1.1.3 新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢分析

1．各國新能源汽車發(fā)展規(guī)劃

2016年是全球新能源汽車技術(shù)轉(zhuǎn)型的標(biāo)志性年份，世界主要汽車工業(yè)發(fā)達國家都進入了轉(zhuǎn)型期，包括福特、通用、大眾、本田、豐田等各大車企都在進行轉(zhuǎn)型，開始加大投資發(fā)展新能源汽車，并采取新的發(fā)展戰(zhàn)略，在產(chǎn)能和市場占有率上，各國都取得了一定的成績，全球主要汽車生產(chǎn)廠商已將新能源汽車作為各自發(fā)展戰(zhàn)略中的重要環(huán)節(jié)，并且逐漸加大全球范圍的布局。特別是2017年，世界主要國家分別發(fā)布禁售燃油車時間表，給新能源汽車的發(fā)展提供了巨大的發(fā)展空間，各國主要汽車生產(chǎn)廠商陸續(xù)發(fā)布了未來在新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)劃，到2025年，各車企在新能源汽車領(lǐng)域的規(guī)劃銷量合計將達到570萬～820萬輛。表1-2列出了各國禁售燃油車的時間。

1）德國主要車企新能源汽車發(fā)展規(guī)劃

作為老牌汽車強國，德國在汽車行業(yè)一直走在世界的前列，在很久前就認識到發(fā)展新能源汽車的重要性，并制定了發(fā)展戰(zhàn)略。大眾集團作為德國最大的汽車集團，規(guī)劃將在2025年之前上市30款純電驅(qū)動汽車，實現(xiàn)電動汽車年銷量200萬～300萬輛；奔馳集團則在新能源汽車開發(fā)上增加了最多100億歐元的投資，預(yù)計在2025年之前推出10款電動車型，規(guī)劃銷量為45萬～75萬輛，將占整車銷量的15%～25%，寶馬則將新能源汽車的銷量計劃定為總體銷量的15%～25%，規(guī)劃銷量為30萬～50萬輛，包括純電動汽車和插電式混合動力汽車。除此之外，寶馬還計劃在2021年推出一款續(xù)駛里程較短的燃料電池汽車。

2）美國新能源汽車發(fā)展規(guī)劃

福特計劃到2020年實現(xiàn)新能源汽車銷量占全球總銷量的10%～25%，規(guī)劃銷量為65萬～165萬輛，以混合動力和插電式混合動力為主。通用集團則采取合作的方式進行新能源布局，與本田共同投資8500萬元，繼續(xù)深入自2013年就開始的燃料電池和氫氣儲存方面的合作，并以合資公司的形式在2020年左右于美國布朗頓開始生產(chǎn)燃料電池系統(tǒng)。此外，通用還與PSA在電動汽車方面進行合作。

3）日韓新能源汽車發(fā)展規(guī)劃

日本車企在新能源領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略更側(cè)重于技術(shù)路線的選擇。豐田將其推廣的插電式混合動力技術(shù)和燃料電池汽車的規(guī)劃分為短期、中期、長期三個階段：短期目標(biāo)為擴充混合動力汽車，中期目標(biāo)為加快推進插電式混合動力汽車，長期目標(biāo)是在2050年消除發(fā)動機車型，并使HEV和PHEV車型占總銷量的七成，F(xiàn)CV和EV（電動汽車）占三成。本田則通過與通用的合作使燃料電池車成為汽車業(yè)的“風(fēng)口”。同為日系汽車制造商的日產(chǎn)計劃到2020年，旗下超過20%、約為200萬輛車將實現(xiàn)零排放的目標(biāo)，并且將通過雷諾、日產(chǎn)、三菱三大品牌的共享平臺打造純電動車型，進一步降低研發(fā)成本、提升市場競爭力。此外，韓國車企現(xiàn)代起亞集團表示，將在2020年之前推出26款新能源汽車，實現(xiàn)新能源汽車年銷售30萬臺的目標(biāo)。

4）中國新能源汽車發(fā)展規(guī)劃

“十二五”以來，我國新能源汽車市場經(jīng)歷了一個快速增長的過程，新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入了成長期，汽車的產(chǎn)銷得到了大幅增長。2011—2016年，我國新能源汽車銷量從不足5000輛發(fā)展到50萬輛，保有量也從1萬輛提升到100萬輛，在5年間實現(xiàn)了產(chǎn)量、銷量的100倍增長，占全球新能源汽車產(chǎn)銷量的50%，新能源汽車的銷量到2016年已經(jīng)超過總銷量的1.8%,2017年我國新能源汽車產(chǎn)銷分別達到79.4萬輛和77.7萬輛，同比分別增長53.8%和53.3%，市場占比分2.7%，比上年提高30.9%。

我國新能源汽車的發(fā)展模式是以純電動汽車為基礎(chǔ)平臺，在此基礎(chǔ)上發(fā)展插電式混合動力汽車和燃料電池混合動力汽車，最后突破常規(guī)的混合動力技術(shù)和全功率燃料電池技術(shù)。在技術(shù)路線的發(fā)展上，“三位一體”的趨勢逐漸明顯，產(chǎn)品在性能、成本、安全性等各方面取得了一定的技術(shù)進步。隨著電動化的進一步加強，汽車與能源、電力等行業(yè)的關(guān)系日益緊密，儲能與V2G技術(shù)將成為下一步的發(fā)展重點。此外，我國對充電技術(shù)的研究和基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃也在不斷發(fā)展。

北汽新能源計劃以三大基地為基礎(chǔ)，實現(xiàn)“十三五”末期年產(chǎn)銷50萬輛新能源汽車，形成80萬輛以上的生產(chǎn)能力；比亞迪通過布局上游鋰電產(chǎn)業(yè)的方式實現(xiàn)其新能源汽車的發(fā)展規(guī)劃，并于2017年開始在青海建設(shè)動力電池生產(chǎn)線，預(yù)計在2020年建成10GW·h的產(chǎn)能規(guī)模，實現(xiàn)60萬輛的銷量目標(biāo)；奇瑞公司將在2019年開發(fā)全新的純電動車及混合車型，計劃電池能量密度達到300W·h/kg以上，到2020年實現(xiàn)新能源汽車20萬輛的銷售目標(biāo)。

長安、吉利、東風(fēng)三大品牌也將加大在新能源汽車項目上的投資，其中長安汽車計劃投資180億元在純電動和混合動力兩大技術(shù)平臺，實現(xiàn)2020年新能源汽車?yán)塾嬩N量達到40萬輛；吉利汽車在建產(chǎn)能超過130萬輛，計劃在2020年實現(xiàn)新能源車型占總銷量90%以上；東風(fēng)汽車將在2020年實現(xiàn)15%～18%的市場占有率，新能源汽車銷量力爭達到30萬輛。

廣汽集團、上汽集團將繼續(xù)加碼新能源汽車行業(yè)，分別在新能源汽車項目上加以46.94億元和累計200億元的投資，計劃在2020年實現(xiàn)20萬輛和60萬輛的新能源汽車產(chǎn)銷目標(biāo)。

2．新能源汽車技術(shù)發(fā)展趨勢

為促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，滿足日益嚴(yán)苛的測試標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能排放限值，我國制定了“節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖”，并提出要開發(fā)純電動汽車、插電式混合動力汽車、燃料電池汽車等車型；推廣小型高效清潔專用發(fā)動機和電動機及其高效耦合技術(shù)；推進輕量化技術(shù)；發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)，實現(xiàn)智能交通。同時，新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)的各項指標(biāo)要繼續(xù)提高，電池的能量密度要在5年內(nèi)提高1倍，成本降低一半。

1）新能源汽車動力電池技術(shù)發(fā)展趨勢

純電動汽車電能儲存依靠動力電池，混合動力汽車的能量供給主要依靠發(fā)動機——發(fā)電機，燃料電池汽車能量供給主要依靠燃料電池，加上其他電能供給方式，動力電池技術(shù)正逐步演變成動力電源技術(shù)。動力電源主要由電能存儲單元、能量轉(zhuǎn)換及發(fā)電單元（燃料電池、發(fā)動機——發(fā)電機）、電源管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、內(nèi)外部封裝系統(tǒng)、連接裝置等構(gòu)成。

具有較好市場前景的高性能儲能材料包括正極材料（磷酸鐵鋰、鎳鈷錳、高電壓鎳錳酸鋰、富鋰層狀錳酸鋰等）、負極材料（石墨、鈦酸鋰、石墨混合軟碳、硅碳等）、隔膜材料（PP、涂層PP、薄型改性涂層PP等）、電解液材料（含功能性添加劑的六氟磷酸鋰）。以上材料理論上最高能夠支撐400W·h/kg的單體能量密度。到2030年，根據(jù)各國發(fā)展規(guī)劃，動力電池的能量密度應(yīng)提高到500～800W·h/kg，今后諸如鋰硫、鋰空氣、鎂離子及鋅空氣電池等新技術(shù)將進入主流研究項目。

2）新能源汽車驅(qū)動技術(shù)發(fā)展趨勢

新能源汽車驅(qū)動技術(shù)包含純電驅(qū)動裝置、動力耦合裝置、混合動力總成3大模塊。隨著控制技術(shù)的發(fā)展，新能源汽車發(fā)動機主要功能將逐漸轉(zhuǎn)移到發(fā)電和增程兩個功能上，采用加長做功行程的阿特金森循環(huán)技術(shù)、渦輪增壓低怠速啟動技術(shù)后，發(fā)動機升功率提高，排量減小，發(fā)動機將小型化、專用化。

驅(qū)動電機向永磁同步、交流感應(yīng)及開關(guān)磁阻方向發(fā)展。永磁同步電機可以達到很高的功率密度，但是耐熱性較差，并且消耗稀土資源。交流感應(yīng)電機轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小、體積大，但是不使用永磁元件，成本低。開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩比較大，不使用永磁材料，成本低，但是存在轉(zhuǎn)矩波動，需要研究控制的平順性。多個小功率電機有效耦合技術(shù)也是電機發(fā)展的方向之一。

電動機的控制技術(shù)向高精度、高功率密度方向發(fā)展，主要依賴高溫低損耗高頻電力電子器件的技術(shù)進步（如基于碳化硅材料的IGBT、MOSFET），同時依賴高效的液冷技術(shù)。魯棒性很高的矢量控制算法已經(jīng)得到了應(yīng)用，制動能量回收的子系統(tǒng)優(yōu)化控制問題正在改善中。

3）新能源汽車電控技術(shù)發(fā)展趨勢

“十五”期間，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的“三縱三橫”戰(zhàn)略版圖中，明確電控技術(shù)是指多能源動力總成控制系統(tǒng)。十幾年后，技術(shù)進步使新能源汽車電控技術(shù)不僅需要完成駕駛員操作意圖解析及傳遞、主回路能量優(yōu)化控制功能，而且延伸到了電動輔助部件控制及其能量使用優(yōu)化管理、整車級安全管理控制、網(wǎng)絡(luò)信息管理控制等。當(dāng)然，隨著智能汽車和智能交通技術(shù)的應(yīng)用，新能源汽車電控技術(shù)還將豐富其內(nèi)涵。

隨著賦予新能源汽車的各種功能與日俱增，電控系統(tǒng)逐漸采用高性能專用控制核心（高性能微處理器），同時也采用雙核心架構(gòu)（32位主控系統(tǒng)+16/8位監(jiān)控診斷系統(tǒng)），在標(biāo)準(zhǔn)化軟件架構(gòu)的基礎(chǔ)上（Autosar、OSEK系統(tǒng)），滿足信息高度綜合的需求（CAN/Flexray+WiFi+移動通信網(wǎng)）。

4）新能源汽車充換電技術(shù)發(fā)展趨勢

電動汽車進行能量補充的方式有3種：傳導(dǎo)、感應(yīng)、換電。目前最廣泛采用的技術(shù)是傳導(dǎo)方式，即充電機加充電槍。充電功率低于5kW為慢充，大于5kW為快充（大功率充電），而快慢充兼容是發(fā)展趨勢。市場上的各類電動汽車的充電接口都應(yīng)按照GB/T 20234《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置》中規(guī)定的交直流充電口設(shè)計制造，包括硬件和充電協(xié)議，但是一些外資品牌的充電接口不兼容我國標(biāo)準(zhǔn)（如特斯拉），需要進一步規(guī)范。我國充電接口標(biāo)準(zhǔn)化工作與國際電工組織IEC、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO、德國密切合作，中國的充電接口標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)獲得IEC/ISO和德國的認可。

為實現(xiàn)新能源汽車輕量化目標(biāo)，車載充電控制應(yīng)該與電機控制器集成，這樣通過共用電力電子功率模塊和控制模塊，可以減輕整車質(zhì)量，并降低成本。高效率電能轉(zhuǎn)化是充電技術(shù)中應(yīng)重點考慮的課題，尤其在惡劣氣候條件下（高溫、高寒）的充電效率問題。無線充電屬于感應(yīng)式充電方式，大功率無線充電（30～400kW）技術(shù)已經(jīng)在世界上得到開發(fā)，我國已有相關(guān)科研院所、大學(xué)和企業(yè)共同組織開發(fā)電動汽車大功率無線充電設(shè)備，并在全國10多條公交線路開展示范運行工作。

新能源汽車均配置了數(shù)千瓦時至數(shù)十千瓦時的儲電能力，某些公交汽車甚至配置了上百千瓦時的儲電能力。隨著新能源汽車保有量的增加，充電對電網(wǎng)的影響日趨增大，充電行為有可能為電網(wǎng)削峰，也有可能大規(guī)模短暫地向電網(wǎng)供電，用以填充用電高峰時的缺口，或者向家庭短時供電，因此，研究智能化充電技術(shù)的需求十分急迫。智能化充電技術(shù)又可稱為V2G/G2V技術(shù)，即車到電網(wǎng)、電網(wǎng)到車。前者是車載電源向電網(wǎng)或家庭供電，后者是從電網(wǎng)上吸收電能。考慮到電網(wǎng)的分時階梯電價，用戶有可能通過向電網(wǎng)供電而獲利，通過引導(dǎo)和科學(xué)充放電技術(shù)應(yīng)用，發(fā)展成為一種共享經(jīng)濟模式。