在當前全球汽車(chē)工業(yè)面臨金融危機和能源環(huán)境問(wèn)題的巨大挑戰的情況下，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)，實(shí)現汽車(chē)能源動(dòng)力系統的電氣化，推動(dòng)傳統汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的戰略轉型，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，扶持和引導電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，政府意欲加速提高國內電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)的競爭力，縮短成熟期，實(shí)現對國外汽車(chē)工業(yè)的“彎道超車(chē)”。電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展步入關(guān)鍵時(shí)期，機遇與挑戰并存。
一、電動(dòng)汽車(chē)的定義和特點(diǎn)
新能源汽車(chē)包括混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)（BEV，包括太陽(yáng)能汽車(chē)）、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)、氫發(fā)動(dòng)機汽車(chē)、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車(chē)等各類(lèi)別產(chǎn)品。 電動(dòng)汽車(chē)是指以車(chē)載電源為動(dòng)力，用電機驅動(dòng)車(chē)輪行駛。所以混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)都被歸為電動(dòng)汽車(chē)。
電動(dòng)汽車(chē)之所以成為本世紀技術(shù)開(kāi)發(fā)的寵兒，首先是因為電動(dòng)汽車(chē)直接采用電機驅動(dòng)，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(chǎng)的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著(zhù)減少。發(fā)電廠(chǎng)大多建于遠離人口密集的城市，對人類(lèi)傷害較少，而且發(fā)電廠(chǎng)的場(chǎng)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(jiàn)枯竭的擔心。其次，電動(dòng)汽車(chē)能夠充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充電，使發(fā)電設備得到充分利用，大大地提高了經(jīng)濟效益。有關(guān)研究表明，同樣的原油經(jīng)過(guò)粗煉，送至電廠(chǎng)發(fā)電、充入電池、由電池驅動(dòng)汽車(chē)，其能量利用效率比經(jīng)過(guò)精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機驅動(dòng)汽車(chē)高，因此有利于節約能源和減少二氧化碳的排量。
二、電動(dòng)汽車(chē)主要技術(shù)
1. 電機及控制系統
純電動(dòng)汽車(chē)以電動(dòng)機代替燃油機，由電機驅動(dòng)而無(wú)需自動(dòng)變速箱。相對于自動(dòng)變速箱，電機結構簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、運行可靠。
傳統的內燃機能把高效產(chǎn)生轉矩時(shí)的轉速限制在一個(gè)窄的范圍內，這是為何傳統內燃機汽車(chē)需要龐大而復雜的變速機構的原因；而電動(dòng)機可以在相當寬廣的速度范圍內高效產(chǎn)生轉矩，在純電動(dòng)車(chē)行駛過(guò)程中不需要換擋變速裝置，操縱方便容易，噪音低。
與混合動(dòng)力汽車(chē)相比，純電動(dòng)車(chē)使用單一電能源，電控系統大大減少了汽車(chē)內部機械傳動(dòng)系統，結構更簡(jiǎn)化，也降低了機械部件摩擦導致的能量損耗及噪音，節省了汽車(chē)內部空間、重量。
電機驅動(dòng)控制系統是新能源汽車(chē)車(chē)輛行駛中的主要執行結構，驅動(dòng)電機及其控制系統是新能源汽車(chē)的核心部件（電池、電機、電控）之一，其驅動(dòng)特性決定了汽車(chē)行駛的主要性能指標，它是電動(dòng)汽車(chē)的重要部件。電動(dòng)汽車(chē)中的燃料電池汽車(chē)FCV、混合動(dòng)力汽車(chē)HEV 和純電動(dòng)汽車(chē)EV 三大類(lèi)都要用電動(dòng)機來(lái)驅動(dòng)車(chē)輪行駛，選擇合適的電動(dòng)機是提高各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)性?xún)r(jià)比的重要因素，因此研發(fā)或完善能同時(shí)滿(mǎn)足車(chē)輛行駛過(guò)程中的各項性能要求，并具有堅固耐用、造價(jià)低、效能高等特點(diǎn)的電動(dòng)機驅動(dòng)方式顯得極其重要。
電動(dòng)汽車(chē)的驅動(dòng)電機目前有直流有刷、無(wú)刷、有永磁、電磁之分，再有交流步進(jìn)電機等，它們的選用也與整車(chē)配置、用途、檔次有關(guān)。另外驅動(dòng)電機之調速控制也分有級調速和無(wú)級調速，有采用電子調速控制器和不用調速控制器之分。電動(dòng)機有輪轂電機、內轉子電機、有單電機驅動(dòng)、多電機驅動(dòng)和組合電機驅動(dòng)等。
2. 純電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力電池
動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)，決定了它的續行里程和成本。
1）純電動(dòng)車(chē)所需的動(dòng)力電池
用于電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力電池應有的功能指標和經(jīng)濟指標包括：（1）安全性；（2）比能量；（3）比功率；（4）壽命；（5）循環(huán)價(jià)格；（6）能量轉換效率。這些因素直接決定了電動(dòng)車(chē)的合用性、經(jīng)濟性。
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(cháng)，弱點(diǎn)是質(zhì)量比能量低、購置價(jià)格貴，但是循環(huán)壽命長(cháng)達50萬(wàn)～100萬(wàn)次，故單次循環(huán)價(jià)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(dòng)力電源系統。
3）鉛酸電池
鉛酸電池生產(chǎn)技術(shù)成熟，安全性好，價(jià)格低廉，廢電池易回收再生。近些年來(lái)，通過(guò)新技術(shù)，其比能量低、循環(huán)壽命短、充電時(shí)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，各項指標有很大提高，不僅可更好地用作電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)摩托車(chē)的電源，而且在電動(dòng)汽車(chē)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(cháng)達2000次，并已克服了電導率低的缺點(diǎn)。能量型電池的質(zhì)量比能量可達120Wh/kg，與超級電容器并聯(lián)使用，可以組成性能全面的動(dòng)力電源。功率型的質(zhì)量比能量也有70～80Wh/kg，可以單獨使用而不必并聯(lián)超級電容器。
5）以鈦酸鋰為負極的鋰離子電池
鈦酸鋰在充電-放電中體積變化極小，保證了電機機構穩定和電池的長(cháng)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(shí)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(cháng)壽命的突出優(yōu)點(diǎn)，也是其他電池無(wú)可比擬的。
三、 國內外電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現狀
目前，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)，實(shí)現汽車(chē)能源動(dòng)力系統的電氣化，推動(dòng)傳統汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的戰略轉型，在國際上已經(jīng)形成了潮流。根據各大汽車(chē)公司發(fā)布的產(chǎn)品上市計劃，預計2012年前后將迎來(lái)國際電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一次高潮。電動(dòng)汽車(chē)一旦取得市場(chǎng)突破，必將對國際汽車(chē)產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生巨大而深遠的影響。因此，順應國際汽車(chē)工業(yè)發(fā)展潮流，把握交通能源動(dòng)力系統轉型的戰略機遇，堅持自主創(chuàng )新，動(dòng)員各方面的力量，加快推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對搶占未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)競爭制高點(diǎn)、實(shí)現我國汽車(chē)工業(yè)由大變強和自主發(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(dòng)汽車(chē)發(fā)展戰略和國家計劃，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(dòng)汽車(chē)作為國家戰略的重要組成，計劃到2015年普及100萬(wàn)輛插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（PHEV）。日本把發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)作為“低碳革命”的核心內容，并計劃到2020年普及包括電動(dòng)汽車(chē)在內的“下一代汽車(chē)”達到1350萬(wàn)輛，為完成這一目標，日本到2020年計劃開(kāi)發(fā)出至少17款純電動(dòng)汽車(chē)、38款混合動(dòng)力車(chē)。德國政府在2008年11月提出未來(lái)10年普及100萬(wàn)輛純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)，并宣稱(chēng)該計劃的實(shí)施，標志德國將進(jìn)入電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代。國家戰略的發(fā)布實(shí)施，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著(zhù)十分重要的導向作用，必將進(jìn)一步加快國際電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程。
二是動(dòng)力電池得到高度重視，研發(fā)投入急劇增加，電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)瓶頸突破的預期大大增強。
美國總統奧巴馬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(lái)支持先進(jìn)動(dòng)力電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。日本政府提出“誰(shuí)控制了電池，誰(shuí)就控制了電動(dòng)汽車(chē)”，并組織實(shí)施國家專(zhuān)項計劃，在2011年以前將投入400多億日元用于先進(jìn)動(dòng)力電池技術(shù)研究，2010年左右新型鋰電池將規模應用于下一代電動(dòng)汽車(chē)。德國從今年起啟動(dòng)了一項4.2億歐元的車(chē)用鋰電池開(kāi)發(fā)計劃，幾乎所有德國汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化。
一方面，政府加大對消費者的政策激勵，加快電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)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(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)等低排放且燃油消耗量低的車(chē)輛給予稅賦優(yōu)惠，一年的減稅規模約為2100億日元，是現行優(yōu)惠辦法減稅額的10倍。英國從2009年4月1日起執行新汽車(chē)消費稅，對純電動(dòng)汽車(chē)免繳消費稅。法國對購買(mǎi)低排放（二氧化碳）汽車(chē)的消費者給予最高5000歐元的獎勵，對高排放汽車(chē)進(jìn)行最高2600歐元的懲罰。另一方面，政府通過(guò)加大信貸支持等措施，鼓勵整車(chē)企業(yè)加快電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化。美國政府對電動(dòng)汽車(chē)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(chē)公司獲得80億美元的貸款，主要用于混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)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(chē)制造商發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)；此外，美國新的汽車(chē)燃油經(jīng)濟性法規和歐盟新車(chē)平均二氧化碳排放法規，對汽車(chē)的技術(shù)要求大幅提高，如果不發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)，汽車(chē)制造商將很難達到新法規的要求。
四是純電動(dòng)汽車(chē)得益于高性能鋰離子電池的發(fā)展應用，受到各國政府和各大汽車(chē)公司的重新重視，產(chǎn)業(yè)化步伐不斷加快。
日產(chǎn)汽車(chē)公司宣布2010年在美國和日本銷(xiāo)售純電動(dòng)汽車(chē)，計劃于2012～2013年實(shí)現大規模上市，其量產(chǎn)車(chē)型“樹(shù)葉”已經(jīng)正式發(fā)布。三菱、雷諾、豐田、寶馬等汽車(chē)公司也開(kāi)發(fā)出小型純電動(dòng)轎車(chē)，并計劃在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(dòng)汽車(chē)推廣計劃，電動(dòng)汽車(chē)充電系統建設項目也陸續啟動(dòng)。
隨著(zhù)汽車(chē)造成的環(huán)境污染和石油危機日益嚴重，20世紀90年代以來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)研究開(kāi)始受到重視。經(jīng)過(guò)近20年的研究，已經(jīng)在電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)、系統集成、試驗應用上實(shí)現了全面突破，目前世界上主要國家爭相開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化工作。
國外電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)成果
1993年美國政府組織企業(yè)和科研機構成立 “新一代汽車(chē)合作計劃”（PNGV），聯(lián)合開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)研究，法、德、日等發(fā)達國家紛紛采取政府引導、企業(yè)和科研機構聯(lián)合的方式加強電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)研究。
1997年以來(lái)，豐田汽車(chē)公司推出兩代 “Prius”混合動(dòng)力轎車(chē)，截止到2004年底，豐田汽車(chē)公司累計銷(xiāo)量25萬(wàn)輛混合動(dòng)力轎車(chē)，占全球混合動(dòng)力汽車(chē)總數90%。
2000年本田公司的“Insight”混合動(dòng)力轎車(chē)投放市場(chǎng)，2002年Civic混合動(dòng)力汽車(chē)投放美國市場(chǎng)。
1999年以來(lái)，本田汽車(chē)公司先后推出“FCX V1、V2、V3、V4、”燃料電池汽車(chē)，進(jìn)行可靠性、碰撞安全性、道路試驗等內容的認證試驗。
2001年以來(lái)，通用汽車(chē)公司先后推出了“Autonomy”、“Hy Wire”和“Sequel”三種燃料電池轎車(chē)，其中“Sequel”燃料電池轎車(chē)集成了燃料電池、線(xiàn)傳操控系統、輪轂電機和全鋁合金車(chē)身等先進(jìn)技術(shù)，是一部走向實(shí)用化的燃料電池汽車(chē)。
國內電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)成果
“十五”計劃期間，中國科技部投入8.8億元全面啟動(dòng)863電動(dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項，制定了“三縱三橫”的總體研發(fā)布局：以混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)為“三縱”，以多能源動(dòng)力總成控制、驅動(dòng)電機、動(dòng)力蓄電池為“三橫”，全面構筑電動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)平臺。
經(jīng)過(guò)多年的探索與努力，我國在新能源汽車(chē)電池、電機、電控三大關(guān)鍵技術(shù)上相繼取得突破，并開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化。
清華大學(xué)和天津清源電動(dòng)車(chē)輛有限公司研制純電動(dòng)轎車(chē)和純電動(dòng)客車(chē)均已通過(guò)國家質(zhì)檢中心的型式認證試驗。
東風(fēng)汽車(chē)公司與武漢理工大學(xué)等籌資創(chuàng )建東風(fēng)電動(dòng)車(chē)輛股份有限公司，開(kāi)展混合動(dòng)力汽車(chē)研發(fā)， 其開(kāi)發(fā)的EQ6100HEV混合動(dòng)力客車(chē)于2003年11月8日在武漢開(kāi)始示范運行工作，已累計運行14萬(wàn)多公里，載客15萬(wàn)人次。
2004年一汽集團和豐田汽車(chē)公司簽署協(xié)議，計劃引進(jìn)其“Prius”混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)，建設“綠色”汽車(chē)生產(chǎn)基地。
建立了電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)的國家技術(shù)標準平臺、測試檢驗平臺、政策法規平臺和示范應用平臺。到目前為止，電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)產(chǎn)品13項新標準已起草完成、5項標準修訂完成、6項關(guān)鍵零部件產(chǎn)品測試規范也已確定。測試電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池、驅動(dòng)電機、燃料電池發(fā)動(dòng)機等部件的6個(gè)公共檢測中心和試驗平臺已分別在北京、天津、上海、大連建立起來(lái)。
經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)研發(fā)、功能性樣車(chē)試驗、示范性應用，我國的電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)具備了初步產(chǎn)業(yè)化條件。
四、 中國電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)發(fā)展展望
中國正在緊張研討《電動(dòng)汽車(chē)科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項規劃（草案）》，規劃的總體目標是全面掌握電動(dòng)汽車(chē)核心技術(shù)，培育自主研發(fā)能力，發(fā)揮市場(chǎng)和資源優(yōu)勢，形成有較強競爭力的電動(dòng)汽車(chē)以及關(guān)鍵零部件工業(yè)體系?；I劃建設電動(dòng)汽車(chē)充電站、加氫站等基礎設施，滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求，完善電動(dòng)汽車(chē)標準體系，建立有利于電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的環(huán)境，實(shí)現中國由“汽車(chē)大國”向“汽車(chē)強國”的轉變。
未來(lái)5年將是電動(dòng)汽車(chē)從研發(fā)階段向產(chǎn)業(yè)化階段過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期，也是中國將電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)做大做強的關(guān)鍵5年。根據規劃的總體思路，“十二五”期間將重點(diǎn)開(kāi)展7個(gè)方面的工作。第一，堅持“三縱三橫”研發(fā)布局（即、以燃料電池汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)三種車(chē)型為“三縱”，多能源動(dòng)力總成控制系統、驅動(dòng)電機及其控制系統、動(dòng)力蓄電池及其管理系統三種共性技術(shù)為“三橫”）和“產(chǎn)業(yè)化研發(fā)”模式。第二，加大充電基礎設施科技創(chuàng )新力度，加快基礎設施建設。第三，加快技術(shù)標準研究，完善標準體系建設。第四，深化示范推廣，探索商業(yè)推動(dòng)模式。第五，支持組建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新聯(lián)盟、承擔科技計劃任務(wù)。第六，完善公共平臺，加強人才培養。第七，深化國際技術(shù)交流與合作，推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)國際化發(fā)展。
