概念。2020年之前是混合动力车唱主角，2020-2035 年是电动汽车唱主角，2035年后是燃料电池汽车唱主角。图2：新能源汽车的未来演化发展路径3.2 汽车的最终发展趋势：燃料电池汽车。燃料电池汽车是汽车的最终发展趋势。它能做到真正的零排放、

6、能量利用效率高，基本上能稳定在50%到70%的_转换效率，而传统发动机的最高转换效率为30%，在低速等工况下的转换效率只有15%甚至更低。同时，它工作时没有噪音、没有机械振动，所以使用寿命长。它能够广泛的应用于各种军事装备上、移动设备、电站和交通运输领域。现在的瓶颈主要是：它用白金作催化剂、质子交换膜价格高昂，氢的制取、密封和储运困难。3.3 蓄电池技术上最大的困难：蓄电池容量的实时检测。蓄电池的性能指标主要有4个：第1个指标是比功率，它的大小决定了车辆的最高速度和加速性能；第2个指标是比能量，它的大小决定了充一次电能跑多远；第3个指标是循环次数，它的大小决定了蓄电池的使用寿命和折旧摊销年限；

7、第4个是充电时间的长短问题。目前技术上最大的困难在于蓄电池容量的实时检测。- - 863.4 纯电动汽车的瓶颈：蓄电池的性能。镍氢电池是目前混合动力车中用得最多的电池，它在大规模量产阶段将面临镍金属资源问题、用在储氢合金上的稀土储量瓶颈问题。锂离子电池的瓶颈主要是安全性、可靠性和一致性问题。在研发人员的努力下磷酸铁锂锂离子电池的性能基本能够满足上述要求，开始具备产业化的可行性。图3：燃料电池汽车的优缺点及其应用前景3.5 2020年之前的产业化目标：混合动力汽车。目前大众型的混合动力车比普通车贵25-30%，但随着规模量产以及政府补贴(美国一般补贴给消费者2,000-3,000美元)，采购成本

8、将进一步下降。混合动力车根据节油效果的不同，可以分为轻度车、中度车和重度车。图4：不同混合动力车型的节油效果和优缺点4.国家技术实力提升必须把握的机会：新能源汽车4.1 控制系统供应商掌控：汽车产业链的研发和技术发展方向。当前自动控制技术、计算机技术和电力电子技术已经发展到非常成熟的地步，汽车电控化、模块化趋势非常明显。整车企业变得更像是服务型行业，控制系统供应商控制着汽车产业链的研发和技术方向，获得最高的利润。- - 874.2 自动控制系统研发的V型开发模式：缩短开发周期、节省成本。传统汽车的开发周期一般是3年，而利用控制系统的V型开发模式，可以将开发周期缩短到1.5年。这种新型的开发模式

9、广泛应用于自动控制系统的开发，如航天、飞机、船舶等行业。图5：世界汽车技术的发展演变示意图4.3 国家技术实力提升必须把握的机会：156个行业技术提升的承载者。传统汽车技术的落后，新能源汽车技术的不成熟，是中国汽车产业的发展机会。控制系统的研发特点需要研发人员深刻理解传感器、被控对象和执行器的工作原理和特性，这就能从根本上提升研发人员的技术实力，进而提升国家的技术实力。跨越式发展是个伪命题，核心技术的发展必须脚踏实地，不可能跨越混合动力车这个阶段。4.1.3 混合动力汽车是发展趋势电池系统的能量密度问题、电机系统的体积和响应速度问题以及传动系统的效率问题是当前混合动力汽车面临的三大难关，德尔福

10、派克推出的微混和中度混合系统为降低整车成本提供了有竞争力的解决方案。在汽车行业的未来发展方向上，电动汽车和油电混合动力汽车正成为一个明显的趋势。其原因主要在两个方面：其一是因为能源的有限性，化石燃料都是有限的能源；其二是人们的环境保护意识和各国政府的排放要求日益提高。尽管目前混合动力汽车还受到高成本的制约，但从长远看，混合动力车的购买者会越来越多，生产成本将随着生产规模的扩大而降低。因此，这个趋势是不可逆转的。混合动力汽车面临三大挑战从技术上讲，混合动力车和电动车使用的技术是非常相似的，二者也共同面- - 88临着一些技术上的障碍。混合动力车和电动车最主要的是三大系统，即电池系统、电机系统和传

11、动系统。目前，在这三个方面都有一些难题尚待解决。对于电池系统，几年前考虑的是镍氢电池，现在用的都是锂电池，而对锂电池的研发也在不断进步，也就是说，单体电池在技术上正在不断发展。就单体电池而言，最大的问题就是它的能量密度，实际上不同的电池技术最大的区别就是它们在能量密度上的区别；另外一个问题就是它的稳定性。在汽车上使用的电池实际上是由很多的单体电池一节一节地串联起来的，比如说144V 电池，就是由12 个12V 的单体电池串联起来形成一个电池包。对这个电池包在技术上有一定的要求，这是一个技术难点。怎样控制所有的电池都保持一个最佳的充放电效率，使各个单体电池的电压、工作温度、充放电状态均衡、稳定，

12、让电池长期地保持在最佳的状态，延长电池的寿命，这些是对电池和电池包技术最主要的挑战。目前这还是一个技术瓶颈，主要体现在成本较高和能量密度较小，这就导致充一次电之后行驶距离还不够远。如果从电动汽车的角度来讲，这个技术目前还没有进入实用阶段，因为还是受距离的限制。电机系统也同样面临问题。现在不管是混合动力车还是电动车，它们的主要驱动力都来自电机。电机技术本身是一个比较成熟的技术，在工业界其他很多地方都在应用，但是在汽车上驱动电机的技术应用比较少。目前从全球的供应商来讲，致力于量产汽车用电机的屈指可数，而且目前产品价格都是非常昂贵的。电机技术用在汽车上面，有一些很特殊的要求，比如要求体积要很小，易于

13、散热，响应_速度非常快，而且对成本要求比较严格，这些都是和其他工业应用不一样的地方。在电机方面，还涉及电机控制的问题，工业应用对电机控制的成本高低不太敏感，但是对于汽车这样一个消费品来讲，电机控制的成本对它有非常大的影响。我们所说的传动系统是指整个车的传动系统，这和传统汽车联系比较密切。传统汽车上只有一个动力源，就是发动机。无论手动还是自动，一般就是通过变速箱将动力传动在驱动轴上面。而现在混合动力有多于一个的动力源，动力源的整个传动系统也就因此变得比较复杂了。目前有一些混合动力汽车采用比较简单的传动方式，比如串联的ISG、BSG 的方式，但是这种方式有它致命的弱点，即效率不高，浪费比较大。而采

14、用效率比较高的并联传动方式往往都会要求在传统- - 89汽车上做很大的改动。因为从目前来看，大多数混合动力汽车和电动车的前身实际上还是传统汽车，把传统汽车改造成混合动力或者电动车，传动系统的改造是一个挑战。解决难题需产业界协作解决这些问题需要整个产业界共同努力。比如做单体电池的时候，如何研究出更好的配方来，让能量密度更高，体积更小，性能更稳定；又如电机控制技术，实际上已经超出了传统汽车供应商的业务范畴，因为汽车的这些供应商以前一般很少接触这种驱动电机，因此就需要产业界的其他企业也能参与其中，能够把其他行业的一些知识拿来和汽车工业分享。至于传动系统就纯粹是汽车行业内部的事情，这方面确实需要有一些

15、创新，因为目前在用的一些方法，要么是效率不高，要么是成本很高、可靠性比较低的解决方案。因此，这方面需要有一些完全不同的思路来解决这个问题，有可能是完全脱离了目前传统车传动方式的思路，借助于其他行业的经验就有可能得到更有效的解决方案。为解决这些问题，德尔福也在进行不懈的努力。我们的电动汽车、混合动力汽车零部件的研发可以追溯到上世纪80年代，在上世纪90年代就已投入量产。针对电池，我们利用我们自己的经验和技术，已经开始在做电池包的集成，就是我们向其他的电池供应商买单体电池，然后把它集成在一个电池包内，来满足电动汽车或者混合动力汽车的需要。德尔福在电机控制方面的研发一直是有专长的，我们在这方面也做了

16、很多的开发工作。对于电机的控制，我们有电机控制器、DC/AC逆变器等产品。我们不仅仅提供硬件，同时还提供电机的控制的软件。关于传动系统这一领域，德尔福本身不从事电机的行业，所以这方面我们是采用跟第三方合作的方式。降低成本是关键针对新兴市场，业界面临的最大问题是，开发一个混合动力车的时候成本非常高。成本高的原因主要是它不像传统车一样有很多现成的零部件可以用，而都是要量身定做的。另外，混合动力车的开发周期也很长。德尔福目前的策略是针对整车厂在混合动力电动车量产过程中所面临的障碍，开发了几套系统供整车厂选择。目前我们主推的有两套系统，即Micro-Hybrid(微混)系统和Mild-Hybrid(中

17、度混合)系统。- - 90Micro-Hybrid 系统是一个具有起停功能的系统，这是一个相对比较简单的系统，节油率大约是5%-8%，但是这个系统的附加成本比较低。我们提供的这个解决方案是把它建成一个系统来提供给整车厂，既解决了启动、发电的问题和发动机控制、匹配的问题，也解决了电池充放电和整车控制的问题。整车厂购买这套系统以后，只要和传统车匹配起来，基本_上就没有问题了。事实上我们正在致力于向各个整车厂提供一个相对通用的平台和解决方案，这样每一家整车厂就不必为单独开发这样的系统而付出高昂的开发费用和漫长的开发时间的代价。我们这样做还有一个好处就是，我们可以横向地把很多主机厂的需求整合在一起，给

18、大家提供一个相对通用的产品，这样大家整体的开发费用都下降了，随着产品成熟度的提高，产品可靠度也不断提高，这种商业模式就越来越接近于传统汽车开发的商业模式。德尔福主推的另一套系统是Mild-Hy-brid 系统。针对Mild-Hybrid 系统，我们提供了一个非常有竞争力的解决方案。在这个解决方案中，我们把电池包、电机控制器、电池单元以及整车控制器都集成在一个集成包里面。这样有几个优点：首先是混合动力车的布置因此变得比较简单，因为它的功能高度集成，混合动力汽车主要的几个模块都已经包括在这个解决方案里面了；其次，对于主机厂来说，这个解决方案大大缩短了开发时间，这个产品如果配上一个电机，再配上混合动

19、力车的控制逻辑系统，还有德尔福派克电气的电气系统，德尔福动力总成的发动机控制系统，很快就可以组成一套完整的系统，可以支持串联、并联等各种传动方式。另外，这种标准组合也有利于降低成本，现在不管是电动车也好，混合动力车也好，产量都还比较小，很多的开发费用均摊在零部件里面，会造成零部件成本很高，德尔福研发出了一个相对比较标准化的设计，等于无形之中把所有主机厂的需要都整合在一起，大家来分摊这个开发成本，我们的单价也就可以做到比较低了，这样也就推动了混合动力车市场与技术的发展。在未来，德尔福努力的方向是对更完整、更成熟的混_合动力电动车产品解决方案的研究与开发，例如与第三方进行一些合作，来提供一些更接近

20、于量产、更完整成熟的混合动力电动车产品解决方案。这样整车厂就可以以更加低的价格，更短的开发时间开发出自己的混合动力车了。- - 914.1.4 混合动力汽车使用成本敏感性分析针对新兴市场，业界面临的最大问题是，开发一个混合动力车的时候成本非常高。成本高的原因主要是它不像传统车一样有很多现成的零部件可以用，而都是要量身定做的。另外，混合动力车的开发周期也很长。德尔福目前的策略是针对整车厂在混合动力电动车量产过程中所面临的障碍，开发了几套系统供整车厂选择。目前我们主推的有两套系统，即Micro-Hybrid(微混)系统和Mild-Hybrid(中度混合)系统。Micro-Hybrid 系统是一个具

21、有起停功能的系统，这是一个相对比较简单的系统，节油率大约是5%-8%，但是这个系统的附加成本比较低。我们提供的这个解决方案是把它建成一个系统来提供给整车厂，既解决了启动、发电的问题和发动机控制、匹配的问题，也解决了电池充放电和整车控制的问题。整车厂购买这套系统以后，只要和传统车匹配起来，基本上就没有问题了。事实上我们正在致力于向各个整车厂提供一个相对通用的平台和解决方案，这样每一家整车厂就不必为单独开发这样的系统而付出高昂的开发费用和漫长的开发时间的代价。我们这样做还有一个好处就是，我们可以横向地把很多主机厂的需求整合在一起，给大家提供一个相对通用的产品，这样大家整体的开发费用都下降了，随着产

22、品成熟度的提高，产品可靠度也不断提高，这种商业模式就越来越接近于传统汽车开发的商业模式。德尔福主推的另一套系统是Mild-Hy-brid 系统。针对Mild-Hybrid 系统，我们提供了一个非常有竞争力的解决方案。在这个解决方案中，我们把电池包、电机控制器、电池单元以及整车控制器都集成在一个集成包里面。这样有几个优点：首先是混合动力车的布置因此变得比较简单，因为它的功能高度集成，混合动力汽车主要的几个模块都已经包括在这个解决方案里面了；其次，对于主机厂来说，这个解决方案大大缩短了开发时间，这个产品如果配上一个电机，再配上混合动力车的控制逻辑系统，还有德尔福派克电气的电气系统，德尔福动力总成的

23、发动机控制系统，很快就可以组成一套完整的系统，可以支持串联、并联等各种传动方式。另外，这种标准组合也有利于降低成本，现在不管是电动车也好，混合动力车也好，产量都还比较小，很多的开发费用均摊在零部件里面，会造成零部件成- - 92本很高，德尔福研发出了一个相对比较标准化的设计，等于无形之中把所有主机厂的需要都整合在一起，大家来分摊这个开发成本，我们的单价也就可以做到比较低了，这样也就推动了混合动力车市场与技术的发展。在未来，德尔福努力的方向是对更完整、更成熟的混合动力电动车产品解决方案的研究与开发，例如与第三方进行一些合作，来提供一些更接近于量产、更完整成熟的混合动力电动车产品解决方案。这样整车

24、厂就可以以更加低的价格，更短的开发时间开发出自己的混合动力车了。4.1.5 电动汽车能源选择分析从汽车到电动汽车：道路艰难事实上，电动汽车的历史比我们现在路上使用的内燃机汽车更长。世界上第一辆电动汽车诞生于1881 年，比卡尔本茨发明内燃机汽车早了5 年。但是后来由于燃油汽车技术的迅速发展，而电动汽车在电池技术上长期未能取得突破，内燃机汽车后来居上，成为汽车动力的主流方案，电动汽车的发展进入了一个沉寂期。一直到20世纪70年代，由于中东石油危机的爆发以及人类对自然环境的日益关注，电动汽车才再度成为技术发展的热点。电动汽车的核心关键是“四电”充电、电池、电机和控制器。其中目前最大的障碍还是能量的

25、储存我们目前的电池技术还不能够让我们造出令人满意的电动汽车。核心问题是，蓄电池的能量密度远远小于汽油和柴油。电动汽车使用的电池技术，目前呼声比较高的是：铅酸电池、镍镉/镍氢电池、锂电池、锌空气电池、铝空气电池和氢燃料电池。其中前三种电池已经实现了商业化生产，而后三种则尚处于研发完善阶段。这些技术各有利弊。铅酸电池：是目前最为成熟的电池技术。但是作为电动汽车的动力源(9.47,0.02,0.21%)，能量、功率都比较低，而且存在着严重的污染问题。镍镉/镍氢电池：虽然性能好于铅酸电池，但是其性价比不高，含重金属，用完遗弃后对环境会造成严重污染。锌空气电池：上海等地也曾经试验过锌空气电池电动汽车。但

26、是也存在着致命的缺陷锌空气电池一旦开始放电后，就无法中止。另外，锌空气电池的制造和回收也对环境造成很大的破坏。铝空气电池：我国的天津大学也在研究铝空气电池作为汽车的动力。铝空气- - 93电池对环境的破坏小，而且最后的废弃物是二氧化铝，可以回收用于陶瓷生产。但是铝空气电池一个没有克服的问题是表面钝化问题当电池停止工作譬如一夜后，铝的表面会钝化，储放电的效率急剧下降。氢燃料电池：被认为是汽车能源的最终解决方案。它是利用氢氧发生化学反应为汽车提供动力，最终的生产物是水，可以称得上是非常环保的解决方案。但是氢燃料电池车也存在着致命的缺陷结构复杂、成本高。且不说氢的安全储存是个大问题，氢的来源也是一个

27、大问题。地球上的氢存在于化合物水之中，需要消耗电能去电解才能做到。从能源利用效率上来说很不合算。锂电池：它是当前主流技术，下文详述。此外还有许多电池技术仍处在试验室阶段。综合目前的电池技术的发展情况来看，尚无法真正满足电动汽车发展的需要。最新的电动汽车技术作为电动汽车的电池技术，锂电池被认为是目前情况下所能达到的最好的解决方案。国内汽车企业的电动汽车也大多是锂电池技术。锂离子动力电池有以下优点：体积小、质量轻、储存能量多、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染等。作为电动汽车的电池解决方案，目前的锂电池技术并非完美，至少无法同时在最高时速、充电次数和电池成本之间达到令人满意的水平。“120

28、码”被认为是乘用车行业的一个命门，如果乘用车的最高时速无法达到120公里，不仅会极大地影响销售，而且还将被排除在国家的电动汽车鼓励政策之外。因此众多汽车企业开发的电动汽车，努力向每小时120公里的标准靠拢。但是追求高速度的一个结果就是电池寿命的受损和性能不稳定。中国电工技术协会电动车专委会技术服务中心主任王天顺告诉记者：根据电池的特性，每小时的放电量在电池全部储电量的25%以下是一个比较安全的数字。“但是这次上海车展，我看到，许多企业为了使自己的电动汽车的最高时速标准向内燃机汽车靠拢，将原来在两三小时才放完的电量在二三十分钟就放完了，结果就是电池寿命的折损。”国内某汽车企业负责电动汽车研发的主

29、管也告诉记者，尽管他们公司的纯电- - 94动汽车最高时速已_经达到130 公里/小时，续航里程也可以达到130 公里，但是性能很不稳定。“一般充电两三次以后就没有办法达到上述指标了。”增加电池池组虽然可以达到增加电动汽车速度又不损害充电次数的效果，但是同时又带来一个新的问题：如何保证这么多电池池组的一致性？电动汽车使用的电池组远远超过手机和电池。譬如比亚迪F3DM 双模电动汽车总共采用了96 块磷酸铁锂电池单体，由电池单体组成电池池组，由若干个电池池组组成整个电池系统。学过物理的人都知道，要保证这么多电池单体的性能一致性对材料和工艺水平的要求相当高，而这意味着电池生产成本的大幅度提升。如果这

30、个问题处理不好，在使用中将出现性能下降，甚至有爆炸的危险。此外，电池组用得越多，重量的增加将快于储放电能力的增加，反而更不经济。样本车和参照车的比较在业内专家的指点下，中欧商业评论勾勒出了目前中国锂电池技术所能够达到的最完美的电动汽车，我们把这个车称为样本车A；同时我们也请他们描绘了未来3年内锂电池技术进步情况，从而勾勒出未来3年后最完美的电动汽车，我们称为样本车B。我们认为，既然汽车企业是把电动汽车作为内燃机汽车的替代产品打造的，因此消费者必然会将其与内燃机汽车进行比较后才决定是否购买。我们认为有6大因素最终影响消费者是否购买电动汽车。在内燃机汽车中，动力性能最低的是排量在0.81.1 升的微车，在这里，我们选择1.1升内燃机汽车中的热销车型QQ3(下文简称“参照车”)与上述样本车进行对比。价格样本车A：采用的电池价格在5 万元左右，整车制造成本在8 万9万元(来自某国内本土汽车企业的数字)。样本车B：纯电动汽车的年产量达到10 万20 万辆的话，批量生产后，电池的价格可以下降50%左右，整车价格有望在3 年内降到5万8万元(苏州星恒电源有限公司总经理肖斌的测算)。参照车：目前的市场售价是3万3.5万元，制造成本估计在2万元左右。- - 95二次成本二次成本主要是汽车在全生命周期内的各项维修成本，其中主要可以比较的是动力系统。样本车A：依据目前的电池技术，电动汽车短则半年，