中國汽車工程學會侯福深：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)車企更應該提高警惕，進行資源整合，著重研發(fā)動力電池，從根本上突破瓶頸，實現(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會副秘書長 侯福深的現(xiàn)場演講。

中國汽車工程學會副秘書長 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志性進展，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、市場化的進程來講，我們確實是引領(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。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(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，因為現(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，整個復合材料的使用率達到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。

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。對于電動車來講，更有應用的優(yōu)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(fā)展前景來看，日本和歐洲目前的預計，實現(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，主要因為電力的結(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(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(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，它還能帶來在經(jīng)濟性方面的收益，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。純電動汽車里，商用車和乘用車的數(shù)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(tǒng)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(shù)的進展情況。對于純電動乘用車來講，整車全新結(jié)構(gòu)適應電動車特點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志。因為前期基本上都是改裝車，都是在原有燃油車的基礎(chǔ)上進行改裝，所以很多性能得不到優(yōu)化。

對標國際來看，我們認為，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，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。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。這兩個指標是大家能看到的，顯性的指標，實際上內(nèi)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(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)?；膶嶋H應用。

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)自己實際情況有針對性選擇，這些方案從經(jīng)濟性的角度來看，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動力的需求。驅(qū)動電機的功率密度、效率這些技術(shù)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(xiàn)在也正在開發(fā)高轉(zhuǎn)速電機，而且也得到了應用，最高的轉(zhuǎn)速現(xiàn)在能夠達到12000轉(zhuǎn)的水平。

電池的進步較為明顯。磷酸鐵鋰的電池得到了大規(guī)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。

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，也得到了實際的應用。

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、電動空調(diào)方面，我們也研制開發(fā)出了相應的產(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(diào)技術(shù)研發(fā)。目前，我們的樣機也出來了，這兩年重點解決產(chǎn)業(yè)化的問題。

制動方面，我們也取得了一系列的進展，包括電動的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，應該說也已經(jīng)實現(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口。

國內(nèi)新能源汽車技術(shù)發(fā)展狀況——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。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)，也進行了小規(guī)模的試驗。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)轿坏芈浜螅@確實需要行業(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)在還需要進一步提升。

在插電式混合動力汽車方面，我們的技術(shù)難點更多，因為它相對比較復雜，包括混合動力專用的發(fā)動機，包括增程器、機電耦合裝置、電機系統(tǒng)等等，這些關(guān)鍵的零部件差距也是比較大。

對于電機和電力電子總成方面，電機的轉(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，我們在整個驗證、測試、標定方面的經(jīng)驗積累還不夠，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，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的預測。從2020年開始，傳統(tǒng)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(xù)擴大的趨勢。

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(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(tǒng)的技術(shù)水平，我們相應地提出了這樣一些油耗指標的要求。

對于電機，還是要提升比功率和比扭矩，對于電機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(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，從發(fā)動機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、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。