劉卓然，陳健，林凱，趙英杰，許海平

(1.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京市 100049；2. 中國(guó)科學(xué)院電工研究所，北京市 100190；3. 華能國(guó)際電力開(kāi)發(fā)公司，北京市 100031)

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國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

劉卓然1,2，陳健1，林凱3，趙英杰2，許海平2

(1.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京市 100049；2. 中國(guó)科學(xué)院電工研究所，北京市 100190；3. 華能國(guó)際電力開(kāi)發(fā)公司，北京市 100031)

隨著電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破和基礎(chǔ)設(shè)施的日趨完善，世界各國(guó)紛紛加入搶占電動(dòng)汽車技術(shù)和市場(chǎng)的行列。首先概括了全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景，從市場(chǎng)狀況、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)扶持等方面梳理了美國(guó)、歐盟、日本及我國(guó)的電動(dòng)汽車發(fā)展歷程，并提出我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸。之后從電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電控能量管理技術(shù)和鋰離子電池技術(shù)這3個(gè)方面提出我國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)。

電動(dòng)汽車；純電動(dòng)汽車；混合動(dòng)力汽車；燃料電池汽車；產(chǎn)業(yè)政策；技術(shù)研發(fā)

0 引 言

隨著全球金融危機(jī)、生態(tài)環(huán)境惡化與能源、資源枯竭等問(wèn)題的加劇，大力研究和利用電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)及促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為世界汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)新焦點(diǎn)。為了在新一輪全球競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)領(lǐng)先，美國(guó)、日本、德國(guó)等世界主要汽車制造強(qiáng)國(guó)紛紛加入搶占電動(dòng)汽車技術(shù)和市場(chǎng)制高點(diǎn)的行列，陸續(xù)出臺(tái)了一系列全面促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施。

我國(guó)有關(guān)部門及各地政府也積極響應(yīng)行業(yè)趨勢(shì)，將電動(dòng)汽車確定為國(guó)家7大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，并先后推出了《節(jié)能與電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《電動(dòng)汽車“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》等規(guī)劃措施，積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在各項(xiàng)政策的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)不斷增加對(duì)電動(dòng)汽車及相關(guān)零部件的研發(fā)投入，在突破電池、電機(jī)、電控等關(guān)鍵技術(shù)、完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

本文首先介紹了美國(guó)、歐洲及日本等國(guó)家和地區(qū)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，總結(jié)了其市場(chǎng)狀況、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)扶持等方面的特點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，對(duì)我國(guó)電動(dòng)汽車的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)政策及示范運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行了梳理，并指出我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中存在政策統(tǒng)籌、核心技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和產(chǎn)品認(rèn)可度等方面的不足；最后，本文對(duì)電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、能量管理系統(tǒng)、鋰離子電池技術(shù)等的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)等進(jìn)行了探討。

1 國(guó)外電動(dòng)汽車的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.1 全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)現(xiàn)狀及趨勢(shì)

近年來(lái)，全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)正以更快的速度成長(zhǎng)，電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量均有明顯提升。2014年全球市場(chǎng)共銷售353 522輛電動(dòng)汽車，同比增長(zhǎng)56.78%；其中，電動(dòng)乘用車323 864輛，占比91.61%(電動(dòng)乘用車指“雙80”車，即最高時(shí)速80 km/h以上，同時(shí)一次充電續(xù)航里程80 km以上)；電動(dòng)客車及電動(dòng)專用車29 658輛，占比8.39%[1]。美國(guó)、歐盟、中國(guó)、日本仍然在全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)中位居前列。全球各主要國(guó)家電動(dòng)汽車2014年保有量及2020年預(yù)計(jì)保有量如表1所示[2]。美國(guó)的通用、福特、特斯拉公司，日本的豐田、日產(chǎn)及本田公司，歐洲的寶馬、奔馳、雪鐵龍公司等都在電動(dòng)汽車的研制與開(kāi)發(fā)上呈現(xiàn)出很強(qiáng)的實(shí)力。

表1 世界主要國(guó)家電動(dòng)汽車保有量

Table 1 Present numbers of electrical vehicles of major countries all over the world

從全球主要汽車生產(chǎn)廠家的銷量和發(fā)展計(jì)劃來(lái)看，目前，“低排放”汽車(主要指混合動(dòng)力汽車)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，技術(shù)最為成熟，已進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，其銷量、增幅和占比都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他車型；隨著動(dòng)力電池性能的提升及充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的完善，“零排放”汽車(主要指純電動(dòng)汽車)也逐漸走上產(chǎn)業(yè)化的道路，特別是小型的純電動(dòng)汽車更是發(fā)展迅速；燃料電池汽車在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面仍存在諸多瓶頸，其大規(guī)模推廣還存在相當(dāng)?shù)木嚯x。

目前，世界主要國(guó)家政府都制定了電動(dòng)汽車中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車市場(chǎng)會(huì)在未來(lái)10年內(nèi)持續(xù)增長(zhǎng)，成為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

1.2 國(guó)外電動(dòng)汽車發(fā)展歷程

1.2.1 美國(guó)

(1)市場(chǎng)狀況。美國(guó)是全球規(guī)模最大的電動(dòng)汽車市場(chǎng)，2014年電動(dòng)乘用車的銷量達(dá)到119 710輛，較2013年增加22.7%[3]。目前，插電式混合動(dòng)力汽車是美國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)銷量和增幅最大的產(chǎn)品。

(2)技術(shù)研發(fā)。美國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展以通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司為主導(dǎo)，利用三大汽車公司雄厚的技術(shù)開(kāi)發(fā)力量和先進(jìn)制造條件，通過(guò)汽車、機(jī)電、電子、控制和材料等行業(yè)的分工合作，開(kāi)發(fā)出電動(dòng)汽車的各種總成和技術(shù)單元。1991年，美國(guó)三大汽車公司達(dá)成協(xié)議，成立“先進(jìn)電池聯(lián)合體”，共同致力于純電動(dòng)汽車的研究。但經(jīng)過(guò)13年的探索，蓄電池技術(shù)還是未能獲得關(guān)鍵性突破，以通用為代表的汽車廠商不再積極鼓勵(lì)發(fā)展純電動(dòng)汽車，轉(zhuǎn)向了對(duì)燃料電池車的研究。2009年奧巴馬上臺(tái)后又轉(zhuǎn)向了率先實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力車商業(yè)化、燃料電池車作為遠(yuǎn)期目標(biāo)的電動(dòng)汽車發(fā)展戰(zhàn)略。在國(guó)家戰(zhàn)略的引導(dǎo)下，美國(guó)各類電動(dòng)汽車技術(shù)成果頗豐，先后提出了針對(duì)純電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力汽車的四大類標(biāo)準(zhǔn)，并形成了世界上最完善的燃料電池汽車標(biāo)準(zhǔn)體系。截至2012年，在混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車等電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，美國(guó)獲得授權(quán)專利數(shù)量占據(jù)了全球?qū)＠倲?shù)的22%。

(3)產(chǎn)業(yè)扶持。美國(guó)電動(dòng)汽車的研究和開(kāi)發(fā)，得到了美國(guó)政府在資金和科研力量方面的廣泛支持，同時(shí)也受益于其制定的激勵(lì)類、保障類、限制類政策等一攬子政策體系,如表2所示。例如，早在1976年，美國(guó)國(guó)會(huì)就通過(guò)了《電動(dòng)汽車和復(fù)合汽車的研究開(kāi)發(fā)和樣車試用法令》，以立法、政府資助和財(cái)政補(bǔ)貼等手段推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展。此外，美國(guó)還不斷推進(jìn)示范運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目的建設(shè)，例如美國(guó)能源部建立了一個(gè)10億美元的示范項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)校使用純電動(dòng)汽車燃料電池汽車和超低硫磺柴油機(jī)校車；福特汽車公司和紐約電力局NYPA以及其他交通與電力部門合作推出了清潔上下班計(jì)劃等。這些法規(guī)和措施的強(qiáng)力推行，有效地促進(jìn)了電動(dòng)汽車的商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。

表2 美國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)扶持方式

Table 2 Aids to American electrical vehicles industry

1.2.2 歐洲

(1)市場(chǎng)狀況。步入21世紀(jì)后，電動(dòng)汽車行業(yè)在歐洲迅速發(fā)展。在一些起步較晚的國(guó)家，如荷蘭、挪威等，電動(dòng)汽車發(fā)展尤其迅猛，電動(dòng)汽車保有量持續(xù)增加。據(jù)歐洲汽車制造商協(xié)會(huì)(ACEA)數(shù)據(jù)顯示，2014年歐盟28個(gè)成員國(guó)加上自由貿(mào)易聯(lián)盟國(guó)家電動(dòng)車銷量達(dá)到97 791輛，同比增長(zhǎng)50.3%，挪威、英國(guó)等國(guó)家甚至實(shí)現(xiàn)成倍增長(zhǎng)。

(2)技術(shù)研發(fā)。與美國(guó)相比，歐洲更崇尚純電動(dòng)汽車。1990年，歐洲“城市電動(dòng)車”協(xié)會(huì)成立，旨在幫助各城市進(jìn)行電動(dòng)汽車可行性研究、安裝必要設(shè)備和指導(dǎo)其運(yùn)營(yíng)。1995年底，歐洲第1批電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，1996年到2000年間，歐洲電動(dòng)汽車從5 890輛增長(zhǎng)到16 255輛，其中法國(guó)、瑞士和德國(guó)處于前列[4]。進(jìn)入21世紀(jì)后，歐洲電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，到2014年底歐盟各國(guó)電動(dòng)汽車保有量均大幅增長(zhǎng)，如圖1所示。歐洲的汽車企業(yè)也紛紛在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上推出了自己的插電式混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車品牌，如雷諾推出的雷諾ZOE、雷諾KangrooZOE、雷諾twizy三款純電動(dòng)汽車，寶馬推出的純電動(dòng)跑車i3、插電式混合動(dòng)力跑車i8，大眾推出的插電式混合動(dòng)力車輛高爾夫“TwinDrive”等。雖然純電動(dòng)汽車在歐洲取得了一定的發(fā)展，但由于沒(méi)能成功地解決續(xù)航里程短的問(wèn)題，商業(yè)化進(jìn)程相對(duì)緩慢，因而部分企業(yè)也開(kāi)始致力于其他清潔能源車的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。從銷量上看，近年來(lái)，混合動(dòng)力車型在歐洲的銷量大幅增長(zhǎng)，2013年僅豐田公司一家企業(yè)的混合動(dòng)力車型就在歐洲銷售了15.7萬(wàn)輛。

圖1 2014年底歐洲主要國(guó)家電動(dòng)汽車保有量

此外歐洲在氫動(dòng)能或是燃料電池車方面也取得了一定成果，如戴姆勒公司在20世紀(jì)80年代初期就宣布投資4.7億美元研究開(kāi)發(fā)燃料電池。2008年11月，歐盟、歐洲工業(yè)委員會(huì)和歐洲研究社團(tuán)聯(lián)合制定了2020年氫能與燃料電池發(fā)展計(jì)劃，將在燃料電池和氫能研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證等方面投資近10億歐元，并希望在2020年前實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的重大突破，這一計(jì)劃的參與者包括約60所大學(xué)、研究院和超過(guò)60家私營(yíng)企業(yè)，主要目標(biāo)是于2010—2020年實(shí)現(xiàn)氫能與燃料電池技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用；2013年7月，歐盟委員會(huì)又公布了一項(xiàng)總額高達(dá)220億歐元的“聯(lián)合技術(shù)計(jì)劃”，其中14億歐元將被用于第二階段的“燃料電池與氫能聯(lián)合技術(shù)計(jì)劃”，實(shí)施時(shí)間為2014年至2024年；2013年11月，AFC能源公司獲得歐盟640萬(wàn)歐元資助，用于在未來(lái)3年發(fā)展以氨作為堿性燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)?？梢?jiàn)，燃料電池和氫能已成為歐洲重要的戰(zhàn)略能源技術(shù)之一。

(3)產(chǎn)業(yè)扶持。在推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化方面，與美國(guó)不同的是，歐盟作為歐洲國(guó)家的聯(lián)合體，無(wú)法制定歐盟統(tǒng)一的法律并直接面向各國(guó)制定具體詳細(xì)的產(chǎn)業(yè)政策，而是提出共同目標(biāo)和指導(dǎo)意見(jiàn)，同時(shí)在具體的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)W盟內(nèi)國(guó)家進(jìn)行支持，具體扶持方式見(jiàn)表3。但歐洲內(nèi)各國(guó)政府紛紛根據(jù)本國(guó)國(guó)情制定了大量的政策和措施，以推動(dòng)電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)和消費(fèi)，并不斷加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，例如德國(guó)柏林市政府2009年宣布將免費(fèi)提供土地用于在市區(qū)繁華地段建立至少550個(gè)汽車充電站；英國(guó)政府則于2010年啟動(dòng)了充電站補(bǔ)助項(xiàng)目“插電區(qū)域”,計(jì)劃在試點(diǎn)區(qū)域設(shè)立11 000個(gè)充電樁[5]。

表3 歐洲電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)扶持方式

Table 3 Aids to European electrical vehicles industry

1.2.3 日本

(2)技術(shù)研發(fā)。一直以來(lái),日本政府特別重視電動(dòng)汽車的研究和開(kāi)發(fā)。早在1965年，日本政府就將電動(dòng)車研發(fā)正式列入國(guó)家項(xiàng)目，并隨后成立了日本電動(dòng)汽車協(xié)會(huì)。1996年，豐田公司成功研制出燃料電池汽車樣車，并于1997年開(kāi)始混合動(dòng)力汽車普銳斯的批量生產(chǎn)。1999年本田首款混合動(dòng)力汽車INSIGHT上市，隨后2001年推出CIVIC混合動(dòng)力,這兩款混合動(dòng)力在全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)上占有較大份額。日產(chǎn)公司由于具有在鋰離子電池方面的優(yōu)勢(shì)，其主要研發(fā)方向集中于純電動(dòng)汽車方面，并于1997年推出了全球第一輛鋰離子電池電動(dòng)汽車Prairie Joy。除了混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車，日本也積極發(fā)展燃料電池汽車。自2008年夏季起，本田FCX氫燃料電池車開(kāi)始在美國(guó)加州等地區(qū)租售，成為美國(guó)第一部合法上路的氫燃料環(huán)保車；豐田全新Mirai氫燃料電池動(dòng)力車于2014年底率先在日本上市，并計(jì)劃于2015年在美國(guó)和歐洲等國(guó)家和地區(qū)陸續(xù)上市。同時(shí)，日本政府在推動(dòng)電動(dòng)汽車研發(fā)方面十分注重充分利用社會(huì)資源,加強(qiáng)與企業(yè)和科研院所的合作,設(shè)立了“開(kāi)發(fā)高性能電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”等產(chǎn)學(xué)研合作組織，從20世紀(jì)80年代至今，已發(fā)布各類標(biāo)準(zhǔn)達(dá)60余項(xiàng)，形成了完善的電動(dòng)汽車生產(chǎn)和研發(fā)體系。

(3)產(chǎn)業(yè)扶持。日本政府在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化和引導(dǎo)國(guó)民進(jìn)行電動(dòng)汽車的消費(fèi)上起步也較早，產(chǎn)業(yè)扶持方式見(jiàn)表4。1992年日本政府宣布有計(jì)劃地向市場(chǎng)投放電動(dòng)汽車，此后陸續(xù)推進(jìn)了“政府優(yōu)先采購(gòu)低公害汽車”、“低公害車開(kāi)發(fā)普及行動(dòng)計(jì)劃”、“新一代汽車計(jì)劃”等項(xiàng)目，2010年日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省又提出“新一代汽車戰(zhàn)略2010”,以“成為新一代汽車研發(fā)中心”為總體戰(zhàn)略目標(biāo)，規(guī)劃了未來(lái)10年日本電動(dòng)汽車的發(fā)展，提出截至2020年，混合動(dòng)力與純電動(dòng)將占新車銷量的20%～50%，全國(guó)普通充電站達(dá)到200萬(wàn)座，快速充電站5 000座的要求。日本是一個(gè)車輛稅收較重的國(guó)家，其對(duì)于電動(dòng)汽車的鼓勵(lì)主要體現(xiàn)在稅收減免。在1999年推出的綠色稅制的基礎(chǔ)上，日本曾多次對(duì)這一制度進(jìn)行修改。在商業(yè)推廣方面，日本大阪市由市政府、大發(fā)汽車公司、蓄電池公司和電力公司共同組成促進(jìn)電動(dòng)汽車發(fā)展的地方組織，采用優(yōu)惠的租賃方法來(lái)鼓勵(lì)用戶購(gòu)買電動(dòng)汽車。同時(shí)，日本政府還十分重視對(duì)環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)，在1979年就制定了《節(jié)能法》，明確規(guī)定了政府對(duì)節(jié)能的宣傳義務(wù)，將節(jié)能環(huán)保的宣傳上升到法律的高度,并從小學(xué)開(kāi)始便開(kāi)設(shè)相關(guān)課程,培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能環(huán)保的習(xí)慣，在一定程度上引導(dǎo)了消費(fèi)者的需求。

表4 日本電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)扶持方式

Table 4 Aids to Japan’s electrical vehicles industry

從國(guó)外電動(dòng)汽車發(fā)展歷程來(lái)看，各國(guó)政府采取的技術(shù)路線不同，在產(chǎn)業(yè)化方面除經(jīng)濟(jì)扶持、政策優(yōu)惠和法規(guī)強(qiáng)制外，還通過(guò)示范運(yùn)營(yíng)、加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、優(yōu)惠租賃、政府采購(gòu)、節(jié)能環(huán)保宣傳等手段保證生產(chǎn)、研發(fā)、銷售等各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，各國(guó)扶持電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的政策都根據(jù)不同經(jīng)濟(jì)階段的實(shí)際需求而動(dòng)態(tài)調(diào)整，使產(chǎn)業(yè)發(fā)展順利由政府推動(dòng)過(guò)渡到市場(chǎng)推動(dòng)，為我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2 我國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 我國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)現(xiàn)狀

中國(guó)作為全球第二大電動(dòng)汽車市場(chǎng)，近年來(lái)在中國(guó)政府的強(qiáng)力推動(dòng)下，電動(dòng)汽車的產(chǎn)量和銷量均實(shí)現(xiàn)了巨大的飛躍。2014年電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)生產(chǎn)8.39萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)近4倍，如表5所示[7]?？傮w來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)電動(dòng)汽車銷量的增長(zhǎng)以小型車為主，我國(guó)本土涉足電動(dòng)汽車領(lǐng)域的企業(yè)逐漸增多，包括北汽新能源、比亞迪、東風(fēng)日產(chǎn)等，市場(chǎng)上可供選擇的車型也開(kāi)始豐富。

模擬分析儀表獲得的信號(hào)單一，運(yùn)行人員多數(shù)依靠現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合實(shí)際情況來(lái)判斷分析儀表運(yùn)行狀態(tài)是否良好。而智能分析儀表可輸出多種信號(hào)，可驗(yàn)證所獲得的測(cè)量值，提高測(cè)量值的有效性和準(zhǔn)確率。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)際情況預(yù)估關(guān)鍵部件的使用壽命，更加科學(xué)合理去采購(gòu)備品備件，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，提高了設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力。分析儀表系統(tǒng)監(jiān)測(cè)畫面還可顯示相應(yīng)的維護(hù)指令，大幅降低儀表運(yùn)行維護(hù)的難度。使維護(hù)人員快速分析處理問(wèn)題，大幅提高生產(chǎn)效率。

表5 2014年我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)量

Table 5 China’s production of electrical vehicles in 2014

2.2 我國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀

“十五”和“十一五”期間，我國(guó)從維護(hù)能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力及實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)，先后啟動(dòng)了“863”計(jì)劃、“電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)”、“節(jié)能與電動(dòng)汽車重大項(xiàng)目”等，投入科技經(jīng)費(fèi)近20億元，形成了以純電動(dòng)、油電混合動(dòng)力、燃料電池3條技術(shù)路線為“三縱”，以多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)、電力蓄電池及其管理系統(tǒng)3種共性技術(shù)為“三橫”的電動(dòng)汽車研發(fā)格局，共計(jì)200多家整車及零部件企業(yè)、高校和科研院所參與了電動(dòng)汽車專項(xiàng)研發(fā)。2012年7月,國(guó)務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出以純電驅(qū)動(dòng)為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向,當(dāng)前工作重點(diǎn)是純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。在此方針的指導(dǎo)下，我國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)經(jīng)過(guò)“三縱三橫、整車牽頭”和“三縱三橫、動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)為核心”兩階段攻關(guān)，繼續(xù)取得重大突破，逐步形成了整車零部件企業(yè)協(xié)同研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)平臺(tái)和應(yīng)用示范為支撐載體的研發(fā)創(chuàng)新體系，并取得了豐碩的成果。如鋰離子動(dòng)力電池和燃料電池系統(tǒng)性能與耐久性穩(wěn)步提升，成本大幅下降；車用電機(jī)系統(tǒng)性能取得較大進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)化能力大幅提升；高密度永磁電機(jī)功率密度達(dá)2.68 kW/kg，系統(tǒng)最高效率達(dá)到94%以上[8]。國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)也紛紛增加對(duì)電動(dòng)汽車及相關(guān)零部件的研發(fā)投入。2008年，比亞迪一款型號(hào)為F3DM的電動(dòng)汽車獲準(zhǔn)批量生產(chǎn)和銷售，標(biāo)志著我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)正式進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。2012年，我國(guó)累計(jì)發(fā)布60多項(xiàng)電動(dòng)汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，涉及電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池安全、能耗消耗量測(cè)量、充電接口及通信協(xié)議等多個(gè)領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，尤其是純電驅(qū)動(dòng)汽車銷量達(dá)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[9]。

2.3 我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)政策及示范運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀

近幾年，我國(guó)政府出臺(tái)了很多政策對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展給予支持和鼓勵(lì)。截止到2015年3月，國(guó)家及地方共出臺(tái)電動(dòng)汽車相關(guān)政策165項(xiàng)，其中國(guó)家出臺(tái)19項(xiàng)，北京、上海等地方省市出臺(tái)146項(xiàng)。其中部分重要的中央政策與地方政策如表6所示。

2014年中央對(duì)純電動(dòng)汽車最高補(bǔ)貼為5.7萬(wàn)元，并決定自2014年9月1日至2017年底，對(duì)獲得許可在中國(guó)境內(nèi)銷售的純電動(dòng)以及符合條件的插電式(含增程式)混合動(dòng)力、燃料電池這3類車型，免征車輛購(gòu)置稅。中央和地方政府對(duì)電動(dòng)汽車的財(cái)政補(bǔ)貼如表7所示。

此外，電動(dòng)汽車充電設(shè)施財(cái)政補(bǔ)貼政策有望出臺(tái)，總補(bǔ)貼規(guī)?；蜻_(dá)千億元級(jí)別。整體來(lái)看，財(cái)政補(bǔ)貼持續(xù)到2020年，電動(dòng)汽車不限購(gòu)、公務(wù)車優(yōu)先采購(gòu)電動(dòng)汽車、購(gòu)置稅的減免等一系列政策將帶動(dòng)電動(dòng)汽車的銷量大幅增長(zhǎng)。

另外，我國(guó)政府還積極推進(jìn)電動(dòng)汽車的示范運(yùn)營(yíng)，創(chuàng)建電動(dòng)汽車示范運(yùn)營(yíng)城市和示范運(yùn)營(yíng)公司，推進(jìn)配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才。例如，2009年初，財(cái)政部、發(fā)改委、工信部、科技部四部門共同啟動(dòng)“十城千輛”節(jié)能與電動(dòng)汽車示范推廣應(yīng)用工程。通過(guò)電動(dòng)汽車的示范運(yùn)營(yíng)，我國(guó)逐步建立了官、產(chǎn)、學(xué)、研支撐平臺(tái)，探索出了江淮汽車的定向購(gòu)買模式，比亞迪、南方電網(wǎng)、出租車公司的融資租賃模式，以及北汽和上汽將要嘗試的電商銷售模式等不同的電動(dòng)汽車商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式，大大促進(jìn)了電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.4 我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸

2.4.1 政策統(tǒng)籌力度不足，地方保護(hù)主義嚴(yán)重

電動(dòng)汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化等各環(huán)節(jié)涉及多個(gè)管理部門，各部門多從自身利益出發(fā)，而目前的政策缺乏統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和延續(xù)性。例如在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面就缺少明確建設(shè)方案和主體、運(yùn)營(yíng)模式、電價(jià)機(jī)制等方面的總體規(guī)劃；相關(guān)研發(fā)政策支持非插電式混合動(dòng)力客車的開(kāi)發(fā)，但推廣補(bǔ)貼政策卻只支持純電動(dòng)和插電式客車。另外，地方保護(hù)主義導(dǎo)致電動(dòng)汽車市場(chǎng)被人為的割據(jù)封閉，某些政策因各地的利益分爭(zhēng)出臺(tái)較為緩慢，執(zhí)行效果差強(qiáng)人意。

2.4.2 核心技術(shù)有待提高，產(chǎn)業(yè)鏈難以整合

當(dāng)前我國(guó)在汽車車載能源系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及整車控制系統(tǒng)等核心技術(shù)上與國(guó)外相比仍存在較大差距。制造裝備和工藝水平、質(zhì)量控制管理和供應(yīng)鏈管理等方面的短板導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車產(chǎn)品成熟度不高，可供市場(chǎng)選擇的車型較少，成本也缺乏競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此外，各電動(dòng)車生產(chǎn)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)等分頭研究、各自為戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)鏈上下游缺乏聯(lián)動(dòng)機(jī)制，造成資源重復(fù)分散、技術(shù)共享困難等問(wèn)題。

表6 我國(guó)政府對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)扶持方式

Table 6 Aids to China’s electrical vehicles industry

表7 我國(guó)政府對(duì)電動(dòng)汽車財(cái)政補(bǔ)貼

2.4.3 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)緩慢，標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善

充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及運(yùn)營(yíng)對(duì)于電動(dòng)汽車的推廣至關(guān)重要，但目前絕大多數(shù)城市沒(méi)有出臺(tái)明確的居民小區(qū)、停車場(chǎng)等停車設(shè)施配電方案，面向廣大私人消費(fèi)者的停車位充電樁進(jìn)展緩慢，而已經(jīng)建成的充換電設(shè)施規(guī)劃不合理、使用率不高。同時(shí)，我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如電池尺寸、電池更換和車載充電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)等仍需進(jìn)一步完善，尤其是充電樁標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一對(duì)于推進(jìn)全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)具有重要意義。

2.4.4 產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度低，企業(yè)熱情不足

目前，不少企業(yè)涉足電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)僅為了享受政府的補(bǔ)貼和各項(xiàng)優(yōu)惠政策，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中仍采取跟隨方針，主動(dòng)性差，推出的電動(dòng)汽車產(chǎn)品多由傳統(tǒng)車型衍生而來(lái)，創(chuàng)新性不強(qiáng)。從市場(chǎng)需求的角度來(lái)看，由于產(chǎn)品可靠性差、配套設(shè)施不完善及其環(huán)保意識(shí)的匱乏等原因，消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車產(chǎn)品的認(rèn)可度和接受度不高，即使能夠享受政府高額的財(cái)政補(bǔ)貼，也只有少數(shù)消費(fèi)者愿意購(gòu)買電動(dòng)汽車。

3 我國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)是電動(dòng)汽車系統(tǒng)的核心技術(shù)?，F(xiàn)代電動(dòng)汽車和電控與20世紀(jì)40年代開(kāi)發(fā)的電瓶車技術(shù)有著本質(zhì)的不同?，F(xiàn)代電動(dòng)車一般采用新型的高效可靠的傳動(dòng)電機(jī)，如直流無(wú)刷永磁電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)及微電子調(diào)速控制技術(shù)，我國(guó)生產(chǎn)的適合車用動(dòng)力的永磁電機(jī)質(zhì)量很高，已形成出口能力。因此，這部分技術(shù)已相對(duì)成熟，有實(shí)用價(jià)值[10-11]。

3.2 能量管理系統(tǒng)

能量管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的智能核心。一輛設(shè)計(jì)優(yōu)良的電動(dòng)汽車，除了有良好的機(jī)械性能、電驅(qū)動(dòng)性能、適當(dāng)?shù)哪芰吭?即電池)外，還應(yīng)該有一套維持電動(dòng)車所有蓄電池組件的工作，并使其處于最佳狀態(tài)；采集車輛的各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)控和診斷；控制充電方式和提供剩余能量顯示等職責(zé)的能量管理系統(tǒng)。能量管理系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)不僅要建立包括蓄電池在內(nèi)的電動(dòng)車的數(shù)學(xué)模型，而且要開(kāi)發(fā)以微處理器為核心的電子控制單元。目前國(guó)內(nèi)比較成型的EMS技術(shù)主要是針對(duì)某一動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，效果比較好，但是不同的電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有不同的系統(tǒng)配置，EMS管理體系結(jié)構(gòu)的多樣性及電動(dòng)汽車對(duì)于高效的實(shí)時(shí)性能的需求，大大增加了控制任務(wù)的復(fù)雜性。因此，研究新的動(dòng)力傳動(dòng)配置和控制器以及更具有通用性的EMS已經(jīng)成為目前的發(fā)展方向。

3.3 鋰離子電池技術(shù)

當(dāng)前，制約電動(dòng)汽車尤其是PHEV和EV車型發(fā)展的核心問(wèn)題在于續(xù)航里程偏短、車體偏重，存在安全隱患，并且價(jià)格居高不下，盡管這些問(wèn)題短期可通過(guò)降低整車性能要求(如縮短行駛距離、延長(zhǎng)充電時(shí)間)來(lái)解決，然而長(zhǎng)期來(lái)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(shù)層面進(jìn)行根本性突破。其中，提升電池體系的能量密度以增長(zhǎng)續(xù)航里程，目前已成為各大汽車廠商和動(dòng)力鋰電池制造商共同努力方向。

目前，鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)主要是針對(duì)單體電池和“理論”性能而言的。作為電源使用的電池組，其實(shí)際性能水平與單體電池水平和“理論值”相差較大。電池系統(tǒng)的循環(huán)壽命只能達(dá)到單體電池的50%～70%。目前裝車應(yīng)用最廣泛的基于磷酸鐵鋰和錳酸鋰正極的鋰離子動(dòng)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(tǒng)的能量密度不到90 Wh/kg[12]。為推動(dòng)我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破，工信部和科技部提出了近期的規(guī)劃目標(biāo)，如表8所示。

總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平已基本持平，但是電池能量管理系統(tǒng)與鋰離子電池在能量密度方面的差距限制了我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)品的續(xù)航里程，抑制了消費(fèi)者的購(gòu)車熱情。我國(guó)政府已出臺(tái)促進(jìn)鋰離子電池技術(shù)發(fā)展的相關(guān)政策?？梢灶A(yù)計(jì)未來(lái)5年內(nèi)，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)會(huì)有持續(xù)大規(guī)模的投入并得到較快的發(fā)展。

表8 中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)近期規(guī)劃目標(biāo)

Table 8 Short-term planning goals of China’s battery industry

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著全球能源和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的日益惡化，電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用問(wèn)題已成為各國(guó)汽車工業(yè)積極探索的焦點(diǎn)。本文探討了美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)及我國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展歷程，進(jìn)而提出我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸。本文認(rèn)為，電動(dòng)汽車已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)汽車專業(yè)的范疇，涉及跨行業(yè)和跨部門的協(xié)同、生產(chǎn)消費(fèi)的轉(zhuǎn)型及能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、技術(shù)設(shè)施的布局和建設(shè)等，依賴于高效的組織系統(tǒng)和各部門之間的合力。近年來(lái)我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，但目前我國(guó)在核心技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量等方面仍與國(guó)外先進(jìn)水平有較大差距，制約電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策統(tǒng)籌較難、產(chǎn)業(yè)鏈較分散、基礎(chǔ)設(shè)施不健全、市場(chǎng)認(rèn)可度較低等根本性問(wèn)題依然沒(méi)有得到明顯改善。最后，本文從技術(shù)創(chuàng)新的視角總結(jié)了我國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì)，提出未來(lái)技術(shù)發(fā)展應(yīng)致力于提高鋰電池電池組的能量管理能力和能量密度的建議，希望以此為我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步前進(jìn)并實(shí)現(xiàn)全球領(lǐng)先地位提供參考。

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(編輯：張媛媛)

Domestic and Foreign Present Situation and the Tendency of Electric Vehicles

LIU Zhuoran1,2, CHEN Jian1, LIN Kai3, ZHAO Yingjie2, XU Haiping2

(1.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China；2. Institute of Electrical Engineering，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China；3. Huaneng International Power Development Company，Beijing 100031，China)

With continuous breakthrough in key technologies and increasingly improvement in infrastructures, countries all over the world have been joining battles for the technical and commercial commanding elevation of the electric vehicles industry. In this paper, we firstly concluded current status and prospect of the global electric vehicle market. Then the development courses of electric vehicle industries in the US, the EU, Japan and China were explored from aspects of market situation, technological route and industrial support, and bottlenecks in the progress of electric vehicle industry were further unveiled. Finally, this study introduced the state and future trend of electric vehicle technology development based on an analysis of motor driven technology, electric control system management and Lithium-ion battery technology.

electric vehicle；battery electric vehicle；hybrid electric vehicle；fuel cell electric vehicle；industrial policy；technological development

TM 715; U 469.72

A

1000-7229(2015)07-0025-08

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.07.003

2015-04-30

2015-06-04

劉卓然(1990)，男，博士研究生，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電力傳動(dòng)；

陳健(1989)，女，博士研究生，研究方向?yàn)榧夹g(shù)創(chuàng)新管理與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)；

林凱(1966)，男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師；

趙英杰(1986)，男，碩士，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電力傳動(dòng)；

許海平(1973)，男，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電力傳動(dòng)。