新能源汽车研发技术的发展研究

李 升

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州 511434)



新能源汽车研发技术的发展研究

李 升

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州 511434)

加快新能源汽车的技术探究和相关性能研发，对于全球节能减排和相关产业结构调整具有重要的战略意义。根据未来全球经济、环境之间平衡关系，运用实际案例和技术分析方法，对国内外新能源汽车行业的发展现状进行探究，指出新能源汽车行业的技术瓶颈，结合经验提出个人看法。

新能源汽车；技术研发；政策引导

目前，新能源汽车行业景气度有所回升。中国汽车工业协会发布的最新数据显示，5月份，新能源汽车产销同比增长较快，纯电动汽车大幅增长。有业内人士表示，新政策是从产业政策上倒逼行业兼并重组，实际上最终大方向是鼓励新能源汽车的发展。从长远来看，新能源汽车市场的发展具有较大潜力，面对新形势，如何探讨新能源汽车行业研发技术的发展，消化有关补贴等政策调整给企业带来的影响？新能源汽车行业人员也在探寻路径。

1 新能源汽车是发展必然趋势

第一，目前，新能源汽车在汽车市场上已成为热门车型。新能源汽车在中国这几年呈现了爆发性增长。伴随共享汽车的发展，车企会将更多的新能源汽车转租给共享汽车平台，以租代售，最终实现租售平衡。2017年，对于新能源汽车行业而言，要想获取补贴越来越不容易，一系列产业政策变化的影响对市场形成冲击。在多种因素交织下，已逐步转向市场驱动的新能源汽车行业，分化趋势将越发明显。

第二，发展新能源汽车是长期不可动摇的目标。目前，无论是从中央还是地方，相关政策规划已相当清晰，如6月份国务院法制办发布的由工信部起草的《乘用车企业平无燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法(征求意见搞)》，虽然目前只是征求意见稿，但从政策层面，可以看到清晰及明确的规划及方向，坚持发展新能源汽车在相关政策法规及制度上能得到有效保证。

第三，当前新能源汽车发展仍坚持过渡时期混合动力电动汽车为主，长期目标发展纯电动汽车的发展。插电式混合动力汽车可满足新能源汽车用户长距离驾驶需求，至今已涌现较多成熟的量产车型。纯电动汽车受限于电池技术的持续突破，但也出现不少量产车型：基于磷酸铁锂电池的比亚迪e6，其出租车版续航里程已突破400 km，2015年起至今，逐步替代太原市全部城市出租车，成为太原城市名片之一；基于三元锂电池的特斯拉，也是近年来全球最负盛名的纯电动汽车。作为纯电动汽车的一种，氢燃料电池电动汽车也是未来发展趋势之一，从丰田已量产的Mirai，表明车辆端的核心技术已得到核心突破。

2 新能源汽车市场在发展过程中的技术瓶颈

第一，新能源汽车在三电系统中，最重要的是动力电池及电池管理系统。如果一辆电动汽车10年内消耗了四五套动力电池，对资源的消耗、能源的浪费程度，不仅替代不了传统燃油车，甚至会对资源环境带来更大危害。当前动力电池及电池管理系统的主要技术瓶颈主要集中在电池安全、能量密度、循环寿命、电池估算精准性等方面。主流如磷酸铁锂电芯及三元材料电芯，在安全性上，磷酸铁锂占优，但在能量密度上，磷酸铁锂较三元材料差，同容量条件下，磷酸铁锂电池增重带来的一系列问题也亟待解决。电池循环寿命涉及面极广，包含电池材料、生产一致性、电池管理水平都起着重要作用。当前电池管理器受限于电池模型搭建的精准度，电池电量估算与实际电量仍存在不少偏差(主流精度在5%左右)，一定程度上也影响了车辆续驶里程、电池寿命等。

第二，新能源汽车经过多年的摸索及发展，永磁同步电机已成为电机系统的主流应用。但电机控制系统面临着可靠性、应用材料等方面的技术瓶颈。区别于工业用电机的控制，由于车用电机工况复杂、使用环境恶劣，对控制器核心部件如IGBT、高性能芯片、内部集成水平等都带来了极大挑战。

第三，电动汽车充电站等公共配套设施及服务的缺乏，也是制约新能源汽车发展的重要因素之一。最新调查显示，新能源汽车客户主流的充电方式为家庭电源充电、自有充电桩及工作单位充电，三者比例占80%以上。公共充电设施的普及和使用率很低，主要是受公共充电设施的数量和地理位置便利性的制约。此外，传统燃油车占位、额外的服务费和停车费、较高的充电成本也降低了消费者使用积极性，某种意义上作为新能源汽车配套设施的充电桩，反而制约着新能源汽车的发展。

第四，从原理及特性上看，氢燃料电池电动汽车是未来新能源发展的重要方向之一，但现阶段配套设施加氢站、电堆核心技术、储氢系统等均是氢燃料电池电动汽车发展的主要技术瓶颈。加氢站的成本极高，这是限制其配套建立的主要因素，目前国内也仅有北京、上海、郑州、佛山等推广城市建设了加氢站，配套设施建设的路途漫长而遥远。电堆核心部件质子交换膜、双极板、催化剂，储氢系统中的储氢瓶等，技术上还有继续突破空间。

3 新能源汽车技术探究

第一，在新能源汽车和燃油车共同竞争汽车资源的情况下，我们认为共享出行，特别是新能源汽车共享出行，将成为未来非常重要的发展方向，而且有可能成为未来主要的出行方式。移动支付的普及使用也极大促进了新能源汽车的推广应用。用户无须安装APP，就可以直接通过微信、支付宝、银联云闪付等扫描二维码进行充电和费用结算，免去了复杂的操作流程，可实现随充随走，极大地提升了用户便利性及用户体验。

第二，结合政策，推动新能源汽车发展的配套设施的建立，政府及企业要做好顶层规划，确立目标及方向，针对配套设施的当前核心问题，如加氢站成本、公共充电桩资源被占用、使用不便利等问题，进行专项突破。

第三，在发展过程中不断明确主流技术及升华技术，如在电机系统，由新能源汽车发展早期的直流无刷电机、永磁同步电机等多类型发展成当前使用的永磁同步电机，且在功率密度比、体积等方面的技术持续进步。电芯方面，也由早期的铅酸锂、钛酸锂电芯，到目前的主流使用磷酸铁锂、三元锂电芯；电池包体技术方面，早期提出的能量电池加超级电容技术，在发展中，由于超级电容能量密度太差、工作范围大、成本高等劣势而被逐步淘汰；氢燃料电池电动汽车，由于稳定性、原材料、工作效率等因素，车载制氢的技术路线也被逐步边缘化。

第四，驱动型式的转变。在新能源汽车行业创新使用的分布式驱动方式，随着智能驾驶汽车的普及，也必将会成为未来发展的重要方向。分布式驱动目前主流的是轮边电机及轮毂电机两种形式，此种条件下，智能驾驶功能，如自动泊车、原地调头、串行制动等，均能轻易实现。

4 结语

新能源汽车在未来汽车工业发展中，将占据越来越重要的地位，它是未来汽车发展的趋势。从政策层面顶层设计，企业明确发展方向及主流技术路线，从业技术人员突破核心技术瓶颈，是新能源汽车发展的必经之路。随着新能源汽车发展的不断完善，公众对新能源汽车的认可度不断提高，加之更容易实现的智能驾驶的驱动，新能源汽车的市场会越来越广阔。

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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，工程师，本科。

F426.471

A

1674-8646(2017)10-0124-02