新能源汽车科技发展的挑战机会与展望

马银余

兰州石化职业技术大学 甘肃省兰州市 730060

1 新能源汽车定义

二零一二年七月九日，国务院办公厅印发了《节能与新能源汽车产业发展规划（二零一二-二零二零年）》，此规划中所指新能源汽车主要分为纯电动汽车、插电式混合动力轿车和燃料电池车辆。

2 新能源汽车类别

2.1 纯电动汽车

纯电车是由电动车蓄电池供给动力并由电机直接驱动的汽车。纯电车的主要好处是:没有燃料、零排放量，对大气环境无环境污染。没有发动机、噪声小、构造简洁、故障率较少;能量转化效率高，尤其是在交通拥堵的城市，汽车停止或等待时不耗费电能，甚至当车辆制动时还能收回能量。不过纯电车也有缺点:动力电池还没有形成并大规模生产，能量密度较低，单次充满电运行里程短;换用动力电池成本较高昂。根据统计，纯电动汽车的三电（电池、电机和电控系统）生产成本占据了汽车整机生产成本的百分之五十左右，其中动力电池占据了三电生产成本的百分之七十;而动力电池寿命影响因素较多，且无法明确具体的应用期限。因此，以纯电动汽车提升竞争力的重要技术还是电池技术。

2.2 插电式混合动力汽车

插 电 式 混 合 动 力 车（Plug-in hybrid electric vehicle，简写PHEV），是介于纯电车和燃料轿车二者之间的一款新能源车型，具有传统车型的发电机、变速器箱、传动控制系统、油路、油箱。也有纯电动汽车的电池、电动机、监控电路，而且锂离子电池容积也特别大，有充电端口;它综合了纯电车（EV）和混合能源车辆（HEV）的优势，既能进行纯电车、零污染的驾驶，又可利用混动模式提高车辆的续驶里程。而插电式混合动力车则为传统燃油车辆添加了额外的纯电力驱动系统。插电式混合动力汽车虽然具有相对大功率容量的动能燃料电池，但动力燃料电池体积远小于一般纯电动汽车的电池体积。针对短途时间能够用纯电动模型驾驶，只要有充电桩时即可直接对汽车完成补充，只要无充电桩时就能够用混合动力模型（以内燃机居多）驾驶，并及时给电池充电。插电式混合动力轿车，既具备了纯汽车的无环境污染、噪音小，维修保养简单的优势，也具备了传统燃料轿车加油简单，续航里程长的优势。

2.3 燃料电池汽车

燃料电池动力小车也是发电机的组成部分，其点燃动力电池的主要能力是使用氢与氧发生的物理化学反应速度，但并没有进行完全点燃，而是直接变成电能的。动能电池的化学反应流程中不能形成危害化学物质，所以燃料电池轿车是无环境污染车型，因为动能汽车电池的能耗转化效率比一般内火机要提升2～3倍，所以在电能的使用和环境保护性方面，燃料电池轿车都是一个很理想的车型。蓄电池是储存电力的能量存储装置，而能源动力电池则是指诸如氢气或乙酰丙胺等的能源动力电池，运用电化学反应把物理化学能转换为电能，原理类似于水力发电装置。其燃料电池的主要能源是使用氢与氧之间的生化反应速度，流程中形成了电荷移动，也因此形成了电流，由于燃料电池的化学反应过程中没有形成什么有害物质，反应速度的主要产物也是水，所以没有空气污染，也没有噪声，使得燃料电池汽车是一种真正的洁净能源汽车。

3 新能源汽车产业发展现状

3.1 产业规模不断扩大

经计算，二零一八年全世界清洁能源汽车的总生产量为122.07万台，比去年上升了百分之五十点四六以上。在二零一八年期间，国家政府的政策调控虽然对清洁能源汽车的市场推广影响很大，如二零二零年世界保有量达到了一千零二十三万台，同增百分之四十三，而二零一六-二零二零年CAGR则达到了百分之五十以上。经计算，2021H1世界新能源汽车销量将实现二百六十五万台，同增百分之一百六十八，高速增长原因主要系同期受疫病影响的基数相对较少，如二零二零年世界全年销售量约为三百二十四万台，尽管受疫病影响却有了百分之四十三的上升。而且从产量和销售数量中依然可以发现，清洁能源车的规模已相当可观，并且随着中国全国碳减排行动的逐步推进，清洁能源车的销售数量与保有量将有望逐步扩大而且就趋势来说，其规模也还将会逐步地继续扩大起来。

3.2 技术水平的提升飞快

二零一四年，在关于国内的汽车的百人会当中，国家工信部的副部长苗圩也曾指出，国内目前乘用车主要型号的接续功能均已达到三百公里以上，这一数值已和全球的领先科技水平保持了同步。以上这二项主要技术指标相对于比二零一二年的世界平均水平，中国建筑单体能源密度增加了二倍以上，而整体价格则下降了百分之七十。从中可以发现，在技术创新领域的持续突破，是清洁能源在国内建筑汽车行业的迅猛发展最重要的驱动力。

3.3 企业总体实力提升

全世界大部分的车辆企业，目前也都开始投资了对新能源车辆的进一步发展研究工作，就新能源车辆研发中在整车和动能燃料电池的各种资源投放占比来说，不少企业都已经超过了8%以上，而且这个数值甚至比全世界的平均值都要高出。当前阶段，骨干汽车企业集团如比亚迪和北汽等均已在动力电池方面有着比较完善的研究能力，而市场上惨烈的竞争又在极大地推动了企业总体能力的持续提升，这也对目前新能源技术的开发产生了一定的促进效果。

3.4 配套设备逐渐完善

目前，为减轻疫情对新能源车领域的危害，国家暂缓补偿政策至二零二一年，产业发展正在逐步复苏中。据中国汽车工业协会统计据表明，二零二零年，中国新能源汽车产量达一百三十六点六万台，产量将比二零一九年有所回升。销售方面，经过多年来对清洁能源汽车行业完整生态圈的培育，其管理体系逐渐完善，丰富和多样的清洁能源汽车产品越来越适应市场需求，使用条件也在逐渐优化与完善，在上述措施下，清洁能源汽车行业日益获得用户的青睐。据统计，在二零一四-二零二零年，中国新能源汽车销量将由七点五万台增长至一百三十六点七万台，并完成了跨越式发展。当下国家也处在稳步推动全省范围内的充电网建设之中。充电网在公共场所，以及人们居住的小区、工作单位和高速道路等重点生活生产地点的覆盖面均有了很大的提升。数据表明到了二零一七年的年底，在中国境内共建设充电公共桩数量已达到二十一点四万户，其保有量在世界遥遥领。其中新用户的私人桩配置率更高达80%。公共设备的配套建设，对清洁能源车辆在中国市场上的逐步开放程度和中国市民对清洁能源车辆的接纳和青睐程度，均起了十分关键的影响效果。

4 新能源汽车对传统汽车的影响

4.1 传统燃油车陆续禁售

由于新能源汽车的高速增长以及气候问题的日益严重，许多发达国家都已经明确宣布，将全面对燃油汽车禁售。德国、印度将于二零三零年禁售汽油汽车，荷兰、挪威将于二零二五年禁售汽油汽车，法国、英国也将于二零四零年禁售汽油汽车。在其它发达国家也纷纷宣布禁售传统燃油汽车的同时，我国政府对国内汽车行业也做出了一些规定，包括严格限制建设传统燃料车项目;从严把控现有企业增加对现有传统燃料车的生产能力;企业的燃油消耗负积分可以新能源车正积分抵债或置零，而汽车消费负积分也可以向其它公司购买新汽车的正积分等一些举措。

4.2 传统汽车行业将迎来新的挑战和机遇

新能源车比较与传统燃料车来说，最明显的不同点就是可以取消发电机，而增加了电力驱动系统。因为发电机是由几百个零件所构成，包括了曲柄连杆机构、凸轮机构、气缸活塞等，如果取消发电机，另一方面，对于那些墨守成规，安于现状的大公司，将会被历史的舞台所抛弃;另外，一些勇于创新，勇于挑战的公司也会乘着中国汽车产业变革的东风，积极迎接新的挑战与成长机会，以促进公司转型改造，这些公司也可及时进行改造提升的计划，包括开发新的应用于清洁能源汽车的其它机械传动产品，以增强竞争力;同时还可寻找新的合作方，引入新的生产方式，为清洁能源企业提供相关服务。

5 新能源汽车技术发展面临的挑战

5.1 核心技术还较薄弱

近几年来，国家的发动机公司尽管一直加强了对该行业科技方面的关注和投入，同时尽管我国在很多零部件方面也已经具有了较高水平的研制技术水平和能力，不过也因为起步相对较晚，所以目前中国在许多技术方面像整机工艺、电动机控制技术以及电池管理系统等方面，仍然和外国的领先技术水平还存在着相当的距离，这也导致了目前中国的清洁燃料发动机技术在生产可靠程度、适应性和工程性等方面都还处在技术落后的初级阶段。

5.2 对资源的整合程度低

目前国内外的清洁能源车市场出现了百家争鸣的火热景象，巨大的竞争市场在一定程度可以促进各个公司都主动加大对清洁能源车辆的科技研发和投入，为清洁能源汽车行业发展提供必要的有利因素。但由于公司内部很少有协作沟通，所以各自自成一派、各自研究方向，各大公司也都为最大效益而孤军奋斗，这样人才与技术资源整合上的失衡，将会导致大量的较低水平与重复性的研发过程，所耗费的将是发展新能源汽车技术的整体，宝贵时间和资源对我国的人才资源的优势发展将产生不良负面影响。

5.3 基础设施不够完善

由于我们现阶段对新能源车的发展还离不开对有关基础配合的建立，再加上目前的用地建筑面积较大，因此基建工作量也较大，而我们目前经济还处在发展中阶段，在基础配合的建立和支持等领域与国家还有着较大的差异，总体投资和新型技术发展的不完善使得我们新建和扩改补充网络技术和增强网络覆盖率工程的发展速度较慢。

6 新能源汽车技术发展面临的机遇

6.1 符合社会与国家发展需求

世界的能源危机已经加剧了，各大能源国家也开始朝着能源变革的方向发展。中国目前高度重视研究与发展清洁能源车辆科技，一方面能够更有效的解决世界上目前存在的新能源危机与后工业革命产生的巨大压力，另一方面还能够促进中国在汽车行业领域的可持续性发展，从而加快了中国在汽车行业领域的技术提升与转化进度。所以，中国目前重视对清洁能源车辆领域的技术创新，完全符合了我国政府政策和经济与社会发展的总体要求。

6.2 市场机会加大

中国的新能源车所存在的市场机遇表现在二方面:首先，中国的地域差异性使得经济社会发展处在不均衡态势，导致了各个消费阶层的消费者对车辆具有多样化的个性要求。在这个现状下，有针对性地开展清洁能源汽车产业的市场开发，对于清洁能源汽车的前期导入将有着很重要的帮助。第二，由于中国城市化发展迅速，城乡居民机动车拥有量也在大幅增长，而城市交通的拥堵加上废气环境污染已经加剧，形成了中国社会各界高度关切的民生问题，这也给清洁能源汽车的广泛投入使用带来了巨大的发展机会。

7 新能源汽车技术发展展望

7.1 混合动力的电动汽车潜力巨大

目前中国新能源汽车发展在科技层次上来说，电力驱动的技术还没有完善，不过中国的汽油技术已经有了将近百余年的发展历程，如果把二者互相混合应用就可以在一定程度上解决中国能源科技领域的不足;同时因为我国的国土面积很大，而居住人数又具有较大的流动性，所以车辆在行驶时也必须保持着长期、远跨度的行驶状况，而目前在新能源技术中，混合动力的电动汽车所具备的续航能力也是最为长久的。此外，通过在车辆的动力系统中加入汽油发动机，也能够发挥电动力结构所推动的效果，这对今后纯电动汽车的研发也是十分有益的。而在目前的能源混合电车中较为成熟的技术则是可插电式路线，这些电路结构能够根据车辆使用者的个性化要求，来选择采用哪种方式作为驱动系统，而这些结构在产生了一定的社会经济效益和环境经济效益的同时，还普遍得到了车主的青睐，为能源混合电动轿车的未来发展提供了良好基础。由此可见，目前正在中国大力发展的能源混合电动汽车，一方面具有相当完善的科技基础设施，另一方面又是适合中国当前国情的发展策略。

7.2 开发纯电动汽车为最终目的

中国目前在金融市场上首先出现的产品有电力混合型电动汽车和燃料电池轿车等发展模式，而其他能量型辅助运行的最重要因素则是中国目前对纯电动汽车方面的研究技术水平还没有完善。尽管中国目前已经对电池方面的研发技术倾注了很多精力，但仍然有不少尚未完全突破的领先技术水平。不过我们不管是从环保的角度考虑，还是从新能源车的未来发展走向考虑，纯电力的车型终将是新能源车的最终发展目标。如今世界各国都在加强对动力电池技术的对持续性研发，但解决动力电池问题的真正解决还需相当的时日，但如果技术已经成熟了，纯电动汽车的投入使用将会给整个汽车行业带来新的科技革命。