新能源汽车的现状和技术难点

1、新能源汽车的现状和技术难点1新能源汽车的现状1.1新能源汽车的发展新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用 燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进 技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括燃气汽车（液化天然气、压缩天然气）、燃料电池电动 汽车（FCEV）、纯电动汽车（BEV）、液化石油气汽车、氢能源动力汽车、 混合动力汽车（油气混合、油电混合）太阳能汽车和其他新能源（如高效 储能器）汽车等，其废气排放量比较低。1-2 截至2010年年底，全球天然气汽车保有量已超过 1267万辆，同时天然气 加气站也超过18200座。中国天然气汽车发展迅速，其中LNG（液化天然气） 汽车在以年均20%以上的销售速度增长，CNG （压缩天然气）汽车销量年均 增长速度在30%以上。上个世纪末以来世界各国和各大汽车公司以及国内各大科研机构和高 等院校纷纷致力于开发清洁节能汽车，新能源汽车获得了长足发展。汽油 和柴油是传统内燃机汽车的能源，利用除此以外的能源提供汽动力的汽车 均可称为新能源汽车。目前正在开发的新能源包括天然气、液化石油气、

2、醇类、二甲醚、氢、合成燃料、生物气、空气以及电荷燃料电池等。在各种汽车代用燃料中，LPG和CNG最方便投入使用，而且目前已经具有好的 配套基础设施。在排放和经济性能要求较高而动力性能要求一般的公共 交通领域具有很好的应用前景，美国近年来新型公交客车中天然气汽车就占据了较大比例。在中国这样的农业大国特别是一些农业大省，乙醇资源丰富，乙醇汽车有良好的应用前景。二甲醚等合成燃料具有很好的 排放特性，也将具有很好的应用前景，特别是作为代用柴油应用于混合 动力汽车。混合动力汽车毫无疑问是下一代汽车动力系统的主要形式。蓄电池电动汽车的使用性能不如混合动力汽车和燃料电池汽车，且 成本高。氢燃料发动机的能量利用率不如氢氧燃料电池。因而蓄电池电动汽车和氢发动机汽车的发展前景不是十分乐观。当然随着太阳能电池技术的发展和突破，也许纯电动汽车能迎来一个不错的发展局面。压缩空气动力汽车虽然实现了零污染，但其整车性能与传统汽车相差太远，只 能在较小 的范围内应用于特定场合。总之对代用燃料的综合评价应考虑以下因素：燃料成本；车辆成本； 对进口石油的依赖 程度；有效能源利用率；温室效应；排放污染；生产、 储运、分销、

3、加注设施；装载行驶里程和加注时间；安全性。基于这些因素，目前最容易投入使用的代用燃料是 CNG和LPG。甲醇和乙醇的综合评 价指数都低于汽油。可以预计 LPG和CNG以及乙醇的市场份额将会不断增 加。二甲醚和合成柴油在十年后其市场份额会快速稳定增长。混合动力汽 车会进一步发展，迅速增加市场份额。而燃料电池汽车会在20年之后开始实现产业化逐渐增加市场份额。传统汽油机汽车的市场份额会在20年之后开始出现明显的下降，但柴油车会在重型车辆领域继续保持很高的市场份 额。在未来的20年内，汽油和柴油仍是汽车主要的能量来源，但汽油 和柴油的质量要求越来越高，发动机技术将快速发展以提高能量利用率。 代用燃料会得到迅速运用，天然气汽车和乙醇汽车会率先大规模投入使用， 二甲醚和合成燃料会逐步扩大应用。混合动力系统会得到快速发展和应用， 混合动力汽车将至少在30年内都是汽车工业最切实可行的解决能源问题和 污染问题的途径。因此应当整合资源加速混合动力汽车的开发，抢占汽车 技术发展的新高地。燃料电池是最有前途的车用能量，也是未来汽车的主 要能量源，国内石油工业应该与汽车工业联手开发先进的燃料电池技术， 抢占未来

4、先进汽车技术的前沿阵地。义电动汽仁浏生物能毒、其它能源等燃中I池汽芍丘争为止的时期出丑汽率已 有九垒年山更），甚本完全低 时石油暗源的汽叩时代斌现在超至203。年左右由伯油能源向电缺丞其它.清洁）能 锹麻型，琴元化汽车并存的过演时代%即年罕右后成本单一应E较座纯的新能海汽站时代（或 苻说图说随理石汨的汽T时代）图2-1新能源汽车发展1.2各国政府大力扶持新能源汽车产业大力发展节能与新能源汽车是国际社会应对能源短缺、环境污染和气候 变暖问题在交通领域采取的共同措施。世界各国依据各自资源条件和产业 技术状况，主要采取制定实施国家交通能源发展战略、组织开展国家重大 科技开发计划、实行鼓励性政策等措施，推动新能源汽车的发展。总体来 看，尽管在现阶段各国汽车节能技术发展的方向不尽相同、各具特色，但 在近中期发展有资源优势和环境友好的替代燃料以调节交通能源结构，减 少石油依赖，开发应用节能效果显著的混合动力汽车，降低能源消耗；长 期发展纯电动汽车和燃料电池汽车，实现交通能源转型的总体趋势基本相 同。近年来，各国政府不断加大对节能与新能源汽车研发的投入，积极开 展示范项目，对节能与新能源汽车的市场导

5、入给予政策扶持，大大加快了 节能与新能源汽车技术发展和商业化的进程。美国：多种技术路线共同发展由于国内各种力量的博弈，美国近三任总统对未来节能与新能源汽车 的重点发展方向摇摆不定。克林顿政府制定了PNGV计划，提出重点发展混合动力电动汽车。而布什政府上台后，又提出了 FreedomCAR计划，要重点 发展燃料电池电动汽车。最近的奥巴马的一系列讲话，又让汽车业界感受 到美国政府将可插入式混合动力电动汽车作为发展重点。从总的发展趋势看，美国政府深刻认识到必须减少对进口石油的依赖， 而且出台了多项汽车交通领域的能源法案及国家计划。在发展车用能源的 战略选择上，美国已从以往重点进行燃料电池技术研发的单一化发展格局 向氢燃料电池、混合动力、先进柴油、生物乙醇、生物柴油等多种技术路 线共同发展的多元化格局转变。欧洲：摆脱化石燃料的能源政策欧盟从2000年起开始推进力图摆脱化石燃料的能源政策，在出台的一 系列能源政策中，尤为重视可再生能源及生物燃料的应用。欧盟的车用能 源发展战略主要体现在两个方面：第一，坚定不移地实施柴油化战略，同 时加强柴油混合动力技术研究，以获得更加理想的节能效果；第二，积极

6、推进车用能源多元化，重视发展氢、天然气和生物燃料。欧盟委员会于2005年12月公布了 “生物能源与生物燃料行动计划”， 提议鼓励在交通、发电、取暖等20多个领域使用生物能源。该计划指出运 输部门的目标是到2010年，将汽车燃油中生物燃油的使用率提高到 5.75%， 但2005年的份额仅为0.8%，远没有达到规定目标。根据上述行动计划，欧 盟委员会在2006年1月通过一项“生物燃料战略”，该战略旨在促进生物 燃料在欧盟和发展中国家的发展，推动第二代生物燃料的技术开发，改善 生物燃料的成本竞争力。2006年6月，欧盟委员会进一步发表了题为“生物燃料 2030年展望” 的报告，从长远观点提出导入生物燃料的意义与目标，提出了在欧盟内发 展生物燃料的整体时间表，并给出了相应的措施和政策建议。报告中还提 出了欧盟计划在2030年实现交通运输燃料的四分之一来自生物燃料的目标。欧盟委员会于2007年1月公布了 “新欧洲能源政策”，目标是到2020 年，将欧盟27国的温室效应气体排放量削减到至少低于 1990年的20%，将 能源消耗中可再生能源（生物资源、风力、水力、太阳能）所占比例提高到 20%，为此

7、提出了到2020年生物燃料份额设定最低要达到10%的具有法律约 束力的目标。温室气体排放问题在欧盟受到了高度重视，并成为欧盟研究制定车用 能源战略的重要考虑因素，同时也是欧盟先进汽车技术发展的主要推动力。根据欧洲汽车产业协会和欧盟委员会制定的限制二氧化碳排放协议，从 1995年到2008年，轿车新车的平均排放量应当减少25%，到2008年机动车二氧化碳平均排放值降至140g/km。目前，欧盟正在与欧洲主要汽车厂商 协商进一步降低机动车二氧化碳平均排放量。二氧化碳排放法规的不断严 格，同时配合经济激励政策和政府计划(如清洁能源伙伴计划、Hyfleet CUTE 计划等)的有效实施，将大大促进欧盟车用能源战略的贯彻实施和战略目标 的实现。日本：重视节能与替代燃料技术的研究与应用日本是一个资源匮乏的国家，多年来高度重视节能与替代燃料技术的 研究与应用，在汽车节能技术及新能源汽车发展方面处于世界领先地位。 为了加快发展新能源汽车，日本政府近些年来相继发布了多项国家计划， 如低公害汽车普及计划，下一代汽车及燃料计划、WE-NET计划等等，基本形成了符合自身特点的车用能源发展战略。2006年5月，

8、日本公布了 “新国家能源战略”，明确提出了通过改善 和提高汽车燃油经济性标准、推进生物质燃料应用(生物乙醇、生物甲醇等)、 促进电动汽车和燃料电池汽车的应用等途径，到2030年使日本运输领域能源效率比现在提高30%，对石油的依赖程度从100%降至80%的目标。为配合 新国家能源战略的实施，于2007年5月发布了 “下一代汽车及燃料计划”。 该计划将提高动力电池和燃料电池的性能及寿命、降低成本作为工作重点， 力争在2030年左右使纯电动汽车和燃料电池汽车商业化。另外，该计划还 将大力支持清洁柴油和生物燃料的发展。为推动氢燃料电池汽车的发展，日本政府还启动实施了一系列政府专 项计划予以支持。如WE-NET计划，重点进行不同氢技术的可行性研究和氢 能源网络远景规划研究，现正在开展氢安全技术研究。日本经济产业省于 2004年启动的氢能与燃料电池示范项目(JHFC Project)，重点进行真实条 件下的燃料电池汽车性能和可靠性测试评价，旨在加速质子交换膜(PEMFC)燃料电池的实用化。针对日益严峻的全球温室效应问题，还出台了反映日本对解决地球温暖 化问题的导向方针的新战略“美丽星球 50”计划

9、”。提出了到2050年, 世界上总体温室气体减排50%的长期目标。为了实现这一目标，将推动利用 低碳能源（生物燃料、氢燃料等）以及开发、普及燃料电池等换代汽车的内 容写进了该计划。欧洲国家新能源汽车政策国家新能源汽半政策英国政府向“低碳汽车项目”投寅：3亿央镑以夜持新能源汽车的岌展/.河年修改汽车保有税税制，按单位强离二氧化碳排放置进行有区别地征收，低公害车辆优惠税辜为零，高公害车辆可达3眺法国早在19死年政府制定了支持电动汽车痍展的优惠政策，对可购买每辆电动汽车提供最鼠1. S万法郎的补姑,雹质年1U月总统萨科奇宣布政府将投入4亿欧元，用于研岌和制造清洁能源汽车德国德国的是有说收法中对汽车替代燃料实施了一些优惠政策，到雹1口年时，每年的税收补助将达到 如亿欧元，到20罚年时将在到时亿欧元。瑞典瑞侧政府将向购买清洁汽车的消费者提供1万瑞典九郎的折扣，政府计划在WW分返S千方瑞郎，如斑年1亿瑞郎.区皿9年H己瑞郎的折扣荷兰在商用车领域，为了激励用户购实达到欧V标准或者更加严格的增造型环境友好汽车标准（EEV）的氨牛政府计别投也D口至44明万欧元的种贴。2.1.3企业主导技术研发和产业化作为新能源汽车产业的主角，汽车企业担负着核心技术的研发和产业 化的重任。近年来，国内车企纷纷涉足新能源汽车的研发与生产，参与新 能 源汽车的示范运行及其产业化进程。比亚迪、奇瑞、东风、长安、上海 汽车、一汽集团等是主要的参与者，目前已经成功研发多款轿车、客车及 客车底盘。众多汽车企业中，最具代表性的车企是比亚迪。由于拥有国际上领先 的电池技术，目前比亚迪在新能源汽车的研发上处于领先地位。比亚迪掌门人王传福表示：发展新能源汽车的核心技术是动力电池，比亚迪的磷酸 铁锂电池做到了低成本、高容量、高安全等要求，目前该技术已经申请了 国家22项专利。2008年12月15日，全球首款不依赖专业充电站的新 能源汽车一一比亚迪F3DM双模电动车上市，这标志

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