基于關(guān)鍵技術(shù)視角下的地方新能源汽車發(fā)展研究

南瓊，應(yīng)保勝，吳強(qiáng)，金杭，許小偉（武漢科技大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，武漢430081）

基于關(guān)鍵技術(shù)視角下的地方新能源汽車發(fā)展研究

南瓊，應(yīng)保勝，吳強(qiáng)，金杭，許小偉
（武漢科技大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，武漢430081）

根據(jù)國(guó)內(nèi)外新能源汽車發(fā)展、知識(shí)產(chǎn)權(quán)研究和技術(shù)聯(lián)盟發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合武漢新能源汽車生產(chǎn)實(shí)際，從整車、電池、電機(jī)及其控制、充電樁技術(shù)等幾個(gè)方面，剖析新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)難題及制約因素，探討武漢新能源汽車產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)技術(shù)需求，通過(guò)對(duì)整車、電池、電機(jī)及電控技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行分類研究，并提出適合武漢地區(qū)及相關(guān)企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展方向，為武漢市新能源汽車制定戰(zhàn)略決策提供總體思路和建議及理論依據(jù)。

新能源汽車；關(guān)鍵技術(shù)；技術(shù)現(xiàn)狀；發(fā)展建議

南瓊

畢業(yè)于武漢科技大學(xué)，碩士研究生學(xué)歷，主要研究方向：新能源汽車；已發(fā)表論文數(shù)篇

1　前言

中國(guó)新能源汽車迅速發(fā)展，各地方高度關(guān)注新能源與新能源汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。為突破新能源汽車核心關(guān)鍵技術(shù)，加快新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化，形成地方市新能源汽車產(chǎn)業(yè)的規(guī)模效應(yīng)和集群效應(yīng)，本文基于相關(guān)課題研究梳理武漢新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀，剖析地方新能源汽車存在的技術(shù)瓶頸及路線選擇，提出新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略總體思路、重點(diǎn)技術(shù)需求及政策建議，以全面提升地方新能源汽車核心競(jìng)爭(zhēng)力。

2　國(guó)內(nèi)外新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)概述

2.1國(guó)內(nèi)外新能源汽車市場(chǎng)與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

能環(huán)境污染和石油緊缺影響著世界，各國(guó)都在探索新能源來(lái)擺脫困境。在技術(shù)方面，我國(guó)與世界上最先進(jìn)的新能源汽車技術(shù)差距也不大，各國(guó)的出發(fā)點(diǎn)基本相同，并且我國(guó)在市場(chǎng)前景和政府支持力度方面上還有較大的優(yōu)勢(shì)，所以新能源汽車的前景可觀［1］。我國(guó)已經(jīng)初步形成以純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池的“三縱”，電池、電機(jī)、電控的“三橫”的研發(fā)布局和技術(shù)體系，動(dòng)力電池和電機(jī)技術(shù)也取得重要進(jìn)展，也基本掌握了新能源汽車整車開發(fā)技術(shù)。

目前，國(guó)內(nèi)外眾多高校及科研院所、各大汽車廠商在電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)研究上也取得不少成果，但電動(dòng)汽車遲遲未能產(chǎn)業(yè)化仍歸咎于車載動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電控多個(gè)技術(shù)難題，解決這些問(wèn)題對(duì)新能源汽車的普及及應(yīng)用有至關(guān)重要的意義。

2.2新能源知識(shí)產(chǎn)權(quán)及戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

新能源汽車現(xiàn)屬于新興行業(yè)，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)政策和發(fā)展戰(zhàn)略、知識(shí)產(chǎn)權(quán)系統(tǒng)研究則缺乏深度，研究重點(diǎn)應(yīng)偏向于技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域，此外近年學(xué)界對(duì)于綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略問(wèn)題的關(guān)注仍停留在宏觀政策層面，而專門研究綠色知識(shí)產(chǎn)權(quán)的文獻(xiàn)并不多見，而國(guó)際組織、發(fā)達(dá)國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)和智庫(kù)近十年來(lái)一直注重能源技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)研究，視野開闊、范圍廣泛［2］。近些年研發(fā)戰(zhàn)略聯(lián)盟在解決國(guó)內(nèi)外重大技術(shù)問(wèn)題上發(fā)揮著來(lái)越來(lái)越重要的作用，已成為一種國(guó)際化的研發(fā)思潮，是一種最具效力的研發(fā)模式［3］。通過(guò)技術(shù)聯(lián)盟可降低風(fēng)險(xiǎn)，擴(kuò)大技術(shù)研發(fā)資金來(lái)源，以提升新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新能力。

3　地方新能源汽車重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1武漢新能源發(fā)展概況

作為全國(guó)新能源汽車示范推廣試點(diǎn)城市，武漢產(chǎn)業(yè)環(huán)境較好，但大規(guī)模入市較困難，這也是全國(guó)其他新能源試點(diǎn)城市的縮影，技術(shù)和路線問(wèn)題仍是地方乃至全國(guó)面臨的棘手的兩大挑戰(zhàn)。技術(shù)問(wèn)題包括車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電控系統(tǒng)及動(dòng)力電池的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的改進(jìn)與完善；路線問(wèn)題則是各地區(qū)如何確立優(yōu)先路線來(lái)加快相關(guān)產(chǎn)品及整車的產(chǎn)業(yè)化速度。技術(shù)問(wèn)題關(guān)乎企業(yè)利益，路線問(wèn)題涉及群體利益。解決前一個(gè)技術(shù)問(wèn)題的關(guān)鍵，在于創(chuàng)建一個(gè)體系環(huán)境，包括投融資服務(wù)、法律服務(wù)等；而解決后一個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵，在于打破壟斷、鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)、鼓勵(lì)更多的企業(yè)和消費(fèi)者參與，讓市場(chǎng)來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)和路線［4］。總體來(lái)說(shuō)，武漢新能源汽車依然處于發(fā)展初期，關(guān)鍵核心技術(shù)仍需突破。

3.2武漢新能源發(fā)展存在問(wèn)題與制約因素

武漢具備發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，實(shí)際已經(jīng)形成了一批具有較強(qiáng)研發(fā)實(shí)力的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，但產(chǎn)學(xué)研結(jié)合有待突破，相關(guān)技術(shù)路線、發(fā)展方向不夠明確，關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人，西門子、博世等一直控制車載能源等核心技術(shù)，本土企業(yè)對(duì)于關(guān)鍵技術(shù)雖有進(jìn)步，但尚有多方面差距，此外企業(yè)引進(jìn)與消化吸收比低，以下從整車、電池、電機(jī)等幾個(gè)方面展開：

（1）整車技術(shù)，在整車核心技術(shù)層面仍與世界先進(jìn)水平存在一定差距，包括輕量化、電磁兼容等，例如輕量化方面，地方企業(yè)與國(guó)外設(shè)計(jì)能力相對(duì)較弱，新材料新工藝在CAE分析方面比較缺乏，縮短虛擬分析時(shí)間，快速投放產(chǎn)品到市場(chǎng)是亟待解決的問(wèn)題。武漢目前發(fā)展方向主要仍是小型汽車和公交、市政等公共車輛，插電式混合動(dòng)力是重點(diǎn)，純電動(dòng)汽車仍需加快研發(fā)速度和推廣示范。

（2）電池技術(shù)，常用的電池包括鉛酸、鎳氫及鋰離子電池，此外還有鋅空氣電池、超級(jí)電容器等類別。但據(jù)統(tǒng)計(jì)截止2015年初，《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》內(nèi)已有近150家新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的1600余款產(chǎn)品，累計(jì)總產(chǎn)量不足16萬(wàn)輛，但涉及動(dòng)力蓄電池配套生產(chǎn)企業(yè)卻有177家［5］。武漢地區(qū)對(duì)電池缺乏評(píng)價(jià)體系和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，一些企業(yè)缺乏研發(fā)基礎(chǔ)和保障一致性的生產(chǎn)工藝技術(shù)，在生產(chǎn)、管理、人才等方面也許要進(jìn)一步完善；且從事動(dòng)力電池研發(fā)的企業(yè)缺乏汽車相關(guān)生產(chǎn)背景，產(chǎn)品理念、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)與成本計(jì)算方法均與汽車行業(yè)不一致，甚至有一定差距，而建立研發(fā)戰(zhàn)略聯(lián)盟是比較合適的選擇。

鋰離子電池技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于零污染、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)等，是國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池發(fā)展的趨勢(shì)。雖產(chǎn)品一致性不斷改進(jìn)，但仍有諸多技術(shù)瓶頸，其正極材料、負(fù)極材料、隔膜技術(shù)、電解液實(shí)四大技術(shù)難題制約著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。以正負(fù)極材料為例，鋰電池以磷酸鐵鋰、錳酸鋰為主作為正極材料，主要原料電子級(jí)碳酸鋰的來(lái)源和生產(chǎn)技術(shù)，包敷碳和碳熱還原兩大核心技術(shù)均被國(guó)外壟斷；另外還包括鋰電池非碳負(fù)極的研究，隔膜技術(shù)，電解質(zhì)成分六氟磷酸鋰的制備等技術(shù)難題需要相關(guān)企業(yè)在生產(chǎn)工藝上取得突破。

（3）電機(jī)及控制技術(shù)，電機(jī)和控制器是電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，電機(jī)行業(yè)制造門檻高，武漢地區(qū)相關(guān)企業(yè)規(guī)模較小，擁有車用電機(jī)專用生產(chǎn)線企業(yè)較少，生產(chǎn)能力較弱。目前電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)一般采用的交流異步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單運(yùn)行可靠，但效率和功率密度都偏低，永磁電機(jī)具有高效率等優(yōu)點(diǎn)是車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要發(fā)展方向，但要滿足新能源汽車產(chǎn)業(yè)化要求，還需進(jìn)一步提高功率密度、降低成本，尚需要稀土工業(yè)的支撐。

（4）超級(jí)電容等，武漢自09年首輛公交電容電車推行至今，推行超級(jí)電容電車的研發(fā)和推廣進(jìn)展并不明顯，相關(guān)技術(shù)仍需繼續(xù)攻克。世界首款超級(jí)電容現(xiàn)代無(wú)軌儲(chǔ)能式電車已在寧波實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，充電時(shí)間短，使用壽命較長(zhǎng)，因此武漢應(yīng)同時(shí)加快推進(jìn)超級(jí)電容電車關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，爭(zhēng)取早日突破一批共性技術(shù)。

（5）充電樁及其他技術(shù)，武漢新能源汽車逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，努力實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，但充電樁一直是新能源汽車普及的瓶頸之一。在基礎(chǔ)設(shè)施方面武漢還需適度超前建設(shè)充電樁以及建設(shè)信息化安全維護(hù)管理的平臺(tái)，對(duì)新能源汽車的運(yùn)行安全管理進(jìn)行監(jiān)控。發(fā)展改進(jìn)充電樁相關(guān)技術(shù)問(wèn)題也尤為重要，充電樁所需電壓、電流較高，對(duì)現(xiàn)有的供電線路影響較大，安裝比較麻煩，需要提高充電樁的安全性、可靠性、快速充放電以及安裝便利性問(wèn)題。

4　武漢新能源汽車產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)技術(shù)需求及發(fā)展建議

4.1武漢新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)條件

4.2整車重點(diǎn)技術(shù)需求

4.2.1新能源汽車整車技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展

新能源汽車整車的發(fā)展趨勢(shì)是智能化，更節(jié)能環(huán)保，汽車共享和個(gè)性定制也是趨勢(shì)。在整車技術(shù)方面，根據(jù)我國(guó)公共交通及私人汽車市場(chǎng)的特色，已經(jīng)建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的混合動(dòng)力、純電動(dòng)、燃料電池、動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，并掌握了整車集成技術(shù)，很多企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出系列化的規(guī)模應(yīng)用的產(chǎn)品，并且已經(jīng)登陸了我國(guó)的汽車目錄［8］。但新能源汽車企業(yè)尚有諸多技術(shù)瓶頸未突破，如表1所示。

例如整車輕量化技術(shù)，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%，汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30%，空載情況約70%的油耗用在車身質(zhì)量上［9］。因此，有效減重可降低油耗及其產(chǎn)生的排放，對(duì)整車的燃油經(jīng)濟(jì)性及操縱穩(wěn)定性等方面大有裨益。寶馬通過(guò)集成設(shè)計(jì)的BMW i8輕量化系數(shù)達(dá)0.99。在我國(guó)，碳纖維復(fù)合材料一次成型技術(shù)生產(chǎn)電動(dòng)汽車項(xiàng)目迎合了國(guó)家未來(lái)工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，“新材料、新能源、新技術(shù)”主導(dǎo)下的輕量化汽車是推動(dòng)自主品牌在同國(guó)際先進(jìn)水平接軌的最佳時(shí)機(jī)。

表1　新能源汽車企業(yè)整車技術(shù)需求

4.2.2武漢市新能源汽車整車技術(shù)需求

在各地不僅是武漢，整車輕量化始終是新能源汽車研究的重要內(nèi)容之一，主要包括新材料的應(yīng)用；車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化；由于新結(jié)構(gòu)、新材料應(yīng)用引入的先進(jìn)制造工藝的使用三方面［10］。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，純電動(dòng)汽車布置了電池組，整車重量增加較多，輕量化問(wèn)題更加突出。整車和系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)方面結(jié)合整車實(shí)際，可通過(guò)結(jié)構(gòu)、材料等使系統(tǒng)得到優(yōu)化。目前新能源電池電機(jī)電控的綜合匹配小型化優(yōu)化技術(shù)有很大發(fā)展空間，可提供三電系統(tǒng)綜合解決方案的公司較少，小型化和集成化是重要發(fā)展趨勢(shì)之一。此外，例如故障診斷和高壓電安全管理技術(shù)、電池包散熱通風(fēng)設(shè)計(jì)、電磁兼容、強(qiáng)電安全技術(shù)等都是研究的重要領(lǐng)域。

4.3動(dòng)力電池重點(diǎn)技術(shù)需求及發(fā)展建議

4.3.1新能源汽車電池技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展

2.為保障辯論稿質(zhì)量，本文樣本由作者自己撰寫，而不是采樣于辯論現(xiàn)場(chǎng)。雖然有助于發(fā)現(xiàn)模擬英國(guó)議會(huì)制辯論的基本框架結(jié)構(gòu)和原理，但經(jīng)辯手深思熟慮后寫出的辯論稿與從實(shí)戰(zhàn)中錄制的樣本還是有一定區(qū)別的。

目前可用作純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的電池類型主要包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池。在可充電電池中，鋰離子電池由于具有高電壓、高能量密度、低自放電率、無(wú)記憶效應(yīng)等特性，已成為便攜式電子設(shè)備的首選電源［11］。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)的“高比能量、大容量鋰硫二次電池及電池組”技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)，其中能量密度達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平［12］。豐田工程師突破了對(duì)鎂電池技術(shù)的相關(guān)研究，比鋰電池安全性更高，但仍需數(shù)年對(duì)其進(jìn)行研究和開發(fā)。對(duì)于新能源汽車最為核心的動(dòng)力電池技術(shù)，國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)發(fā)布的《<中國(guó)制造2025>重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖（2015年版）》提出，到2025年我國(guó)的動(dòng)力電池系統(tǒng)電池單體比能量要達(dá)到400Wh/kg以上，成本需降至0.8元/Wh，系統(tǒng)成本降至1元/Wh。燃料電池系統(tǒng)體積比功率達(dá)到3kW/L，冷起動(dòng)溫度達(dá)到-30℃以下，壽命超過(guò)5000h，產(chǎn)能超過(guò)10萬(wàn)套［13］。

4.3.2武漢新能源汽車電池技術(shù)需求及建議

電池一直是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素，且武漢動(dòng)力電池相關(guān)企業(yè)還沒(méi)形成產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)工藝大部分還是手工作業(yè)，汽車整車廠對(duì)動(dòng)力電池要求很高，但需求量不大，兩者相互制約［14］。因此，要對(duì)車用動(dòng)力電池要進(jìn)行深層次分析，建立合理的評(píng)價(jià)體系和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)動(dòng)力電池相關(guān)技術(shù)指標(biāo)［15］等進(jìn)一步完善，一是需要政府和企業(yè)在電池研究上加大投入，二需要投入更多資金來(lái)分析整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)鏈，建立行之有效的電池評(píng)價(jià)體系和電池回收制度。

與電子產(chǎn)品用電池相比，車用動(dòng)力電池系統(tǒng)呈現(xiàn)大型化、成組化、模塊化、使用條件更加苛刻等特點(diǎn)，因此需加強(qiáng)對(duì)安全性、可靠性、一致性、環(huán)境適應(yīng)性等方面的要求，對(duì)企業(yè)提出不同于普通蓄電池生產(chǎn)企業(yè)的要求和條件。武漢地方車用動(dòng)力電池系統(tǒng)技術(shù)呈現(xiàn)以下趨勢(shì)和特點(diǎn)：鋰離子電池是武漢車用動(dòng)力電池的主流，混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力電池也在從鎳氫電池向鋰離子電池過(guò)渡，同時(shí)鋅空氣動(dòng)力電池的也在逐步克服技術(shù)難題，車用動(dòng)力電池在武漢呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢(shì)。

鋰離子電池技術(shù)方面，如表2所示，鈷酸鋰雖容量密度大但穩(wěn)定性不夠，錳酸鋰電池因綜合性能指標(biāo)良好目前仍是主流，磷酸鐵鋰電池主要因比能量低這個(gè)性能弱點(diǎn)發(fā)展受制，安全性和循環(huán)壽命兩個(gè)指標(biāo)均很好。目前鋰電池能量密度可達(dá)到150Wh/kg，成本2元/Wh，能量密度達(dá)500Wh/kg以上時(shí)，純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程才能與傳統(tǒng)汽車相當(dāng)，要達(dá)到這個(gè)技術(shù)，尚需要開發(fā)新型電池材料。關(guān)于發(fā)展鋰電子電池技術(shù)相關(guān)技術(shù)難題，一是通過(guò)技術(shù)研發(fā)從而加快武漢鋰電池正極材料磷酸鐵鋰等專利申請(qǐng)；二是圍繞國(guó)外企業(yè)的核心專利在外圍進(jìn)行布局；三是加強(qiáng)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池組合控制方面的研究。

表2　鋰電池技術(shù)指標(biāo)差異

鋅空氣電池電動(dòng)車與主流鋰電池相比，理論比能量接近于汽油，國(guó)外已處于樣品階段，未來(lái)有可能成為鋰電池的有力競(jìng)爭(zhēng)者。此外，武漢理工新能源有限公司正在研發(fā)的質(zhì)子交換膜電池兼?zhèn)錈o(wú)污染、低噪聲、可快速補(bǔ)充能量、具有模塊化結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，是替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)最理想的動(dòng)力裝置之一，質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可成為移動(dòng)裝備電源主要發(fā)展方向。

此外，東風(fēng)揚(yáng)子江針對(duì)電池方面提出純電動(dòng)客車“在線充電”技術(shù)，大幅降低排放甚至實(shí)現(xiàn)零排放，發(fā)展?jié)摿薮螅錆h地區(qū)已有部分純電動(dòng)公交應(yīng)用此類技術(shù)，較其他公交車身重量較輕且內(nèi)部空間寬敞，日續(xù)駛里程可達(dá)150公里以上。發(fā)展城市公交“在線充電”技術(shù)，是武漢結(jié)合自身特色發(fā)展的純電動(dòng)在線充電模式，有別于國(guó)內(nèi)其他雙源快充無(wú)軌電車，各項(xiàng)指標(biāo)完全符合國(guó)家新能源汽車定義，是城市公交較為科學(xué)的模式［17］。

改進(jìn)電池管理系統(tǒng)，進(jìn)一步改善促使電池具有更好的熱管理、高電壓安全管理以及電磁兼容等功能逐步完善，使電動(dòng)汽車最高車速、充電次數(shù)與電池成本等方面達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。增強(qiáng)電池電容融合技術(shù)，利用電容充放電快、循環(huán)次數(shù)高等特性，配合鋰離子電池儲(chǔ)電量大等優(yōu)點(diǎn)，可將提高續(xù)駛里程和最高車速，明顯提高行駛能量回收率。此廢舊電池的回收與利用，提高太陽(yáng)能及風(fēng)能等清潔能源的利用效率，太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電效率和發(fā)電功率，穩(wěn)定性等技術(shù)也是新能源重點(diǎn)技術(shù)的突破點(diǎn)之一。

4.4電機(jī)及其控制系統(tǒng)重點(diǎn)技術(shù)需求及發(fā)展建議

4.4.1新能源汽車電機(jī)及電控技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況

新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)，目前電動(dòng)汽車上應(yīng)用較為廣泛的還是異步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)和永磁電機(jī)等交流電機(jī)。大多數(shù)國(guó)家多使用異步電機(jī)或永磁同步電機(jī)，歐美國(guó)家多采用交流異步電機(jī)，如美國(guó)的Tesla純電動(dòng)汽車；日本電動(dòng)汽車多采用永磁同步電機(jī)，如豐田的Pruis、日產(chǎn)聆風(fēng)（Leaf）等。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和開發(fā)，交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在我國(guó)有公司已具備生產(chǎn)能力，并且有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。其中永磁電機(jī)一項(xiàng)技術(shù)—電機(jī)轉(zhuǎn)子磁體先裝配后充磁的整體充磁技術(shù)，在國(guó)內(nèi)只有較少公司掌握此項(xiàng)技術(shù)。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制技術(shù)直接決定電機(jī)性能的發(fā)揮程度，歐洲各企業(yè)，如大陸、聯(lián)電、AVL等，主要研究為電驅(qū)動(dòng)集成系統(tǒng)的整套解決方案向汽車廠商推廣；日本專注于混合動(dòng)力技術(shù)，研究的高性能控制元件，高集成度、小型化電機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)較大，在我國(guó)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)依然不夠成熟。電機(jī)控制方面，如關(guān)鍵部件控制器，雖已有部分公司已有研發(fā)旋轉(zhuǎn)變壓器的能力，但產(chǎn)品的精度、可靠性等方面與國(guó)外仍有差距。

4.2.2武漢市新能源汽車電機(jī)及其控制系統(tǒng)技術(shù)需求及建議

車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可歸納為：永磁化、數(shù)字化、集成化和智能化。與國(guó)外比還存在較大差距，政府應(yīng)聯(lián)合企業(yè)使電機(jī)新產(chǎn)品達(dá)到規(guī)模生產(chǎn)。武漢地區(qū)新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)目前有如下幾個(gè)的發(fā)展方向：一是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的小型集成化和輕量化，二驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，三是驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行降噪，四是在提高驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用壽命、可靠性等方面的同時(shí)，降低成本。總體來(lái)看，車用電機(jī)及其控制系統(tǒng)尚有很多技術(shù)需要攻克，雖一些新型無(wú)刷電機(jī)與非晶電機(jī)的研發(fā)，但相關(guān)理論與優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制策略方面尚不成熟，仍需進(jìn)一步突破。

5　武漢新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干建議

5.1形成研發(fā)技術(shù)聯(lián)盟，建立核心技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新機(jī)構(gòu)

在現(xiàn)有的政策環(huán)境基礎(chǔ)上，形成有武漢特色的地區(qū)技術(shù)聯(lián)盟及示范基地，以應(yīng)用為導(dǎo)向，技術(shù)為核心，產(chǎn)業(yè)為主線，整合材料、電池等產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源，通過(guò)形成聯(lián)盟來(lái)研發(fā)關(guān)鍵共性技術(shù)，例如相關(guān)電池企業(yè)合力突破相關(guān)技術(shù)難題，共享成果，合力支撐武漢新能源汽車示范應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。從技術(shù)跨越的角度出發(fā)，建立專門的關(guān)鍵技術(shù)的消化吸收再創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，積極突破國(guó)外技術(shù)封鎖，同時(shí)鼓勵(lì)企業(yè)及高校科研機(jī)構(gòu)在攻堅(jiān)克難的基礎(chǔ)上引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，例如整車的輕量化技術(shù)、電池材料和熱管理及電機(jī)控制技術(shù)等方面。

5.2構(gòu)建集約運(yùn)行開放式創(chuàng)新知識(shí)共享產(chǎn)業(yè)技術(shù)平臺(tái)

建立武漢新能源企業(yè)高效的產(chǎn)學(xué)研信息共享平臺(tái)、科技文獻(xiàn)資料管理平臺(tái)與統(tǒng)一的產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系及測(cè)試平臺(tái)，例如建立新能源整車、電池、電機(jī)及電控發(fā)展進(jìn)程的全世界最新研究成果信息數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)企業(yè)與高校科研院所的技術(shù)研發(fā)有明確指導(dǎo)意義，讓企業(yè)和高校研究人員能快速找到所需有效信息，高效進(jìn)行科研實(shí)踐。建立并完善知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理保護(hù)機(jī)制，逐步形成完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)制度體系，要加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)和管理，構(gòu)建新能源汽車全產(chǎn)業(yè)鏈的專利創(chuàng)新體系，以提升新能源汽車企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

5.3建成高效互補(bǔ)產(chǎn)學(xué)研基地，加快突破新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)

武漢雖高校車企云集，但在產(chǎn)學(xué)研領(lǐng)域合作深度不夠，各自為政的研發(fā)體系阻礙了新能源汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，因此建成高效互補(bǔ)的產(chǎn)學(xué)研基地，深化校企、企業(yè)之間的產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，例如目前武漢開發(fā)區(qū)與武漢理工大學(xué)合作研發(fā)新能源汽車，發(fā)揮各自資源優(yōu)勢(shì)，共同實(shí)現(xiàn)新能源汽車的研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化。

簡(jiǎn)而言之，首先企業(yè)以適應(yīng)性開發(fā)、生產(chǎn)工藝改造為主，滿足生產(chǎn)服務(wù)的技術(shù)支持同時(shí)，適當(dāng)開展前瞻性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)與應(yīng)用工作；其次，以武漢理工、華中科技大學(xué)、武漢科技大學(xué)等高校科研院所為基礎(chǔ)，充分利用區(qū)位優(yōu)勢(shì)以及資源，與東風(fēng)、揚(yáng)子江等加強(qiáng)技術(shù)對(duì)接，以新技術(shù)、新工藝等前瞻性研發(fā)為主，提高對(duì)新能源汽車共性技術(shù)問(wèn)題以及關(guān)鍵技術(shù)瓶頸的突破能力，加快科技成果的商品化、產(chǎn)業(yè)化和國(guó)際化；最后，政府對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)形成多點(diǎn)扶持，才能促使新能源汽車整車乃至整個(gè)產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展。

6　結(jié)語(yǔ)

武漢作為國(guó)家新能源汽車試點(diǎn)城市，面臨良好的發(fā)展機(jī)遇和制約其發(fā)展的諸多障礙和因素。在攻克新能源關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題方面，最關(guān)鍵的一環(huán)車用動(dòng)力電池，除繼續(xù)攻克鋰離子等主流動(dòng)力電池難題外，積極發(fā)展鋅空氣、質(zhì)子交換膜等電池技術(shù)，促使動(dòng)力電池多元化發(fā)展，同時(shí)需著重研究電池及其控制系統(tǒng)的安全性、可靠性和輕量化，集中力量突破一批長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)。此外，加強(qiáng)新能源汽車關(guān)鍵零部件研發(fā)，包括電機(jī)及其控制系統(tǒng)等，重點(diǎn)支持驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及核心材料，電動(dòng)化附件的研發(fā)等。

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專家推薦

何華強(qiáng)：

本文綜合現(xiàn)有新能源汽車及關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，分析當(dāng)前遇到的主要技術(shù)難題及制約因素，提出新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略總體思路、重點(diǎn)技術(shù)需求及政策建議，同時(shí)給出了針對(duì)武漢現(xiàn)狀的技術(shù)需求及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議。全文具有一定的技術(shù)及政策參考意義。

Local New Energy Vehicle Industry Development Based On The Perspective Of Core Technology

NAN Qiong，YING Bao-sheng，WU Qiang，JIN Hang，XU Xiao-wei
（College of Automobile and Traffic Engineering，Wuhan University fo Science and Tehnology，Wuhan 430081，China）

This paper introduced the development of new energy vehicles，research on intellectual property rights and development status of technology alliance at home and abroad. Combining with the actual production based on the vehicles，batteries，motors and theirs control，charging pile technology and the like，analyzing the Wuhan technical challenge for the development of new energy vehicles industry and constraints. In this paper，research on vehicles，batteries，motors and electric control technology in domestic and overseas status were classified，the suitable development direction of the key technologies of Wuhan area and related enterprises were proposed.As a result，the overall thinking，suggestions，and theoretical basis for the new energy automobile enterprise in Wuahan were provided.

new energy vehicle； key technology； technical state； development suggestions

2016-04-14

U461.72

A

1005-2550（2016）04-0071-07

10.3969/j.issn.1005-2550.2016.04.013