新能源汽车的发展现状与未来展望Word文件下载.docx
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苏格兰商人罗伯特-安德森在1832年到1839年之间（准确时间不明）研发出电动车。
早在1835年，由荷兰的SibrandusStratingh教授设计了第一款小型电动车，他的助手克里斯托弗-贝克则负责制造。
但更具实用价值，更成功的电动车是由美国人托马斯-达文波特和苏格兰人罗伯特-戴维森在1842年研制的，他们首次使用的是不可充电电池。
（2）19世纪60年代到20世纪20年代——电动汽车的发展?
随着英法两国的科学家在电池性能、容量等技术方面的突破，到1881年法国发明家GustaveTrouve在巴黎举行的国际电力博览会上演示了三轮电动车。
在1884年，托马斯-帕克将电动车实现量产。
在1897年，美国费城电车公司研制的纽约电动出租车实现了电动车的商用化。
20世纪初，安东尼电气、贝克、底特律电气（安德森电动车公司）、爱迪生、Studebaker和其它公司相继推出电动汽车，电动车的销量全面超越汽油动力汽车。
电动车也逐渐成为上流社会喜好的城市用车，在早期的汽车消费市场上电动车比内燃机驱动的车辆有着更多优势：
无气味、无震荡、无噪音、不用换挡和价格低廉等。
因此，电动汽车在当时的汽车发展中占据着重要位置。
据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中，有38％为电动汽车40％为蒸汽车，22％为内燃机汽车。
（3）20世纪20年代到20世纪末——电动车停滞期?
随着美国德洲石油的开发和内燃机技术提高，电动车在1920年之后渐渐地失去了优势。
汽车市场逐步给内燃机驱动的汽车所取代。
只有在少数城市保留着很少的有轨电车和无轨电车以及很有限的电瓶车（使用铅酸电池组，被使用在高尔夫球场、铲车等领域）。
电动车的发展从此停滞了大半个世纪。
随着全球石油资源开发和利用，以及内燃机驱动汽车的技术不断成熟，人们几乎忘记还有电动车的存在。
然而运用在电动车上的技术：
电驱动、电池材料、动力电池组、电池管理等等也处于停滞状态。
（4）20世纪末到今天——电动车的复苏及创新期，随着全球石油资源的日益减少[6]、大气环境的严重污染，让人们重新认识到电动汽车的重要性。
1990年之前提倡使用电动车主要还是以民间为主。
比如1969年建立的民间学术团体组织：
世界电动车协会（WorldElectricVehicleAssociation）?
。
20世纪90年代，各个主要的汽车生产商开始关注电动车的未来发展并且开始投入资金和技术在电动车领域。
新能源汽车的概念也应运而生，类型也得到了丰富。
在1990年1月的洛杉矶汽车展上，通用汽车的总裁向全球推介Impact纯电动轿车。
1992年福特汽车使用钙硫电池的Ecostar,1996年丰田汽车使用镍氢电池的RAV4LEV，1996年法国雷诺汽车的Clio,1997年丰田的Prius混合动力轿车下线,1997年日产汽车世界上第一辆使用锂离子电池的电动车PrairieJoyEV,1999年本田汽车发布、销售混合动力Insight。
与以往的电动车生产厂家所不同，新成立的Tesla汽车公司完全生产纯电动车。
2006年推出的Roadster跑车0-60英里只要3.9秒，每次充电可行驶400KM。
在2008年北京奥运会期间，中国京华客车厂生产的纯电动公交车进行了一定规模地实际运行。
最重要的是，它采用了充换电站模式。
这一模式展示了未来充换电站逐步取代加油站的趋势。
4新能源汽车分类
4.1纯电动汽车
4.1.1纯电动车类型
（1）用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车
（2）装有辅助动力源的纯电动汽车
4.1.2纯电动汽车的结构原理
纯电动汽车的结构与燃油汽车相比，主要增加了电力驱动控制系统，取消了发动机。
由车载可充电蓄电池或其他能量储存装置提供电能、由电机驱动的汽车，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子。
4.1.3纯电动汽车的特点
（3）无污染、噪声低
（4）能源效率高、多样化
（5）结构简单、维修方便
（6）动力电源使用成本高、续航里程短
4.2增程式电动汽车
增程式电动汽车（Extended-RanggeElectricVehicle）是以电能为主要驱动能源、发动机为辅助动力源的一种新型电动汽车，其动力系统主要由蓄电池和小型发电机组组成。
在日常行驶中，增程式电动汽车类似于纯电动汽车，发动机完全关闭，处于纯电动模式，该模式完全可以满足城市日常上下班行驶需求。
而在蓄电池荷电状态达到较低水平时，发动机起动作为主动力源，补充汽车行驶所需的电能，多余的电能对动力电池进行充电。
4.2.1增程式电动汽车分类
（7）挂车式增程器
（8）拔插式增程器
（9）车载式增程器
（10）大容量蓄电池增程器
（11）燃料电池增程器
（12）发动机/发电机组增程器
4.2.2增程式电动汽车原理
增程式电动汽车的动力系统在组成上与串联插电式混合动力汽车的动力系统相似。
特殊之处在于增程式电动汽车的能量传递路线体现出两种动力系统，但是只有一种驱动方式，即电动机驱动。
不需要非常复杂的电能与化学能的耦合。
在结构上，增程式电动汽车是在纯电动汽车的基础上开发的电动汽车，增程器的布置对原有汽车的动力系统结构影响较小。
之所以称之为增程式电动汽车是因为车辆追加了增程器，而为车辆追加增程器的目的是进一步提升纯电动汽车的续航里程，使其能够尽量避免频繁地停车。
4.2.3增程式电动汽车特点
（13）短距离行驶不启动发动机，不排放污染物。
（14）长距离行驶时油耗比较低。
（15）发动机启动时工作于最佳工作范围内，提高了发动机工作效率。
（16）续航里程相比较纯电动汽车得到提高。
（17）无需配备大容量的动力电池。
（18）相比较燃料电池电动汽车，电池成本更低，技术更为成熟。
（19）增程系统要稳定可靠。
（20）控制器非常关键，要求通过控制策略和优化措施，在保证整车动力性前提下提高经济性和效率。
4.3混合动力电动车
混合动力电动汽车是燃油汽车向纯电动汽车发展过程中的过渡车型，目前技术相对成熟。
4.3.1混合动力电动汽车的定义
混合动力电动车指的是装备有两种具有不同特点驱动装置的车辆。
这两个驱动装置中有一个是车辆的主要动力来源，它能够提供稳定的动力输出，满足汽车稳定行驶的动力需求，另外有一个辅助驱动装置，它具有良好的变工况特性，能够进行功率的平衡、能量的再生与存储，目前应用最多的是电混合系统。
4.3.2混合动力电动汽车的分类
（21）串联式混合动力电动汽车
（22）并联式混合动力电动汽车
（23）混联式混合动力电动汽车
4.3.3混合动力电动汽车的特点
较之纯电动汽车：
（24）由于有原动机作为辅助动力，蓄电池的数目和质量可减少，因此汽车自身重量可以减少。
（25）汽车的续航里程和动力性可达到内燃机的水平。
（26）借助原动机的动力，可带动空调、真空助力、转向助力及其他辅助电器，不用消耗电池组有限的电能，从而保证了驾车和乘坐的舒适性。
较之内燃机汽车：
（27）可使原动机咋最佳的工况区域稳定运行，避免或减少了发动机变工况下的不良运行，使发动机的排污和油耗大为降低。
（28）在人口稠密的商业区、居民区等地可用纯电动方式驱动车辆，实现零排放。
（29）可通过电动机提供动力，因此可配备功率较小发动机，并可通过电动机回收契合减速和制动时的能量，进一步降低了汽车的能量消耗。
4.4燃料电池电动汽车
采用燃料电池作为电源的电动汽车成为燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle）。
燃料电池电动汽车一般以质子交换膜燃料电池作为车载能量源。
4.4.1燃料电池电动汽车的类型
（30）纯燃料电池驱动的燃料电池电动汽车
（31）燃料电池与辅助蓄电池联合驱动的燃料电池电动汽车
（32）燃料电池与超级电容联合驱动的燃料电池电动汽车
（33）燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的燃料电池电动汽车
4.4.2燃料电池电动汽车的结构原理
目前燃料电池电动汽车绝大多数采用的是混合式燃料电池驱动系统，将燃料电池与辅助动力源相结合，燃料电池可以只满足持续功率需求，借助辅助动力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率，而且在制动时可以将回馈的能量储存咋辅助动力源中。
混合式燃料电池驱动系统有并联式和串联式两种[7]。
4.4.3燃料电池电动汽车的特点
优点：
（34）效率高
（35）续航里程长
（36）绿色环保
（37）过载能力强
（38）低噪声
（39）设计方便灵活
缺点：
（40）制造成本和使用成本过高。
（41）辅助设备复杂。
（42）启动时间长。
4.5其他新能源汽车
4.5.1气体燃料汽车
（43）天然气汽车
（44）液化石油气汽车
4.5.2生物燃料汽车
（45）甲醇燃料汽车
（46）乙醇燃料汽车
（47）二甲醚燃料汽车
4.5.3氢燃料汽车
4.5.4太阳能汽车
5新能源汽车发展现状
5.1国外新能源汽车发展现状
从国际上看，随着技术的不断创新与突破，面对石油短缺、环境污染和气候变暖等多重压力影响，2008年以来，以美国、日本、欧盟为代表的国家和地区相继发布实施了新的电动汽车发展战略，进一步明确了产业发展方向，明显加大了研发投入与政策扶持力度。
美国以能源安全为首要任务，强调插电式混合动力电动汽车发展；
日本以产业竞争力为第一目标，全面发展混合动力、纯电动、燃料电池三种电动汽车，研发和产业化均走在世界前列；
欧盟以而排放法规为主驱动力，重视发展纯电动汽车。
从技术层面看，常规混合动力电动汽车技术逐步成熟，已进入产品市场竞争期，率先实现了产业化，正成为汽车市场销售新的增长点，其中，日本市场混合动力电动汽车已达到汽车销量的10%左右；
纯电动汽车电池技术进步加速，整车产品更加接近消费者需求；
插电式混合动力电动汽车作为一种具有纯电动和混合动力双重特征的电动汽车技术成为全球新的研发热点；
以电池租赁为代表的纯电动汽车商业模式创新取得进展，通用汽车公司轿车燃料电池发动机贵金属催化剂Pt的用量从上一代的80g降低到30g，并计划于2015年降低至10g，燃料电池电动汽车整车成本显着下降，丰田公司宣布，2015年将实现燃料电池车零售价格为5万美元/辆的目标。
经过多年探索实践，国际汽车产业界达成了电动汽车产业化战略共识：
在技术路线上，近期，在依靠内燃机汽车技术改进和推进车辆小型化实现降低油耗和排放的同时，为满足更为严格的节能减排法规目标要求，应尽快推进混合动力技术的应用，并发展小型纯电动汽车和插电式混合动力电动汽车；
中期（2015-2020），在混合动力技术得到广泛应用的基础上，提高汽车东西系统电气化程度，加大小型纯电动汽车和插电式混合动力电动汽车推广力度；
中远期，各种纯电驱动技术奖逐步战绝主导地位，通过进一步发展纯电动汽车和燃料电池电动汽车，实现大幅度降低室友消耗和二氧化碳排放。
在车型应用方面，纯电动、混合动力和燃料电池等不同类型的电动汽车技术各自具有最有的交通出行适用范围，对于城市短途出行需求，小型纯电动汽车具有优势；
对于长途出行需求，适合采用混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车或者燃料电池电动汽车。
据某国际咨询机构资料统计，2013年，全球共销售新能源汽车（含纯电动汽车、插电式混合动力电动汽车）接近15万量，销量排在前10位的国家分别是：
美国、日本、法国、中国、荷兰、德国、英国、挪威、加拿大和瑞典[8]。
5.2我国新能源汽车发展现状
新能源汽车是指采用异于传统汽车的车用燃料为动力，将车辆的驱动系统和整车控制技术集于一体，具有新结构、新技术的汽车。
新能源汽车的推出主要是针对目前日益突出的能源危机及环境问题。
目前，为保证能源的安全性与环保性，为了有效地缓解能源危机、改善环境，推动新能源汽车产业的发展已成为我国基本国策的一项重要内容。
近年来，工信部、财政部、科技部、国家发改委以及各省市等方政府接二连三推出了许多推动和鼓励新能源汽车发展的政策，比如对新能源汽车生产企业提供进行高额补贴等政策优惠。
在我国各级政府与汽车企业的共同努力下，新能源汽车产业得到了极大地发展，新能源汽车在技术方面日渐成熟，产业规模日益壮大，产品种类日趋多元化。
随着政策的推动，新能源汽车在我国快速推广。
2014年可被看作新能源汽车产业快速发展的起航年，2015年，新能源汽车销量更是呈几何式增长，据相关数据显示，2015年新能源汽车销售量高达33.1万辆，比2014年增加了3.1倍。
随着2015年的“骗补风波”之后，政策性优惠幅度有所下降，2016年新能源汽车产业发展步入正常，截止2016年底，我国2016年新能源汽车销售总量比2015年增加了53%，销售量达50.7万辆，占据整个汽车市场总销量2%的份额。
新能源产业的飞速发展使我国成为了世界最大新能源汽车增量市场。
新能源汽车产销量在接下来的几年里还将保持40%的年平均增速，预测2020年新能源汽车在全国的保有量将达到500万辆。
随着政策的不断刺激及新能源汽车企业的技术不断提高，新能源汽车也逐渐被大众所接受[9]。
据前瞻产业研究院《2016-2021年中国新能源汽车行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》的数据显示，2015年我国新能源汽车产销量分别为340471辆和331092辆，同比分别增长3.3倍和3.4倍。
我国新能源汽车销量首次超越美国，成为全球第一大新能源汽车市场。
2016年1月，我国新能源汽车生产数量为1.61万辆，同比增长144%。
其中，纯电动乘用车生产7952辆，同比增长3倍，插电式混合动力乘用车生产4887辆，同比增长115%；
纯电动商用车生产2422辆，同比增长80%，插电式混合动力商用车生产834辆，同比下降4%。
列入《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》前六批的国产新能源汽车生产了1.55万辆，占1月产量的97%[10]。
从数据来看，中国新能源汽车发展前景光明。
6新能源汽车发展挑战
近年来，新能源汽车一直是全球汽车工业的焦点，但站台终究是站台，当他们面临产业化时有些像不被认可的弃儿一样受到不同程度的冷遇。
当前新能源汽车的全球份额还不足2.2%，新能源汽车产业化很明显遇到了困境和障碍[11]。
6.1续航里程有限
目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续航里程一般为100~300km，并且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证，而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下的续驶里程只有50~100km。
比起传统燃油汽车，电动汽车的续驶里程较短称为其最大的弱点。
6.2蓄电池使用寿命太短
普通蓄电池充放电次数进位300~400次，即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700~900次，按每年充放电200次计算，一个蓄电池的寿命最多为4年，与燃油车的寿命相比太短。
另外，不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和不足。
例如铅酸电池成本低，原材料丰富且易于回收，但续驶里程短，，加速动力性差且寿命短。
镍铬电池加速动力足、寿命长，但其成本高、可回收性差。
钠硫电池的比能量高，能够提供较长的续驶里程，但它要求的工作环境较苛刻，且其活性物质具有强腐化性并易爆炸。
就整体来看，成熟电池的寿命都相对较短。
6.3蓄电池尺寸和质量的制约
现有电动汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保持合理的尺寸和质量。
如果电动汽车自身装备质量大，就会影响加速性能和最大车速的提高。
例如，现有电动汽车电池的外体积一般要达到550L，当把这么大体积的电池用语家庭轿车上时，就必然要挤占轿车的空间。
6.4电动汽车价格昂贵
主要是电池技术复杂、成本太高，另外也由于采用一系列新材料、新技术，致使电动汽车的造价居高不下。
电动汽车蓄电池的价格约为100美元/kWh，甚至有的高达350美元/kWh，成本太高，用户难以接受。
6.5间接污染严重
电动汽车本身虽无排放污染，但其间接污染也是不容忽视的。
如铅酸电池中的铅，从开采、冶炼到生产的排污，都会对环境造成污染。
再如所用电能，相当大一部分来自火力发电，煤炭燃料也会造成大气污染。
7新能源汽车发展困境解决设想
7.1政策支持是关键
电动汽车的发展，一是事关国家能源安全，二是事关减轻大气污染，维护社会可持续发展战略。
所以电动汽车首先是由国家考虑的问题，不是由企业考虑的。
过去有的地方或有的部门虽然给予电动车一定支持，但缺乏有力度的政策出台。
当前，应尽快免除电动汽车的购置税和车船使用税，养路费也要尽可能减免。
很多国家对电动汽车有明确的鼓励政策，我国应借鉴国外经验，出台相似的鼓励性政策。
（48）政策要能引导和鼓励消费
（49）政策需要细化和有连续性
（50）新能源汽车成本偏高需要政策支持
7.2结合城市交通背景下的电动汽车政策建议
（51）制定较为明确的技术路线，完善新能源汽车产业相关的法律法规体系
（52）建立以政府为主导，企业、研究机构共同参与的研发模式
（53）加强新能源汽车产业基础设施的建设，积极发展有关配套政策体系
（54）多举措加强对消费者的宣传和教育
（55）城市交通与电动汽车结合。
7.3三大改进与三个问题
下一步应该如何发展？
首先是针对电池性能的改进、能量的提升，确保在能量提升的同时寿命尽量不下降，但现在是有难度的。
比如将电池的比能量提升一倍，今后五年就能做到，但是寿命可能下降，这是一个问题。
另外，安全系统的成本也是要考虑的，安全是靠技术保证的，未来的安全挑战会不断增大，但并不是不能做到，这需要技术的保障。
保障安全就需要成本，怎么控制成本？
当然，我们可以通过电池的回收利用做到这一点，这个前提是电池寿命不能降太多，否则利用价值就不大了。
第二，整车的电耗下降。
现在电动车的综合性能指标就是百公里电耗，目前还有很大的提升空间，主要靠制动能量回收、提升电机效率、轻量化技术的应用，还有空调和暖风系统需要改进。
第三，充电设施的便利。
充电设施越便利，消费者对于里程的焦虑就会降低。
我现在开的电动车续驶里程是160公里，每天上班就用220伏的电源插座在实验室充电，并不觉得160公里有多短，在市内也够用。
关键问题是有没有便利的充电设施，不依赖充电桩或充电站，只在实验室充，这种情况下就不会感觉有什么不方便。
未来SUV的插电化也有可能成为重要的发展趋势。
中国消费者喜欢SUV，自主品牌的销量有相当部分也靠SUV，现在量已经非常大了，约660万辆，再过几年会超过千万辆。
这种车型的问题是油耗偏高，如何在解决问题的同时又不降低它的动力性？
插电是最好的模式，比亚迪唐的畅销，并能卖出高价，我想就已经证明这一点。
本田、丰田的发动机效率已达38%以上，我们才30%—35%，这就是我们长期积累的差距，是基础性的，但可以靠电池来弥补一些。
虽然目前国内新能源汽车的发展有很多好的势头，但还有几个问题：
第一，补贴依赖。
第二，安全风险。
第三，国际竞争。
补贴依赖主要是商用车领域的问题，对乘用车而言，可能只有第三个问题是最重要的，前两个问题基本不存在[13]。
8新能源汽车未来展望
8.1新能源汽车发展趋势
未来这个产业的发展趋势是怎样的？
“十三五”新能源汽车的科技发展趋势也就是“十四五”的产业趋势，有三点[14]：
第一是动力深度电气化。
第三次工业革命推动能源动力化转型升级，动力蓄电池、新燃料电池、太阳能电池等能源技术突飞猛进。
动力电池的发展趋势是比能量提升，动力成本下降，但是安全性、耐久性、动力性面临的挑战很大。
第二是车身底盘轻量化。
工业4.0带来制造技术的发展，材料以前是从宏观层面进行设计的，现在可以从宏观层面到原子层面进行操作。
今后车辆使用的轻量化材料，两个人就能抬起来，也许将来可以买个壳回去，夫妻两人就把车身换了，这也是未来的趋势。
新一代的电动车底盘回归车身轻量化，尤其是宝马i3，采用了碳纤维车身，将来全面实现智能化（本文根据欧阳明高在清华大学汽车产业高峰论坛上的演讲内容整理）之后，碰撞的可能性也大幅降低，车身就不用做得特别结实，这就为车身的个性化、定制化以及花样翻新的多样化都提供了技术基础。
既然车身如此，3D打印也不是问题。
第三是整车智能网联化。
“互联网+”的产业融合与产业跨界的大潮下，机器人开车可能比人更专业。
我认为这个未来不会太遥远，国外厂商的智能汽车尤其是有辅助驾驶功能的产品两三年后就开始卖了。
下一代互联网、车联网、网联车的技术将实现突破，以电动汽车为储能终端的能源互联网、汽车互联网、信息互联网会相互交融。
我们国家的新能源汽车经过多年积累，在国家政策的支持下产业推广已经走在世界前列。
我们现有的技术、政策不断优化完善，大约可以支撑十年。
下一个十年，能源、信息、材料三大科技将迅猛发展，并处于在汽车平台集成展现、集中爆发的关键时期。
要抓住战略机遇，必须将我国汽车产业与能源产业
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