电动汽车研究院的目标
⑴ 新能源纯电动汽车未来的发展趋势怎么样
充电设施保有量持续上升,补贴幅度退坡
2019年新能源汽车国家补贴幅度大规模退坡,新能源汽车地方补贴完全取消,获得补贴的最低续航为250km,最高国家补贴减少了一半,为2.5万元,依然是400km以上车型获得。新能源汽车补贴政策幅度的大规模退坡表明将迎来全行业大洗牌,拥有核心技术的车企将拥有更强的竞争优势生存,靠补贴生存的、靠地方政府政策补贴的车企将面临较大挑战。
虽然纯电动汽车的普及遇到较大的挑战与困难,但是汽车的电动化是未来汽车发展的必然趋势,相信随着技术的突破,市场对纯电动汽车的接受度提高,纯电动汽车的普及率将逐渐提高。
——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国新能源汽车行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
⑵ 未来15年新能源汽车产业发展规划出炉,这些变化值得关注
公开征求意见近一年时间,11月2日,关乎未来15年新能源汽车产业发展的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》(以下简称《规划》)终于正式发布。
图片来源:蔚来汽车
在氢燃料供给体系建设方面,《规划》提出,要提高氢燃料制储运经济性。因地制宜开展工业副产氢及可再生能源制氢技术应用,加快推进先进适用储氢材料产业化。开展高压气态、深冷气态、低温液态及固态等多种形式储运技术示范应用,探索建设氢燃料运输管道,逐步降低氢燃料储运成本。健全氢燃料制储运、加注等标准体系。加强氢燃料安全研究,强化全链条安全监管。
此外,还将推进加氢基础设施建设。建立完善加氢基础设施的管理规范。引导企业根据氢燃料供给、消费需求等合理布局加氢基础设施,提升安全运行水平。
有数据显示,目前,我国已有36个城市公布氢能发展规划与政策,另据不完全统计,目前全国已建成74座加氢站,在建32座,预计2020年加氢站保有量将超过100座。
结语:
当前,新能源汽车已成为全球汽车产业转型发展的主要方向和促进世界经济持续增长的重要引擎,我国新能源汽车产业也正处于加速发展的新阶段。从《规划》总体来看,未来15年部署的总体思路仍然坚持电动化、网联化、智能化的发展方向,同时对现有发展中暴露的问题进行完善和提高,如我国新能源汽车产业要突破关键核心技术,提升产业基础能力,构建新型产业生态,完善基础设施体系等。总体而言,《新能源汽车产业发展规划》(2021-2035)指明了未来15年新能源汽车产业的发展方向和目标,有利于推动我国新能源汽车产业高质量可持续发展,加快建设汽车强国。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
⑶ 电动汽车科技发展“十二五”专项规划的发展战略与目标
1.自主创新
发展电动汽车要依靠自主创新,掌握核心技术。根据混合动力、纯电动和燃料电池三种基本的电动汽车动力系统技术特征与发展阶段,灵活运用不同的自主创新方式,坚持以科技为支撑,以人才为根本,推动电动汽车技术的快速进步。
2.重点突破
紧紧把握汽车动力系统电气化的战略转型方向,重点突破电池、电机、电控等关键核心技术,以及电动汽车整车关键技术和商业化瓶颈。
3.协调发展
发展电动汽车是一项系统工程,在研发、示范和市场导入初期需要一个有利的政策环境。通过制定引导性政策,产、学、研、用和社会各方力量形成合力,构建中国特色的电动汽车产业发展环境,推动我国电动汽车产业快速、健康发展。 电动汽车按动力系统电气化水平分为两类:一类是全部或大部分工况下主要由电机提供驱动功率的电动汽车(称为“纯电驱动”电动汽车,例如纯电动汽车、插电式电动汽车、增程式电动汽车以及燃料电池电动汽车);另一类是动力电池容量较小,大部分工况下主要由内燃机提供驱动功率的电动汽车(称为常规混合动力电动汽车)。从培育战略性新兴产业角度看,发展电气化程度比较高的“纯电驱动”电动汽车是我国新能源汽车技术的发展方向和重中之重。要在坚持节能与新能源汽车“过渡与转型”并行互动、共同发展的总体原则指导下,规划电动汽车技术发展战略。
1.确立“纯电驱动”的技术转型战略
顺应全球汽车动力系统电动化技术变革总体趋势,发挥我国的有利条件和比较优势,面向“纯电驱动”实施汽车产业技术转型战略,加快发展“纯电驱动”电动汽车产品。实施这一技术转型战略,要依靠自主创新,坚持自主发展,突破电动汽车核心瓶颈技术;同时要充分利用国际资源,进一步提升我国汽车共性基础技术水平,服务于“纯电驱动”的技术转型战略。
2.坚持“三纵三横”的研发布局
我国电动汽车研发在“三纵三横”的技术创新战略指导下,经过“十五”“三纵三横、整车牵头”和“十一五”“三纵三横、动力系统技术平台为核心”两阶段技术攻关,取得了重大技术突破,形成了中国特色的电动汽车研发体系。“十二五”期间,继续坚持“三纵三横”的基本研发布局,根据“纯电驱动”技术转型战略,进一步突出“三横”共性关键技术。在“三纵”方面,纯电动汽车、增程式电动汽车和插电式混合动力汽车作为纯电驱动汽车的基本类型归为一个大类;燃料电池汽车作为纯电驱动汽车的特殊类型继续独立作为一“纵”;混合动力汽车主要为常规混合动力汽车。在“三横”方面,“电池”包括动力电池和燃料电池;“电机”包括电机系统及其与发动机、变速箱总成一体化技术等;“电控”包括“电转向”、“电空调”、“电制动”和“车网融合”等在内的电动汽车电子控制系统技术。 1.面向产业升级需求:产品研发,支撑发展
“十二五”是以汽车电控化和动力混合化两大技术相结合为标志的产品换代与产业升级期。要推进各种常规混合动力汽车的产业化技术研发与大规模产业化。力争使我国混合动力客车综合性价比和市场占有率处于国际先进水平;力争使我国混合动力轿车具备国际市场竞争力。以混合动力技术为龙头带动传统汽车节能减排技术的综合集成与全面进步。为我国汽车行业实现汽车产业政策和油耗与排放法规的“十二五”目标提供技术支撑。
2.面向技术转型需求:规模示范,产业引领
“十二五”是将汽车小型化和动力电气化相汇合,发展我国小型电动轿车的机遇期。要实施“纯电驱动”技术转型战略,探索纯电驱动汽车技术解决方案、新型商业模式和能源供应体系。使我国在以小型电动轿车为代表的各类纯电动汽车普及程度、以示范城市为平台的电动汽车全价值链整合水平、以锂离子动力电池为重点的车用电池产业竞争能力等方面处于国际先进水平,为培育我国电动汽车战略性新兴产业发挥引领作用。
3.面向科技跨越需求:前瞻部署,创新突破
“十二五”是将能源多元化和动力一体化两大趋势相统一,研究下一代纯电驱动平台,抢占电动汽车高端前沿制高点的科技攻坚期。要攻克以先进燃料电池/新型动力电池等为代表的一批前沿高端难点技术。开发出具有关键技术综合集成性、先进成果展示标志性、系列化、高级别电动汽车,其综合技术指标达到国际先进水平。为实现我国从汽车制造大国向汽车技术强国转型奠定坚实基础。
到2015年,在整车、关键零部件、公共平台等29个技术创新方向上实现关键技术突破,全面掌握核心技术,预期申请电动汽车核心技术专利达3000项以上。形成整车及零部件研发和产业化体系,建设新能源汽车基础设施、产业标准体系和检验检测系统,新增建节能与新能源汽车领域技术创新平台25个以上,组建各类产业技术创新战略联盟,培育形成一批国际知名的具有自主知识产权的关键零部件与整车企业。在30个以上城市进行规模化示范推广,在5个以上城市进行新型商业化模式试点应用,为实现电动汽车规模产业化、尤其是纯电驱动汽车销量达到同类车型总销量1%左右的重要门槛提供科技支撑,引领新能源汽车战略性新兴产业进入快速成长期,使我国跻身节能与新能源汽车产业先进国家行列。 电动汽车科技创新支撑新能源汽车战略性新兴产业发展的路线图,具体可概括为技术平台“一体化”、车型开发“两头挤”、产业化推进“三步走”。
1.技术平台“一体化”
为了应对电动汽车技术多元化和车型多样化问题,紧紧抓住“电池、电机、电控”三大共性关键技术,以关键零部件模块化为基础,推进动力总成模块化,促进动力系统平台化,实现电动汽车技术平台“一体化”。
动力电池、电机、电子控制单元等关键部件模块化,有利于规模化生产和应用,便于电池的维修、更换、租赁、梯级利用和回收处理。以通用化、系列化的动力电池模块为核心,可以形成多样化的车用动力电池系统,结合电机等基础模块,可开发各种纯电驱动汽车;车用动力总成方面,以动力电池等关键零部件模块为基础,进一步提升系统集成层次,可发展出各种新型电气化动力总成;混合动力、纯电动和燃料电池汽车在电驱动总成方面核心技术相通,容易实现电动汽车技术平台的“一体化”,并可以共同培育一体化的零部件产业基础。
2.车型开发“两头挤”
我国中高级别以上轿车的纯电驱动平台技术尚不成熟,需要继续深入研究开发,并作为科技跨越的重点研究内容。与此同时,对于电动汽车科技发展,充分发挥我国技术特色、产业优势和市场潜力,在城市公共用大客车和私人小型轿车上优先发展“纯电驱动”电动汽车,然后逐步从两端向中间发展,形成“两头挤”格局,启动大规模市场,并滚动发展,逐步挤占中高档燃油轿车这一市场空间。
一方面,要以城市公交车为重点,在现有常规混合动力大客车推广应用的基础上,加强各种纯电驱动大客车的开发、推广力度,形成主流商业模式,并继续开展燃料电池-动力电池的电-电混合式大客车的研发和示范。另一方面,发展小型电动汽车(尤其是小型电动轿车)。燃油汽车小型化和电动汽车小型化是全球主流趋势,在中国最具技术特色、产业优势和市场潜力。小型电动汽车可以成为我国汽车工业自主创新的重要突破口,可以满足我国快速城市化进程中交通可持续发展需求,可以促进我国电动汽车与充电设施以及电池产业之间的良性互动和滚动发展,可以形成大规模市场需求。
3.产业化推进“三步走”
电动汽车产业化初期,电动汽车产业化推进按照“三步走”的推进战略,结合不同阶段的技术进步程度和市场需求状况,把握节奏,分步实施。
(1)第一阶段:2008-2010 年
在大中城市公共服务领域开展新能源汽车示范。2008年开始的奥运示范项目,首次实现电动汽车规模化示范运行;2009年启动“十城千辆”大规模示范推广工程,全国13个示范城市约5000辆节能与新能源汽车投入示范运营;到2010年,示范城市从13个增加到25个,重点转向纯电驱动汽车,全国25个示范城市约8000辆节能与新能源汽车投入示范运营。
(2)第二阶段:2010-2015 年
实现混合动力汽车产业化技术突破。开展以能量型锂离子动力电池为重点,电池模块化为核心的动力电池全方位技术创新,实现我国车用动力电池大规模产业化的技术突破。开展以小型电动汽车为代表的纯电驱动汽车大规模商业化示范。开展电动汽车能源供应体系技术攻关,到2015年左右,在20个以上示范城市和周边区域建成由40万个充电桩、2000个充换电站构成的网络化供电体系,满足电动汽车大规模商业化示范能源供给需求。为实现电动汽车规模产业化,尤其是纯电驱动汽车销量达到同类车型总销量1%左右的重要门槛提供科技支撑。
同时,攻克新型锂电池、深度机电耦合、新型电机驱动等前沿技术,研发以燃料电池汽车为代表的下一代纯电驱动动力系统平台,实现燃料电池汽车在公共服务领域小规模示范考核。为下一代纯电驱动汽车产业化做好准备。
(3)第三阶段:2015-2020 年
继续推进以小型电动汽车为代表的纯电驱动汽车规模产业化,并开始启动下一代纯电驱动汽车产业化进程。
在此阶段,以下一代动力电池技术路线为主导,开启下一代动力电池和燃料电池产业化。确立纯电驱动轿车主导商业模式,并完善发展基础设施网络,提高车网融合程度。到2020年左右,为实现各类电动汽车推广普及提供技术支撑。
⑷ 新能源汽车是大势所趋,新能源汽车行业的现状和未来是什么
汽车的电动化趋势给传统汽车带来的改变是革命性的。传统汽车的动力传递路线非常复杂,发动机、离合器、变速器、自动变速器、驱动桥,目前,像德国、法国等国家已经明确公布了停止销售燃油车的时间表,中国目前来说还没有计划启动,在国家政策的引导下,新能源汽车的研发和产业化出现了前所未有的高潮。而伴随着我国新能源汽车的快速发展不过发动机从2.0T降到1.5T骁云,轮毂从22寸降到20寸,轮胎从马牌性能胎变成其它轮胎,刹车卡钳也从跑车卡钳变成普通卡钳
⑸ 电动汽车的发展方向是哪里电动汽车的电池技术会怎样进步
前瞻产业研究院《中国电动汽车行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》
上世纪70年代全球三次石油危机爆发后,各跨国汽车公司先后开始研发各种类型的电动汽车。我国经过“八五”、“九五”、“十五”三个五年计划,在研发电动汽车的专项上投入了大量的人力、物力和财力,并取得了一系列科研成果,但是,迄今为止,这些科研成果真正能转化为产品,并实现产业化生产的项目并不多。国外大汽车公司投入远比我国更多的资金和人力,已投入批量生产的电动汽车产品也寥寥无几。随着全球能源危机的不断加深,石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧,各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向,发展电动汽车将是解决这二个技术难点的最佳途径。下面将为您介绍电动汽车的现状与发展趋势。
一、电动汽车的现状
现代电动汽车一般可分为三类:纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)。但是近几年在传统混合动力汽车的基础上,又派生出一种插电式(Plug-In)混合动力汽车,简称PHEV。本文将电动汽车技术研发的若干问题和趋势,作简要的介绍和评述。
1、纯电动汽车(BEV)
纯电动汽车是指完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车,虽然它已有134年的悠久历史,但一直仅限于某些特定范围内应用,市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池,普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点。目前采用的铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池,它们已达到的实际性能指标和市场平均价格,如表1所示。根据实际装车时的循环寿命和市场价格,可估算出电动汽车从各种动力电池上每取出1kWh电能所必须付出的费用。计算时,假设电池最高可充电荷电状态(SOC)为0.9,放电SOC为0.2,即实际可用的电池容量仅占总容量的70%;由电网供电价为0.5元/kWh,电池的平均充放电效率为0.75。
从表1的粗略计算中可知,虽然从电网取电仅需
0.5元/kWh,但充入电池,再从电池取出,铅酸电池每提供1kWh电能,价格为3.05元左右,其中2.38元为电池折旧费,0.67元为电网供电费,而从镍氢电池中每提供1kWh电能,费用为9.6元,锂离子电池为10.2元,即后二种先进电池供电成本是铅酸电池的三倍多。
目前国内市场上用柴油机发电,价格大致为3元/kWh,若用汽油机发电,供电价格估计为4元/kWh,即从铅酸电机提供电能的价格大致和柴油机发电价格相等,仅仅从取得能量的成本来考虑,采用铅酸电池比汽油机驱动有一定价格优势,但是由于它太过笨重,充电时间又长,因此只被广泛用于车速小于50km/h
的各种场地车、高尔夫球车、垃圾车、叉车以及电动自行车上。实践证实铅酸电池在这一低端产品市场上有较强的竞争力和实用性。
镍氢电池的主要优点是相对寿命较长,但是由于镍金属占其成本的60%,导致镍氢电池价格居高不下。锂离子电池技术发展很快,近10年来,其比能量由
100Wh/kg增加到180Wh/kg,比功率可达2000W/kg,循环寿命达1000次以上,工作温度范围达-40~55℃。美国USABC在
2002年制定的锂离子电池技术发展目标如表2所示。
近年由于磷酸铁锂离子电池的研发有重大突破,又大大提高了电池的安全性。目前已有许多发达国家将锂离子电池作为电动汽车用动力电池的主攻方向。我国拥有锂资源优势,锂电池产量到2004年已占全球市场的37.1%,预计到2015年以后,锂离子电池的性/价比有望达到可以和铅酸电池竞争的水平,而成为未来电动汽车的主要动力电池。
图1示出了国内外各种纯电动车辆数量/性能和价格/性能曲线,以电动自行车为代表的低性能车辆,由于其成本低廉,仅我国在2006年已达到年产2000万辆,美国通用汽车公司生产的冲击1号电动跑车,虽然已达到了很高的动力性,但是由于售价高昂,仅生产了区区50辆,由于没有市场而不得不停产。性能较低的场地车,在我国年产达7000~8000辆左右;天津清源电动车公司生产的微型电动车,最高车速仅50km/h,年产也可以达千辆以上,这可能是目前市场所能接受的纯电动车辆性能的上限。上述所有电动车辆均采用铅酸电池为动力。随着高性能锂离子电池的性/价比不断提升,未来5~10年内,市场上可能会出现最高车速≥100km/h,续驶里程≥250km的高性能纯电动汽车。
2、混合动力电动汽车(HEV)
由于完全由动力蓄电池驱动的纯电动汽车,其性能/价格比长期以来都远远低于传统的内燃机汽车,难于与传统汽车相竞争,上个世纪90年代以来各大汽车公司都着手开发混合动力汽车。日本丰田公司在1997年率先向市场推出“先驱者”(Prius)混合动力汽车,并在日本、美国和欧洲各国市场上均获得较大成功,累计产销量已超过60万辆。随后日本本田、美国福特、通用和欧洲一些大公司,也纷纷向市场推出各种类型的混合动力汽车。
2.1 研制全混合电动汽车的必要性
混合动力电动汽车是指具备两个以上动力源、而其中有一个可以释放电能的汽车。混合动力汽车按混合方式不同,可分为串联式、并联式和混联式三种;按混合度(电机功率与内燃机功率之比)的不同,又可分为微混合、轻度混合和全混合三种。其中外挂式皮带驱动起动/发电(BSG)式是微混合动力汽车的典型结构,其电机功率一般仅2~3kW,依赖发动机的停车断油功能,可节燃油5~7%;在发动机曲轴后端加装一个电动/发电型盘式电机(ISG)是轻度混合动力汽车的典型结构;具有纯电力驱动功能的可作为全混合或混联式混合动力汽车的典型。丰田公司的Prius轿车即属于这类全混合汽车。目前我国若干汽车企业研制的混合动力汽车,大多采用ISG轻度混合或BSG微混合方案,主要是考虑这二种方案的技术难度较小,生产成本也较低。但是根据研究表明,混合动力汽车的节油率几乎与汽车功率的混合度和汽车的生产成正比上升(如图2)。因此,从长远来看,研制全混合电动汽车是一种必然趋势。
2.2 研发及市场情况
下面分别介绍混合动力乘用车和混合动力公交车的研发及市场情况。
以节油率最佳的丰田Prius汽车为例,在我国实测它与丰田花冠(Corrolla)油耗在不同工况下的对比数据如表3所示。各种工况下的平均节油率为39.6%,平均百公里可节油3.07L。
以97号汽油价格为5元/L计算,每百公里可节省油费15.35元,行驶20万km也仅省油费3.07万元,显然还不足以抵消购置混合动力汽车所增加的费用。据中国汽车工业协会统计,2006年一汽丰田普锐斯(Prius)销量仅为2152辆,占全国乘用车总销量的0.04%。考虑到我国用户对汽车售价的敏感性,这一销售业绩并不令人惊奇,可以认为在近期,如果没有政府的大力支持,混合动力乘用车在我国不会有很大的市场。
2.3 城市公交车的使用特点
在我国,城市公交车与私人乘用车的情况有很大的不同,具体归纳为以下三点:
(1)据统计我国城镇居民日常出门有70%是首选乘坐公交车,我国大部分城市政府都奉行公交车优先的交通政策,我国公交车的年产量和保有量都居世界第一;
(2)我国城市公交车大多由市政府补助公交企业采购,公交车是否符合节油减排要求,将是政府需要考虑的一个重要采购原则;
(3)从技术角度来分析,在城市工况下,公交车频繁起步、加速、制动和停车,要额外消耗许多燃油。表4列出了在国外四种典型城市工况下,汽车制动消耗能量(油耗)所占比例,其算数平均值达47.1%。即有近一半的燃油是被汽车频繁制动所消耗的,这就为混合动力公交车的节油减排留下了相当大的空间。
正是考虑到以上几个特点,我国至少有7~8家汽车企业将研发、生产混合动力公交车作为研发工作的重点。经过近几年的开发,虽然已取得了一系列重大成果,但公交车的节油率并未达到预计的要求,一辆总重15.5t,长11m的混合动力公交车,实际油耗大多为33~35L,平均34L/100km,若传统
11m公交车的平均油耗为40L/100km,则节油率仅15%。
2.4节油率难以进一步提高的原因
分析节油率难以进一步提高的原因主要有二个:
(1)汽车的制动过程十分短暂,一半不超过10s,在短短的几秒内,电机要求发出很大的电流,才能有效回收制动能量,但是电池的充电倍率只有放电倍率的一半,因此电池不能接受大电流充电。理论上汽车有50~60%的制动能量可回收,实际回收的制动能量<20%,最简单的改进办法是加大动力电池容量,例如至少加大容量一倍,回收的制动能量可由20%增加到40%。但这将大大增加整车成本和汽车自重,经济上可能是得不偿失。<
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(2)混合动力公交车若采用停车断油,甚至滑行时即断油,可节油10%左右(4L/100km),实际上国产柴油机没有专门为混合动力汽车设计,一般不允许频繁的停车断油,否则供油系和废气增压器都可能损坏,严重影响柴油机寿命。其次,停车断油就必须装有电动转向油泵、电动空压机和电动空调系统,这又会大大增加整车成本和重量,二相权衡,不一定合算,所以近期大多未实现停车断油功能。因此,目前HEV的开发重点集中在节油降耗的工作上,针对以上问题,科研工作者提出了不同的解决方案,如利用超级电容器的功率密度达铅酸电池的10倍,具有快速吸收大电流充电的优异特性,在混合动力汽车制动时可以快速吸收能量,大大提高制动能量的回收率,此外它还具有循环寿命长、充放电效率高、耐低温特好以及免维护等优点。这种方案由于受到超级电容价格昂贵的影响,限制了它在混合动力汽车上的广泛应用。在进一步降低成本,提高能量密度后,超级电容器最有可能首先在混合动力公交车上得到应用。
3、插电式混合动力汽车
插电式混合动力汽车是最新的一代混合动力汽车类型,近年来受到各国政府、汽车企业和研究机构的普遍关注,国内外专家认为,PHEV有望在几年后得到广泛的推广使用。
据统计,法国城镇居民80%以上日均驾车里程少于50km,在美国,汽车驾驶者也有60%以上日均行驶里程少于50km,80%以上日均行驶里程少于
90km。PHEV特别适合于一周有5天仅驾车用于上下班,行驶里程50~90km之间的工薪族使用。PHEV是在混合动力汽车上增加了纯电动行驶工况,并且加大了动力电池容量,使PHEV采用纯电动工况可行驶50~90km,超过这一里程,即必须起动内燃机,采用混合驱动模式。所以PHEV的电池容量一般达5~10kW·h,约是纯电动汽车电池容量的30~50%,是一般混合动力汽车电池容量的3~5倍,可以说它是介于混合动力汽车与纯电动汽车之间的一种过渡性产品。与传统的内燃机汽车和一般混合动力汽车(HEV)对比(见表5),PHEV由于更多的依赖动力电池驱动汽车,因此它的燃油经济性进一步提高,二氧化碳和氮氧化物排放更少。由于动力电池容量的加大,每辆车的售价至少比一般HEV高2000美元。
图3示出了四种不同类型乘用车,它们的蓄电池容量与汽车价格、燃油消耗及尾气排放的对比关系。可见随着蓄电池容量的加大,汽车价格将上升,但是燃油消耗和尾气排放则下降。因此可以认为,电动汽车是以使用和损耗蓄电池为代价来换取节油、减排的效果,动力电池性/价比的大幅提升将是电动汽车能否迅速推广使用的关键所在。
一般HEV动力电池SOC仅在较小范围内波动(例如±2%~3%)因此循环寿命次数很长,而PHEV的动力电池SOC必须在很大的范围内波动(例如±40%),属于深充深放,因此循环工作寿命短得多,和纯电动汽车(PEV)相似。目前在PHEV上都采用先进的锂离子电池,由表1可知,锂离子电池每放出1kWh电能,能耗费为10.2元,相当于内燃每
kWh能耗费用的3倍。随着全球石油价格不断上升,燃油内燃机的能耗费用也将不断上升,而锂离子电池随着技术进步和产量的扩大,其能耗费用将不断下降(如图4所示),二者可能在2015至2020年内达到平衡点。因此PHEV有望在10年内得到大面积推广使用。
4、燃料电池电动汽车
早在1839年,英国人格罗孚就提出了氢和氧反应发电的原理。20世纪60年代,研发出了液氢和液氧发电的燃料电池,由美国UTC公司首先用于航天和军事用途。近20年来,由于石油危机和大气污染日趋严重,以质子交换膜式为代表的燃料电池技术,受到世界各国普遍重视。各大跨国汽车公司纷纷投入巨资,研发出了各种类型的燃料电池电动汽车(FCEV)。
4.1质子交换膜燃料电池(PEMFC)主要优点
(1)其排放生成物是水及水蒸汽,为零污染;
(2)能量转换效率可高达60~70%;
(3)无机械振动、低噪声、低热辐射;
(4)宇宙质量中有75%是氢,地球上氢也几乎是无处不在。氢还是化学元素中质量最轻、导热性和燃烧性最好的元素;
(5)氢的热值很高,1kg氢和3.8L汽油的热值相当。
4.2燃料电池电动汽车存在的技术、经济问题
在我国,国家科技部将研发燃料电池客车和燃料电池轿车列为“十五”和“十一五”计划“863”重大科技项目。并已取得一系列重大科技成果,但是在多年科研实践中,也暴露出一些技术、经济问题:
(1)燃料电池发动机的耐久性寿命短
一般仅1000~1200小时(国外达2200小时),燃料电池汽车行驶4~5万km,功率即下降~40%,和传统内燃机可普遍行驶50万km以上相比,差距很大;
(2)燃料电池发动机的制造成本居高不下
一般估计3万元/kW(国外成本约3000美元/kW),与传统内燃机仅200~350元/kW相比,差距巨大。由于其中如质子交换膜、炭纸、铂金属催化剂、高纯度石墨粉、氢回收泵、增压空气泵等关键部件均依靠进口,所以与国外相比,并没有成本优势;
(3)燃料电池发动机对工作环境的适应性很差
国产可在0~40℃气温下工作,低于0℃有结冰问题,高于40℃过热不能正常工作;此外对空气中的粉尘、一氧化碳、硫化物等都十分敏感,铂催化剂极易污染中毒失效;
(4)燃料电池汽车的使用成本过于高昂
例如高纯度(99.999%)高压氢(>200大巴)售价约80~100元/kg。按1kg氢可发10kW·h电能计算,仅燃料费即约为10元
/kW·h,按燃料电池发动机工作寿命1000小时计算,折旧费为30元/kWh。所以总的动力成本达40元/kW·h。与表1对照可知,至少在目前,由燃料电池发动机提供1kWh电能的成本远高于各种动力电池,这从一个侧面反映了作为汽车动力源,燃料电池汽车还有相当的距离。
4.3目前燃料电池电动汽车的研究课题
尽管存在如此多的问题,但是燃料电池仍然是人类迄今为止,发明的最清洁、安静又可无限再生的能源,值得我们为实现燃料电池电动汽车的产业化,付出更大的努力。
为此建议从以下几个方面进行工作:
(1)以更为创新的思维,对燃料电池的基本理论和基础材料进行深入研究,例如努力探寻非铂金属催化剂;努力研制抗电腐蚀金属双极板和耐高温(>110℃)高机械强度质子交换膜等;
(2)努力实现如炭纸、增压空气泵等关键零部件的国产化,以降低整机成本;
(3)进一步提高整机的优化集成技术,着力提高整机的耐候性(高、低气温变化)、抗大气污染能力和耐电负荷急剧变化能力等。
5、电机及电动车轮的分类
电动汽车驱动电机是所有电动汽车必不可少的关键部件。目前使用较多的有直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻等四种电机。
美国和德国开发的电动汽车大多采用交流感应电机,主要优点是价格较低、效率高、重量轻,但启动转矩小。日本研制的电动汽车几乎全部使用永磁无刷电机,其主要优点是效率可以比交流感应电机高6个百分点,但价格较贵,永磁材料一般仅耐热120℃以下。开关磁阻电机结构较新,优点是结构简单、可靠、成本较低、起动性能好,没有大的冲击电流,它兼有交流感应电机变频调速和直流电机调速的优点,缺点是噪声较大,但仍有一定改进余地。表6列出四类电机比较。
显然表6中四种电机各有优缺点,但是对于电动汽车而言,由于电能是由各类电池提供,价格昂贵而弥足珍贵,所以使用相对效率最高的永磁无刷电机是较为合理的,它已被广泛用于功率小于100kW的现代电动汽车上。
此外,在国外已有越来越多的电动汽车采用性能先进的电动轮(又称轮毂电机),它用电机(多为永磁无刷式)直接驱动车轮,因此无传统汽车的变速箱、传动轴、驱动桥等复杂的机械传动部件,汽车结构大大简化。但是它要求电机在低转速下有很大的扭矩,特别是对于军用越野车,要求电机基点转速∶最高转速=1∶10(见图5)。近几年,美、英、法、德等国纷纷将电动轮技术应用于军用越野车和轻型坦克上,并取得了重大成果。例如美海军陆战队在“悍马”基础上研制出串联式“影子”新型混合动力越野车,采用了电动轮技术,其结构及主要技术参数如表7所示。与传统“悍马”车对比试验,在同样侦察试验条件下,“悍马”耗油472kg,而“影子”仅耗油200kg;同一越野路段,“悍马”耗时32分钟跑完,而“影子”仅耗时13分50秒,此外它还具有在纯电动模式下,汽车静音、无“热痕迹”等优点。如此优异的性能,据闻美军已决定停产传统“悍马”车,全部改产新型混合动力电动轮驱动的“影子”型军车。这一重要发展趋势,应引起高度关注。
二、电动汽车发展趋势
综上所述,可以从技术/经济分析出发,对电动汽车技术的现状和未来作如下结论:
(1)在目前国内市场价格的基础上,可粗略计算出各种提供电能技术的价格比。即电网供电∶柴油机供电∶铅酸电池供电∶镍氢电池供电∶锂离子电池供电∶燃料电池供电=1∶6∶6∶19.2∶20.4∶80。这从一个侧面反映了各种供电方式距离电动汽车市场的远近。当然,随着石油价格的上升、电池技术的进步,这些比例关系将发生很大的变化;
(2)由于铅酸电池的供电成本大体和柴油机供电相等,因此它仍然是低端电动车市场的主要动力电池。磷酸锂离子电池技术进步较快,它最有可能成为铅酸电池的竞争对手,率先成为高端电动车市场的主要动力电池;
(3)由于混合动力汽车仅需装用纯电动汽车1/10的动力电池容量,整车有较为接近市场的性/价比,因此它仍将是近期实现产业化的主要电动汽车种类。考虑到我国国情,目前仍应大力推广使用混合动力大客车,进一步降低制造成本,减少油耗和排放;
(4)在锂离子电池性/价比进一步提升后,外接充电式混合动力汽车(PHEV)有望成为理想的上班族乘用车,它可大幅度减少油耗和降低排放,但是由于较高的价格,它可能首先在发达国家得到推广应用;
(5)燃料电池虽然是理想的清洁能源,但是目前它的性/价比太低,要达到可以进入市场的性/价比,可说是任重而道远,必须从基础材料和基本理论上有重大突破,才可能进入汽车市场;
(6)电动轮已成为国外电力驱动技术的重要发展趋势,并已在军用越野车上得到实际应用,证实它在技术/经济上的重要优势,我国虽也有不少单位研发,但始终未进入“863”计划,技术进步缓慢,因此有必要奋起直追,尽快掌握这一先进的电驱动技术。
⑹ 新能源汽车发展的方向有哪些
环保是现在发展的重点,那么在人们选择出行工具的时候,新能源汽车就已经成为了新选择,也有越来越多的人倾向于电动汽车,目前新能源汽车,最大的优势就是开车不受限,全国不限号,购买新能源车免购置税、享受补贴政策等一系列措施,那么新能源汽车未来发展方向是什么呢?一起来跟小编看看吧。
新能源汽车未来发展方向:两极分化明显
得益于我国环保事业的纵深挺进,并且开局就迎来了政策补贴,所以新能源车企发展事半功倍。如今,补贴退坡,准入门槛浮动,新能源汽车需求更多却也有了更严格的要求,这无疑是对相关车企的质量和技术等系统“硬件”的新一轮考验。
新能源汽车未来发展方向:电动化标签日渐清晰
这从我国纯电动汽车的市场份额变化中可以初窥端倪,从不到2%到超越传统燃油汽车,业界预计也就是十几年间会发生的变化。如果从环保和耗能的角度来看,只要跨过成本障碍,建起完整的运维体系,纯电驱动的未来蓝图能够实现的可能性将大幅提升。
新能源汽车未来发展方向:智能化联网的未来
新能源汽车未来发展方向:产业链主支线并起
综上所述,新能源汽车发展的路径必然不会是一条主干通到底。众所周知,新能源汽车产业链大的板块主要是整车制造、电池体系以及售后运维。如今,发展需求带来的产业链延伸为新能源汽车产业添加了众多分支。
新能源汽车未来发展方向:有望跃居国际舞台
截至目前,我国汽车工业在出口方面陷入瓶颈,新能源汽车销量却呈现涨势。一般的新能源出口均价低,出口量大,档次较高的纯电动客车出口规模小,但是单价高。也就是说,不论是技术工艺较好的还是平常的都自有其出口优势。而且,新能源车企在对外合作上也非常主动,或是研发合作,或是资本合作,或是贸易合作,不一而足。
⑺ 我国纯电动汽车的发展目标是什么
技术成熟程度、使用便利性及经济性是影响电动汽车普及的主要因素,电动汽车必须在这三个方面具有与燃油汽车相比较的核心竞争力,这样才能让电动汽车大规模应用和量产。
⑻ 新能源汽车产业规划\"6个关注点\"!自动驾驶实现分两步走
继10月9日国务院常务会议通过《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》(以下简称《规划》)后,昨晚(11月2日),央视新闻也正式解析了上述规划,这也意味着这一规划正式进入实施阶段。
华为自研的鸿蒙操作系统(HarmonyOS)或许也将在这18家车企的后续产品中率先使用。鸿蒙研发之初的定位就是"全场景分布式OS",并不仅仅是为手机而设计的操作系统,更是可用于工业的一套系统,跟5G同样具有低时延的特性,同时兼顾安全性,特别适合用于汽车和各大IoT平台。
国家新能源汽车创新工程项目专家组组长王秉刚表示,《规划》的推出,进一步表明了国家推动新能源汽车产业发展的决心,明确了未来15年产业发展的方向,也强调了产业发展的融合趋势,更有利于凝聚行业共识,推动产业高质量发展。
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⑼ 我国新能源汽车发展的规划
行业发展前景预测
——“十四五”期间中国新能源汽车行业将进一步发展
在我国“十四五”规划中明确提到聚焦新能源汽车等战略性新兴产业、在氢能等产业组织实施未来产业孵化与加速计划等。2020年11月份,在国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》明确了未来新能源汽车的发展目标,提出到2025年纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里;
到2035年纯电动汽车成为新销售车辆的主流,公共领域用车全面电动化。在政策的推动下,未来我国新能源汽车的发展前景较好。
——更多数据请参考前瞻产业研究院发布的《中国新能源汽车行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。