1.1.3 新能源汽车产业发展趋势分析

1．各国新能源汽车发展规划

2016年是全球新能源汽车技术转型的标志性年份，世界主要汽车工业发达国家都进入了转型期，包括福特、通用、大众、本田、丰田等各大车企都在进行转型，开始加大投资发展新能源汽车，并采取新的发展战略，在产能和市场占有率上，各国都取得了一定的成绩，全球主要汽车生产厂商已将新能源汽车作为各自发展战略中的重要环节，并且逐渐加大全球范围的布局。特别是2017年，世界主要国家分别发布禁售燃油车时间表，给新能源汽车的发展提供了巨大的发展空间，各国主要汽车生产厂商陆续发布了未来在新能源汽车领域的发展规划，到2025年，各车企在新能源汽车领域的规划销量合计将达到570万～820万辆。表1-2列出了各国禁售燃油车的时间。

1）德国主要车企新能源汽车发展规划

作为老牌汽车强国，德国在汽车行业一直走在世界的前列，在很久前就认识到发展新能源汽车的重要性，并制定了发展战略。大众集团作为德国最大的汽车集团，规划将在2025年之前上市30款纯电驱动汽车，实现电动汽车年销量200万～300万辆；奔驰集团则在新能源汽车开发上增加了最多100亿欧元的投资，预计在2025年之前推出10款电动车型，规划销量为45万～75万辆，将占整车销量的15%～25%，宝马则将新能源汽车的销量计划定为总体销量的15%～25%，规划销量为30万～50万辆，包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车。除此之外，宝马还计划在2021年推出一款续驶里程较短的燃料电池汽车。

2）美国新能源汽车发展规划

福特计划到2020年实现新能源汽车销量占全球总销量的10%～25%，规划销量为65万～165万辆，以混合动力和插电式混合动力为主。通用集团则采取合作的方式进行新能源布局，与本田共同投资8500万元，继续深入自2013年就开始的燃料电池和氢气储存方面的合作，并以合资公司的形式在2020年左右于美国布朗顿开始生产燃料电池系统。此外，通用还与PSA在电动汽车方面进行合作。

3）日韩新能源汽车发展规划

日本车企在新能源领域的发展战略更侧重于技术路线的选择。丰田将其推广的插电式混合动力技术和燃料电池汽车的规划分为短期、中期、长期三个阶段：短期目标为扩充混合动力汽车，中期目标为加快推进插电式混合动力汽车，长期目标是在2050年消除发动机车型，并使HEV和PHEV车型占总销量的七成，FCV和EV（电动汽车）占三成。本田则通过与通用的合作使燃料电池车成为汽车业的“风口”。同为日系汽车制造商的日产计划到2020年，旗下超过20%、约为200万辆车将实现零排放的目标，并且将通过雷诺、日产、三菱三大品牌的共享平台打造纯电动车型，进一步降低研发成本、提升市场竞争力。此外，韩国车企现代起亚集团表示，将在2020年之前推出26款新能源汽车，实现新能源汽车年销售30万台的目标。

4）中国新能源汽车发展规划

“十二五”以来，我国新能源汽车市场经历了一个快速增长的过程，新能源汽车产业发展进入了成长期，汽车的产销得到了大幅增长。2011—2016年，我国新能源汽车销量从不足5000辆发展到50万辆，保有量也从1万辆提升到100万辆，在5年间实现了产量、销量的100倍增长，占全球新能源汽车产销量的50%，新能源汽车的销量到2016年已经超过总销量的1.8%,2017年我国新能源汽车产销分别达到79.4万辆和77.7万辆，同比分别增长53.8%和53.3%，市场占比分2.7%，比上年提高30.9%。

我国新能源汽车的发展模式是以纯电动汽车为基础平台，在此基础上发展插电式混合动力汽车和燃料电池混合动力汽车，最后突破常规的混合动力技术和全功率燃料电池技术。在技术路线的发展上，“三位一体”的趋势逐渐明显，产品在性能、成本、安全性等各方面取得了一定的技术进步。随着电动化的进一步加强，汽车与能源、电力等行业的关系日益紧密，储能与V2G技术将成为下一步的发展重点。此外，我国对充电技术的研究和基础设施的规划也在不断发展。

北汽新能源计划以三大基地为基础，实现“十三五”末期年产销50万辆新能源汽车，形成80万辆以上的生产能力；比亚迪通过布局上游锂电产业的方式实现其新能源汽车的发展规划，并于2017年开始在青海建设动力电池生产线，预计在2020年建成10GW·h的产能规模，实现60万辆的销量目标；奇瑞公司将在2019年开发全新的纯电动车及混合车型，计划电池能量密度达到300W·h/kg以上，到2020年实现新能源汽车20万辆的销售目标。

长安、吉利、东风三大品牌也将加大在新能源汽车项目上的投资，其中长安汽车计划投资180亿元在纯电动和混合动力两大技术平台，实现2020年新能源汽车累计销量达到40万辆；吉利汽车在建产能超过130万辆，计划在2020年实现新能源车型占总销量90%以上；东风汽车将在2020年实现15%～18%的市场占有率，新能源汽车销量力争达到30万辆。

广汽集团、上汽集团将继续加码新能源汽车行业，分别在新能源汽车项目上加以46.94亿元和累计200亿元的投资，计划在2020年实现20万辆和60万辆的新能源汽车产销目标。

2．新能源汽车技术发展趋势

为促进新能源汽车产业技术的发展，满足日益严苛的测试标准和节能排放限值，我国制定了“节能与新能源汽车产业技术路线图”，并提出要开发纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车等车型；推广小型高效清洁专用发动机和电动机及其高效耦合技术；推进轻量化技术；发展智能网联汽车技术，实现智能交通。同时，新能源汽车关键技术的各项指标要继续提高，电池的能量密度要在5年内提高1倍，成本降低一半。

1）新能源汽车动力电池技术发展趋势

纯电动汽车电能储存依靠动力电池，混合动力汽车的能量供给主要依靠发动机——发电机，燃料电池汽车能量供给主要依靠燃料电池，加上其他电能供给方式，动力电池技术正逐步演变成动力电源技术。动力电源主要由电能存储单元、能量转换及发电单元（燃料电池、发动机——发电机）、电源管理系统、热管理系统、安全管理系统、内外部封装系统、连接装置等构成。

具有较好市场前景的高性能储能材料包括正极材料（磷酸铁锂、镍钴锰、高电压镍锰酸锂、富锂层状锰酸锂等）、负极材料（石墨、钛酸锂、石墨混合软碳、硅碳等）、隔膜材料（PP、涂层PP、薄型改性涂层PP等）、电解液材料（含功能性添加剂的六氟磷酸锂）。以上材料理论上最高能够支撑400W·h/kg的单体能量密度。到2030年，根据各国发展规划，动力电池的能量密度应提高到500～800W·h/kg，今后诸如锂硫、锂空气、镁离子及锌空气电池等新技术将进入主流研究项目。

2）新能源汽车驱动技术发展趋势

新能源汽车驱动技术包含纯电驱动装置、动力耦合装置、混合动力总成3大模块。随着控制技术的发展，新能源汽车发动机主要功能将逐渐转移到发电和增程两个功能上，采用加长做功行程的阿特金森循环技术、涡轮增压低怠速启动技术后，发动机升功率提高，排量减小，发动机将小型化、专用化。

驱动电机向永磁同步、交流感应及开关磁阻方向发展。永磁同步电机可以达到很高的功率密度，但是耐热性较差，并且消耗稀土资源。交流感应电机转速高、转矩小、体积大，但是不使用永磁元件，成本低。开关磁阻电机转速高，转矩比较大，不使用永磁材料，成本低，但是存在转矩波动，需要研究控制的平顺性。多个小功率电机有效耦合技术也是电机发展的方向之一。

电动机的控制技术向高精度、高功率密度方向发展，主要依赖高温低损耗高频电力电子器件的技术进步（如基于碳化硅材料的IGBT、MOSFET），同时依赖高效的液冷技术。鲁棒性很高的矢量控制算法已经得到了应用，制动能量回收的子系统优化控制问题正在改善中。

3）新能源汽车电控技术发展趋势

“十五”期间，在新能源汽车产业技术发展的“三纵三横”战略版图中，明确电控技术是指多能源动力总成控制系统。十几年后，技术进步使新能源汽车电控技术不仅需要完成驾驶员操作意图解析及传递、主回路能量优化控制功能，而且延伸到了电动辅助部件控制及其能量使用优化管理、整车级安全管理控制、网络信息管理控制等。当然，随着智能汽车和智能交通技术的应用，新能源汽车电控技术还将丰富其内涵。

随着赋予新能源汽车的各种功能与日俱增，电控系统逐渐采用高性能专用控制核心（高性能微处理器），同时也采用双核心架构（32位主控系统+16/8位监控诊断系统），在标准化软件架构的基础上（Autosar、OSEK系统），满足信息高度综合的需求（CAN/Flexray+WiFi+移动通信网）。

4）新能源汽车充换电技术发展趋势

电动汽车进行能量补充的方式有3种：传导、感应、换电。目前最广泛采用的技术是传导方式，即充电机加充电枪。充电功率低于5kW为慢充，大于5kW为快充（大功率充电），而快慢充兼容是发展趋势。市场上的各类电动汽车的充电接口都应按照GB/T 20234《电动汽车传导充电用连接装置》中规定的交直流充电口设计制造，包括硬件和充电协议，但是一些外资品牌的充电接口不兼容我国标准（如特斯拉），需要进一步规范。我国充电接口标准化工作与国际电工组织IEC、国际标准化组织ISO、德国密切合作，中国的充电接口标准已经获得IEC/ISO和德国的认可。

为实现新能源汽车轻量化目标，车载充电控制应该与电机控制器集成，这样通过共用电力电子功率模块和控制模块，可以减轻整车质量，并降低成本。高效率电能转化是充电技术中应重点考虑的课题，尤其在恶劣气候条件下（高温、高寒）的充电效率问题。无线充电属于感应式充电方式，大功率无线充电（30～400kW）技术已经在世界上得到开发，我国已有相关科研院所、大学和企业共同组织开发电动汽车大功率无线充电设备，并在全国10多条公交线路开展示范运行工作。

新能源汽车均配置了数千瓦时至数十千瓦时的储电能力，某些公交汽车甚至配置了上百千瓦时的储电能力。随着新能源汽车保有量的增加，充电对电网的影响日趋增大，充电行为有可能为电网削峰，也有可能大规模短暂地向电网供电，用以填充用电高峰时的缺口，或者向家庭短时供电，因此，研究智能化充电技术的需求十分急迫。智能化充电技术又可称为V2G/G2V技术，即车到电网、电网到车。前者是车载电源向电网或家庭供电，后者是从电网上吸收电能。考虑到电网的分时阶梯电价，用户有可能通过向电网供电而获利，通过引导和科学充放电技术应用，发展成为一种共享经济模式。