中國汽車工程學(xué)會侯福深：國內(nèi)外新能源汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

七月初，在中汽研舉辦的新能源汽車高層研討會上，來自各個領(lǐng)域的專家匯聚以此，共同探討了國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展困局與發(fā)展規(guī)劃。尤其是后進(jìn)入的野蠻者開辟了另一個路徑，將無人駕駛與電動汽車兩者嫁接在一起研發(fā)之后，傳統(tǒng)車企更應(yīng)該提高警惕，進(jìn)行資源整合，著重研發(fā)動力電池，從根本上突破瓶頸，實(shí)現(xiàn)彎道超車。首先，我們來了解下國內(nèi)外新能源汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。以下來自中國汽車工程學(xué)會副秘書長 侯福深的現(xiàn)場演講。

中國汽車工程學(xué)會副秘書長 侯福深

2011年，全球新能源汽車的年銷量是5萬輛規(guī)模，去年接近60萬輛，總的保有量估算超過了130萬輛的規(guī)模，進(jìn)入到了一個規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的階段。今年上半年的勢頭還繼續(xù)在保持，同比1-5月，全球新能源汽車銷售了23.4萬輛，同比增長將近70%。

從國家來看，去年我們有一個令人歡欣鼓舞的標(biāo)志性進(jìn)展，就是超過美國成為全球最大的新能源汽車產(chǎn)銷國。去年我們將近38萬輛的產(chǎn)銷量，約占全球總量的64%，全球60%以上的新能源汽車在我們國家，從產(chǎn)業(yè)的規(guī)模、市場化的進(jìn)程來講，我們確實(shí)是引領(lǐng)者，但在技術(shù)上還有很大差距。

全球新能源汽車發(fā)展概況及總體趨勢

從國家看，美國這些年發(fā)展比較平穩(wěn)，新能源汽車基本上10萬輛/年的銷量。日本現(xiàn)在的量不是特別大，特別去年還有比較大幅度的下降，我們分析主要是受油價的影響，另外就是日本普通的混合動力汽車發(fā)展非?？?，實(shí)際上它總量是有限的，此消彼長，可能在某種程度上也影響到純電動汽車的發(fā)展。在歐洲，像法國、英國，發(fā)展還是比較快，都有百分之四五十的增長。

從車型來看，現(xiàn)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(xiàn)在從全球看處于產(chǎn)業(yè)化的初期，也就是產(chǎn)品的市場導(dǎo)入階段，主要的銷量是在日本、美國，實(shí)際上主要是豐田的銷量。去年大概是500輛的市場規(guī)模。

主要暢銷的車型中，純電動的還是占多數(shù)，有12個，特別是特斯拉，現(xiàn)在還是全球的銷售冠軍。中國也有九款車進(jìn)入到全球暢銷車型前20名的行列，在市場化方面確實(shí)處于領(lǐng)先的位置。

總的技術(shù)趨勢，新能源汽車有兩個方面。一是新能源本身的一些技術(shù)發(fā)展，這個大的趨勢大家都很清楚，無非重點(diǎn)核心還是在動力電池方面，如何提升能量密度，如何提升續(xù)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(chǎn)業(yè)的趨勢，也是新能源汽車發(fā)展的一個大趨勢，我想主要有三個方面：輕量化、智能化、低碳化。

輕量化：每減重1%，帶來的節(jié)能效果還是非常顯著的。特別是對新能源汽車來講，因?yàn)楝F(xiàn)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(shù)上的進(jìn)步和革新，更重要的是它會帶來一些對我們傳統(tǒng)制造加工工藝，包括生產(chǎn)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(xiàn)在整車的重量只有1195公斤，比傳統(tǒng)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(fù)合材料的使用率達(dá)到50%。

所以現(xiàn)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(jìn)行普及和應(yīng)用。另外，像特斯拉也在鋁合金的材料運(yùn)用上也做了大量的工作。

智能化：這兩年非常熱，甚至某種程度上來講，我自己感覺現(xiàn)在有一種超過新能源的熱度，無論從傳統(tǒng)車來講，還是和電動車的結(jié)合來講，都是一個新的發(fā)展熱點(diǎn)。對于電動車來講，更有應(yīng)用的優(yōu)勢，因?yàn)楸旧黼娍氐乃匠潭缺容^高。按照國際上大家共識的發(fā)展前景來看，日本和歐洲目前的預(yù)計(jì)，實(shí)現(xiàn)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。我想這也是需要大家來關(guān)注的重要方向。

低碳化：這里講的低碳化實(shí)際上是一個全生物周期的概念，我們現(xiàn)在發(fā)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(zhì)疑，主要因?yàn)殡娏Φ慕Y(jié)構(gòu)，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(shí)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(shí)現(xiàn)生物周期的低排放和零排放。這不光是我們所關(guān)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(yàn)驗(yàn)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(fā)展方向。

非常重要的環(huán)節(jié)是，如果說新能源汽車和可再生能源，包括智能電網(wǎng)的融合，它不光是解決了環(huán)保效益的問題，更重要的一點(diǎn)，它還能帶來在經(jīng)濟(jì)性方面的收益，特別是電池的梯次利用。如果能夠?qū)崿F(xiàn)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(fā)生非常重要的推動作用。

國內(nèi)新能源汽車技術(shù)進(jìn)展

分車型來看，我們現(xiàn)在主要還是以純電動汽車為主。純電動汽車?yán)?，商用車和乘用車的?shù)量相當(dāng)，這也是我們與國外不太一樣的地方。在全球看，國外的重點(diǎn)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(tǒng)計(jì)，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(shù)的進(jìn)展情況。對于純電動乘用車來講，整車全新結(jié)構(gòu)適應(yīng)電動車特點(diǎn)的專用的電動化底盤的開發(fā)，包括全新結(jié)構(gòu)的整車開發(fā)，這是一個非常重要的標(biāo)志。因?yàn)榍捌诨旧隙际歉难b車，都是在原有燃油車的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，所以很多性能得不到優(yōu)化。

對標(biāo)國際來看，我們認(rèn)為，國內(nèi)的技術(shù)水平與國外的產(chǎn)品有兩三年的差距，也就是半代產(chǎn)品的差距。

從能耗和動力性能上來看，這是顯性的指標(biāo)，日產(chǎn)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?？纯次覀儸F(xiàn)在的一些產(chǎn)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(diǎn)。說明國內(nèi)的整個性能的優(yōu)化，低能耗方面還要繼續(xù)下工夫。所以目前新能源汽車補(bǔ)貼政策里也在醞釀，除了對純電動乘用車子有續(xù)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(biāo)是大家能看到的，顯性的指標(biāo)，實(shí)際上內(nèi)在的一些指標(biāo)，包括我們的可靠性，還有整個車輛操控的品質(zhì)、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(shù)上我們還是處于領(lǐng)先的地位，市場應(yīng)用規(guī)模在全球也是最大的，而且這個領(lǐng)域也是創(chuàng)新最活躍的，各種技術(shù)方案層出不窮，在各地都得到了規(guī)?；膶?shí)際應(yīng)用。

這里也對各種方案作了匯總，主要的技術(shù)方案現(xiàn)在有這么幾種，包括長續(xù)駛里程、慢充方案，也包括短續(xù)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(jù)自己實(shí)際情況有針對性選擇，這些方案從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，長續(xù)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(jīng)濟(jì)性要做深入的分析。

這是零部件的一些情況。目前，我們從電機(jī)方面來講，從產(chǎn)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(jī)動力的需求。驅(qū)動電機(jī)的功率密度、效率這些技術(shù)水平與國際水平基本相當(dāng)，峰值功率大多在2.8-3000瓦/公斤。我們現(xiàn)在也正在開發(fā)高轉(zhuǎn)速電機(jī)，而且也得到了應(yīng)用，最高的轉(zhuǎn)速現(xiàn)在能夠達(dá)到12000轉(zhuǎn)的水平。

電池的進(jìn)步較為明顯。磷酸鐵鋰的電池得到了大規(guī)模的普及應(yīng)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。

電池的系統(tǒng)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(dá)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(shù)問題，也得到了實(shí)際的應(yīng)用。

整車控制和集成這一塊，骨干的整車企業(yè)現(xiàn)在都具備了開發(fā)的體系和開發(fā)的能力，特別從系統(tǒng)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(fā)模式中，也兼容了全球最先進(jìn)的體系，基本掌握了純電動的整車集成控制、評價技術(shù)。

在充電機(jī)、電動空調(diào)方面，我們也研制開發(fā)出了相應(yīng)的產(chǎn)品。特別是空調(diào)，大家都很清楚，空調(diào)制冷、制熱對電動車的能耗影響非常大，對續(xù)駛里程的影響也非常大。我們現(xiàn)在主要應(yīng)用的在加熱方面，還是CTV的方式。但是我們這幾年，從學(xué)會角度也在推動高效的熱泵空調(diào)技術(shù)研發(fā)。目前，我們的樣機(jī)也出來了，這兩年重點(diǎn)解決產(chǎn)業(yè)化的問題。

制動方面，我們也取得了一系列的進(jìn)展，包括電動的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，應(yīng)該說也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。

在燃料電池方面，我們目前還處在技術(shù)研發(fā)的階段，我們與國外的差距，按照我們的判斷來講，目前差距在拉大，而且特別在產(chǎn)業(yè)鏈的角度來講，差距更大。國外整車在燃料電池研發(fā)過程當(dāng)中，作用和決策發(fā)揮了非常重要的作用，關(guān)鍵的零部件，包括到材料的產(chǎn)業(yè)鏈、研發(fā)的體系非常完善的。我們國家在產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)缺失非常嚴(yán)重，很多關(guān)鍵部件解決不了，這么多年攻關(guān)下來解決不了，還需要依賴國外的進(jìn)口。

國內(nèi)新能源汽車技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r——差距分析

目前我們的技術(shù)狀況，我們從冷啟動方面可以實(shí)現(xiàn)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(xiàn)在達(dá)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(dān)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(shí)還有挺大的差距。前兩天，我在西班牙開IEA燃料電池協(xié)議工作組會議，現(xiàn)在日本做到了0.2克/千瓦的水平，未來的目標(biāo)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(fā)，也進(jìn)行了小規(guī)模的試驗(yàn)。但是現(xiàn)在整車企業(yè)的參與度還不高，在這方面的投入也嚴(yán)重不足。我國的轎車和客車與國外比較，車輛的效率、續(xù)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?nèi)轿坏芈浜?，這確實(shí)需要行業(yè)重視起來。

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

在插電式混合動力汽車方面，我們的技術(shù)難點(diǎn)更多，因?yàn)樗鄬Ρ容^復(fù)雜，包括混合動力專用的發(fā)動機(jī)，包括增程器、機(jī)電耦合裝置、電機(jī)系統(tǒng)等等，這些關(guān)鍵的零部件差距也是比較大。

對于電機(jī)和電力電子總成方面，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制器的功率密度依然要提升，電力電子的集成度現(xiàn)在還不高。電池和管理系統(tǒng)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(yàn)證、測試、標(biāo)定方面的經(jīng)驗(yàn)積累還不夠，我們還有很多技術(shù)工作需要去做。

在燃料電池方面，我們對于轎車用的發(fā)電機(jī)，其功率明顯低于國際的水平，最根本的原因是我們的功率密度現(xiàn)在比較低。

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

國內(nèi)新能源汽車技術(shù)發(fā)展趨勢

從發(fā)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(yù)測。從2020年開始，傳統(tǒng)汽柴油汽車的市場份額開始進(jìn)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(yīng)該說是市場份額持續(xù)擴(kuò)大的趨勢。

右上角的這張表是我們的技術(shù)路線圖課題組對未來形成的預(yù)測和判斷，中國新能源汽車年銷量的目標(biāo)，2020年預(yù)計(jì)在200萬輛的規(guī)模，到2025年是500萬輛，到2030年是千萬輛的市場銷售規(guī)模。

這是分階段的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)和路徑。從整車來看，主要的工作是降重量、降能耗、提高續(xù)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(xiàn)在提出來下一步要重點(diǎn)考核混動模式下的油耗，要真正檢驗(yàn)插電式混合動力汽車的混合動力系統(tǒng)的技術(shù)水平，我們相應(yīng)地提出了這樣一些油耗指標(biāo)的要求。

對于電機(jī)，還是要提升比功率和比扭矩，對于電機(jī)的控制器要提升功率的密度。

對于電池，我們有專門的電池的技術(shù)路線圖的專題組，我們現(xiàn)在提的目標(biāo)是到2020年單體比能量達(dá)到300瓦時/公斤，2025年達(dá)到400瓦時/公斤，到2030年達(dá)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(dá)到300瓦時/公斤，這個挑戰(zhàn)非常大。

對于成本，單體成本到2020年要降到1元/瓦時，系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的成本要降到0.8元/瓦時。成本要逐漸降低。

燃料電池除了車之外，氫能也是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。到2030年基本上是采取了大規(guī)模的集中制氫和分布式制氫并行的技術(shù)方案。在2025年之前，大規(guī)模的集中制氫主要是焦煤氣和馳放氣這種技術(shù)方案制氫，2025年之后是大型煤制氫。對于分布式制氫，逐漸會更多引入可再生能源的分布式制氫。

對于燃料電池整車的目標(biāo)，從發(fā)動機(jī)來講還是要提升功率的水平，轎車和客車都是逐漸提高。

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。

燃料電池方面需要做的工作，從材料、部件、發(fā)動機(jī)、動力系統(tǒng)到整車、氫能的利用，包括到規(guī)?；氖痉?，都需要完整的、全面的、系統(tǒng)的往前推進(jìn)。