新能源汽车行业分析报告(20220301143843).pdf

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1、1 新能源行业研究报告-新能源汽车研究摘要能源领域无疑是 21 世纪国际竞争的焦点和热点。随着环境保护概念的深入人心和国际原油供应的持续紧张，多数发达国家的研究机构和汽车厂商都加大了对新能源汽车技术的研发投资，以替代传统以石油为燃料的汽车，形成了多种技术共同发展的局面，其中部分技术已经在商业化领域取得了重要成功。新能源汽车包括的范围较广，大致分为纯电动汽车（Electric Vehicles，EV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicles，HEV）、燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicles，FCEV）、燃气汽车（Gas Vehicle

2、s，GV）、生物燃料汽车（Biological Fuel Vehicles，BFV）等类型。美国将新能源汽车研发重点放在燃料电池电动汽车，同时推广生物燃料汽车的产业化，日本在混合动力电动汽车方面技术最为先进，德国在混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车方面都有独特技术，同时也努力推广生物燃料汽车产业化。随着我国经济发展和国民收入的提高，特别是加入世界贸易组织（World Trade Organization，WTO）之后，从 2002 年开始，我国汽车产业出现了快速发展的状态，直到 2009 年，我国汽车产销量均超 1360 万辆，产销量位居世界第一，2010 年，中国产销更是双双突破

3、 1800 万辆，继续蝉联全球汽车产销第一的位置。但是在我国汽车保有量逐年增加，增长率居高不下，汽车改善居民生活水平的同时，也产生了能源消耗、大气污染、危害安全等方面问题。在我国，汽车对石油需求约占石油总需求量的 35%，原油对外依存度高达 50%按照目前的汽车普及速度，在不久的将来，我国无论是石油产量还是石油进口量都将面临严重负担。随着汽车保有量的大幅提升，汽车污染已经成为城市空气污染、生态环境日趋恶化的主要源头之一。鉴于此，在我国建设资源节约型和环境友好型社会的发展主题下，我国应当借鉴发达国家汽车产业发展的经验，根据自身实际情况，积极发展新能源汽车，以实现我国经济的健康发展。2 目 录摘要

4、 .1 第一章中国新能源汽车的发展综述.4 1.1 新能源汽车的相关概述.4 1.1.1 新能源汽车的相关概念.4 1.1.2 新能源汽车的类型.4 1.1.2.1混合动力汽车.4 1.1.2.2纯电动汽车.5 1.1.2.3燃料电池汽车.6 1.1.2.4气体燃料汽车.6 1.1.2.5氢燃料汽车.6 1.1.2.6太阳能汽车.7 1.1.3 发展新能源汽车的必要性.7 1.1.3.1 优化能源结构,保障能源安全.7 1.1.3.2 节能减排.8 1.1.3.3占领汽车产业制高点.8 1.1.3.4 优化产业结构,提高经济效益.9 1.2 新能源汽车发展环境.9 1.2.1 新能源汽车政策环

5、境分析.9 1.2.2 新能源汽车经济环境分析.10 1.2.3 新能源汽车技术环境分析.10 第二章中国新能源汽车产业链分析.20 2.1 新能源汽车的产业链简介.20 2.2 电动汽车充电站分析.20 2.2.1 充电站的成本结构分析.20 2.2.2 电动汽车充电站建设与规划.21 2.2.3 充电设备的主要企业.27 2.2.4 电动汽车充电站发展趋势分析.28 第三章世界新能源汽车行业发展分析.31 3.1 世界新能源汽车产业政府扶持措施.31 3.1.1 日本促进新能源汽车产业发展的措施.31（1）日本新能源汽车产业的发展概况.31（2）日本推动新能源应用的措施分析.31（3）日本

6、促进技术研发和推广的措施.32 3.1.2 美国促进新能源汽车产业发展的措施.32（1）美国新能源汽车产业的发展概况.32（2）美国推动新能源汽车的法律法规.33（3）美国促进技术研发和推广的措施.34 3.2 国外发展经验对中国的借鉴与启示.35 第四章中国新能源汽车行业发展分析.37 4.1 中国新能源汽车行业发展概况.37 4.1.1 中国新能源汽车发展情况.37 4.1.2 发展新能源汽车产业的优势分析.38 4.1.3 新能源汽车存在的主要问题分析.40 3（1）充电桩问题.40（2）充电接口标准问题.40（3）电池续航里程.40 4.2 中国新能源汽车运行态势分析.41 4.2.1

7、 新能源汽车行业的产销情况分析.41 4 第一章中国新能源汽车的发展综述1.1 新能源汽车的相关概述1.1.1 新能源汽车的相关概念（1）新能源汽车新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车.包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400 万辆液化石油气汽车，100 多万辆天然气汽车。目前中国市场上在售的新能源汽车多是混合动力汽车和纯电动汽车。（2）新能源汽车产业新能源汽车产业从经济学描述，是从事新能源汽车生产与应用的行业。新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车，被认为能减少空气污染和缓解能源短缺。在

8、当今提倡全球环保的前提下，新能源汽车产业必将成为未来汽车产业发展的导向与目标。新能源产业未来将成为汽车的发展方向。1.1.2 新能源汽车的类型1.1.2.1混合动力汽车定义：混合动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。混合动力汽车有串联式和并联式两种结构形式。复合动力汽车（亦称混合动力汽车）是指车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规的汽车，车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。类型：（1）以发动机为主动力，电动马达作为辅助动力

9、的“并联方式”。这种方式主要以发动机驱动行驶，利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征，在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时，用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的油耗。这种方式的结构比较简单，只需要在汽车上增加电动马达和电瓶。5（2）第二种是在低速时只靠电动马达驱动行驶，速度提高时发动机和电动马达相配合驱动的“串联、并联方式”。启动和低速时是只靠电动马达驱动行驶，当速度提高时，由发动机和电动马达共同高效地分担动力，这种方式需要动力分担装置和发电机等，因此结构复杂。（3）第三种种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”，发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动系统只是电动

10、马达，但因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力汽车的一种。优点：（1）采用复合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。（2）因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。（3）在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现零 排放。（4）有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。（5）可以利用现有的加油站加油，不必再投资。（6）可让电池保持在良

11、好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。1.1.2.2纯电动汽车纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。纯电动汽车(Battery Electric Vehicle,简称BEV)，它是完全由可充电电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池)提供动力源的汽车。虽然它已有134 年的悠久历史，但一直仅限于某些特定范围内应用，市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池，普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点。6 1.1.2.3燃料电池汽

12、车燃料电池电动汽车是利用氢气等燃料和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。特点（1）能量转化效率高。燃料电池的能量转换效率可高达6080%，为内燃机的2 3 倍；（2）零排放，不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水；（3）氢燃料来源广泛，可以从可再生能源获得，不依赖石油燃料。1.1.2.4气体燃料汽车气体燃料汽车【gas fuel-powered automobile】：利用可燃气体做能源驱动的汽车。汽车的气体代用燃料种类很多，常见的有天然气和液化石油气。比如氢气。1.1.2.5氢燃料汽车氢燃料汽车：是以氢为主要能量作为移动的汽

13、车。一般的内燃机，通常注入柴油或汽油，氢汽车则改为使用气体氢。燃料电池和电动机会取代一般的引擎，即氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。优点：非常环保存在的问题：（1）氢气的来源问题。氢气不像氮气和氧气是空气中的最主要组成因素，想得到氢气可以通过电解水，但这可是个不太经济的方法，能量损失极大！你想，先从电解水开始，耗费电能，产生氢气，氢气再发电过程中还会有能量损失；电解水的电现在也是以煤电为主发出来的吧，烧煤发电也会有能量损失。（2）金属铂的稀缺。在氢燃料电池发电的过

14、程中会用到金属铂作为催化剂。这种金属就是咱结婚买戒指那个比24K 金更贵的那个铂，它少啊，它贵啊，那么大规模生产氢燃料电池，这个铂就是瓶颈，完全没有规模化后成本减少的效应，反而需求越多越贵，这可怎么办好？7（3）氢气的安全性。有人说带着氢气瓶就像带个氢弹，到底这个氢气瓶会不会爆炸啊？氢气是最轻的气体，它的扩散性极强，氢的扩散系数比空气大3.8 倍，比汽油大7.5 倍，由此可以证明氢比汽油安全是有根据的。所以少量的氢气泄漏，可以在空气中很快被稀释成安全的混合气。氢气的比重小，易向上逃逸，这使得事故时氢气的影响范围要小得多。相比氢燃料电池，对于动力电池技术而言，已取得积极进展，并初步具备市场推广条

15、件的电动汽车而言，氢燃料电池汽车仍被作为终极环保汽车，也就是说，插电式汽车、纯电动汽车在市场化进程上仍优先于氢燃料电池汽车。2 1.1.2.6太阳能汽车太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。正因为其环保的特点，太阳能汽车被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。太阳能汽车 solar car太阳能发电在汽车上的应用，将能够有效降低全球环境污染，创造洁净的生活环境，随着全球经济和科学技术的飞速发展，太阳能汽车作为一个产业已经不是一个神话。燃烧汽油的汽车是城市中一个重要的污染源头，汽车排放的废气包括二氧化硫和氮氧化物都会引致空气污染，影响我

16、们的健康。现在各国的科学家正致力开发产生较少污染的电动汽车，希望可以取代燃烧汽油的汽车。但由于现在各大城市的主要电力都是来自燃烧化石燃料的，使用电动汽车会增加用电的需求，即间接增加发电厂释放的污染物。有鉴于此，一些环保人士就提倡发展太阳能汽车，太阳能汽车使用太阳能电池把光能转化成电能，电能会在储电池中存起备用，用来推动汽车的电动机。由于太阳能车不用燃烧化石燃料，所以不会放出有害物。据估计，如果由太阳能汽车取代燃汽车辆，每辆汽车的二氧化碳排放量可减少43 至 54%。1.1.3 发展新能源汽车的必要性1.1.3.1 优化能源结构,保障能源安全石油安全是我国能源安全的核心。石油安全关系国家根本利益

17、和国民经济安全。自1993 年开始,我国成为石油净进口国,且我国石油进口量逐年递增,对外依存度由1995 年的 6.6%上升为目前的60%。较高的对外依存度以及变幻莫测的国际形势,大大增加了我国石油进8 口的风险,从而影响我国的能源安全和国家安全。目前,越来越多的石油被汽车消耗。据美国能源基金会提供的数字显示,中国机动车目前每年消耗了全国石油总产量的85%。因此,优化我国交通运输业的能源结构,降低交通运输业对石油的依赖度,成为了当前急需解决的的问题。使用新能源代替不可再生的石油资源成为了政府的重要工作之一,大力研发、生产新能源汽车也成为了各个汽车企业的重要课题。通过发展新能源交通,能够降低石油

18、在我国能源消费结构中的比重,减缓我国对石油需求量的急剧增长,减少对进口石油的依赖,促进我国的能源安全。1.1.3.2 节能减排近年来,随着工业化的发展,环境污染日益严重,如何保护环境已经成为人们关注的热点之一。国家统计局公布,截止 2012 年底,我国汽车保有量达12089 万辆。汽车尾气排放已成为城市大气污染和噪音污染的重要来源。据统计,大气中80%一氧化碳来自汽车尾气排放。近日热议的2.5 微米以下的细颗粒物(PM2.5)相当一部分来自机动车尾气。机动车辆数目的迅速增加,使得交通噪声成为城市的主要噪声来源。来自北京市环保局公布的监测数据显示,在建成区道路交通噪音方面,城区部分 2001 年

19、是 67.9 分贝,到 2011 年这一数据已经是 69.6 分贝,最高的 2010 年达到了 70 分贝。为了营造良好的城市环境,必须减少汽车尾气排放和噪音污染。新能源汽车本身并不排放污染大气的有害气体,在清洁能源的制造过程中,除硫化物和微粒外,其他污染物的排放显著降低,产生的硫化物和微粒可以通过集中处理,将污染降至最少。同时,电动汽车具有静音性,由于不存在发动机,在减排方面电动汽车优势更加突出。同时电动汽车还能有效减少噪音污染。与燃油相比较电动汽车系统没有发动机,电动机只会产生少量的电磁噪声和机械噪声,通常其噪声比同类型燃油车辆低10 至 15dB。从技术角度看,电动汽车能源利用效率也高于

20、燃油汽车。在交通堵塞时,电动汽车发动机不需要怠速运转,瞬态不耗能;制动时电动机可以起到发电机的作用,也就是说能把汽车动能转化成电能储存进蓄电池。另外,有研究表明,等量的原油经过粗炼送到电厂发电,再充入电池,驱动电动机带动汽车的能量利用效率,要比精炼成汽油后,经过运输、加油,再经汽油机驱动汽车高8 个百分点。1.1.3.3占领汽车产业制高点9 加快新能源汽车的发展,对中国实现汽车产业的跨越式发展,从汽车大国迈向汽车强国具有战略意义,是难得的历史机遇。中国汽车制造业规模,已步入世界前列,汽车销量位居世界第一,但是在发动机、控制等技术方面,仍然远远落后于欧美日韩等国家,也就是说我国的汽车业并不具备强

21、有力的自主知识产权,而且在未来几十年,甚至上百年内我国仍难摆脱这种缺乏核心技术的尴尬地位。在新能源汽车领域,虽然美日开展研究较早,但科技水平差距并非不可逾越。目前,我国拥有世界最大的汽车市场,拥有政府政策和资金的支持,并且在动力电车方面,我国还掌握着核心技术,处于世界领先地位。我国的汽车企业完全可以利用这一有利时机,大力发展新能源汽车,力求在新一代汽车技术上取得突破,在新能源汽车方面与国外汽车品牌展开竞争,并带动传统能源汽车的发展,从而实现我国汽车产业的跨越式发展。1.1.3.4 优化产业结构,提高经济效益与新能源汽车相关的产业有传统汽车行业、汽车零配件行业、燃料电池及蓄电池行业、电动机行业、

22、新能源制造业、电子行业,1.2 环境对新能源汽车的行业影响分析1.2 新能源汽车发展环境1.2.1 新能源汽车政策环境分析（1）新能源汽车行业的主要政策我国政府把新能源汽车产业列为七大战略性新兴产业之一，并确定了新能源汽车产业发展的大方向，根据十二五规划草案，到 2015 年，中国将促进汽车产业、汽车相关产业、城市交通基础设施和环境保护的协调发展。中国汽车业做大做强要以自主品牌为基础，预计 2015 年，中国自主品牌轿车国内份额要超过40%，中国自主品牌乘用车国内市场份额要超过 50%，实现中国自主品牌汽车市场份额比例的进一步扩大。预计 2015 年产销量达到 2500 万辆，实现从汽车制造大

23、国向汽车制造强国的转变。此外，2015 年，中国自主品牌汽车出口占产销量的比例要超过 10%，实现中国汽车产业从依靠内需市场转变为大规模走出国。从 2009 年至今，中央政府相继出台一系列的产业政策和规划，用以推动、规范和帮助新能源汽车产业的发展。2012 年 3 月，科技部公布电动汽车科技发展“十二五”专项规划，确立了纯电驱动技术转型战略，着力推进关键零部件技术、整车集成技术和公共平台技术的攻关与完善、深化与升级。随后不久，国务院发布 节能与新能源汽车产业发展规划10（2012-2020 年），称将以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向，当前重点推进纯电动汽车和插电式混合动力

24、汽车产业化。此前几年间，有关部门还先后推动了“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广应用工程、私人购买新能源汽车试点财政补助资金管理暂行办法、关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定等的开展或施行。汽车评论员贾新光表示，这一系列举措所形成的合力，保持了较高的政策热度，从战略、技术、推广等多个层面推动产业成长，对车企的行动也有着重要的指引作用（2）新能源汽车行业的发展规划发改委召开国家战略性新兴产业“十三五”发展规划专家座谈会，将储能与分布式能源、新能源汽车纳入战略性新兴产业发展行动的计划。中共中央、国务院印发 国家创新驱动发展战略纲要，其中明确攻克大规模供需互动、储能和并网关键技术、推动新能源汽车、

25、智能电网等技术的研发应用。国家战略性新兴产业“十三五”发展规划（征求意见稿）纳入储能与分布式能源、新能源汽车，同时国家创新驱动发展战略纲要明确攻克大规模供需互动、储能和并网关键技术，推动新能源汽车、智能电网等技术的研发应用。两份文件显示储能、分布式能源、新能源汽车仍是今年的发展重点，我们将持续关注相关领域。1.2.2 新能源汽车经济环境分析中国国民经济的飞速发展，促进居民汽车保有量的增长。据国家统计局数据,2005-2014 年年均增长高达15.61%。然而汽车数量的增长带来了石油能源减少、环境污染、城市空间拥挤等问题，于是新能源汽车得到飞速发展。2014 年全球市场共销售353522 辆电动

26、汽车,同比增长53%。据工信部统计，2015 年 1-6 月，中国新能源汽车累计生产7.85 万辆，同比增长 3 倍。新能源汽车市场拥有巨大的前景，这一点毋庸置疑。本文将通过上下两篇，从市场分析、发展趋势、产业研究、案例分析四个方面，进行新能源汽车市场及生态分析。1.2.3 新能源汽车技术环境分析一、混合动力汽车混合动力汽车是指在特定条件下，至少可以从两种或两种以上能量储存器、能量源或能量转化器获取驱动能量的汽车。从狭义上讲，混合动力汽车是同时装备两种动力源，一般为采用传统燃料（汽油和柴油）的发动机，同时配以电动机来改善低速动力输出和燃油消11 耗的车型。通过电动机，可以按照实际工况进行灵活调

27、控，使发动机保持在综合性能最佳的工况下工作，从而降低油耗和排放。根据混合动力驱动的联结方式，混合动力系统主要分为以下三类：一是串联式混合动力系统。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。这种动力系统在城市公交上的应用比较多，轿车上通用沃蓝达（Volt）就是此种方式。二是并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统：传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单，成本低。本田

28、的 Accord 和 Civic 采用的是并联式联结方式。三是混联式混合动力系统。混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂，成本高。丰田的Prius 采用的是混联式联结方式。不同驱动方式的混合动力系统示意图根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，也就是常说的混合度的不同，混合动力系统还可以分为以下四类：一是微混合动力系统。代表的

29、车型是PSA 的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz。这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机（一般为12V）上加装了皮带驱动启动电机，该电机为发电启动（Stop-Start）一体式电动机，用来控制发动机的启动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗和排放。从严格意义上来讲，这种微混合动力系统的汽车12 不属于真正的混合动力汽车，因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。一般地，电动机的峰值功率与发动机的额定功率之比小于5%。二是轻混合动力系统。代表车型是通用的混合动力皮卡车。该混合动力系统采用了集成启动电机（ISG）系统，与微混合动力系统相比，轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发

30、动机的启动和停止，还能够实现：（1）在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；（2）在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。一般地，电动机的峰值功率与发动机的额定功率之比小于5%15%。微混合动力汽车雪铁龙C3（左）和轻混合动力通用皮卡（右）资料来源：公开资料整理三是中混合动力系统。代表车型有本田旗下混合动力的Insight，Accord 和 Civic 都属于这种系统。该混合动力系统同样采用了ISG 系统。与轻度混合动力系统不同，中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增加了一个功能：在汽车处于加速或者大负荷工况时，电动机

31、能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。一般地，电动机的峰值功率与发动机的额定功率之比小于15%40%。四是重度混合动力系统。代表车型有丰田的普锐斯（Prius），该系统采用了272-650v 的高压启动电机，混合程度更高。与中混合动力系统相比，技术的发展将使得重度混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。一般地，电动机的峰值功率与发动机的额定功率之比大于40%。此外，根据充电形式的不同，还可分为普通混合动力（HEV）插电式混合动力（PHEV）系统。普通混合动力是指一般不需要进行单独充电，完全凭传统动力就可以达到混合动力的效果。而插电式混合动力一般来

32、说其电池容量较大（10KWh 左右），能够单独用电动机13 来进行驱动行驶较长距离，所以一般需要进行额外的对电池进行充电。代表车型有通用沃蓝达、丰田普锐斯插电版、比亚迪F3DM 等。二、纯电动汽车纯电动汽车本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易。另外，由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。纯电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分

33、利用，大大提高其经济效益。有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高。因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。纯电动汽车聆风（左）和比亚迪E6（右）优点：除了以上涉及到的节能环保优势外，其它优势体现在1.制造技术相对于混合动力简单；2.使用成本低，从目前国内的电力价格来看，其使用成本约为燃油车的1/3 左右；缺点：1.受限于现有电池的能量密度较低，目前还难以达到满意的续航里程；2.目前的电池较贵，没有形成经济规模，故购买价格较贵；3.受限于目

34、前基础设施（充电设备）不完善，充电还不是太方便。三、燃料电池汽车燃料电池汽车其实和纯电动汽车本质上没有太多区别，可以理解为都是靠电池提供动力，通过电机驱动汽车行驶。其最大的区别在于电池的不同，目前主要的纯电动汽车采用的电池种类有锂电池、镍氢电池、铅酸电池等传统的化学电源，而燃料电池则是以氢气、甲14 烷、甲醇、乙醇等为燃料，通过化学反应产生电流，其最大的区别在于传统的二次电池需要通过外部电力的输入进行充电，其能量转换过程为电能-化学能-电能；而燃料电池则是通过燃料的化学作用（注意不是经过燃烧），由化学能直接变成电能的。燃料电池的化学反应过程一般不会产生有害产物（以氢气为例），因此燃料电池车辆是

35、无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高23 倍，从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：1、零排放或近似零排放；2、降低了温室气体的排放；3、提高了燃油经济性。4、运行平稳、噪声低。缺点就是目前技术难度大、不成熟，燃料（氢气为例）储存不方便。四、替代燃料汽车替代燃料汽车主要是指以氢、燃气、甲醇、甲烷、二甲醚、生物乙醇等为燃料的汽车。之所以采用这些燃料，一方面主要是为了摆脱对石油的依赖，解决能源危机；另一方面也是为了降低排放，减少污染。以氢动力汽车为例，这是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储

36、量丰富等优势，因此，氢动力汽车被认为是传统汽车最理想的替代方案。优点：1.替代燃料汽车都是相对清洁的燃料汽车，替代燃料汽车的排放污染大大低于以汽油为燃料的汽车，尾气中不含硫化物和铅，一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物排放量均大幅降低（约6080%）。2.可显著降低汽车营运成本。以天然气为例，目前天然气的价格比汽油和柴油低得多，燃料费用一般节省50%左右，使营运成本大幅降低。3.除氢气外，其它替代燃料汽车都具有比汽油车更高的安全性，这主要是因为天燃气等替代燃料本身更高的燃点和较窄的爆炸极限。缺点就是1、替代燃料汽车的动力性略有降低。使用天然气时，动力性略下降515%；2、配套设施不是很完善，加气站

37、或替代燃料的供应点不多，还不具备大范围推广的条件。五、新能源汽车的主要技术路线虽然存在上述混合动力、纯电动（含燃料电池）、替代燃料汽车等多种新能源汽车技术路线，但是由于混合动力汽车开发的较早，技术也相对较为成熟，是目前应用范围最广的新能源汽车；而纯电动则由于节能减排最为明显、动力系统制造技术较为简单等原因，目前大部分汽车厂商的开发重点集中在混合动力、纯电动（含燃料电池）汽车上。比如，日本15 就提出了在城市里短途（小于或等于100km）采用纯电动，中途（500km 左右）采用混合动力，长途（500-800km）采用燃料电池的技术路线，得到了业内的大部分认可。所以，综合来看，混合动力和纯电动（含

38、燃料电池）可能会成为当前新能源汽车的主要发展方向。1、混合动力和纯电动汽车是当前的主要方向在上世纪90 年代，世界各国车企都在思考如何发展下一代汽车时，就各自制定了发展下一代汽车的路线。欧美各国车企集中精力在现有的发展传统的燃油汽车，以提高内燃机的燃效为目的。目前市场上的涡轮增压发动机的盛行就要拜他们所赐。而他们把更长远的目标定位氢动力汽车，即可以理解为以氢气为替代能源的汽车。而以丰田、本田为代表日本车企则以混合动力（含HEV 和 PHEV）为方向，以纯电动汽车（含燃料电池汽车）为更长远的目标来开发下一代汽车。从实际表现看来，混合动力和纯电动汽车由于节能效果显著（在一般城市路况下中度混合动力可

39、降低30%左右的油耗），大大的降低了燃油的消耗量，同时降低了排放等经济和环保效应明显，渐渐得到市场的认可，现在，许多欧美车企（奔驰、宝马、大众等）也开始开发混合动力汽车。所以，混合动力及纯电动汽车代表了新能源汽车的发展方向。2、电池的选择混合动力汽车，如前所述，基本上为油电混合。油，基本上就是汽油和柴油，而电，指的就是电池。电池有很多种，发展到今天，可用来作为车载电池候选的基本上就是铅酸电池、镍氢电池和锂电池。与铅酸电池、镍氢电池相比，锂电池更具有优势。这主要是由于汽车对电池有能量密度和功率密度的要求决定的。各种电池（超级电容器）性能比较工作电压（V）能量密度（Wh/kg）功率密度（W/kg）

40、循 环 次 数（次）成本安全性环保性铅 酸 电池2.0V 35 110 400 低较好差镍 氢 电池1.2V 80 230 700 高较好中16 锂 离 子电池3.2-3.7V 120-150 500 1000 中中中超 级 电容器500 50 万中好好从上表可以看出：铅酸电池作为新能源汽车的动力电池的可能性基本上被排除，因为一，能量密度低；这对于汽车这种有轻量化要求的产品来说，这是非常致命的；二，污染严重，从前段时间我国对铅酸电池行业的整顿就可以看出，迫于环保的压力，大规模的生产铅酸电池的规划已经不太现实，行业规模必须压缩和整顿，关停规模较小的生产厂家。再者因为循环次数少，所以难以应付汽车寿

41、命较长的要求，以上种种原因，可以判断铅酸电池将不可能成为新能源汽车的动力源，目前主要用在传统汽车的启动电源和电动自行车等应用领域上。相对于铅酸电池而言，镍氢电池具有充电速度快，使用寿命长，安全性能好等优势，目前普遍用作新能源汽车的动力电池，是最成熟的混合动力电池方案，如丰田的普锐斯，本田 Civic 等车均采用的镍氢电池。但是由于镍氢电池的重量、体积能量密度都较低（相对于锂电池），且因为含有稀土等贵金属，成本一直相对较高，同时还有“记忆效应”等原因，导致其作为动力电池的前景非常有限。而锂电池则具有体积小、能量密度高、功率密度高、环保性好等优点，且随着近年来成本显著降低后，锂电池将成为目前动力电

42、池的首选。而超级电容器同样因为能量密度低，难以满足混合动力汽车尤其是PHEV 的要求，但是却由于其能够极快速的充放电，在一定程度上弥补了其容量不足的缺点。目前已有将超级电容器和锂电池同时使用的混合动力系统出现，吸收了各自的优缺点，但系统设计复杂，目前还处于试验阶段。3、锂电池材料体系的选择目前看来，锂电池将成为新能源汽车的主要动力源，但锂电池材料的选择却有出现的分歧。这主要是目前锂动力电池还处于开发阶段，还不成熟，各个国家和地区乃至厂家的情况有所不同，导致不同厂家选择了不同的电极材料来生产动力电池。17 首先，我们来看锂电池材料体系的各项基本物理特性比较，从材料体系看，目前负极材料基本可分为碳

43、系材料和碳酸锂（LTO），与碳系材料相比，碳酸锂具有较高的电位平台（约 1.5Vvs Li/Li+），远高于析锂电位（理论上为0VvsLi/Li+，低温或大电流充电时会有所提高），而锂枝晶是构成锂电池内部短路，从而引起锂电池安全问题的主要原因。所以，碳酸锂材料体系都具有较好的安全性。另外，由于碳酸锂能够实现大电流的充放电，以及比较稳定的结构，所以碳酸锂体系电池一般具有较好的充电时输入特性和较高的功率密度，以及优良的循环寿命。但是，正由于其高的电压平台导致了电池较低的输出电压，从而导致了较低的能量密度。而对于正极材料来说，目前主要有Mn 系（LiMn2O4，及其掺杂物系列），三元系（NCM，NC

44、A）和磷酸盐系（LFP）等。从材料结构本身来看，Mn 系为尖晶石型结构，三元系为与钴酸锂（LiCoO2）相同的二维层状结构，磷酸盐系（LFP）为橄榄石结构。从材料结构来看，磷酸盐系结构的热稳定性最为稳定，Mn 系次之，三元系最差。所以，一般地讲，磷酸盐系电池的安全性会比较高，同时循环寿命也会比较好。在这里需要强调的是，这只是从材料本身来考虑的，而电池是一个电化学系统，整个电池的安全性要从系统的角度来衡量。也正是因为材料结构的原因，决定了三元系却具有更高的电位，因此，其能量密度会比较高。Mn 系材料则因为本身的比容量较低，所以由其制成的电池比容量会稍低，磷酸盐系材料则由于单位敷料量少及电压较低等

45、因素，导致其电池的能量密度在三种材料中最低。另外，由于磷酸盐系列具有较低的导电性（其电子导电性和锂离子导电性都比较低），所以，不适合于大电流充放电，所以其充放电特性会相对于Mn 系和三元系材料电池较差。成本方面，Mn 系和磷酸盐系材料由于不含贵重金属钴（Co），且原料二氧化锰（MnO2）和磷矿又因为比较普遍，容易获得，所以价格会相对较低，成本方面相对三元系材料具有优势。目前，对电池材料体系的选择大致可分为日韩和中美两大派。欧洲由于近期主要精力集中在提高传统内燃机的燃效方面（比如开发涡轮增压发动机），所以，基本上没有进行电池的研发，现有的混合动力系统的研发也是采取与外部电池厂商合作或外购电池的办

46、法。日本和韩国主要选择锰（Mn）系和三元系材料，其原因主要是一方面由于日本资源相对匮乏，第二为规避美国公司关于磷酸盐系列材料的专利，第三方面考虑到锰（Mn）系和三元材料电池具有稍高的能量密度，关键的是日本认为他们能够解决锰（Mn）系材料现有的高温及循环等问题，所以举国之力开发锰（Mn）系列材料，韩国情况也较为类似。美国则因为考虑到磷酸盐和铁盐等原料相当丰富，很容易获得，成本很低，另外，由于国内的A123 和 Vala18 nce 等公司掌握了大部分关于磷酸铁锂的核心专利，而且还由于磷酸盐材料的结构很稳定，具有很好的安全性和循环性能，所以主要采取此技术路线。对于中国来说，同样选择了与美国相同的磷

47、酸铁锂路线。这主要是考虑到以下一些因素。首先，磷酸铁锂材料本身具有很好的热稳定性，从而使生产的锂电池具备了很高的安全性能的基础，这是最吸引国内生产企业的地方。其次，橄榄石型的分子结构是材料具备很好的稳定性，从而使电池具备良好的循环性能。此外，相对便宜的价格也是国内公司考虑的因素，再加上Mn 系材料难以解决的高温衰减问题，使中国大部分企业都选择磷酸盐系列的技术路线。至于专利问题，国内公司通过深入研究，通过掺杂等手段，已经申请了相当数量的专利，在一定程度上解决了专利的问题。经过多年讨论和探索，目前国际上对于汽车能源和动力转型形成了比较一致的看法：各种高新技术特别是新型动力电池技术的进步给纯电动汽车

48、带来新的发展机遇；混合动力作为新型汽车能源动力技术共性平台继承了先进内燃机技术，结合了高效洁净的电力驱动方式，既充分利用现有燃料基础设施，又能包容各种代用燃料，已成为新型动力系统汽车产业化的典型代表；燃料电池作为一种新兴能量转换装置，尽管目前还存在很多需要克服的技术障碍，但其作为新一代汽车能源动力系统的远期解决方案仍然被看好，各种资助和示范验证正在进行；代用燃料汽车可以燃用天然气、液化石油气、生物柴油、合成燃料、醇类燃料、醚类等多种清洁替代能源，成为解决石油资源短缺的重要途径。电动汽车技术的重点和优先事项19 在车用动力电池领域，混合动力和纯电动车用动力电池负责储存并为电动机提供电能，其性能、

49、成本和安全性很大程度上决定着混合动力汽车和纯电动汽车的发展进程。从当前的技术水平以及发展趋势来看，铅酸电池的技术最为成熟，但比能量低、自放电率高、循环寿命低，始终无法成为理想的车用电池，正逐渐被其他新型电池所替代；镍镉电池具有大电流放电能力强、比能量高、维护简单等优点，但记忆效应严重、使用寿命较短、过度充电易发生爆炸、且易污染环境，在车用电池的运用上已基本被淘汰；超级电容器续航时间短暂，只能作为改善汽车性能和支持动力系统的辅助设备，无法成为汽车主动力源；镍锌电池拥有很好的兼容性，但寿命短、锌电极不稳定，在汽车用动力电池领域的研发呈现消退之势；镍氢电池是目前应用最为广泛的车用动力电池，由于其技术

50、成熟度和成本上的优势，在短期内仍将是混合动力汽车的首选动力；锂离子电池具有无记忆性、低自放电率、高比能量、高比功率、环保等诸多优点，应用前景较好，一旦成本问题得到解决，将取代铅酸电池和镍金属电池成为纯电动汽车和插电式混合动力汽车的主要动力选择。在车用驱动电机领域，最早在电动汽车中应用的直流电动机具有起步加速牵引力大、控制系统较简单、控制性能好等优点，但直流电机转速不高，其车辆在过载能力、转速范围、功率体积比、功率重量比、系统效率、使用维护性等方面都受到限制，逐渐不再应用在新研制的电动汽车上。交流感应电动机质量轻、功率覆盖面宽广、转速高、冷却自由度高、对环境适应性好、价格便宜、维修方便，控制性能