新能源汽车规划(新能源汽车规划路线图)
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能源危机日益严重的今天,加强对汽车动力来源的合理控制十分必要。新能源汽车作为替代传统能源汽车的一种可持续交通工具,逐渐成为现代交通中的重要工具。
(一)新能源汽车技术研发现状及方向。
在新能源汽车的发展战略中,世界各个国家和地区都依据自己的评估做出了不同的选择,目前大多数国家的未来战略目标基本锁定混合动力、纯电动和燃料电池三种新能源汽车。而这三种新能源汽车都是用电池作为燃料,因此各国对相关电池技术的研发及推广也采取了不同的扶持策略。
1. 国内外新能源汽车研发现状。
对于新能源汽车的研究,各国都有不同的侧重点,比如日本着重于混合动力汽车,而欧洲则是以生物能源汽车开发为主。国外除了对新能源汽车本身进行技术研发以外,对于其相关的设施和产业也有所研究,日本政府在燃料电池上投入将近280亿日元的技术开发费用,此外在城市中建设了大量的充电装置,在超市、停车场等地方安装了充电插座,便于驾驶员使用。
美国政府在不同时期分别制定了不同的发展计划,如:克林顿时期以发展混合动力汽车为计划;布什时期提倡使用燃料电池汽车;而奥巴马时期则以大力发展新能源汽车技术为计划。美国还采取了一系列的措施建设发展新能源汽车需要的附属设施,如在美国的一些州以及居民区、商场等地方都建设了充电设施,为电动车能够保持动力提供了条件。德国走先研发、后市场的道路,首先确立电池与蓄电装置、电动车辆技术基础设施技术与系统网络集成三大重点技术研发领域。政府与工业界共同成立电动汽车国家平台,政府不补贴购车者,而是与车辆、能源、电力、销售等领域的企业共同出资,开发使用系统性产品,并强调在使用中对产品进行优化,以提高社会对电动汽车的认可度。
我国政府越来越重视新能源汽车的发展,加大了经济投入,用于研发新能源汽车技术。近几年,我国加强了企业与高校的合作水平,提高了生产与研发方面的技能。在一些汽车零部件与电池研发等方面,我国已经初具规模。
2. 新能源汽车关键技术发展现状。
从新能源汽车的技术发展关键点来看,电池、电机以及电机控制的技术发展是制约新能源汽车发展的关键因素(表2-1)。
表2-1 主要新能源汽车技术路线比较
类型 | 燃料电池汽车 | 纯电动汽车 | 混合动力电动汽车 |
驱动方式 | 电机驱动 | 电机驱动 | 电机驱动+内燃机驱动 |
能量系统 | 燃料电池 | 蓄电池 | 蓄电池内燃机发电单元 |
技术发展关键点 家中所有电器及办公室的电器使用完要随手关掉电源:不要让电器长时间处于待机状态,空调温度设定在24~28℃之间,买冰箱应买省电型的,看电视音量要适中。 | 燃料电池发动机技术、燃料寿命、驱动系统 | 电池系统集成与控制技术、充电技术 | 动力电池系统集成和控制技术、驱动系统匹配控制 倡导“135”出行方案。即:1公里以内步行,3公里以内骑自行车,5公里乘坐公共交通工具。培养垃圾分类习惯的好习惯。区分“有害垃圾、干垃圾、湿垃圾和可回收物”,确保有害垃圾单独投放,逐步做到干、湿垃圾分开,努力提高可回收物的单独投放比例。不使用一次性纸杯、餐盒、筷子等物品。 |
技术成熟度 | 研发中 | 已成熟、有销售 | 最成熟、有销售 |
在新能源汽车电池、电机、电控技术发展方面,国内和国外的技术发展存在着较大的差距(表2-2)。在电池技术研发领域中,能量密度是一个非常重要的指标。因为总电量=电池数量×电池能量密度,所以电池的能量密度是影响里程长短的重要因素。而电池的正极材料又是极大提升电池能量密度的突破点。国内的正极材料多以磷酸铁锂为主,在能量密度上远低于国外以锰酸锂和三元材料为主的能量密度,故在电池技术发展方面,国内和国外的实力差距较大。
前瞻产业研究院《2018-2023年中国新能源汽车电机及控制器行业市场需求与投资规划分析报告》数据显示,在电机技术发展领域,因为我国具有稀土资源的优势,生产的主流电机是永磁同步电动机,在技术方面和日韩国家接近,而相较于欧美国家的交流异步电机,则具有尺寸小、质量轻的优势。
在电控技术发展领域,IGBT,即绝缘栅双极型晶体管的发展对于电控技术的突破和电控成本的降低极为关键。但是纵观全球市场的竞争格局,欧美国家在IGBT的技术上,有着绝对的优势,在功率分立器件和功率IC方面都做得极好,而日本企业在功率IC方面不如欧美国家,但是分立功率器件方面做得较好。而中国由于企业研发起步晚,在IGBT的研发方面和欧美和日本的技术差距较大。
综上,我国在电池、电控方面的技术发展都和国外有着较大差距,而在电机的技术发展中,得益于稀土资源的优势,水平接近。
表2-2 电池、电机、电控的技术突破点及国内外发展现状
类型 | 技术突破点 | 国内发展现状 | 国外发展现状 |
电池 | 电池能量密度的提高,取决于正极材料的技术突破,正极材料主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂及三元材料等。 | 国内多生产磷酸铁锂为主,其能量密度为130mAh/g-150 mAh/g。 | 国外的正极材料则多选取锰酸锂和三元材料,其中锰酸锂生产技术多掌握在日韩企业手中,锰酸锂的能量可达150 mAh/g,而除了日本以外的正极材料核心技术国则多生产三元材料,其能量密度为170 mAh/g-200 mAh/g。 |
电机 | 降低电机运行中温度升高,轻量化以及小型化,目前市场上主要有交流异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机。 | 我国因为具有稀土资源的优势,故电动机的主流是永磁同步电动机,这一机型具有转矩和功率密度大、尺寸小、重量轻的优点。 | 欧美国家多使用交流异步电机,优点是点击成本低、结构简单,但同时具有调速范围小,转矩特性不理想的问题,而日韩企业则多使用永磁同步电动机。 |
电控 | 电控系统中,40%的成本来自IGBT,即绝缘删双极型晶体管,其具有自关断的特征,IGBT的功能研发对电控系统极为关键。 | 中国企业研发起步晚,在半导体材料研发,特别是高端产品IGBT研发方面,和国外企业有较大差距。 | 美国IGBT处于世界领先水平,在电压等级上占据绝大的优势,欧洲则是产品线齐全,无论是功率IC还是功率分离器件都具有领先实力,日本在分立功率器件方面做得较好。 |
停开办公区域电视、电扇等非办公电器,关闭不使用的办公设备电源,减少办公设备待机能耗。不使用一次性办公用品和一次性水杯。
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- 编辑:王智
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