- 新能源汽車概論
- 劉翠清 李懂主編
- 3391字
- 2023-07-24 18:39:23
三、新能源汽車發展現狀簡介
1.國外新能源汽車現狀
由于氣候變暖、環境污染、能源危機等原因,新能源汽車的開發早已引起了全球汽車生產廠家的關注,一些著名的汽車公司轉向研究和開發新能源汽車。各國政府也相繼發布新能源汽車發展戰略和國家計劃,加大政策支持力度,增加研發投入,全力推進新能源汽車產業化。隨著新能源汽車技術瓶頸突破的預期大大加快,新能源汽車產業進入了快速發展的新階段。
(1)國外純電動汽車的狀況 國外純電動汽車的主要應用在小型乘用車、大型公交車、市政與郵政等特殊用途車輛。純電動汽車已經有100多年的歷史,但由于傳統鉛酸電池的續駛里程等使用性能指標不能滿足純電動汽車的要求,純電動汽車的研發處于停滯不前的狀態。隨著高性能鋰離子電池和一體化電力驅動系統等技術的發展應用,純電動汽車再次受到各國政府和企業的重視。純電動汽車已在續駛里程、動力性、快充技術等方面取得了可喜的進展,已經進入實用化階段。
目前,純電動汽車的技術攻關重點集中在提高動力蓄電池性能、降低成本方面。與傳統的汽車性能、成本比較,要滿足產業化要求,純電動汽車動力蓄電池的質量能量密度需大幅度提高,成本也需大幅度下降。
(2)國外混合動力汽車的狀況 日本最早研發混合動力汽車,并最先實現了產業化。豐田普銳斯(Prius)于1997年10月底問世,是世界上最早實現批量生產的混合動力汽車,全球累計銷量已超過200萬輛。早期的普銳斯采用氫鎳電池、串并聯控制方式,百公里油耗3.4L。目前,普銳斯已推出第三代產品,采用鋰電池作為動力蓄電池,其性能得到大幅度改善。自1997年豐田首先在日本推出普銳斯混合動力汽車以來,其他各大汽車廠家紛紛推出混合動力汽車產品,如本田Insight、通用Saturn VUE、福特Escape等。隨著技術的成熟和生產規模的擴大,成本大幅下降。歐洲混合動力汽車技術起步較晚,采取與美國合作方式,共享混合動力總成技術,主要應用于采用傳統技術油耗較高的車型上。
國際上,混合動力商用車也取得了快速發展,已開發了混合動力公交車、市政用車和軍用車等。美國在混合動力公交客車的開發和應用上取得了一定的成果,目前已有多個車型在運行。歐洲客車和貨車生產商已將目光聚焦在混合動力技術上。德國奔馳、瑞典沃爾沃和波蘭索拉麗斯等公司相繼開發了混合動力商用車。混合動力技術是由單一發動機驅動向純電動驅動轉移的必經環節。合理采用混合動力技術可以較明顯地節油減碳,并將成本控制在一定范圍內。因此,混合動力汽車已成為世界各國汽車公司產業化的重點。隨著電池技術的逐步成熟,逐漸提高混合度以實現傳統能源向電氣化轉化,是混合動力技術發展的方向。前期主要為單電機并聯、雙電機并聯和雙電機混聯等方案,后期將向插電式方案發展,實現向純電動方案過渡。在動力系統結構方面,混合動力汽車將向更高的集成度發展。根據車用能源的發展情況,有發動機與電機集成、傳動系統與電機集成兩種趨勢,從而實現向電動化轉型。
(3)國外燃料電池汽車的狀況 氫燃料電池汽車是使用液態氫作為汽車的動力蓄電池能源,與大氣中的氧發生化學反應,從而產生電能來起動電動機,進而驅動汽車。由于燃料電池汽車技術的戰略意義十分重大,發達國家都在潛心致力于燃料電池汽車的研究,美國通用與日本豐田、美國國際燃料電池公司與日本東芝、德國奔馳與西門子、法國雷諾與意大利De Nora公司等紛紛組成強大的跨國聯盟,優勢互補,聯合開發并推出了一系列的燃料電池汽車。
近年來,燃料電池出現模塊化趨勢,單個燃料電池模塊的功率范圍被界定在一定的范圍之內,通過提高產品性能實現模塊化組裝,以滿足不同車輛對燃料電池功率等級的要求。通過采用混合動力技術,優化蓄電池和燃料電池的能量分配,以有效提高燃料電池的壽命、降低系統成本。燃料電池汽車技術攻關的焦點是提高可靠性、耐久性。目前,美國能源部正在支持幾種新型鋰離子化學電池的探索性研究。方案涉及對鋰合金、高電壓正極材料、鋰硫電池、鋰金屬電池、鋰聚合物電池的研究等。據悉,美國政府還向有技術優勢的汽車廠商提供超過250億美元的貸款,并對該國電池工業提供了20多億美元的補貼。
2.國內新能源汽車的現狀
2012年7月9日,國務院正式發布了《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012—2020年)》(以下簡稱《規劃》),明確以純電動汽車為新能源汽車發展和汽車工業轉型的主要戰略取向,《規劃》內容明確以純電驅動為汽車產業未來的重要方向,也是解決汽車普及過程帶來的能源與環境問題的根本性措施,具有戰略性意義。
自2014年9月1日至2017年年底,我國對獲得許可在中國境內銷售(包括進口)的純電動以及符合條件的插電式(含增程式)、混合動力、燃料電池三類新能源汽車,免征車輛購置稅。2014年7月,國務院辦公廳發布《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》(以下簡稱《指導意見》),部署進一步加快新能源汽車推廣應用。《指導意見》從總體要求、充電設施建設、積極引導企業創新商業模式、推動公共服務領域推廣應用、進一步完善政策體系、堅決破除地方保護、加快創新能力建設、進一步加強組織領導8個方面提出30條具體政策措施,促進新能源汽車產業轉型升級。
《中國制造2025》提出,將節能與新能源汽車作為重點發展領域,繼續支持電動汽車、燃料電池汽車發展,掌握汽車低碳化、信息化、智能化核心技術,提升動力電池、驅動電機、高效內燃機、先進變速器、輕量化材料、智能控制等核心技術的工程化和產業化能力,形成從關鍵零部件到整車的完成工業體系和創新體系,推動自主品牌節能與新能源汽車與國際先進水平接軌,為我國節能與新能源汽車產業發展指明了方向。
2020年我國新能源汽車產銷量分別達到136.6萬輛和136.7萬輛,同比分別增長7.5%和10.9%,其中,純電動汽車和插電式混合動力汽車產銷表現均好于上年。2021年我國新能源汽車產量達354.5萬輛,較2020年增加了217.9萬輛,同比增長159.52%,銷量達352.1萬輛,較2020年增加了215.4萬輛,同比增長157.57%。我國新能源汽車2022年預計實現產銷550萬輛、保有量1000萬輛,2030年產量將達到1200萬輛,對汽車總產量的貢獻率超過24%。
3.新能源汽車的發展趨勢
隨著科學技術的發展,新能源汽車的主要發展趨勢如下:
1)突破動力蓄電池技術是關鍵。作為動力源,現在還沒有任何一種電池能與石油相提并論,動力蓄電池已成為限制電動汽車發展的瓶頸。因此,研究和開發不污染環境、成本低廉、性能優良的動力蓄電池,是大量推廣使用電動汽車的前提。
2)驅動電機呈多樣化發展。美國傾向于采用交流感應電動機,其主要優點是結構簡單、可靠,質量較小,但控制技術較復雜。日本多采用永磁無刷直流電動機,優點是效率高、起動轉矩大、質量較小,缺點是成本高,且有高溫退磁、抗震性較差。德國、英國等大力開發開關磁阻電動機,優點是結構簡單、可靠、成本低,缺點是質量較大,易產生噪聲。
3)純電動汽車向超微型發展。由于受續駛里程的影響,純電動汽車向超微型發展。超微型汽車降低了對動力性和續駛里程的要求,充電過程比較簡單,車速不高,較適合于市內或社區內小范圍使用。
4)采用混合動力汽車作為過渡產品。混合動力汽車是內燃機汽車和純電動汽車之間的過渡產品,既充分發揮現有內燃機技術優勢,又盡可能發揮電機驅動無污染的優勢。
5)燃料電池汽車成為競爭的焦點。燃料電池汽車在成本和整體性能上,特別是續駛里程和補充燃料時間上明顯優于其他電池的電動汽車,并且燃料電池所用的燃料來源廣泛,又可再生,可實現無污染、零排放等環保標準。因此,燃料電池汽車已成為世界各大汽車公司21世紀激烈競爭的焦點。燃料電池及氫動力發動機車型被看作新能源汽車最終的解決方案。
6)開發新一代車用能源動力系統。開發新一代車用能源動力系統,發展新能源汽車。重點發展各種液態代用燃料發動機及其混合動力汽車,并逐步過渡到發展采用生物燃料的混合動力汽車和可充電的混合動力汽車;進一步發展以天然氣為主體的氣體燃料基礎設施,分步建設長期可持續利用的氣體燃料供應網絡;以天然氣發動機為基礎,發展各種燃氣動力,尤其是天然氣或氫氣內燃機及其混合動力;發展新一代燃料電池發動機及其混合動力;大力推進動力蓄電池的技術進步,發展適合我國國情的純電動汽車尤其是微型純電動汽車;以城市公交車輛為重點,以點帶面,穩步推進新能源汽車的示范與商業化。
7)政府的政策和資金支持加大。政府對加快新能源汽車的發展起著至關重要的作用,政府要加大資金投入和政策引導,汽車企業要加大對新能源汽車研發力度;同時要加大示范運行范圍和力度,為新能源汽車規模化、產業化發展做準備。