一、综述
国务院总理温家宝2009.11.3日上午在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话。强调要高度重视新能源产业发展，……加快构建以低碳排放为特征的工业、建筑、交通体系。要努力走在全球新能源汽车发展的前列，尽快确定新能源汽车的技术路线和市场推进措施，推动中国汽车工业跨越发展。
低碳经济以“低能耗、低排放、低污染”为主要特征，以此为中心衍生出较多的投资主线，包括新能源汽车为代表的新能源行业。
未来25年中国将新增2.7亿辆汽车，若电动汽车占乘用车总量的20-30%，那么，中国国内电动汽车市场可达到7000亿-1.5万亿人民币。近期中国重点发展的三种电动汽车的应用方向分别是：|
1.混合动力车在商用车和家用轿车领域占主体；
2.蓄电池电动车发展为中国特色，产品覆盖大宗交通工具、电动自行车、摩托车和微型轿车；
3.燃料电池汽车应用在公共交通领域。
为新能源汽车的发展，我国已筹备10年。
早在1999年我国就先后组织了系列科研攻关和产业化示范项目。2000年开始科技部成立国家863计划电动汽车重大专项组。经4年努力，研发出了具有我国自主产权的纯电动、混合动力、燃料电池轿车和客车的实用化样车，并在部分城市开展了示范运行。
国家已制定了《节能与新能源汽车技术政策》（草案），现已开始征求企业意见。据了解，该《政策》内容不仅涉及传统汽车节能的技术标准，还包括电动车在内的新能源汽车的技术标准。
“2009年有望成为中国新能源汽车产业元年！”
标准先行 十大车企联手开发电动车
在日产、通用等国际车企加快电动车产业化进程的同时，国内影响力最大的十家车企也开始联手推动电动车相关标准的制定。2009年8月中旬，十大车企将在中国汽车工业协会（简称中汽协）的召集下共同开始电动车标准制定的相关工作。这十大车企是上汽、一汽、东风、长安、广汽、北汽、华晨、奇瑞、重汽和江淮。
“三纵三横”研发布局
当前，国家有关部门对电动车等新能源汽车的发展高度重视。科技部电动汽车重大专项确定了以燃料电池汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车三种车型为“三纵”，多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”的“三纵三横”研发布局。
未来两年内，汽车制造商们将难以满足市场对电动汽车（以及为其提供动力的锂电池）的需求。
雷诺-日产(Renault-Nissan)首席执行官卡洛斯•戈恩(Carlos Ghosn)预计，未来两年内，汽车制造商们将难以满足市场对电动汽车（以及为其提供动力的锂电池）的需求。戈恩在日内瓦车展上表示，雷诺和日产有望从中获益，因为到2011年时，它们将是“市场中唯一”能够提供电动汽车的厂商。他表示：“如果我今天必须打个赌，我会说，我们会很快面对电动汽车产能不足的局面。我所看到的一切均表明，在2011年或2012年，我们将不得不拼命扩建电池和汽车的产能。”
（一）新能源汽车的规则
《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》已于2009年7月1日正式实施。
（二）新能源汽车的定义
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
（三）新能源汽车的类别
1.混合动力汽车（HEV），
2.纯电动汽车（BEV），包括太阳能汽车
3.燃料电池电动汽车（FCEV）
4.氢发动机汽车
5.其他新能源 如:高效储能器、二甲醚、燃气、醇醚、灵活燃料汽车（FFV）汽车等各类别产品。
二、基本知识
（一）混合动力汽车（HEV）
1.混合动力汽车定义
混合动力车（Hybrid Electrical Vehicle,简称HEV)，是使用两个或两个以上不同的动力源来推进车辆行驶的车辆，混合动力汽车的英文缩写是HEV。基本结构是在电动汽车（EV）和燃料电池电动车（FCEV）的基础上增加一套辅助动力系统---动力发电机组或某种原动机。原动机可以是内燃机、燃气轮机等热机。
混合动力汽车是指同时装备两种动力来源——热动力源（传统的汽油机或者柴油机）与电动力源（电池与电动机）的汽车。就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，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。其目的通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放，减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。
2.混合动力车的工作原理
混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。
以串联混合动力电动汽车为例，介绍一下混合动力电动汽车的工作原理。
在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出可以满足车辆要求，辅助动力系统不需要工作。电池电量低于60％时，辅助动力系统起动：当车辆能量需求较大时，辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；当车辆能量需求较小时，辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。由于蓄电池组的存在，使发动机工作在一个相对稳定的工况，使其排放得到改善。
3.混合动力系统的分类
（1）按发动机和电动机的耦合方式不同，可分为：
串联式混合动力汽车(SHFV)、
并联式混合动力汽车(PHEV)、
混联式（中、并联式）（PSHEV）混合动力汽车三种形式
1）串联式混合动力系统
串联式混合动力电动汽车主要由发动机、发电机、驱动电机和蓄电池组等部件组成。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。发动机仅仅用于发电，发电机所发出的电能供给电动机，电动机驱动汽车行驶。发电机发出的部分电能向电池充电，来延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能来驱动电动汽车，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。在这种联结方式下，电池就象一个水库，只是调节的对象不是水量，而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节，从而保证车辆正常工作。这种动力系统在城市公交上的应用比较多，轿车上很少使用。
2）并联式混合动力系统
并联式混合动力电动汽车主要由发动机、发电/电动机和蓄电池组等部件组成。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。
3）混联式混合动力系统
混联式混合动力电动汽车主要由发动机、发电机、电动机、行星齿轮机构和蓄电池组等部件组成。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。
（2）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，混合动力系统分为以下四类：
1）微混合动力系统。从严格意义上来讲，这种微混合动力系统的汽车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。
2）轻混合动力系统。混合度一般在20％以下。
3）中混合动力系统。混合程度较高，可以达到30％左右 。
4）完全混合动力系统。混合度可以达到甚至超过50％。
（二）纯电动汽车（BEV）
目前人们所说的电动汽车多是指纯电动汽车，即是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车。它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。从外形上看，电动汽车与日常见到的汽车并没有什么区别，区别主要在于动力源及其驱动系统。即纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。
1.纯电动汽车简介
电动汽车是针对内燃机车辆提出来的概念。谓之“电动”，是因为它的能源是蓄电池而不是汽油（或柴油）等石油产品。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。一般采用高效率充电电池，或燃料电池为动力源。电动汽车无需再用内燃机，因此，电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱，由于电能是二次能源，可以来源于风能、水能、热能、太阳能等多种方式。
2.纯电动汽车结构
电动汽车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、控制器和辅助设施蓄电池六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此蓄电池汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速控制由控制器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。
蓄电池向电动机提供电能来驱动汽车。在制动或减速时，电机作为发电机来回收能量。
3.纯电动汽车工作原理
纯电动汽车，顾名思义，是由蓄电池的能量使电机驱动车轮前进；燃料电池区别于纯电动汽车，由常见的氢燃料电池不断的产生电能，并储存在蓄电池中，依然由电机驱动车轮。混合动力汽车是为解决纯电动汽车续驶里程短而提出的一种折中方案。它既有发动机，又有电机，可单独由电机驱动或发动机参与电机驱动。系统的复杂性增加，但是改善了发动机的工作状况而具有很高的燃油利用率，通常也把它归入电动汽车。
4.纯电动汽车分类
就开发的电动汽车来讲，可分三类：
（1）纯电动汽车（Pure EV）;
（2）混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle：HEV）;
（3）燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle：FCV）。
5.纯电动汽车优点
它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，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。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利用，大大提高其经济效益。
6.纯电动汽车的应用
纯电动汽车是完全由二次电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等)提供动力的汽车。目前纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家质检中心的型式认证试验, 各项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定。天津清源电动车辆有限公司、深圳雷天公司等单位研发的纯电动轿车,其整车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标已达到甚至超过国外同级别车型,初步形成了关键技术的研发能力。目前,进行纯电动汽车示范运行的城市有若干个,但是规模都比较小。
2005年1月,天津市的22辆轿车和1辆公共汽车的示范运行通过了国家验收。同年12月, 武汉市进行的95辆纯电动小型公共汽车(另有20辆混合动力公共汽车和3辆混合动力轿车)的3年示范运行也通过了国家验收。因为纯电动汽车受到续驶能力的约束,纯电动汽车试验主要集中在小型公共汽车上。根据“中国电动汽车网”报道,2006年1月,湖南省株洲市有50台小型电动汽车进行社区内运行, 该市有若干辆电动公共汽车也在运行中。同年4月,浙江省杭州市启动了电动汽车示范项目,6辆轿车和5辆公共汽车在市内进行示范运行。
7.纯电动汽车面临的问题
电动汽车的困难是目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1／3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
8.中国纯电动汽车现状
l 中国电动汽车虽然没有欧美等国家起步早, 但国家从维护能源安全,改善大气环境,提高汽车工业竞争力,实现我国汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑, 从“八五”开始到现在,电动汽车研究一直是国家计划项目, 并在2001年设立了“电动汽车重大科技专项”。通过组织企业、高等院校和科研机构, 集中各方面力量进行联合攻关, 现正处于研发势头强劲阶段,部分技术已经赶上甚至超过世界先进水平。“电动汽车重大科技专项”实施以来, 已成功开发出燃料电池汽车样车,累计运行数千公里; 混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过百万公里; 纯电动汽车已通过国家有关认证试验。
9.纯电动汽车的发展
电池是电动汽车发展的首要关键，汽车动力电池难在“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三个要求上。要想在较大范围内应用电动汽车，要依靠先进的蓄电池经过10多年的筛选，现在普遍看好的氢镍电池，铁电池，锂离子和锂聚合物电池。氢镍电池单位重量储存能量比铅酸电池多一倍，其它性能也都优于铅酸电池。但目前价格为铅酸电池的4-5倍，正在大力攻关让它降下来。铁电池采用的是资源丰富、价格低廉的铁元素材料，成本得到大幅度降低，也有厂家采用。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属，锂离子电池单位重量储能为铅酸电池的3倍，锂聚合物电池为4倍，而且锂资源较丰富，价格也不很贵，是很有希望的电池。
中国在镍氢电池和锂离子电池的产业化开发方面均取得了快速的发展。电动汽车其他有关的技术，近年都有巨大的进步，如：交流感应电机及其控制，稀土永磁无刷电机及其控制，电池和整车能量管理系统，智能及快速充电技术，低阻力轮胎，轻量和低风阻车身，制动能量回收等等，这些技术的进步使电动汽车日见完善和走向实用化。我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，中国已有10个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。中国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，假如中国人均汽车持有量达到现在全球水平---每1000人有110辆汽车，中国汽车持有量将成10倍地增加，石油进口就成为大问题。因此在中国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。
10.纯电动汽车的核心技术
发展电动汽车必须解决好4个方面的关键技术：
电池技术、
电机驱动及其控制技术、
电动汽车整车技术、
能量管理技术。
（1）电池技术。
电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。
到目前为止，电动汽车用电池经过了3代的发展，已取得了突破性的进展。
第1代是铅酸电池，目前主要是阀控铅酸电池(VRLA)，由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电，因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池。
第2代是碱性电池，主要有镍镉(NJ-Cd)、镍氢(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、锂离子(Li-ion)和锌空气(Zn/Air)等多种电池，其比能量和比功率都比铅酸电池高，因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程，但其价格却比铅酸电池高。
第3代是以燃料电池为主的电池。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反应过程，能量转化过程可以连续进行，因此是理想的汽车用电池，但目前还处于研制阶段，一些关键技术还有待突破问。
（2）电力驱动及其控制技术。
电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件，要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。目前，电动汽车用电动机主要有4类:
1）直流电动机(DCM);
2）感应电动机(IM);
3）永磁无刷电动机(PMBLM);
4）开关磁阻电动机(SRM)。
（3）电动汽车整车技术。
电动汽车是高科技综合性产品，除电池、电动机外，车体本身也包含很多高新技术，有些节能措施比提高电池储能能力还易于实现。采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料，优化结构，可使汽车自身质量减轻30%-50%；实现制动、下坡和怠速时的能量回收；采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎，可使汽车的滚动阻力减少50%；汽车车身特别是汽车底部更加流线型化，可使汽车的空气阻力减少50%。
（4）能量管理技术。
蓄电池是电动汽车的储能动力源。电动汽车要获得非常好的动力特性，必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能，就必须对蓄电池进行系统管理。
能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车，除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外，还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统，它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态，并根据各种传感信息，包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等，合理地调配和使用有限的车载能量；它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。
在电动汽车上实现能量管理的难点，在于如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。
（三）氢发动机汽车
氢是唯一不含碳的燃料，燃烧后生成水,不排放一氧化碳（CO）、氢化物（HC）及硫化物，没有二氧化碳这从全球降低排放二氧化碳的角度来看，也很有意义。在氢—空气混合气中，氧原子浓度大且氢燃烧时循环温度比较高，燃烧产物中无CO和HC。
当前以氢作为燃料的汽车其动力总成主要有两种形式：第一种是以燃料电池的形式，就是让氢气和氧气在特殊的催化剂的作用下发生电化学反应；第二种还是传统的活塞式内燃机，只不过以液态氢气替代了汽油、煤油等燃料。
目前，以上两种以氢气作为燃料的发动机的研究工作都在进行。两种方式都具有自己的优势，同时两种方式都存在有待解决的问题。
（四）其他新能源中的灵活燃料汽车（FFV）
灵活燃料汽车（FFV：Flexible Fuel Vehicle）主要是指能使用纯汽油、纯醇燃料以及不同比例的汽油及醇燃料的混合燃料的汽车。
根据试验研究结果表明，含有85%甲醇或乙醇及15%汽油的混合燃料（M85或E85）的综合性能较好。
（五）购买新能源汽车政府有补贴
财政部、科技部等四部委联合为１３个节能与新能源汽车示范推广试点城市授牌，并明确了政府将通过补贴消费者，做大市场的模式鼓励企业生产、研发节能与新能源汽车，此举将推动我国发展节能与新能源汽车迈上新台阶。
试点推广，即以财政政策鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车。中央财政对有关公共服务领域示范推广单位购买和使用节能与新能源汽车给予一次性补助，地方财政对相关配套设施建设及维护保养也将给予补助。
日前出台的《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》确认了补贴标准和补贴范围。此外，示范推广单位必须采取招标方式择优采购，并确定车型、数量、价格以及售后服务等。
1.补贴标准和补贴范围
2009年2月，财政部、科技部、发改委、工信部等四部委召开“节能与新能源汽车示范推广试点会议”。由于一些城市积极申请参与，参与“十城千辆”计划的城市名单目前已经增至13个，北京、上海等城市入选。长度10米以上的城市公交客车是当时补贴的重点，其中混合动力客车每辆最高补贴42万元，纯电动和燃料电池客车每辆分别补贴50万元和60万元。“这个试点收效非常好，已经推广了数千辆新能源汽车，今年打算扩大试点，并在部分城市启动个人购买新能源汽车的试点。”财政部和工信部在全国“两会”期间同时表示，个人购买新能源汽车将实行购置补贴。
财政部对混合动力汽车的补贴按照节油率分为五档补贴标准，最高每辆车补贴5万元;纯电动汽车每辆可补贴6万元;燃料电池汽车每辆补贴25万元。
十米以上城市公交客车另有标准，其中混合动力汽车分为使用铅酸电池和使用镍氢电池、锂离子电池两类，最高补贴额分别为8万元/辆和42万元/辆;纯电动汽车补贴标准为50万元/辆;燃料电池汽车的补贴标准最高为60万元/辆。
2.城市（13座）试点新能源汽车
2009年春节前，财政部、科技部发出《关于开展节能与新能源汽车示范推广工作试点工作的通知》，决定在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌等13座城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作；鼓励试点城市率先在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域推广使用节能与新能源汽车。
《通知》明确指出，中央财政重点对试点城市购置混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池等节能与新能源汽车给予一次性定额补助。《通知》同时要求地方财政安排一定资金，对节能与新能源汽车配套设施建设及维护保养等相关支出给予适当补助，保证试点工作顺利进行。不完全统计，中度混合动力汽车的平均成本比同类型汽油动力车贵30%至50%。
3.私人购买新能源汽车补贴试点（5个城市）
四部委2010年6月1日联合发布的《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》明确要求各级地方政府作为实施主体要继续在例如资金扶持、基础设施建设、电池回收体系构件上加大投入。
根据新能源汽车补贴政策，我国政府确定在上海、长春、深圳、杭州、合肥5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。补贴标准根据动力电池组能量确定，对满足支持条件的新能源汽车，按3000元/千瓦时给予补贴。插电式混合动力乘用车每辆最高补贴5万元。
地方政府开始发力加码国家补贴力度之大超预期：
深圳市于2010年7月6日举行私人购买新能源汽车补贴实施仪式，宣布在国家为插电式混合动力汽车每辆最高补贴5万元、纯电动每辆最高补贴6万元的基础上，将为两款车分别最高追加3万元和6万元补贴。
技术难点
目前新能源汽车科技攻关点在:
（1）电池能力。
（2）发动机系统
（3）电控系统。 |
