在當(dāng)前全球汽車工業(yè)面臨金融危機(jī)和能源環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)的情況下，發(fā)展電動汽車，實(shí)現(xiàn)汽車能源動力系統(tǒng)的電氣化，推動傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國際上已經(jīng)形成了廣泛共識。目前，我國已出臺許多政策，扶持和引導(dǎo)電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，政府意欲加速提高國內(nèi)電動車產(chǎn)業(yè)的競爭力，縮短成熟期，實(shí)現(xiàn)對國外汽車工業(yè)的“彎道超車”。電動汽車的發(fā)展步入關(guān)鍵時期，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。
一、電動汽車的定義和特點(diǎn)
新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車、氫發(fā)動機(jī)汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。 電動汽車是指以車載電源為動力，用電機(jī)驅(qū)動車輪行駛。所以混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車都被歸為電動汽車。
電動汽車之所以成為本世紀(jì)技術(shù)開發(fā)的寵兒，首先是因?yàn)殡妱悠囍苯硬捎秒姍C(jī)驅(qū)動，本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著減少。發(fā)電廠大多建于遠(yuǎn)離人口密集的城市，對人類傷害較少，而且發(fā)電廠的場所固定，有害排放物集中排放、清除較容易。由于電力可以從多種一次能源中獲得，如煤、核能、水力、風(fēng)力、光、熱等，可以很好地解除人們對石油資源日見枯竭的擔(dān)心。其次，電動汽車能夠充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備得到充分利用，大大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。有關(guān)研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電、充入電池、由電池驅(qū)動汽車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠停俳?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動汽車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量。
二、電動汽車主要技術(shù)
1. 電機(jī)及控制系統(tǒng)
純電動汽車以電動機(jī)代替燃油機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動而無需自動變速箱。相對于自動變速箱，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠。
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)能把高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速限制在一個窄的范圍內(nèi)，這是為何傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車需要龐大而復(fù)雜的變速機(jī)構(gòu)的原因；而電動機(jī)可以在相當(dāng)寬廣的速度范圍內(nèi)高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，在純電動車行駛過程中不需要換擋變速裝置，操縱方便容易，噪音低。
與混合動力汽車相比，純電動車使用單一電能源，電控系統(tǒng)大大減少了汽車內(nèi)部機(jī)械傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更簡化，也降低了機(jī)械部件摩擦導(dǎo)致的能量損耗及噪音，節(jié)省了汽車內(nèi)部空間、重量。
電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行駛中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件（電池、電機(jī)、電控）之一，其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)，它是電動汽車的重要部件。電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV 和純電動汽車EV 三大類都要用電動機(jī)來驅(qū)動車輪行駛，選擇合適的電動機(jī)是提高各類電動汽車性價比的重要因素，因此研發(fā)或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項(xiàng)性能要求，并具有堅(jiān)固耐用、造價低、效能高等特點(diǎn)的電動機(jī)驅(qū)動方式顯得極其重要。
電動汽車的驅(qū)動電機(jī)目前有直流有刷、無刷、有永磁、電磁之分，再有交流步進(jìn)電機(jī)等，它們的選用也與整車配置、用途、檔次有關(guān)。另外驅(qū)動電機(jī)之調(diào)速控制也分有級調(diào)速和無級調(diào)速，有采用電子調(diào)速控制器和不用調(diào)速控制器之分。電動機(jī)有輪轂電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)、有單電機(jī)驅(qū)動、多電機(jī)驅(qū)動和組合電機(jī)驅(qū)動等。
2. 純電動車的動力電池
動力電池是電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)，決定了它的續(xù)行里程和成本。
1）純電動車所需的動力電池
用于電動車的動力電池應(yīng)有的功能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：（1）安全性；（2）比能量；（3）比功率；（4）壽命；（5）循環(huán)價格；（6）能量轉(zhuǎn)換效率。這些因素直接決定了電動車的合用性、經(jīng)濟(jì)性。
2）超級電容器
超級電容器的優(yōu)勢是質(zhì)量比功率高、循環(huán)壽命長，弱點(diǎn)是質(zhì)量比能量低、購置價格貴，但是循環(huán)壽命長達(dá)50萬～100萬次，故單次循環(huán)價格不高，與鉛酸電池、能量型鋰離子電池并聯(lián)可以組成性能優(yōu)良的動力電源系統(tǒng)。
3）鉛酸電池
鉛酸電池生產(chǎn)技術(shù)成熟，安全性好，價格低廉，廢電池易回收再生。近些年來，通過新技術(shù)，其比能量低、循環(huán)壽命短、充電時發(fā)生酸霧、生產(chǎn)中可能有鉛污染環(huán)境等缺點(diǎn)在不斷克服中，各項(xiàng)指標(biāo)有很大提高，不僅可更好地用作電動自行車和電動摩托車的電源，而且在電動汽車上也能發(fā)揮很好的作用。
4）以磷酸鐵鋰為正極的鋰離子電池
負(fù)極為碳、正極為磷酸鐵鋰的鋰電池綜合性能好：安全性較高，不用昂貴的原料，不含有害元素，循環(huán)壽命長達(dá)2000次，并已克服了電導(dǎo)率低的缺點(diǎn)。能量型電池的質(zhì)量比能量可達(dá)120Wh/kg，與超級電容器并聯(lián)使用，可以組成性能全面的動力電源。功率型的質(zhì)量比能量也有70～80Wh/kg，可以單獨(dú)使用而不必并聯(lián)超級電容器。
5）以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子電池
鈦酸鋰在充電-放電中體積變化極小，保證了電機(jī)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定和電池的長壽命；鈦酸鋰電極點(diǎn)位較高（相對于Li /Li電極為1.5V），在電池充電時可以不生成鋰晶枝，保證了電池的高安全性。但也因鈦酸鋰電極電位較高，即使與電極電位較高的錳酸鋰正極配對，電池的電壓也僅約2.2V，所以電池的比能量只有約50～60Wh/kg。即使如此，這種電池高安全性，長壽命的突出優(yōu)點(diǎn)，也是其他電池?zé)o可比擬的。
三、 國內(nèi)外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀
目前，發(fā)展電動汽車，實(shí)現(xiàn)汽車能源動力系統(tǒng)的電氣化，推動傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國際上已經(jīng)形成了潮流。根據(jù)各大汽車公司發(fā)布的產(chǎn)品上市計(jì)劃，預(yù)計(jì)2012年前后將迎來國際電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一次高潮。電動汽車一旦取得市場突破，必將對國際汽車產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生巨大而深遠(yuǎn)的影響。因此，順應(yīng)國際汽車工業(yè)發(fā)展潮流，把握交通能源動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略機(jī)遇，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，動員各方面的力量，加快推動電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對搶占未來汽車產(chǎn)業(yè)競爭制高點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)我國汽車工業(yè)由大變強(qiáng)和自主發(fā)展至關(guān)重要，也十分緊迫。
一是各國政府相繼發(fā)布電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略和國家計(jì)劃，進(jìn)一步為產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。
美國奧巴馬政府實(shí)施綠色新政，把電動汽車作為國家戰(zhàn)略的重要組成，計(jì)劃到2015年普及100萬輛插電式混合動力電動汽車（PHEV）。日本把發(fā)展電動汽車作為“低碳革命”的核心內(nèi)容，并計(jì)劃到2020年普及包括電動汽車在內(nèi)的“下一代汽車”達(dá)到1350萬輛，為完成這一目標(biāo)，日本到2020年計(jì)劃開發(fā)出至少17款純電動汽車、38款混合動力車。德國政府在2008年11月提出未來10年普及100萬輛純電動汽車和插電式混合動力汽車，并宣稱該計(jì)劃的實(shí)施，標(biāo)志德國將進(jìn)入電動汽車時代。國家戰(zhàn)略的發(fā)布實(shí)施，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著十分重要的導(dǎo)向作用，必將進(jìn)一步加快國際電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程。
二是動力電池得到高度重視，研發(fā)投入急劇增加，電動汽車技術(shù)瓶頸突破的預(yù)期大大增強(qiáng)。
美國總統(tǒng)奧巴馬2009年8月宣布安排24億美元支持PHEV的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，其中20億美元用來支持先進(jìn)動力電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。日本政府提出“誰控制了電池，誰就控制了電動汽車”，并組織實(shí)施國家專項(xiàng)計(jì)劃，在2011年以前將投入400多億日元用于先進(jìn)動力電池技術(shù)研究，2010年左右新型鋰電池將規(guī)模應(yīng)用于下一代電動汽車。德國從今年起啟動了一項(xiàng)4.2億歐元的車用鋰電池開發(fā)計(jì)劃，幾乎所有德國汽車和能源巨頭均攜資加入。
三是各國政府加大政策支持力度，全力推進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)化。
一方面，政府加大對消費(fèi)者的政策激勵，加快電動汽車的市場培育。美國對PHEV實(shí)施稅收優(yōu)惠，減稅額度在2500美元和15000美元之間。日本從2009年4月1日起實(shí)施新的“綠色稅制”，對包括純電動汽車、混合動力車等低排放且燃油消耗量低的車輛給予稅賦優(yōu)惠，一年的減稅規(guī)模約為2100億日元，是現(xiàn)行優(yōu)惠辦法減稅額的10倍。英國從2009年4月1日起執(zhí)行新汽車消費(fèi)稅，對純電動汽車免繳消費(fèi)稅。法國對購買低排放（二氧化碳）汽車的消費(fèi)者給予最高5000歐元的獎勵，對高排放汽車進(jìn)行最高2600歐元的懲罰。另一方面，政府通過加大信貸支持等措施，鼓勵整車企業(yè)加快電動汽車產(chǎn)業(yè)化。美國政府對電動汽車生產(chǎn)予以貸款資助。2009年6月23日，福特、日產(chǎn)北美公司和Tesla汽車公司獲得80億美元的貸款，主要用于混合動力和純電動汽車的生產(chǎn)。歐盟在2009年上半年發(fā)放70億歐元貸款，支持汽車制造商發(fā)展電動汽車；此外，美國新的汽車燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)和歐盟新車平均二氧化碳排放法規(guī)，對汽車的技術(shù)要求大幅提高，如果不發(fā)展電動汽車技術(shù)，汽車制造商將很難達(dá)到新法規(guī)的要求。
四是純電動汽車得益于高性能鋰離子電池的發(fā)展應(yīng)用，受到各國政府和各大汽車公司的重新重視，產(chǎn)業(yè)化步伐不斷加快。
日產(chǎn)汽車公司宣布2010年在美國和日本銷售純電動汽車，計(jì)劃于2012～2013年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模上市，其量產(chǎn)車型“樹葉”已經(jīng)正式發(fā)布。三菱、雷諾、豐田、寶馬等汽車公司也開發(fā)出小型純電動轎車，并計(jì)劃在2012年前后批量上市。美國、日本、法國、德國、以色列等國政府都制定了純電動汽車推廣計(jì)劃，電動汽車充電系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目也陸續(xù)啟動。
隨著汽車造成的環(huán)境污染和石油危機(jī)日益嚴(yán)重，20世紀(jì)90年代以來，電動汽車研究開始受到重視。經(jīng)過近20年的研究，已經(jīng)在電動汽車關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成、試驗(yàn)應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了全面突破，目前世界上主要國家爭相開展產(chǎn)業(yè)化工作。
國外電動汽車研發(fā)成果
1993年美國政府組織企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)成立 “新一代汽車合作計(jì)劃”（PNGV），聯(lián)合開展電動汽車研究，法、德、日等發(fā)達(dá)國家紛紛采取政府引導(dǎo)、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合的方式加強(qiáng)電動汽車開發(fā)研究。
1997年以來，豐田汽車公司推出兩代 “Prius”混合動力轎車，截止到2004年底，豐田汽車公司累計(jì)銷量25萬輛混合動力轎車，占全球混合動力汽車總數(shù)90%。
2000年本田公司的“Insight”混合動力轎車投放市場，2002年Civic混合動力汽車投放美國市場。
1999年以來，本田汽車公司先后推出“FCX V1、V2、V3、V4、”燃料電池汽車，進(jìn)行可靠性、碰撞安全性、道路試驗(yàn)等內(nèi)容的認(rèn)證試驗(yàn)。
2001年以來，通用汽車公司先后推出了“Autonomy”、“Hy Wire”和“Sequel”三種燃料電池轎車，其中“Sequel”燃料電池轎車集成了燃料電池、線傳操控系統(tǒng)、輪轂電機(jī)和全鋁合金車身等先進(jìn)技術(shù)，是一部走向?qū)嵱没娜剂想姵仄嚒?/p>
國內(nèi)電動汽車研發(fā)成果
“十五”計(jì)劃期間，中國科技部投入8.8億元全面啟動863電動汽車重大科技專項(xiàng)，制定了“三縱三橫”的總體研發(fā)布局：以混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車為“三縱”，以多能源動力總成控制、驅(qū)動電機(jī)、動力蓄電池為“三橫”，全面構(gòu)筑電動汽車的技術(shù)平臺。
經(jīng)過多年的探索與努力，我國在新能源汽車電池、電機(jī)、電控三大關(guān)鍵技術(shù)上相繼取得突破，并開始產(chǎn)業(yè)化。
清華大學(xué)和天津清源電動車輛有限公司研制純電動轎車和純電動客車均已通過國家質(zhì)檢中心的型式認(rèn)證試驗(yàn)。
東風(fēng)汽車公司與武漢理工大學(xué)等籌資創(chuàng)建東風(fēng)電動車輛股份有限公司，開展混合動力汽車研發(fā)， 其開發(fā)的EQ6100HEV混合動力客車于2003年11月8日在武漢開始示范運(yùn)行工作，已累計(jì)運(yùn)行14萬多公里，載客15萬人次。
2004年一汽集團(tuán)和豐田汽車公司簽署協(xié)議，計(jì)劃引進(jìn)其“Prius”混合動力汽車技術(shù)，建設(shè)“綠色”汽車生產(chǎn)基地。
建立了電動汽車研發(fā)的國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)平臺、測試檢驗(yàn)平臺、政策法規(guī)平臺和示范應(yīng)用平臺。到目前為止，電動汽車整車產(chǎn)品13項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)已起草完成、5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)修訂完成、6項(xiàng)關(guān)鍵零部件產(chǎn)品測試規(guī)范也已確定。測試電動汽車動力蓄電池、驅(qū)動電機(jī)、燃料電池發(fā)動機(jī)等部件的6個公共檢測中心和試驗(yàn)平臺已分別在北京、天津、上海、大連建立起來。
經(jīng)過多年的技術(shù)研發(fā)、功能性樣車試驗(yàn)、示范性應(yīng)用，我國的電動汽車已經(jīng)具備了初步產(chǎn)業(yè)化條件。
四、 中國電動汽車未來發(fā)展展望
中國正在緊張研討《電動汽車科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃（草案）》，規(guī)劃的總體目標(biāo)是全面掌握電動汽車核心技術(shù)，培育自主研發(fā)能力，發(fā)揮市場和資源優(yōu)勢，形成有較強(qiáng)競爭力的電動汽車以及關(guān)鍵零部件工業(yè)體系。籌劃建設(shè)電動汽車充電站、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施，滿足電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求，完善電動汽車標(biāo)準(zhǔn)體系，建立有利于電動汽車發(fā)展的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)中國由“汽車大國”向“汽車強(qiáng)國”的轉(zhuǎn)變。
未來5年將是電動汽車從研發(fā)階段向產(chǎn)業(yè)化階段過渡的關(guān)鍵時期，也是中國將電動汽車產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)的關(guān)鍵5年。根據(jù)規(guī)劃的總體思路，“十二五”期間將重點(diǎn)開展7個方面的工作。第一，堅(jiān)持“三縱三橫”研發(fā)布局（即、以燃料電池汽車、混合動力電動汽車、純電動汽車三種車型為“三縱”，多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)、動力蓄電池及其管理系統(tǒng)三種共性技術(shù)為“三橫”）和“產(chǎn)業(yè)化研發(fā)”模式。第二，加大充電基礎(chǔ)設(shè)施科技創(chuàng)新力度，加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。第三，加快技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究，完善標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。第四，深化示范推廣，探索商業(yè)推動模式。第五，支持組建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、承擔(dān)科技計(jì)劃任務(wù)。第六，完善公共平臺，加強(qiáng)人才培養(yǎng)。第七，深化國際技術(shù)交流與合作，推動電動汽車國際化發(fā)展。
