在政策導向階段，我國新能源汽車推廣取得了驕人成績，增長勢頭依然強勁。但隨著補貼金額的逐年退坡，產業發展轉入市場導向階段時，我國新能源汽車產業尤其是乘用車產業如何應對市場開放格局下外資品牌的強勢沖擊，如何保持我國自主品牌新能源汽車的市場活力并參與到國際競爭中去，是不可忽視的問題。

第1章 純電動汽車發展的歷史沿革

純電動汽車在電動汽車中發展時間最長。自19世紀90年代美國人制造出世界上第一輛純電動汽車以來，20世紀初第一次達到生產高峰，占領了40%的汽車市場。后來由于電子啟動器的發明以及純電動汽車動力性差的原因，在30年代中期結束了早期的純電動汽車生產而進入燃油汽車的黃金時期。

1974年～1975年和1979年～1982年歐美兩次能源危機推動純電動汽車的研制重新進入高峰。這一階段汽車電力電子學尚未建立，既沒有完善的科學理論做指導，更缺乏高科技含量的汽車電力電子裝置可供采用。

特別是，當時僅有鉛酸蓄電池可供使用，然而鉛酸蓄電池體積大、質量重，能量密度小、功率密度低，充電時間長，每次充足電后續駛里程較短，再加上電力傳動系統的制造成本過高等因素困擾，1997年以后絕大多數公司對純電動汽車的研發基本處于停滯狀態。

第二代純電動汽車的出現，是以汽車電力電子學的最新發展為基礎的，其技術亮點包括高能量密度鋰離子蓄電池、鋰離子電容器等的發明，以及乘用車電動化技術的開發和利用等。雖然，純電動汽車離真正商業化還有一定的距離，但與第一代純電動汽車相比，它已經在充電時間、續駛里程、動力性、快速充放電能力等方面取得了可喜的進展。

與傳統內燃機汽車及混合動力汽車、氫燃料汽車相比，第二代純電動汽車也顯示出了一定的優勢：控制精確度高于混合動力車，風阻系數可降至0.19，整車質量大大低于燃料電池車，CO2排放量低于同級別汽油車，使用過程的能耗費用低于汽油車。當然還存在技術瓶頸和若干問題。

第2章 全球電動汽車市場現狀及趨勢

近年來，全球電動汽車市場正以更快的速度成長，電動汽車產銷量均有明顯提升。2014年全球市場共銷售353 522 輛電動汽車，同比增長56.78%；其中，電動乘用車323 864輛，占比91. 61% (電動乘用車指“雙80”車，即最高時速80 km/h 以上，同時一次充電續航里程80 km以上)；電動客車及電動專用車29 658 輛，占比8. 39%。

美國、歐盟、中國、日本仍然在全球電動汽車市場中位居前列。美國的通用、福特、特斯拉公司，日本的豐田、日產及本田公司，歐洲的寶馬、奔馳、雪鐵龍公司等都在電動汽車的研制與開發上呈現出很強的實力。

從全球主要汽車生產廠家的銷量和發展計劃來看，目前，“低排放”汽車(主要指混合動力汽車) 經過長時間的發展，技術最為成熟，已進入快速增長期，其銷量、增幅和占比都遠遠高于其他車型；隨著動力電池性能的提升及充電基礎設施建設的完善，“零排放”汽車(主要指純電動汽車) 也逐漸走上產業化的道路，特別是小型的純電動汽車更是發展迅速；燃料電池汽車在技術和經濟方面仍存在諸多瓶頸，其大規模推廣還存在相當的距離。

目前，世界主要國家政府都制定了電動汽車中長期發展戰略規劃，預計電動汽車市場會在未來10年內持續增長，成為拉動經濟發展的新的增長點。

第3章 純電動汽車發展的主要特點

3.1、充電基礎設施正在不斷建設

從國內發展情況來看，我國充電設施建設主要參與者包括國家電網公司、南方電網公司、普天海油、中石化、比亞迪等企業。近幾年來，我國已經投產了一定數量的充電站與充電樁，充電方式有快充、慢充、換電池等多種，先期的工作為后續建設提供了寶貴經驗。

目前，國家電網公司、南方電網公司、普天海油、中石化等企業已經與多數地方政府簽訂了戰略合作協議，制定了較為明確的建設目標和計劃，充電站建設開始呈現加速發展的勢頭。

3.2、電池技術不斷提高

2014年，全球電動汽車鋰離子電池產能井噴，產量高達7000MWh（兆瓦時），同比增長約54%。據統計全球十大電池生產商的排名，松下位居榜首，其在鋰離子電池市場份額占據了38%。日產和NEC合資電池公司AESC排第二名，而來自中國的比亞迪排第四名。盡管比亞迪去年電池產能與松下相差還很遠，但后來居上之勢不可小覷，憑借電動客車和插電混動轎車的快速增長，比亞迪2014電池產能取得290%的驚人增幅，市場份額也從2013年的3%上升到6%

3.3、生產成本不斷降低

在新的新能源汽車補貼政策預期之下，投資人涌向動力電池產業，隔膜六氟磷酸鋰等對外依存度曾高達80%的關鍵鋰電材料生產技術獲得重大突破，價格明顯下降。動力電池成本占新能源汽車將近一半。

鋰電池降價后，新能源汽車產業化成本制約因素大大弱化。美國電動汽車聯盟近日公布了一份關于電動車現狀分析及未來展望的報告，該機構在報告中預測稱，隨著電動車制造成本的快速降低，其成本競爭力將很快超越內燃機汽車。

通過對汽車的購買、維護、使用、燃料以及政府稅率優惠等多方面因素進行分析，美國電動汽車聯盟認為，同內燃機汽車相比，混動車(HEV)及插電式混動車(PHEV)目前已經具備成本競爭力。而到2024年，內燃機汽車的購置成本預計將全面高于混動車及純電動車。

第4章 電動汽車技術發展趨勢簡析

從車型來看，現在新能源汽車按我們國家的界定，主要就是純電動和插電式混合動力，還有燃料電池汽車。

目前，主要還是在純電動和插電式混合動力這一塊，特別是純電動汽車的量最大。燃料電池汽車現在從全球看處于產業化的初期，也就是產品的市場導入階段，主要的銷量是在日本、美國，實際上主要是豐田的銷量。

主要暢銷的車型中，純電動的還是占多數，特別是特斯拉，現在還是全球的銷售冠軍。中國也有九款車進入到全球暢銷車型前20名的行列，在市場化方面確實處于領先的位置。

總的技術趨勢，新能源汽車有兩個方面。一是新能源本身的一些技術發展，這個大的趨勢大家都很清楚，無非重點核心還是在動力電池方面，如何提升能量密度，如何提升續駛里程，包括降低成本。但是我們也從另外的層面看一下整個汽車產業的趨勢，也是新能源汽車發展的一個大趨勢，主要有三個方面：輕量化、智能化、低碳化。

4.1輕量化

每減重1%，帶來的節能效果還是非常顯著的。特別是對新能源汽車來講，因為現在電池的能量密度還比較低，整個車重還是比較重，對新能源汽車來講更需要輕量化。與此同時，輕量化帶來的不光是技術上的進步和革新，更重要的是它會帶來一些對我們傳統制造加工工藝，包括生產模式的重大變革。

比如說像寶馬i3，大范圍地使用了碳纖維的材料，它現在整車的重量只有1195公斤，比傳統車減重了250-350公斤，減重的效果是非常明顯的，而且它車身的重量僅僅180公斤，整個復合材料的使用率達到50%。

所以現在碳纖維這種新型輕量化的材料未來在電動車上可能會首先進行普及和應用。另外，像特斯拉也在鋁合金的材料運用上也做了大量的工作。

4.2智能化

這兩年非常熱，甚至某種程度上來講現在有一種超過新能源的熱度，無論從傳統車來講，還是和電動車的結合來講，都是一個新的發展熱點。

對于電動車來講，更有應用的優勢，因為本身電控的水平程度比較高。按照國際上大家共識的發展前景來看，日本和歐洲目前的預計，實現全自動的駕駛大概在2025-2030年的階段，也就是十年左右的階段，這也是需要大家來關注的重要方向。

4.3低碳化

這里講的低碳化實際上是一個全生物周期的概念，我們現在發展電動車在社會上還是有不同的聲音，包括對電動車到底減不減排還有質疑，主要因為電力的結構，煤電將近70%的比例，如果電動車的能耗不能控制在合理的程度，確實會存在不減排的狀況。

從未來的角度來看，必須要引入可再生能源，真正實現生物周期的低排放和零排放。這不光是我們所關注的，這些年國際上對這塊也投入了很大精力，特別像歐洲、美國、日本在這方面都做了很多試驗驗證的工作，積極推動新能源汽車和可再生能源的融合，這個未來也是我們重要的發展方向。

非常重要的環節是，如果說新能源汽車和可再生能源，包括智能電網的融合，它不光是解決了環保效益的問題，更重要的一點，它還能帶來在經濟性方面的收益，特別是電池的梯次利用。

如果能夠實現動力電池的梯次利用，對新能源汽車降低成本，能夠快速地普及會發生非常重要的推動作用。

第5章 我國新能源汽車技術發展趨勢

分車型來看，我們現在主要還是以純電動汽車為主。純電動汽車里，商用車和乘用車的數量相當，這也是我們與國外不太一樣的地方。在全球看，國外的重點還是在乘用車。我們對去年市場上銷售前10名的也做了一下統計，目前銷量的冠軍還是插電式的，比亞迪˙秦的量是比較大。在前10名的車型里，純電動的有7款，插電式的有3款。

具體來看技術的進展情況。對于純電動乘用車來講，整車全新結構適應電動車特點的專用的電動化底盤的開發，包括全新結構的整車開發，這是一個非常重要的標志。因為前期基本上都是改裝車，都是在原有燃油車的基礎上進行改裝，所以很多性能得不到優化。

對標國際來看，我們認為，國內的技術水平與國外的產品有兩三年的差距，也就是半代產品的差距。

從能耗和動力性能上來看，這是顯性的指標，日產的LEAF是一款代表性的車型，這款車的車重將近1.5噸，它的能耗百公里是在11.4度的水平。看看我們現在的一些產品，在能耗水平上還是有欠缺，比如說上汽的150，車重比人家的輕了將近400公斤，但是電耗比人家的略高一點。說明國內的整個性能的優化，低能耗方面還要繼續下工夫。所以目前新能源汽車補貼政策里也在醞釀，除了對純電動乘用車子有續駛里程的要求之外，要增加對能耗的一些要求。

動力方面，加速的時間和國外也有比較大的差距。這兩個指標是大家能看到的，顯性的指標，實際上內在的一些指標，包括我們的可靠性，還有整個車輛操控的品質、舒適性等方面的性能，這都是我們直觀看不到的，但是這些方面正是我們差距更大的方面。

新能源客車方面，在技術上我們還是處于領先的地位，市場應用規模在全球也是最大的，而且這個領域也是創新最活躍的，各種技術方案層出不窮，在各地都得到了規模化的實際應用。

這里也對各種方案作了匯總，主要的技術方案現在有這么幾種，包括長續駛里程、慢充方案，也包括短續駛里程、快充的方案，比如說鈦酸鋰的方案，還有換電的方案，也包括在線充電，利用超級電容的方案，還有增程式的方案以及插電式混合動力的方案。

各地可以根據自己實際情況有針對性選擇，這些方案從經濟性的角度來看，長續駛里程、慢充的方案和換電的方案，成本比較高，大家在選擇的時候，對經濟性要做深入的分析。

在充電機、電動空調方面，我們也研制開發出了相應的產品。特別是空調，大家都很清楚，空調制冷、制熱對電動車的能耗影響非常大，對續駛里程的影響也非常大。

我們現在主要應用的在加熱方面，還是CTV的方式。但是我們這幾年，從學會角度也在推動高效的熱泵空調技術研發。目前，我們的樣機也出來了，這兩年重點解決產業化的問題。

目前我們的技術狀況，我們從冷啟動方面可以實現零下20度的冷啟動，但是國外都是零下30度以上的水平。我們的壽命3000小時，國外至少在5000小時以上。

功率密度，我們現在達到2000瓦/升，功率密度是2000瓦，重量的比功率是1000瓦，能量效率60%，特別是鉑的分擔量是0.6克/千瓦，對我們自己來講，降的幅度還是比較大的，但是對比國際來講，我們確實還有挺大的差距。現在日本做到了0.2克/千瓦的水平，未來的目標是0.1克/千瓦。所以鉑用量的降低，直接影響到燃料電池成本的下降。

從整車上來看，我們開始從轎車到客車的開發，也進行了小規模的試驗。但是現在整車企業的參與度還不高，在這方面的投入也嚴重不足。我國的轎車和客車與國外比較，車輛的效率、續駛里程、成本、耐久性、加氫的時間、低溫啟動的性能等方面，我們全方位地落后，這確實需要行業重視起來。

在純電動和插電式方面，主要還是在關鍵核心技術方面落后于國外。比如說純電動汽車，批量化的生產工藝、質量控制和可靠性緊密相關的方面，我們還是欠缺的。在成本控制方面，我們現在還需要進一步提升。

耐久性方面，我們考核做得還不夠充分。舉個例子，現在客車的耐久性只能是3000小時，國外已經做到1萬小時以上的水平。

從發展趨勢上來看，大家看到這個圖還是比較令人震撼的，這是國際能源署IEA的預測。從2020年開始，傳統汽柴油汽車的市場份額開始進入到下降的通道，新能源汽車，包括普通的混合動力汽車在未來應該說是市場份額持續擴大的趨勢。

右上角的這張表是我們的技術路線圖課題組對未來形成的預測和判斷，中國新能源汽車年銷量的目標，2020年預計在200萬輛的規模，到2025年是500萬輛，到2030年是千萬輛的市場銷售規模。

這是分階段的技術發展目標和路徑。從整車來看，主要的工作是降重量、降能耗、提高續駛里程，這是主線。對于插電式混合動力，最主要是降低油耗，這個油耗與以前提的油耗不太一樣。

以前提的都是綜合油耗，把電耗和油耗折算在一起，現在提出來下一步要重點考核混動模式下的油耗，要真正檢驗插電式混合動力汽車的混合動力系統的技術水平，我們相應地提出了這樣一些油耗指標的要求。

第6章 國外純電動汽車發展現狀

6.1、美國電動汽車發展現狀

市場狀況：美國是全球規模最大的電動汽車市場，2014年電動乘用車的銷量達到119 710輛，較2013年增加22.7%。目前，插電式混合動力汽車是美國電動汽車市場銷量和增幅最大的產品。

技術研發：美國電動汽車發展以通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司為主導，利用三大汽車公司雄厚的技術開發力量和先進制造條件，通過汽車、機電、電子、控制和材料等行業的分工合作，開發出電動汽車的各種總成和技術單元。

1991 年，美國三大汽車公司達成協議，成立“先進電池聯合體”，共同致力于純電動汽車的研究。但經過13年的探索，蓄電池技術還是未能獲得關鍵性突破，以通用為代表的汽車廠商不再積極鼓勵發展純電動汽車，轉向了對燃料電池車的研究。

20世紀90年代中期，美國克林頓政府曾制訂了發展電動車的“新一代汽車伙伴(PNGV)計劃”，集中研究電池驅動的純電動汽車。但鑒于當時蓄電池技術還未能獲得關鍵性突破，純電動汽車一次充電后的續駛里程短，充電時間長，降低電池造價困難，在技術上也難以解決處理廢舊電池二次污染、回收困難的問題，而且電池價格昂貴，商業化進展緩慢。

2009 年奧巴馬上臺后又轉向了率先實現混合動力車商業化、燃料電池車作為遠期目標的電動汽車發展戰略。在國家戰略的引導下，美國各類電動汽車技術成果頗豐，先后提出了針對純電動汽車與混合動力汽車的四大類標準，并形成了世界上最完善的燃料電池汽車標準體系。

截至2012年，在混合動力汽車、燃料電池汽車等電動汽車關鍵技術領域，美國獲得授權專利數量占據了全球專利總數的22%。

美國加州經過對環保車輛13年的探索實踐，表示不再積極鼓勵發展純電動汽車，而轉向了燃料電池汽車。EV1、Chrysler EPIC等相繼停產，通用曾經也宣布不再繼續加大對純電動汽車研究的投入，只是對已經在路上使用的電動汽車進行維護。不過美國國家實驗室還在繼續進行純電動汽車先進驅動系統、先進電池及其管理系統等的深入研究。

2002年，美國能源部批準經費l500萬美元，用于“工業研究、開發和演示使用電池的電動汽車”的費用，包括使用效率和動力儲存、供電質量等。小型、低速、特種用途的純電動汽車不斷發展。

6.2、歐洲電動汽車發展現狀

市場狀況：步入21世紀后，電動汽車行業在歐洲迅速發展。在一些起步較晚的國家，如荷蘭、挪威等，電動汽車發展尤其迅猛，電動汽車保有量持續增加。

據歐洲汽車制造商協會(ACEA)數據顯示，2014年歐盟28個成員國加上自由貿易聯盟國家電動車銷量達到97,791輛，同比增長50.3%，挪威、英國等國家甚至實現成倍增長。

技術研發：與美國相比，歐洲更崇尚純電動汽車。1990年，歐洲“城市電動車”協會成立，旨在幫助各城市進行電動汽車可行性研究、安裝必要設備和指導其運營。至今在歐共體組織內已有60座城市參與，幫助各城市進行電動汽車可行性的研究和安裝必要的設備，并指導城市的電動汽車運營。

其中最為成功和著名的就是電動標致106車型，這種以鎳鎘電池為動力的電動汽車已經在歐洲各國，尤其是在政府部門當中擁有大量的用戶。這與法國政府給予純電動汽車高度重視和支持，出臺了許多鼓勵研發和生產產業化的優惠、支持、補貼和扶持政策密切相關。

1995年底，歐洲第1 批電動汽車實現批量生產，1996年到2000年間，歐洲電動汽車從5，890輛增長到16，255 輛，其中法國、瑞士和德國處于前列。

進入21世紀后，歐洲電動汽車產業快速發展，到2014年底歐盟各國電動汽車保有量均大幅增長。歐洲的汽車企業也紛紛在傳統內燃機汽車的技術優勢的基礎上推出了自己的插電式混合動力和純電動汽車品牌，如雷諾推出的雷諾ZOE、雷諾KangrooZOE、雷諾twizy三款純電動汽車，寶馬推出的純電動跑車i3、插電式混合動力跑車i8，大眾推出的插電式混合動力車輛高爾夫“TwinDrive”等。

雖然純電動汽車在歐洲取得了一定的發展，但由于沒能成功地解決續航里程短的問題，商業化進程相對緩慢，因而部分企業也開始致力于其他清潔能源車的開發和產業化。從銷量上看，近年來，混合動力車型在歐洲的銷量大幅增長，2013 年僅豐田公司一家企業的混合動力車型就在歐洲銷售了15. 7 萬輛。

法國政府、法國電力公司、標致-雪鐵龍汽車公司和雷諾汽車公司簽屬協議，共同承擔開發和推廣電動汽車，共同合資組建了電動汽車的電池公司——薩夫特（SAFT）公司承擔電動汽車的高能電池的研究和開發，以及電池的租賃和維修等工作。但它終究還是沒有能成功地解決一次充電后的續駛里程短的問題，因此也沒有進行更大規模的擴張，而是更多地轉向清潔柴油車的產業化。

目前，還有一些機構繼續在做純電動汽車的研究開發，例如體現法國政府意向的法國重要的國營企業，法國電力公司與達索集團簽約了純電動汽車的合作開發項目。追隨法國進行理論研究和產品開發的是比利時，主要集中在高等院校之中，例如布魯塞爾和列日（Liege）大學。

但是比利時沒有自己的汽車工業，沒有很多的企業投資，只有有限的政府資助，缺乏實際運用效果。此外還有意大利著重兩輪純電動車的研發和運營，瑞士則側重研究超級電容器，尤其是電動城市輕軌方面的研究。

6.3、日本電動汽車發展現狀

市場狀況：日本是全球范圍內最早開始發展電動汽車的國家之一，也是世界上首個實現混合動力汽車量產的國家，在實現混合動力系統的低燃耗、低排放和改進行駛性能方面穩居世界領先地位。

2013年，在日本全部新車330萬輛的市場上，銷量位居前幾名的車型都是混合動力產品。電動汽車占日本國內新車銷量的比例為17.7%，同比增長1.5%。

技術研發：一直以來，日本政府特別重視電動汽車的研究和開發。早在1965年，日本政府就將電動車研發正式列入國家項目，并隨后成立了日本電動汽車協會。

日本從70年代開始開發純電動車，許多汽車企業都陸續進行了一些產品發布與銷售運行，但堅持下來進行研發和銷售的只有大發和鈴木兩家。到了90年代之后，由于環境等問題，一些大汽車企業重新開始研發第二代純電動車，豐田、本田、日產等陸續進行了一些產品發布與銷售運行。

1996年，豐田公司成功研制出燃料電池汽車樣車，并于1997年開始混合動力汽車普銳斯的批量生產。

1999年本田首款混合動力汽車INSIGHT上市，隨后2001 年推出CIVIC混合動力，這兩款混合動力在全球電動汽車市場上占有較大份額。日產公司由于具有在鋰離子電池方面的優勢，其主要研發方向集中于純電動汽車方面，并于1997 年推出了全球第一輛鋰離子電池電動汽車Prairie Joy。

然而由于技術與價格等方面的原因，在新能源汽車研發戰略中，更多的日本汽車企業選擇了混合動力汽車作為重點發展方向，堅持純電動汽車蓄電池技術研發的重點落在三菱重工、富士重工等動力裝備類企業。

純電動汽車的產品開發向小型化發展，單人和2人車型成為主力車型，車輛技術、零部件技術、充電設施技術都已相對成熟。截止到2002年，日本純電動汽車的保有量為2696臺。目前，日本電動車輛協會、汽車協會、汽車電子協會等部門已經初步建立了一些純電動汽車共同利用系統，進行實用化試運行和試運營。

從國外電動汽車發展歷程來看，各國政府采取的技術路線不同，在產業化方面除經濟扶持、政策優惠和法規強制外，還通過示范運營、加強基礎設施建設、優惠租賃、政府采購、節能環保宣傳等手段保證生產、研發、銷售等各環節協調發展。同時，各國扶持電動汽車產業的政策都根據不同經濟階段的實際需求而動態調整，使產業發展順利由政府推動過渡到市場推動，為我國電動汽車發展提供了寶貴的經驗。

第7章 我國純電動汽車發展現狀

7.1 我國電動汽車市場現狀

中國作為全球第二大電動汽車市場，近年來在中國政府的強力推動下，電動汽車的產量和銷量均實現了巨大的飛躍。2014年電動汽車累計生產8. 39萬輛，同比增長近4倍。

總體來說，目前我國電動汽車銷量的增長以小型車為主，我國本土涉足電動汽車領域的企業逐漸增多，包括北汽新能源、比亞迪、東風日產等，市場上可供選擇的車型也開始豐富。

7.2 我國電動汽車技術研發現狀

“十五”和“十一五”期間，我國從維護能源安全、改善大氣環境、提高汽車工業競爭力及實現我國工業的跨越式發展的戰略高度出發，先后啟動了“863”計劃、“電動汽車重大科技專項”、“節能與電動汽車重大項目”等，投入科技經費近20億元，形成了以純電動、油電混合動力、燃料電池3 條技術路線為“三縱”，以多能源動力總成控制系統、驅動電機及其控制系統、電力蓄電池及其管理系統3種共性技術為“三橫”的電動汽車研發格局，共計200多家整車及零部件企業、高校和科研院所參與了電動汽車專項研發。

2012年7月，國務院發布的《節能與電動汽車產業發展規劃》中指出以純電驅動為電動汽車產業發展和汽車工業轉型的主要戰略取向，當前工作重點是純電動汽車和插電式混合動力汽車的產業化建設。

在此方針的指導下，我國電動汽車技術經過“三縱三橫、整車牽頭”和“三縱三橫、動力系統技術平臺為核心”兩階段攻關，繼續取得重大突破，逐步形成了整車零部件企業協同研發、標準檢測平臺和應用示范為支撐載體的研發創新體系，并取得了豐碩的成果。

如鋰離子動力電池和燃料電池系統性能與耐久性穩步提升，成本大幅下降；車用電機系統性能取得較大進展，產業化能力大幅提升；高密度永磁電機功率密度達2.68 kW/kg，系統最高效率達到94%以上。

國內汽車企業也紛紛增加對電動汽車及相關零部件的研發投入。2008年，比亞迪一款型號為F3DM的電動汽車獲準批量生產和銷售，標志著我國電動汽車產業正式進入產業化階段。2012年，我國累計發布60多項電動汽車相關標準，涉及電動汽車及動力電池安全、能耗消耗量測量、充電接口及通信協議等多個領域，為實現電動汽車規模產業化，尤其是純電驅動汽車銷量達到同類車型總銷量1% 左右的重要門檻提供了重要的科技支撐。

7.3 我國電動汽車技術發展現狀與趨勢

我國純電動汽車的研究開始于20世紀60年代，到了90年代掀起了一股電動汽車熱，部分高校、汽車研究所以及生產企業聯合開發充電電池和純電動汽車，并取得了一些成果。

2006年開始實施的國家中長期科技規劃對電動汽車研發戰略也大體相同，按照項目規定進程，純動力電動汽車功能樣車已經實現，純電動轎車和純電動客車在國家質檢中心的型式認證試驗中，各項指標均滿足有關國家標準和企業標準的規定，關鍵零部件高功率鎳氫電池、鋰離子電池性能有了較大提高。

因此，雖然在傳統汽車的開發上，我國與世界先進水平相比有30年以上的差距，但在純電動汽車技術開發上的差距并不大，幾乎站在同一起跑線上，而且關鍵零部件技術平臺相同，有專家認為研發水平最大差距不超過5年。甚至在某些領域，如鋅-空氣電池和鋰電池研究方面，已經達到世界領先水平。

總體來說，我國的電機驅動技術與國際先進水平已基本持平，但是電池能量管理系統與鋰離子電池在能量密度方面的差距限制了我國電動汽車產品的續航里程，抑制了消費者的購車熱情。我國政府已出臺促進鋰離子電池技術發展的相關政策。可以預計未來5 年內，鋰離子電池產業會有持續大規模的投入并得到較快的發展。

第8章 國內外純電動汽車關鍵技術對比分析

在新能源汽車的發展戰略規劃中，各個國家、地區和世界各大汽車公司都依據自己的評估作了不同的選擇，對純電動汽車的研究采用了不同的策略。從當前整體情況看，重視混合動力汽車和燃料電池汽車技術的國家與企業較多，選擇重點研發與產業化純電動汽車的較少。

本文通過分析總結電動汽車四大關鍵技術，包括電池及管理技術、電機及其控制技術、整車控制技術、整車輕量化技術。在過去的十幾年里我國在純電動、混合動力及燃料電池汽車，電池、電機及其管理控制技術開發，整車控制與集成等關鍵技術均取得了較大改進與突破。現就目前國內電動汽車關鍵技術中電池及其管理技術、電機及其控制技術談談自己的些許理解。

8.1、動力電池方面

電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約電動汽車發展的關鍵因素。車用電池的主要性能指標包括比能量、能量密度、比功率、循環壽命和成本等。要使電動汽車能與燃油汽車相競爭，關鍵是要開發出比能量高、比功率大、使用壽命長的高效電池。我國動力電池技術與國外具有一定差距

8.1.1 純電動汽車電池簡介

到目前為止，電動汽車用電池經過了3代的發展，已取得了突破性的進展。第1 代是鉛酸電池，第2 代是堿性電池，第3 代是以燃料電池為主的電池。燃料電池直接將燃料的化學能轉變為電能，能量轉變效率高，是普通內燃機熱效率的2～3 倍，比能量和比功率都高，并且可以控制反應過程，能量轉化過程可以連續進行，因此是理想的汽車用電池，但目前還處于研制階段。

8.1.2電池類型分析

電動汽車電池可以分為兩大類，即蓄電池和燃料電池。蓄電池適用于純電動汽車，可以歸類為鉛酸蓄電池、鎳基電池（鎳一氫及鎳一金屬氫化物電池、鎳一福及鎳一鋅電池）電動汽車電池、鈉電池（鈉一硫電池和鈉一氯化鎳電池）、二次鋰電池、空氣電池等類型。

而燃料電池專用于燃料電池電動汽車，可以分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC )、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質子交換膜燃料電池(PEMFC )、直接甲醇燃料電池(DMFC )等類型。

8.1.3蓄電池

蓄電池是將化學能直接轉化成電能的一種裝置，是按可再充電設計的電池，通過可逆的化學反應實現再充電，通常是指鉛酸蓄電池，它是電池中的一種，屬于二次電池。

它的工作原理：充電時利用外部的電能使內部活性物質再生，把電能儲存為化學能，需要放電時再次把化學能轉換為電能輸出，比如生活中常用的手機電池等。它用填滿海綿狀鉛的鉛基板柵（又稱格子體）作負極，填滿二氧化鉛的鉛基板柵作正極，并用密度1.26--1.33g/ml的稀硫酸作電解質。

電池在放電時，金屬鉛是負極，發生氧化反應，生成硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發生還原反應，生成硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分別生成單質鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復到放電前的狀態，組成化學電池。

鉛蓄電池是能反復充電、放電，它的單體電壓是2V，電池是由一個或多個單體構成的電池組，簡稱蓄電池，最常見的是6V、12V蓄電池，其它還有2V、4V、8V、24V蓄電池。如汽車上用的蓄電池（俗稱電瓶）是6個鉛蓄電池串聯成12V的電池組。

8.1.4特斯拉電池技術

特斯拉電動車選取松下的NCA系列18650鋰電池串并能量包作為動力源。每臺特斯拉Model S使用約8000節松下生產的18650電池。特斯拉堅持不使用大容量電池單元，而是使用了松下生產的小容量的18650電池。公司認為這樣不僅成本低，而且安全性好，一旦電池單元出現熱失控，因為容量小，不容易影響到周圍的電池單元。

特斯拉的電池由松下旗下的三洋提供，是鎳鈷鋁（NCA）體系，全球的量產新能源汽車只有特斯拉采用該種體系。鎳鈷鋁酸鋰（NCA）比鎳鈷錳酸鋰(NCM)、磷酸鐵鋰等具有更高的能量密度，但高溫穩定性能較差，容易引起電池安全問題，因而對于制造技術有著更高的要求。

8.1.5比亞迪鐵電池技術特點

綠色環保-零污染：該電池不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬)，無毒(SGS認證通過)，零污染、零排放，符合規定，為絕對的綠色環保電池。而鉛酸電池在生產過程中有重金屬污染，在使用過程中有酸霧排放，在回收過程中若處理不當，仍將對環境造成二次污染。而鐵電池因其綠色環保性能被列入了“十五”期間的“863”國家高科技發展計劃，成為國家重點支持和鼓勵發展的項目。

長壽命：比亞迪鐵電池在循環充放電4000次之后，容量保持率仍超過75%，而同質量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”，最多也就1—1.5年時間。但是，鐵電池在同樣條件下使用，壽命將超過十年，在叉車生命周期內無需更換電池。綜合考慮，性能價格比將為鉛酸電池的4倍以上。

高安全：比亞迪磷酸鐵鋰電池解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，能經受嚴酷的環境考驗，無論針刺、火燒、擠壓、碰撞等均不會產生爆炸，是新能源車輛動力電池的首選。

高效率：比亞迪鐵電池充電效率高達98%，并可進行100%DOD放電，而傳統的鉛酸電池充電效率僅為60%左右，放電效率也不超過70%，隨著使用時間的增長，鉛酸電池的充放電效率下降速度很快，鐵電池的充放電效率與次數的曲線平緩，因此在工業車輛行業，同等噸位的叉車，鉛酸電池叉車的容量必須要配備比鐵電池叉車容量大很多的電池。

可大功率充放電：鐵電池可以進行2C大倍率充電和5C大倍率放電，就充電時間而言，比亞迪鐵電池叉車徹底解決了目前行業中電瓶叉車充電時間過長的問題（傳統的鉛酸電池則需要8～12 小時），最快可1小時充滿。

適合高低溫工作環境：鐵電池電熱峰值可達350℃～500℃（錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右），工作溫度范圍寬廣(-20℃～+60℃)，所以即使在冷庫中也可以正常放電，解決目前鉛酸電池叉車在冷庫中工作時間短的問題。

免維護：亞迪鐵電池采用全封閉包裝設計，無需進行任何的維護，傳統的鉛酸電池則需要經常添加電解液進行維護，如果維護不當還會大大影響電池的壽命。目前來說鐵電池的成本較鉛酸電池而言要高一些，但在叉車使用過程中，鐵電池的高效率和長壽命優勢，可以為客戶節省一筆不菲的使用費用和電池更換費用，所以鐵電池叉車將會被越來越多重視長遠效益、具有前瞻性的客戶所接受。而且節能環保已成為一項全民工程，綠色環保的鐵電池叉車必將會引領行業在變革中更健康地發展。

8.1.6三元電池向高鎳方向發展

我國目前三元電池廠商主要生產的是 NCM333 和 NCM523 電池，NCM622已經進入部分企業的材料供應鏈，處于研發階段的NCM811 也有望于近期開始應用。電池單體能量密度將從200Wh/kg 向 250-300Wh/kg 邁進。國際方面，NCM622 已經開始應用（寶馬i3），NCM811開始小范圍適用。

國際上 Tesla 和松下共同研發的 21700 電池單體容量為3-4.8Ah，質量為 60-65g，能量密度為 300Wh/kg，并且已經應用在Model 3 車型上。而國內在乘用車領域還沒有 21700 電池應用的案例，但一些企業開始布局。

深圳比克電池預計 21700 電池單體容量可達到 6Ah 的；天鵬電源 21700 電池單體能量密度為200-240Wh/kg；億緯鋰能 21700 電池單體容量為 4Ah，能量密度為 215 Wh/kg 并計劃在 2019 年推出 260Wh/kg 的產品；遠東福斯特 21700 電池規劃單體容量為 5Ah 以上；力神發布的 21700 電池單體容量為 2-5Ah，能量密度為 210-260Wh/kg。

8.1.7鋰離子電池技術

當前，制約電動汽車尤其是PHEV 和EV 車型發展的核心問題在于續航里程偏短、車體偏重，存在安全隱患，并且價格居高不下，盡管這些問題短期可通過降低整車性能要求(如縮短行駛距離、延長充電時間)來解決，然而長期來看必須從提高電池能量密度、提升電池安全性能和降低電池成本等電池技術層面進行根本性突破。

其中，提升電池體系的能量密度以增長續航里程，目前已成為各大汽車廠商和動力鋰電池制造商共同努力方向。目前裝車應用最廣泛的基于磷酸鐵鋰和錳酸鋰正極的鋰離子動力電池，其單體電池的能量密度只有130 Wh /kg；組合成電池組后，電池系統的能量密度不到90 Wh /kg[11]。為推動我國動力鋰離子電池產業技術突破，工信部和科技部提出了近期的規劃目標。

電動汽車動力電池的主要性能指標是能量密度、功率密度和循環壽命等，現代電動汽車對車用電池有如下要求：

(l)高能量密度(W?h/kg)及功率密度(W/kg)

(2)長的循環壽命

(3)充電方便、迅速

(4)低的制造成本

(5)低的內阻及自放電率

(6)不污染環境

(7)能在較寬的環境溫度范圍內工作

(8)少維護或免維護

(9)使用安全

(10)適應大批量生產的要求

目前三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池憑借著多種性能因素在動力電池選擇上占據優勢。特別是磷酸鐵鋰電池，它具有磷氧共價鍵結構，使得氧原子不會被釋放出來，因此具有較高的熱穩定性（電熱峰值350℃—550℃）和安全性以及便宜的價格備受青睞。

由于電動汽車的車載能量有限，其行駛里程遠遠達不到內燃機汽車的水平，能量管理系統的目的就是要最大限度地利用有限的車載能量，增加行駛里程。能量管理系統的功能是實現:優化系統的能量分配，預測電動汽車電源的剩余能量，再生制動時合理地調整再生能量。能量管理系統如同電動汽車的大腦，同時具有功能多、靈活性好、適應性強的特點，它能智能地利用有限的車載能量。

目前電池管理技術正朝著集成化、自動化、智能化管理的方向運行，其充電監控、SOC估算、SOH預測及熱管理技術也隨著計算機技術及通訊技術的發展不斷取得進步，綜合多種控制策略管理方法也將成為未來電池管理的發展方向。

8.1.8我國電動汽車電池現狀分析及發展對策

我國電池的進步較為明顯。磷酸鐵鋰的電池得到了大規模的普及應用，能量密度從2007年的90瓦時/公斤提高到目前140瓦時/公斤。三元材料這近幾年得到了重視，也開始批量化地上車，能量密度能夠得到180瓦時/公斤，與國際單體的水平基本上同步。

我們有專門的電池的技術路線圖的專題組，我們現在提的目標是到2020年單體比能量達到300瓦時/公斤，2025年達到400瓦時/公斤，到2030年達到500瓦時/公斤。我們目前的最好水平是180瓦時/公斤，到2020年要達到300瓦時/公斤，這個挑戰非常大。

對于成本，單體成本到2020年要降到1元/瓦時，系統的成本要降到1.3元/瓦時，2025年單體的成本要降到0.8元/瓦時，系統的成本要降到1元/瓦時。到2030年，單體的成本要降到0.6元/瓦時，系統的成本要降到0.8元/瓦時。

壽命方面，要從目前轎車和客車分別3000小時、5000小時要提高到5000-10000小時(2020年)。成本要有顯著的下降。

電池的系統價格從2007年的5元/瓦時下降到了3元/瓦時。功率型的電池，比功率最高達到了3000瓦/公斤。另外，鈦酸鋰的電池也解決了氣脹等一系列的技術問題，也得到了實際的應用。

8.2、電機和電驅動系統方面

8.2.1、驅動電機的基本組成和工作原理

驅動電動機的作用是將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪工作的一種裝置。目前電動汽車上廣泛采用直流串激電動機，這種電機具有"軟"的機械特性，與汽車的行駛特性非常相符，功率較小、效率較低，維護保養工作量大，隨著電機技術和電機控制技術的發展，勢必逐漸被直流無刷電動機（BCDM）、開關磁阻電動機（SRM）和交流異步電動機所取代。

三相異步電動機的結構，由定子、轉子和其它附件組成。電機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。定子鐵心一般由0.35～0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。電動機的效率和功率因數較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。

一般用于小型低壓電機中可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經過絕緣處理后再放入槽內。開口型槽，用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機中。定子繞組是電動機的電路部分，通入三相交流電，產生旋轉磁場。由三個在空間互隔120°電角度、對稱排列的結構完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規律分別嵌放在定子各槽內。對地絕緣：定子繞組整體與定子鐵芯間的絕緣，相間絕緣，各相定子繞組間的絕緣，匝間絕緣，每相定子繞組各線匝間的絕緣。

作為電機磁路的一部分以及在鐵芯槽內放置轉子繞組。所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉子繞組。通常用定子鐵芯沖落后的硅鋼片內圓來沖制轉子鐵心。一般小型異步電動機的轉子鐵芯直接壓裝在轉軸上，大、中型異步電動機(轉子直徑在300～400毫米以上)的轉子鐵芯則借助與轉子支架壓在轉軸上。

三相異步電動機的轉子繞組切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流，并形成電磁轉矩而使電動機旋轉。分為鼠籠式轉子（如圖2.1所示）和繞線式轉子（如圖2.2所示）。轉子繞組由插入轉子槽中的多根導條和兩個環行的端環組成。若去掉轉子鐵芯，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動機采用鑄鋁轉子繞組，對于100KW以上的電動機采用銅條和銅端環焊接而成。繞線轉子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭接到轉軸的三個集流環上，再通過電刷與外電路聯接。

電動機是把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產生旋轉磁場并作用于轉子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動力旋轉扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機，電力系統中的電動機大部分是交流電機，可以是同步電機或者是異步電機定子磁場轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速。電動機主要由定子與轉子組成，通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線磁場方向方向有關。電動機工作原理是通電導體在磁場中受力的作用，使電動機轉動。

電機是電動汽車動力的發起點。要求：

（1）電機要頻繁的啟動/停止、加速/減速

（2）低速或爬坡時要求高轉矩

（3）高速行駛時要求低轉矩，并且變速范圍大以及交款的轉速范圍和轉矩范圍內都要有較高效率

（4）工作可靠性高

（5）穩態精度高

（6）動態性能好且工作環境要求不苛刻。

目前運用于電動汽車上的電機主要包括直流電機、交流電機、永磁電機、開關磁阻電機。其性能參數對比如下：

對比可知，永磁同步電機，具有高效率、高控制精度、高轉矩密度、良好的轉矩平穩性，且體積小、質量輕、運行可靠（兼具無刷直流電機的運行特性）、調速范圍寬、機械特性適應性高，足以滿足電汽車運行需求。目前已在多款純電動車上使用，正受到國內外汽車界的高度重視，是最具競爭力的驅動電機之一。

8.2.2、我國車用驅動電機技術處于國際領先地位

目前，我們從電機方面來講，從產品上看，我們基本覆蓋了200千瓦以下的新能源汽車車用電機動力的需求。驅動電機的功率密度、效率這些技術水平與國際水平基本相當，峰值功率大多在2.8-3000瓦/公斤。我們現在也正在開發高轉速電機，而且也得到了應用，最高的轉速現在能夠達到12000轉的水平。

對于電機和電力電子總成方面，電機的轉速和控制器的功率密度依然要提升，電力電子的集成度現在還不高。電池和管理系統也涉及到一致性、可靠性的問題，包括集成的問題。整車電控這方面，我們在整個驗證、測試、標定方面的經驗積累還不夠，我們還有很多技術工作需要去做。

我國乘用車驅動電機產品功率密度已經達到 3.3-3.6kW/kg（峰值功率/有效質量），最高轉速提高至 12800rpm 以上；商用車驅動電機轉矩密度達到 18Nm/kg 以上，最高轉速達到 3500rpm 以上。

在乘用車方面，如下圖所示，我國驅動電機產品的功率密度已經達到 3.8 kW/kg（峰值功率/有效質量），轉矩密度為 7.1Nm/kg，與寶馬i3 的驅動電機技術指標處于同一水平。

我國車用電驅動系統發展目標：十三五重點研發計劃對于驅動電機的發展目標為：乘用車電機功率密度 4kW/kg，商用車電機轉矩密度做到 20Nm/kg，繼續保持國際領先水平。

十三五重點研發計劃對于驅動電機控制器的發展目標為：電機控制器實現功率密度倍增，達到國際先進水平。具體技術目標為 2020 年達到 16-18 kW/L，力爭 2025 年達到 32-36 kW/L（碳化硅）。

8.3、電控系統方面

8.3.1電控系統簡述及我國發展概況

我國車用電機控制器技術正在迅速追趕國外同類產品水平。我國電機控制器功率密度已經達到 12kW/L 以上，控制器效率達到 98%以上。從數值上看，與博世 2015 年的水平接近，但這是在標準模塊封裝下的性能參數，而在客戶不同要求的定制化封裝時，我國電機控制器的指標數據會有所降低。然而，雖然技術水平還落后于國外，但我國企業仍在不懈的追趕中，目前已經開發出功率密度 18kW/L 的定制化封裝電機控制器樣機。

電力驅動系統的主要功能是把蓄電池儲存的電能轉換為汽車行駛的動能，要使得電動汽車擁有良好使用性能，必須開發出合理的控制系統，使電機具備較高轉速及較大的調速范圍，足夠大的啟動轉矩，以及體積小、質量輕、效率高，動態制動強和能量回饋的能力。

電動汽車的電動機有多種控制模式。傳統的線性控制，如PID，不能滿足高性能電機驅動的苛刻要求。傳統的變頻變壓(VVVF)控制技術，不能使電機滿足所要求的驅動性能。異步電機多采用矢量控制(FOC)，是較好的控制方法。

近幾年，許多先進的控制策略。包括自適應控制、變結構控制、模糊控制和神經網絡控制以及專家系統控制等非線性智能控制技術，并取得了較好成效。當然未來會有更智能和數字化的控制系統，來均衡控制效果及控制成本以滿足日益復雜的工作要求，有利于提高整個控制系統的綜合性能。

如何提高電驅動控制系統的效率,是電動汽車研究的一項重要課題.對于當前主流的單級減速驅動控制方案,可以采用變速器來優化效率,此外還有一種更為高效的驅動控制方案是雙電機驅動控制方案,研究表明,經過優化的雙電機驅動方案電機工作點更多地分布在高效區域,從而可以提高驅動系統效率,減少系統損失,延長續駛里程.

8.3.2單級減速驅動控制系統的效率優化

當前主流的純電動汽車驅動控制系統多以單級減速方案為主,并采用前置前驅方式，比如典型的日產Leaf、比亞迪E6等。單級減速方案的優勢在于省掉了復雜的變速系統,采用電機的高轉速無級調速特性來實現驅動系統的變速和驅動，使得系統結構簡單，相對可靠，但其對電機的驅動特性要求較高,既要求電機具有高轉速，又要有大轉矩，且能實現較大范圍的高效驅動，如此使得電機的設計要求較高，電機的體積和重量變大。

同時，單級減速方案采用固定的變速傳動比，電機的工作點對應于給定車速相對恒定，不能調節其工作點分布，因此很難在該系統方案上將系統效率做到最優。對于如何提高驅動系統效率，傳統內燃機汽車已經給出了很好的解決方案——多擋變速器。

變速器可以通過變換傳動比，調節發動機的性能，將動力經濟方便地傳遞至車輪，很好地實現動力傳動系統提供的特性場合的最佳匹配。純電動汽車驅動系統多擋化目前已經逐漸受到汽車行業的重視，純電動驅動變速系統的選用一般應該遵循傳動效率較高、結構簡單、易于實現且成本低的原則。

由于電機的最高有效驅動轉速可達到9000～12000r/min, 而內燃機一般只有5000～6000r/min, 因此電機驅動不需要采用與內燃機一樣的5擋或6擋變速器, 而只需要采用2～3擋即可滿足相同的驅動性能。而且電機驅動特性的低速恒轉矩和高速恒功率輸出特性更加符合汽車的驅動特性場需求，這也在一定程度上降低了對電機的要求。

北京理工大學對純電動客車采用三擋AMT進行了研究，但是存在控制過程復雜、換低擋困難以及換擋沖擊大等問題。由于AT自動變速器本身結構復雜,而且液壓變矩系統效率較低，使得基于AT的純電動驅動系統整體效率并不高。

近年來比較熱門的DCT雙離合自動變速器技術，由于其高效率和換擋平順性受到廣泛關注，在電動汽車上的運用，對于改善驅動電機的效率和驅動性能有著明顯的優勢，且能在同樣驅動性能需求的前提下降低電機功率，縮減電機體積，有效控制電機溫升，延長電機使用壽命。

8.3.3高效雙電機驅動控制系統

如何提高驅動控制系統的效率，除了采用變速器來調節發動機轉速和轉矩，從而優化系統效率，還有一種更為高效和常見的驅動結構就是混合動力系統。

內燃機的混合動力系統是在傳統的發動機驅動基礎上引入電機，通過降低發動機功率從而增加發動機負荷率來提高發動機驅動效率，并可以實現低速純電動驅動和快速起停規避，發動機的怠速和低速不經濟工況，以及電機對發動機的驅動功率輔助和剩余功率發電，來進一步調節發動機的工況到最佳經濟運行區域，從而實現最大化的發動機驅動系統效率優化，如果將混合動力的思路引入電動汽車，將原先的單驅動電機分為兩個獨立的驅動電機并聯驅動，類似于純電驅動的混合動力系統，只是兩個動力源都是電驅動的電電混合，通過兩個驅動電機的動力切換控制優化驅動電機效率，實現高效驅動。這就是雙電機驅動方案。

在雙電機驅動方案中，一個電機用于常用工況下的驅動, 為經濟性驅動電機, 其參數匹配主要考慮常用工況下工作點在其高效工作區間；另外一個電機為動力性輔助電機，主要用于加速爬坡等大轉矩驅動需要時的輔助驅動，因此其參數匹配主要考慮動力性能。一般工況需求時采用經濟性電機單獨驅動，獲得良好的驅動經濟性能，加速和爬坡時采用兩個電機聯合驅動，而且通過兩個電機匹配不同的變速比齒輪實現動力性和經濟性的最佳組合。

8.3.4國內外純電動汽車企業電力驅動及其控制技術比較

特斯拉Model S采用的是由特斯拉與***富田公司共同研發與制造的三相交流感應電機。特斯拉汽車之所以叫做特斯拉，就是因為他們采用了由物理學家尼古拉?特斯拉發明的感應電機。所以，電動機是特斯拉的心臟，也是這家公司核心精神的體現。

電流在離開電池到達電機的過程里，需要通過逆變器，將直流電“改造”成符合電機驅動的交流電，而后輸入電機，由驅動電路帶動電機旋轉輸出扭矩。在電機選取的思路上，特斯拉保守起見，采用了目前技術更成熟、應用領域廣泛的異步電動機，比亞迪卻選擇了永磁同步電動機。

兩者在工作原理上并不存在本質區別，都是依靠定子與轉子間的電磁感應產生并輸出轉矩。異步電機通過定子繞組建立轉子磁場，而永磁同步電機顧名思義，在轉子部分采用了永磁材料。選擇合適的電機，也將對電池電量下降產生一定的彌補作用，這會節約一部分電池成本。

異步電動機的儲備技術相對成熟，運行可靠、持久。但與此同時，相較于其他電器用品，電動車對于電力驅動部分更為細致的追求也突出了異步電機的不足，除了需要消耗更大電量，其轉子也容易發熱，提速性能較為普通。

為了改善異步電動機帶來的劣勢，采用IGBT來滿足高效變電控制，并重組了電動機與變速箱之間的電氣連接，以此提高電動機在低轉速下的輸出扭矩。比亞迪所采用的永磁同步電機，在效率以及功率密度方面得到了不小提升，提速性能比異步電動機更快，且結構簡單，維護起來相對容易。但其在技術儲備、應用領域尚未至成熟，比亞迪做出這樣的選擇，一方面節省了驅動裝置對于動力需求所要做出的調整，另一方面卻也給成本控制帶來了難度。

電動機及其控制技術是電動汽車系統的核心技術。現代電動汽車和電控與20 世紀40 年代開發的電瓶車技術有著本質的不同。現代電動車一般采用新型的高效可靠的傳動電機，如直流無刷永磁電機、開關磁阻電機及微電子調速控制技術，我國生產的適合車用動力的永磁電機質量很高，已形成出口能力。因此，這部分技術已相對成熟，有實用價值。

8.4、純電動汽車能量管理技術

8.4.1純電動汽車能量管理概述

能量管理系統是電動汽車的智能核心，它的作用是檢測單個電池或電池組的荷電狀態，并根據各種傳感信息，包括力、加減速命令、行駛路況、蓄電池工況、環境溫度等，合理地調配和使用有限的車載能量；它還能夠根據電池組的使用情況和充放電歷史選擇最佳充電方式，以盡可能延長電池的壽命。

電池當前存有多少電能，還能行駛多少公里，是電動汽車行駛中必須知道的重要參數，也是電動汽車能量管理系統應該完成的重要功能。電動汽車實現能量管理的難點，在于如何根據所采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數據，來建立一個確定每塊電池還剩余多少能量的較精確的數學模型。

8.4.2能量管理技術分析

能量存儲系統：現代汽車的瓶頸仍然是車用存儲裝置，即電池技術、電池能量成本、質量以及電池充電設施建設等，都制約著電動汽車的發展，目前電動汽車對其儲能裝置的要求如下：高效的比能量和能量密度，高的比功率和功率密度，長循環壽命，自然放電率小，充電效率高，安全易保養，原材料豐富，成本低，對環境無污染，可回收性能好，現在還沒有一種能源能夠完全滿足上述條件，選用某種蓄電池只能滿足上述部分要求，為解決一種能源不能同時提供足夠高的能量比，另一個具有高比功率，有蓄電池與之結合的雙能源系統也能采用蓄電池和超級電容，蓄電池和超高飛輪結合的系統。

能量管理系統：由于電動汽車車載能量有限，其行駛里程遠遠達不到傳統能源汽車要求，能量管理系統采集從各個子系統輸入的傳感器信號，這些傳感器包括車外溫度傳感器、充放電時電源和電壓傳感器，電動機電流和電壓傳感器，速度和加速度傳感器，以及車內外和氣候傳感器等。

8.4.3純電動汽車能量管理技術研究

動力電池難題研究：純電動汽車運用前景廣闊，但它的運用遇到了動力電池的難題，動力電池比能不高，影響電動汽車續航里程要求，成本高，直接影響到純電動汽車成本。電池性能差，使用壽命短，影響汽車使用成本，除與電池模塊自身性能有關系外，還與其運用的能量管理功能密切相關，尤其是電池模塊，質量不太理想的條件下，應用功能完善的能量管理系統，其作用就更加突出，借助能量管理系統的正常工作會使電池模板性能得到充分發揮，減少電池模塊故障，延長電池模塊使用壽命，增加電動汽車管理系統的研究備受純電動汽車研究人員和使用者重視。

動力電池研究的意義：傳統純電動汽車中，蓄電池作為唯一的能量源，承擔純電動汽車全部功率消耗，這種結構決定了只需設計簡單的能量管理簡略即可實現能源的分配，因此可以看到現有的能量管理策略大都是針對采用內燃機和純電動的混合動力汽車，而這種混合動力只是由傳統內燃機汽車向純電動汽車和燃料汽車的過度中間產品，仍從根本上解決不了車輛行駛里程短，加速性能不好等問題。

能量管理系統：能量管理系統是電動汽車的智能核心。一輛設計優良的電動汽車，除了有良好的機械性能、電驅動性能、適當的能量源(即電池) 外，還應該有一套維持電動車所有蓄電池組件的工作，并使其處于最佳狀態；采集車輛的各個子系統的運行數據，進行監控和診斷；控制充電方式和提供剩余能量顯示等職責的能量管理系統。

能量管理系統研究與開發不僅要建立包括蓄電池在內的電動車的數學模型，而且要開發以微處理器為核心的電子控制單元。目前國內比較成型的EMS 技術主要是針對某一動力系統設計的，效果比較好，但是不同的電動汽車動力傳動結構有不同的系統配置，EMS 管理體系結構的多樣性及電動汽車對于高效的實時性能的需求，大大增加了控制任務的復雜性。因此，研究新的動力傳動配置和控制器以及更具有通用性的EMS 已經成為目前的發展方向。

8.5、整車系統集成和零部件核心技術

8.5.1整車系統集成技術

整車控制和集成這一塊，骨干的整車企業現在都具備了開發的體系和開發的能力，特別從系統到軟件到硬件三個層級都具備了這樣的能力。特別在軟硬件開發模式中，也兼容了全球最先進的體系，基本掌握了純電動的整車集成控制、評價技術。

電動汽車整車系統集成技術的難度，并不比燃油車高。在動力性上，傳統燃油車主要比拼加速性能，而電動汽車上所搭載的電機，有著天然的加速優勢。在NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）問題上，對傳統燃油車而言，這是一項難度很高的整車集成技術；但對電動汽車而言，難度并不大。

最能體現電動汽車整車集成水平的技術指標是電耗。若想降低電耗，需從全工況電驅動與回饋制動的效率、整車輕量化、車身流線型等多方面綜合考慮。因此，電耗也可以反映出一輛電動汽車的綜合水平。日產汽車最新一代的聆風車型，在歐洲NEDC工況下，40千瓦時的電量可行駛378公里，在日本工況下甚至能達到400公里。從這一層面上來看，國內電動汽車電耗水平與國際先進水平相比差距較大。

8.5.2零部件核心技術

雖然整車廠并不生產零部件，但其對零部件的理解或許比零部件廠商還要深刻。例如寶馬汽車就并非僅委托某一家零部件企業，而是同時與10家企業進行合作，并將它們所反饋的信息進行評價與對比。因此，寶馬對零件部信息的掌控，比其中任何一家零部件企業都廣泛、深刻。此外，寶馬還在全球與多所大學、研究機構共同進行深度的產學研合作。從這個層面來看，國內整車廠與國外相比，差距較大。

8.5.3系統技術

電動汽車的核心技術，具體來講可分為三大系統，即電池、電機與電控。“電池”，不是指單體電池，而是指整個電池系統，包括高壓電氣系統、熱管理系統、安全系統等；“電機”，包含整個電驅動系統，包括電機、變速器、控制器，以及電機在車輛內部的安裝、布置、走線等；“電控”，也不是一般意義上的電控系統，而是指整車電控。從現階段的輔助駕駛、車道偏離警告、自動剎車報警、緊急剎車等功能，到未來的特殊道路無人駕駛，甚至是所有道路無人駕駛，均依靠電控系統完成。

電動汽車智能化的價值，不僅涉及技術變革，還涉及商業模式的變革。所以，電動汽車既要提高性價比，還應提高附加值。如果僅是性價比高，卻沒有附加值，整車廠不盈利，再加上未來電動汽車技術趨同，那么廠家如何去競爭和定價呢？傳統燃油車可按照發動機排量區別來增加附加值，但電動汽車沒有這么多“花樣”，整車廠未來實現盈利，也許就落在智能化這一點上。

從電池、電機與電控系統角度來看，目前較為出色的國內整車廠有上海汽車集團和比亞迪，國外則是寶馬、日產和特斯拉。總體來看，國內外雖有差距，但不大。中外基本處在同一個起跑線上，我們應有足夠的自信心去競爭。

第9章 總結和發展建議

通過對電動汽車關鍵技術的理解分析，得出以下結論：

（1）電池的研究應集中于研究比能量及比功率更高，充放電性能好，循環壽命長的蓄電池，從電池結構及管理技術的角度對綜合性能較好的鋰離子電池加以提升，將有助于電池技術的完善與成熟，同時超級電容也具有較好的發展前景。此外，建立健全電池的生產管理環節及固體回收體系，且必須加以重視和解決電池污染問題。

（2）目前使用的電機各有所長，但都存在一定的不足，比如價格過高或者退磁現象，結合不同的使用需求及運行情況，開發具有機械特性適應能力的電機及其控制算法，兼具合理結構及經濟成本的將對提高汽車動力性能及續駛里程意義重大。

發展建議：電動汽車的出現為我國提供了一個由汽車大國邁向汽車強國的機遇。建議國家層面要堅定不移的支持電動汽車關鍵技術的發展，持續設立科研項目，特別是在我們還比較薄弱的方面，比如：電池材料、結構設計、產業配套、生產設備等；電機本體永磁化、控制數字化、系統集成化、碳化硅功率器件等；插電式混合動力系統和深度混合動力系統；燃料電池關鍵技術等方面，讓更多的企業參與，群策群力，提升我國汽車工業的國際競爭力。另外，企業要通過加大研發投入來彌補自身短板，主動迎接市場導向階段的到來，主動參加到國際競爭中去。

總體來看，和混合動力汽車、燃料電池汽車相比，純電動汽車技術難度相對較低。生產純電動汽車不難，但做好很難。生產電動汽車的材料、制造方式、動力系統、控制系統都要改變，變革之處比繼承之處更多，所以電動汽車才能被稱為汽車革命。