在政策導(dǎo)向階段，我國新能源汽車推廣取得了驕人成績。截至 2017 年 11 月底，我國新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷分別為 63.9 萬輛和60.9 萬輛，保有量突破 150 萬輛，增長勢頭依然強(qiáng)勁。

本文通過分析對比國內(nèi)外電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)， 明確我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的國際競爭地位，為國家宏觀政策引導(dǎo)和產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入提供參考依據(jù)。

國外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國家諸如歐美日已經(jīng)將電動(dòng)汽車發(fā)展作為其在汽車產(chǎn)業(yè)具備核心競爭的一枚重要棋子，電動(dòng)汽車的發(fā)展不僅得到了政府的諸多鼓勵(lì)措施，而且受到了民眾的歡迎。純電動(dòng)、混合動(dòng)力以及燃料電池汽車都已經(jīng)在其能夠大放異彩的營運(yùn)地點(diǎn)試用著，如日本東京電力的客服服務(wù)車、美國的街道垃圾清掃車等[2]。圖2為特斯拉純電動(dòng)汽車。

影響著電動(dòng)汽車發(fā)展的最核心關(guān)鍵的因素是動(dòng)力電池。這其中，鋰離子電池已經(jīng)逐步成為國外混合動(dòng)力以及純電動(dòng)汽車的御用動(dòng)力電池。為了讓鋰離子電池在全球范圍內(nèi)得到廣泛的使用，各大車廠已經(jīng)將動(dòng)力電池的標(biāo)準(zhǔn)化作為全球推廣的關(guān)鍵一步。日本車企在此做出表率，豐田、日產(chǎn)在與松下電器的合作之中將合作制定了車用動(dòng)力電池的標(biāo)準(zhǔn)，該電池標(biāo)準(zhǔn)包含測試、充電、安全[3]等主要方面。

國內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國在新能源汽車方面的研究有著相當(dāng)不錯(cuò)的成績，在車用動(dòng)力電池等核心技術(shù)上的研究取得成果的前提下，研發(fā)并生產(chǎn)出了一批電動(dòng)汽車的整車產(chǎn)品，并且在諸多城市開展了公共交通示范運(yùn)作。如北京121純電動(dòng)公交線路、上海Y1純電動(dòng)公交線路等。純電動(dòng)公交的投入使用成為電動(dòng)汽車在中國更好發(fā)展的先驅(qū)者。圖3為奇瑞S18純電動(dòng)汽車。

2005年以來，電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)探討研究和量產(chǎn)推廣得到了國家相關(guān)部門的大力支持，動(dòng)力電池及電機(jī)總成、供充電基站、能源供給及回收模式、示范試用考核、政府支持政策等都在協(xié)同推進(jìn)過程中得到發(fā)展。

電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢

汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢必將是電動(dòng)汽車的使用，純電動(dòng)、混合動(dòng)力汽車現(xiàn)已是電動(dòng)汽車發(fā)展的兩大類型。電動(dòng)汽車的量產(chǎn)化及推廣使用一定會(huì)經(jīng)歷漫長的過程和不同階段。電動(dòng)汽車的發(fā)展階段可以大致分為起步、過渡和成熟這三個(gè)時(shí)期：起步期主要是電動(dòng)汽車技術(shù)方面的探索和研究；過渡期是混合動(dòng)力汽車的發(fā)展研究；成熟期是以純電動(dòng)和燃料電池汽車作為最終發(fā)展目標(biāo)。事實(shí)上傳統(tǒng)汽車行業(yè)受到金融危機(jī)的不小沖擊，其帶來的國際油價(jià)的不穩(wěn)定，造成了節(jié)能減排的壓力增長、動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)遲滯，使得部分主流車企在純電動(dòng)汽車的投入研發(fā)資金增多，如豐田、大眾、日產(chǎn)、比亞迪等，相信在各國新能源產(chǎn)業(yè)政策的支持下，純電動(dòng)汽車的發(fā)展會(huì)迎來新的市場熱潮。

一、純電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)

（一）動(dòng)力電池方面 1、三元電池向高鎳方向發(fā)展

我國目前三元電池廠商主要生產(chǎn)的是 NCM333 和 NCM523 電池，NCM622 已經(jīng)進(jìn)入部分企業(yè)的材料供應(yīng)鏈，處于研發(fā)階段的NCM811 也有望于近期開始應(yīng)用。電池單體能量密度將從200Wh/kg 向 250-300Wh/kg 邁進(jìn)。國際方面，NCM622 已經(jīng)開始應(yīng)用（寶馬i3），NCM811 開始小范圍適用。

2、圓柱電池向 21700 方向發(fā)展

國際上 Tesla 和松下共同研發(fā)的 21700 電池單體容量為3-4.8Ah，質(zhì)量為 60-65g，能量密度為 300Wh/kg，并且已經(jīng)應(yīng)用在Model 3 車型上。而國內(nèi)在乘用車領(lǐng)域還沒有 21700 電池應(yīng)用的案例，但一些企業(yè)開始布局。

深圳比克電池預(yù)計(jì) 21700 電池單體容量可達(dá)到 6Ah 的；天鵬電源 21700 電池單體能量密度為200-240Wh/kg；億緯鋰能 21700 電池單體容量為 4Ah，能量密度為 215 Wh/kg 并計(jì)劃在 2019 年推出 260Wh/kg 的產(chǎn)品；遠(yuǎn)東福斯特 21700 電池規(guī)劃單體容量為 5Ah 以上；力神發(fā)布的 21700 電池單體容量為 2-5Ah，能量密度為 210-260Wh/kg。

（二）電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面

1、我國車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位

我國乘用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)品功率密度已經(jīng)達(dá)到 3.3-3.6kW/kg（峰值功率/有效質(zhì)量），最高轉(zhuǎn)速提高至 12800rpm 以上；商用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度達(dá)到 18Nm/kg 以上，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到 3500rpm 以上。在乘用車方面，如下圖所示，我國驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)品的功率密度已經(jīng)達(dá)到 3.8 kW/kg（峰值功率/有效質(zhì)量），轉(zhuǎn)矩密度為 7.1Nm/kg，與寶馬i3 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)指標(biāo)處于同一水平。

2、國內(nèi)外車用電機(jī)控制器技術(shù)現(xiàn)狀我國車用電機(jī)控制器技術(shù)正在迅速追趕國外同類產(chǎn)品水平。我國電機(jī)控制器功率密度已經(jīng)達(dá)到 12kW/L 以上，控制器效率達(dá)到 98%以上。從數(shù)值上看，與博世 2015 年的水平接近，但這是在標(biāo)準(zhǔn)模塊封裝下的性能參數(shù)，而在客戶不同要求的定制化封裝時(shí)，我國電機(jī)控制器的指標(biāo)數(shù)據(jù)會(huì)有所降低。然而，雖然技術(shù)水平還落后于國外，但我國企業(yè)仍在不懈的追趕中，目前已經(jīng)開發(fā)出功率密度 18kW/L 的定制化封裝電機(jī)控制器樣機(jī)。

3、我國車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)

十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃對于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展目標(biāo)為：乘用車電機(jī)功率密度 4kW/kg，商用車電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度做到 20Nm/kg，繼續(xù)保持國際領(lǐng)先水平。

十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃對于驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的發(fā)展目標(biāo)為：電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)功率密度倍增，達(dá)到國際先進(jìn)水平。具體技術(shù)目標(biāo)為 2020 年達(dá)到 16-18 kW/L，力爭 2025 年達(dá)到 32-36 kW/L（碳化硅）。

二、深度混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù)

深度混合動(dòng)力的特點(diǎn)是動(dòng)力系統(tǒng)以電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)動(dòng)力，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為輔助動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)完全可以滿足車輛在起步和低速行駛狀態(tài)下的動(dòng)力要求，隨著速度的提升汽油發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)和電動(dòng)機(jī)通過智能系統(tǒng)來協(xié)同高效的工作，并且可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)為電池充電。

（一）串聯(lián)式混合動(dòng)力

串聯(lián)混合動(dòng)力在車輛行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不直接驅(qū)動(dòng)車輪，而是作為發(fā)電機(jī)為電池充電，僅由電池帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。

日產(chǎn) NOTE

日產(chǎn)在 2016 年發(fā)布一款名為 e-POWER 的動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于串聯(lián)式混合動(dòng)力（增程式）。

與傳統(tǒng)混合動(dòng)力系統(tǒng)不同，日產(chǎn) e-POWER 動(dòng)力系統(tǒng)中，搭載了一臺(tái)三缸 1.2L 排量發(fā)動(dòng)機(jī)（HR12DE），該發(fā)動(dòng)機(jī)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

一、采用米勒循環(huán)的工作原理，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹比大于壓縮比，在膨脹行程中可最大限度的將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，降低燃油消耗。二、12:1 的壓縮比，可以讓混合氣中的汽油分子汽化的更完全，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。三、缸體采用真圓加工工藝，令缸體內(nèi)壁更加光滑，減少活塞和氣缸之間的摩擦力， 提高工作效率，延長壽命。

與純電動(dòng)汽車不同的是，e-POWER 動(dòng)力系統(tǒng)中的能量來源是發(fā)動(dòng)機(jī)，而不再是電池。

整個(gè) e-POWER 動(dòng)力系統(tǒng)可以讓車輛的加速性能如純電動(dòng)車一樣，主要元器件與純電動(dòng)汽車通用（與聆風(fēng)采用同款電機(jī)），減少研發(fā)和生產(chǎn)成本。由于發(fā)動(dòng)機(jī)只負(fù)責(zé)發(fā)電，燃油經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)優(yōu)異（Note e-Power 的油耗水平在日本JC08 測試標(biāo)準(zhǔn)下達(dá)到了37.2km/L）。

（二）混聯(lián)式混合動(dòng)力混聯(lián)混合動(dòng)力在車輛行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)都能夠分別單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)車輛，能夠提供純電、純油和油電混合三種驅(qū)動(dòng)模式。 1、雪佛蘭 VOLT2018 款雪佛蘭VOLT 的動(dòng)力系統(tǒng)名為Voltec，該系統(tǒng)由充電接口、電子驅(qū)動(dòng)單元、發(fā)動(dòng)機(jī)、鋰離子電池組構(gòu)成。VOLT 完全由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電池組的電力耗盡時(shí)，可以通過一臺(tái) 1.5L 的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)來為車輛電驅(qū)系統(tǒng)繼續(xù)提供電能，在純電模式下可以行駛 53 英里，在增程模式下可以行駛 420 英里。其工作方式為：插電模式下，外接電源為電池充電，電池為電機(jī)提供電力，電機(jī)向車輪提供動(dòng)力；增程模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)為電池充電，電池為電機(jī)提供電力，電機(jī)向車輪提供動(dòng)力。

2、榮威 eRX5榮威eRX5 的動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、EDU 電驅(qū)變速箱組成。發(fā)動(dòng)機(jī)是一臺(tái)代號(hào)為 15E4E 的 1.5T 發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率 124kW， 峰值扭矩 250Nm，與之匹配的是整套混動(dòng)系統(tǒng)最核心的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ——EDU 電驅(qū)變速箱。在純電模式下可以行駛 60km，在增程模式下可以行駛 650km。

3、比亞迪秦比亞迪 “秦”搭載的最新 DMII 系統(tǒng)除了可實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)模式行駛和混合動(dòng)力模式行駛外，當(dāng)電量不足或高壓系統(tǒng)故障時(shí)還可單獨(dú)用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，實(shí)現(xiàn)了高壓系統(tǒng)的獨(dú)立性。該系統(tǒng)搭載了一臺(tái) 1.5T 渦輪增壓發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率 113kw，峰值扭矩240Nm，6 檔雙離合變速、110kW 永磁同步電機(jī)以及 10kWh 容量的電池組合在一起，整體采用集成式一體化設(shè)計(jì)，從而使結(jié)構(gòu)緊湊便于布置且提高了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

三、燃料電池汽車關(guān)鍵技術(shù)

（一）豐田 1、車型基本情況

豐田的燃料電池技術(shù)處于世界領(lǐng)先，以其量產(chǎn)的乘用車Mirai 為例，體積功率密度為 3.1kW/L（比 2008 年豐田的技術(shù)提升了 2.2 倍），發(fā)電功率達(dá) 114kW，據(jù)美國環(huán)保局EPA 官方數(shù)據(jù)顯示，Mirai 最高續(xù)航里程可達(dá) 312 英里（約 502 公里）。

2、燃料電池技術(shù)解析

電池單體流道構(gòu)造的創(chuàng)新。豐田 Mirai 配備的新型燃料電池技術(shù)，革新性的使用了世界首創(chuàng)的 3D 細(xì)孔流道設(shè)計(jì)。3D 細(xì)孔流道為三維的微細(xì)格子流道，通過使空氣向接觸電極的方向以紊流形式流動(dòng)，來促使氧向觸媒層的擴(kuò)散。

另外，通過流道內(nèi)外形狀的最佳化與流道表面的親水性使生成水快速地從電極排出，抽出到流道表面，防止由于流道堵水造成氣體流動(dòng)不暢，以此實(shí)現(xiàn)電池組內(nèi)面的發(fā)電均一和降低電池組之間電壓的誤差。此外，在電池組內(nèi)面可以改變流道形式，在空氣極上游道分緩和紊流，即使在無外部加濕的情況下也能夠控制電極的干燥。

正極的創(chuàng)新。電解質(zhì)薄膜采用薄層設(shè)計(jì)，厚度減小 1/3，導(dǎo)電性提高 3 倍。氣體擴(kuò)散層通過基材的低密度化和薄膜化，使氧氣擴(kuò)散性提升2 倍以上。催化劑通過采用最佳的Pt/Co 合金比例， 使催化活性提高了 1.8 倍。

通過以上技術(shù)創(chuàng)新提高了氣體擴(kuò)散性減低了濃度過電壓；提高了質(zhì)子傳導(dǎo)性降低了電阻過電壓；提高了催化活性降低了活性過電壓，相當(dāng)于單位面積不變的情況下，大幅增大了可發(fā)電電流， 使電流密度為原來的 2.4 倍。

取消加濕器。新型電池組的結(jié)構(gòu)使空氣流道和電極兩端在宏觀上形成對流，靈活運(yùn)用電池組內(nèi)空氣流道下流生成的水，在氫流道上流部加濕氫，通過氫的流動(dòng)將水蒸氣運(yùn)送到氫下流部，通過電解質(zhì)膜使水逆擴(kuò)散，對電極容易干燥的空氣流道上流部進(jìn)行加濕，無需額外添加加濕器。

通過以上的改進(jìn)，豐田新型的燃料電池堆體積功率密度達(dá)到原來的 2 倍以上（3.1kW/L），最大功率從原來的 90kW 提高到了114kW，相當(dāng)于電堆的功率提高了36% ，而電堆的體積也實(shí)現(xiàn)了24%的小型化。

（二）本田

1、車型基本情況

本田Clarity 搭載的燃料電池體積功率密度為 3.1kW/L，發(fā)電總功率達(dá) 103kW，整個(gè)電堆位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，兩個(gè)氫瓶分別布置在后排座椅下方以及后方，最大儲(chǔ)氫量為 141L（約 5kg）。Clarity 最高續(xù)航里程可達(dá) 366 英里（約 589 公里）。

2、燃料電池技術(shù)解析

本田通過不斷技術(shù)的改進(jìn)，使得 Clarity 所采用的新動(dòng)力系統(tǒng)的電機(jī)高度縮小34% ，燃料電池單體的數(shù)量減少了30% 。

此外，新燃料電池單體自身的厚度也降低了 20%。盡管燃料電池?cái)?shù)量有所減少，但每個(gè)燃料電池單體的輸出均增加了 1.5 倍，總功率達(dá)103kW，每個(gè)電堆體積僅為 33L，功率密度達(dá)到 3.1kW/L。

新型電驅(qū)動(dòng)兩級空氣壓縮器。它提高了 1.7 倍的空氣輸送能力，壓縮機(jī)的體積也縮小了40% 左右。

新型燃料電池電壓控制單元。利用碳化硅功率半導(dǎo)體器件將燃料電池的電壓輸出提高至 500V。此外，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速也從之前的12,500 轉(zhuǎn)提高至 13,000 轉(zhuǎn)，最高時(shí)速上升至 166km/h。

取消加濕器。為了提高燃料電池單元的發(fā)電效率，改進(jìn)了氫氣和空氣的流動(dòng)方向，令生成的水在電池單元內(nèi)循環(huán)，無需額外添加加濕器，這使得電池的輸出功率提高了 50%，體積減少20% ，降低了生產(chǎn)成本。

（三）現(xiàn)代

1、車型基本情況

2013 年 2 月 26 日，現(xiàn)代發(fā)布了世界上第一輛量產(chǎn)版氫燃料電池車 ix35FCV。該車型配備了發(fā)電功率為 95kW 的燃料電池， 可在-20℃的情況下正常啟動(dòng)。同時(shí)配有兩個(gè) 700bar 的氫瓶，可儲(chǔ)存氫氣 5.6kg，最大續(xù)航距離為 415km。

2017 年 8 月 17 日，現(xiàn)代集團(tuán)官方發(fā)布一輛名為新一代 FCEV的燃料電池概念車型，并計(jì)劃于 2018 年量產(chǎn)。該車型搭配了現(xiàn)代第四代燃料電池系統(tǒng)7，，相比于上一代系統(tǒng)，對四個(gè)關(guān)技術(shù)進(jìn)行了升級：燃料電池系統(tǒng)效率、性能（最大輸出功率）、耐用性和氫儲(chǔ)存。

2、燃料電池技術(shù)解析

燃料電池系統(tǒng)效率提升。通過提高燃料電池性能、降低氫氣消耗率以及優(yōu)化關(guān)鍵部件，新車型與 ix35 燃料電池車相比，效率提升達(dá)60% ，比 ix35 提高了9% 。由于系統(tǒng)效率大幅提升，新車型有望實(shí)現(xiàn)單次續(xù)航里程達(dá)到 580 公里（基于韓國的測試標(biāo)準(zhǔn)）。

產(chǎn)品性能（最大輸出功率）提升。與上一代車型相比，新車型最大輸出功率提升了 20%，高達(dá) 163 馬力（約 120kW）。除此之外，該系統(tǒng)還提高了車輛的冷啟動(dòng)能力，經(jīng)過優(yōu)化后可以在-30℃ 下順利啟動(dòng)。

耐用性提高。由于采用了高耐用性催化劑技術(shù)，新款氫燃料SUV 的使用壽命較上一代產(chǎn)品有了大幅提升。

氫儲(chǔ)存技術(shù)優(yōu)化。新款燃料電池車在儲(chǔ)氫能力方面也有了顯著提升。通過對塑料內(nèi)膽結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新及高效的分層，減少了氫瓶厚度，重量減少了10% ，儲(chǔ)氫效率提升 25%，實(shí)現(xiàn)了世界一流的氫氣存儲(chǔ)能力。與此前兩個(gè)不同尺寸的氫瓶相比，新車型搭配了三個(gè)同尺寸的氫瓶，并且可以安裝在座椅下方，進(jìn)而保證行李箱擁有如同燃油車般的使用空間。

（四）日產(chǎn)1、車型基本情況2016 年，日產(chǎn)汽車在巴西發(fā)布了世界首款由固體氧化物燃料電池（SOFC）驅(qū)動(dòng)的原型車e-Bio Fuel-Cell，該原型車基于海外版NV200 電動(dòng)版打造，配備了一個(gè) 5kW 的固體氧化物燃料電池和 30L 油箱，采用生物乙醇作為燃料發(fā)電，向一個(gè) 24kWh 的電池提供電能，續(xù)航里程將不少于 600 公里，計(jì)劃到 2020 年正式發(fā)售。2、燃料電池技術(shù)解析

無需外供氫。與豐田的技術(shù)路線不同，日產(chǎn)這款原型車無需添加氫氣，而是直接添加生物乙醇燃料，通過車內(nèi)車載改質(zhì)器的轉(zhuǎn)化，將生物乙醇轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳，其中的氫氣通過固體燃料電池堆與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)出電能。

降低對氫氣純度的要求。此類型燃料電池車輛，可以使用純度較低的氫氣作為能源供給，并且無需新建加氫站，利用現(xiàn)有加油站就可對生物乙醇進(jìn)行存儲(chǔ)。雖然固體氧化物燃料電池系統(tǒng)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，但包括甘蔗在內(nèi)的一些植物在生長過程中需要吸收二氧化碳，因此這種電池能夠?qū)崿F(xiàn)總體上的碳平衡狀態(tài)。

（五）上汽1、車型基本情況榮威 950 FULL CELL 氫燃料電池轎車搭載有動(dòng)力電池和氫燃料電池雙動(dòng)力源系統(tǒng)，除了常規(guī)的補(bǔ)充氫氣外，還可以通過外接充電的形式對電池充電。車內(nèi)搭載兩個(gè) 700bar 氫氣瓶，其氫氣儲(chǔ)量可達(dá)4.34 公斤，最大續(xù)航里程為430 公里，最高時(shí)速160km/h， 可在-20℃的情況下正常啟動(dòng)。四、總結(jié)（一）動(dòng)力電池技術(shù)與國外具有一定差距我國目前三元電池廠商主要應(yīng)用的是NCM333 和 NCM523 電池，NCM622 已經(jīng)進(jìn)入部分企業(yè)的材料供應(yīng)鏈，處于研發(fā)階段的NCM811 也有望于近期開始應(yīng)用，電池單體能量密度將從200Wh/kg向 250-300Wh/kg 邁進(jìn)。國際方面，NCM622 已經(jīng)開始應(yīng)用（寶馬 i3），NCM811 開始小范圍適用。另外，圓柱型電池也由18650 逐步向 27100 方向發(fā)展。國際上Tesla 和松下共同研發(fā)的21700 電池的單體容量為 3-4.8Ah，質(zhì)量為 60-65g，能量密度為300Wh/kg，并且已經(jīng)應(yīng)用在了 Model3 車型上。而我國在乘用車領(lǐng)域還沒有 21700 電池應(yīng)用的案例，但已經(jīng)出現(xiàn)一些企業(yè)開始布局。（二）我國車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位我國乘用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)品功率密度已經(jīng)達(dá)到3.3-3.6kW/kg（峰值功率/有效質(zhì)量），最高轉(zhuǎn)速提高至 12800rpm 以上。國際上寶馬 i3 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率密度為3.8kW/kg（峰值功率/有效質(zhì)量），與我國驅(qū)動(dòng)電機(jī)水平基本保持一致。（三）我國車用電機(jī)控制器技術(shù)正在迅速追趕國外同類產(chǎn)品水平我國電機(jī)控制器功率密度已經(jīng)達(dá)到 12kW/L 以上，控制器效率達(dá)到98% 以上，僅僅達(dá)到博世 2015 年的技術(shù)水平。而在定制化封裝下，我國電機(jī)控制器的性能將會(huì)有所下降，技術(shù)差距明顯。但我國企業(yè)正在不懈努力的追趕中，目前已經(jīng)開發(fā)出功率密度18kW/L 的定制化封裝電機(jī)控制器樣機(jī)。

（四）純電驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線獲得國際認(rèn)可，增程技術(shù)嶄露頭角

日產(chǎn)在 2016 年發(fā)布一款名為 e-POWER 的動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于串聯(lián)式混合動(dòng)力（增程式），其發(fā)動(dòng)機(jī)不再與車輪連接，只起到為電池充電的作用。由于發(fā)動(dòng)機(jī)只負(fù)責(zé)發(fā)電，并且一直處于最佳的工作區(qū)間，其油耗水平在日本 JC08 測試標(biāo)準(zhǔn)下達(dá)到了37.2km/L。

2018 款雪佛蘭VOLT 的動(dòng)力系統(tǒng)名為Voltec，其特點(diǎn)是整車完全由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電池組的電力耗盡時(shí)，可以通過一臺(tái) 1.5L 的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)來為車輛電驅(qū)系統(tǒng)繼續(xù)提供電能，在純電模式下可以行駛 53 英里，在增程模式下可以行駛 420 英里。

由上汽集團(tuán)自主研發(fā)的榮威 eRX5 同樣具有增程模式，并且該系統(tǒng)更傾向于純電驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，只有在電量低與需要大扭矩輸出時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)才會(huì)啟動(dòng)介入。在純電模式下可以行駛 60km，在增程模式下可以行駛 650km。

（五）日本引領(lǐng)全球燃料電池技術(shù)發(fā)展，我國燃料電池乘用車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展緩慢2014 年豐田發(fā)布燃料電池車型Mirai，其搭載的燃料電池系統(tǒng)體積功率密度為 3.1kW/L（比 2008 年豐田的技術(shù)整整提升了2.2 倍），發(fā)電功率達(dá) 114kW，最高續(xù)航里程可達(dá) 312 英里（約 502 公里）。

本田 Clarity 于 2016 年上市，其搭載的燃料電池體積功率密度為 3.1kW/L，發(fā)電總功率達(dá) 103kW，最高續(xù)航里程可達(dá) 366 英里（約 589 公里）。

2016 年，日產(chǎn)在巴西發(fā)布了世界首款由固體氧化物燃料電池（SOFC）驅(qū)動(dòng)的原型車 e-BioFuel-Cell，續(xù)航里程將不少于 600 公里，計(jì)劃到 2020 年正式發(fā)售。

我國燃料電池乘用車以上汽榮威 950 FULL CELL 為代表，其搭載有動(dòng)力電池和氫燃料電池雙動(dòng)力源系統(tǒng)，除了常規(guī)的補(bǔ)充氫氣外，還可以通過外接充電的形式對電池充電，最大續(xù)航里程為430 公里，可在-20℃的情況下正常啟動(dòng)。

五、發(fā)展建議電動(dòng)汽車的出現(xiàn)為我國提供了一個(gè)由汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的機(jī)遇。建議國家層面要堅(jiān)定不移的支持電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，持續(xù)設(shè)立科研項(xiàng)目，特別是在我們還比較薄弱的方面，比如：電池材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)業(yè)配套、生產(chǎn)設(shè)備等；電機(jī)本體永磁化、控制數(shù)字化、系統(tǒng)集成化、碳化硅功率器件等；插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)和深度混合動(dòng)力系統(tǒng)；燃料電池關(guān)鍵技術(shù)等方面。

純電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

車身、底盤、動(dòng)力電池組、電機(jī)、電機(jī)控制器和輔助設(shè)備是純電動(dòng)汽車的主要構(gòu)成部分。純電動(dòng)汽車作為新能源汽車分類下的重要角色，國內(nèi)外關(guān)于純電動(dòng)汽車的研究更是有著良好的發(fā)展。要做好純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)工作并不容易，需要車企及研究人員在諸多關(guān)鍵的技術(shù)上有突破性進(jìn)展。這其中電動(dòng)整車結(jié)構(gòu)、電池組、電機(jī)及電控以及電能管理技術(shù)等將都是發(fā)展電動(dòng)汽車的最關(guān)鍵的地方。

1 電池技術(shù)

純電動(dòng)汽車的車用動(dòng)力電池的發(fā)展經(jīng)歷了三代，第一代是鉛酸電池，第二代是堿性電池，第三代是燃料電池。各種類型的電池性能比較如表1所示。但這些電池技術(shù)成熟但相對陳舊，新型的電池技術(shù)，諸如模塊化電池技術(shù)、無線快速充電技術(shù)等都有待研發(fā)，并有效提升電池性能。

2 電機(jī)及控制技術(shù)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)同樣是純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵組成。為了使純電動(dòng)汽車的具備良好的行駛性能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)該具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)速高，扭矩大等基本特征。另外要質(zhì)量輕、體積小、機(jī)械效率高、制動(dòng)效能高和能量回收的性能。純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能表現(xiàn)如表2所示。

在機(jī)電一體化快速應(yīng)用的時(shí)代，智能數(shù)字化的控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。自適應(yīng)、變結(jié)構(gòu)、遺傳算法模糊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等非線性的智能控制技術(shù)也會(huì)被快速的應(yīng)用與電機(jī)控制系統(tǒng)。合理使用這些技術(shù)將使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化、響應(yīng)更加靈敏、抗干擾能力更強(qiáng)，這大大提高整個(gè)系統(tǒng)的綜合性能。

3 整車技術(shù)

純電動(dòng)汽車是多學(xué)科的高合成度的產(chǎn)品，在動(dòng)力電池、電動(dòng)機(jī)以及電動(dòng)控制系統(tǒng)之外，整車總布置和車身結(jié)構(gòu)也是最基本的構(gòu)成部分。對于整車技術(shù)的研究多借鑒于傳統(tǒng)燃油汽車，并以此作為電動(dòng)汽車的改進(jìn)基礎(chǔ)。輕量化材料如鋁鎂合金、優(yōu)質(zhì)合成鋼材及諸如碳纖維等材料的采用，會(huì)使得車身質(zhì)量大量減輕；高性能的子午線輪胎的使用會(huì)減少車輛行駛過程中的車輪滾動(dòng)阻力；流線型車身造型，可使得汽車行駛的空氣阻力減少等等[4]。

這其中整車車身輕量化始終是純電動(dòng)汽車的各項(xiàng)整車技術(shù)當(dāng)中核心的研究內(nèi)容。純電動(dòng)汽車因?yàn)椴贾昧藙?dòng)力蓄電池組，增加了整車重量，所以輕量化得問題更加突出，汽車輕量化的技術(shù)主要有以下幾種。第一，使用輕型材料，例如鋁合金、碳纖維等。第二，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，利用 CAD/CAE 結(jié)合技術(shù)對車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行多工況強(qiáng)度分析以及模態(tài)分析研究，計(jì)算試驗(yàn)相結(jié)合驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)最優(yōu)，達(dá)到質(zhì)量減輕的效果。第三，采用先進(jìn)的汽車制造工藝技術(shù)，例如激光拼焊等。

4 能量管理技術(shù)

比能量高、比功率大、使用壽命長的蓄電池是電動(dòng)汽車具備高續(xù)駛里程和良好動(dòng)力特性的必要條件，但是一個(gè)優(yōu)秀的電池能量管理系統(tǒng)不僅能夠延長電池的使用壽命而且可以增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。電動(dòng)汽車的ECU是能量管理系統(tǒng)。一方面，它能夠采集汽車各個(gè)子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和修復(fù)診斷；另一方面，有著控制充放電模式、顯示電池剩余電量等功能。能量管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的安全保障，它需要執(zhí)行的功能之多，負(fù)擔(dān)之重前所未有。它不僅可以在線對電池進(jìn)行修復(fù)并且能夠?qū)崟r(shí)保護(hù)電池，監(jiān)測電池電壓、電流和溫度，建立安全保護(hù)機(jī)制，有效提升電池使用壽命[5]。

電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的前景展望

技術(shù)成熟程度、使用便利性及經(jīng)濟(jì)性是影響電動(dòng)汽車普及的主要因素，電動(dòng)汽車必須在這三個(gè)方面具有與燃油汽車相比較的核心競爭力，這樣才能讓電動(dòng)汽車大規(guī)模應(yīng)用和量產(chǎn)。

在對純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的考察分析之后，可以看到推動(dòng)其發(fā)展的因素主要技術(shù)、能源以及政府政策。純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須要汽車技術(shù)、市場需求、政府支持及能源等因素協(xié)同作用下才能夠更快的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，也只有這樣才能夠有效的緩解漸趨嚴(yán)峻的能源及環(huán)境問題。

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