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(wèn)題的巨大挑戰(zhàn)的情況下，發(fā)展電動(dòng)汽車，實(shí)現(xiàn)汽車能源動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化，推動(dòng)傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國(guó)際上已經(jīng)形成了廣泛共識(shí)。目前，我國(guó)已出臺(tái)許多政策，扶持和引導(dǎo)電動(dòng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，政府意欲加速提高國(guó)內(nèi)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，縮短成熟期，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)外汽車工業(yè)的“彎道超車”。電動(dòng)汽車的發(fā)展步入關(guān)鍵時(shí)期，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。
一、電動(dòng)汽車的定義和特點(diǎn)
新能源汽車包括混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車（BEV，包括太陽(yáng)能汽車）、燃料電池電動(dòng)汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、其他新能源（如高效儲(chǔ)能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。 電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛。所以混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車都被歸為電動(dòng)汽車。
電動(dòng)汽車之所以成為本世紀(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)的寵兒，首先是因?yàn)殡妱?dòng)汽車直接采用電機(jī)驅(qū)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(duì)人類傷害較少，而且發(fā)電廠的場(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(duì)石油資源日見(jiàn)枯竭的擔(dān)心。其次，電動(dòng)汽車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(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(guò)粗煉，送至電廠發(fā)電、充入電池、由電池驅(qū)動(dòng)汽車，其能量利用效率比經(jīng)過(guò)精煉變?yōu)槠停俳?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)汽車主要技術(shù)
1. 電機(jī)及控制系統(tǒng)
純電動(dòng)汽車以電動(dòng)機(jī)代替燃油機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)而無(wú)需自動(dòng)變速箱。相對(duì)于自動(dòng)變速箱，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)的轉(zhuǎn)速限制在一個(gè)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(dòng)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(dòng)車行駛過(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)力汽車相比，純電動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)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(dòng)特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)，它是電動(dòng)汽車的重要部件。電動(dòng)汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動(dòng)力汽車HEV 和純電動(dòng)汽車EV 三大類都要用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，選擇合適的電動(dòng)機(jī)是提高各類電動(dòng)汽車性價(jià)比的重要因素，因此研發(fā)或完善能同時(shí)滿足車輛行駛過(guò)程中的各項(xiàng)性能要求，并具有堅(jiān)固耐用、造價(jià)低、效能高等特點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式顯得極其重要。
電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(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(dòng)電機(jī)之調(diào)速控制也分有級(jí)調(diào)速和無(wú)級(jí)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(dòng)機(jī)有輪轂電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)、有單電機(jī)驅(qū)動(dòng)、多電機(jī)驅(qū)動(dòng)和組合電機(jī)驅(qū)動(dòng)等。
2. 純電動(dòng)車的動(dòng)力電池
動(dòng)力電池是電動(dòng)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(dòng)車所需的動(dòng)力電池
用于電動(dòng)車的動(dòng)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(jià)格；（6）能量轉(zhuǎn)換效率。這些因素直接決定了電動(dòng)車的合用性、經(jīng)濟(jì)性。
2）超級(jí)電容器
超級(jí)電容器的優(yōu)勢(shì)是質(zhì)量比功率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)，弱點(diǎn)是質(zhì)量比能量低、購(gòu)置價(jià)格貴，但是循環(huán)壽命長(zhǎng)達(dá)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(tǒng)。
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(xiàng)指標(biāo)有很大提高，不僅可更好地用作電動(dòng)自行車和電動(dòng)摩托車的電源，而且在電動(dòng)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(zhǎng)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(jí)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(dú)使用而不必并聯(lián)超級(jí)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(zhǎng)壽命；鈦酸鋰電極點(diǎn)位較高（相對(duì)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(duì)，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(zhǎng)壽命的突出優(yōu)點(diǎn)，也是其他電池?zé)o可比擬的。
三、 國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀
目前，發(fā)展電動(dòng)汽車，實(shí)現(xiàn)汽車能源動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化，推動(dòng)傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國(guó)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(lái)國(guó)際電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一次高潮。電動(dòng)汽車一旦取得市場(chǎng)突破，必將對(duì)國(guó)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(guó)際汽車工業(yè)發(fā)展潮流，把握交通能源動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略機(jī)遇，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，動(dòng)員各方面的力量，加快推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)搶占未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)我國(guó)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(guó)政府相繼發(fā)布電動(dòng)汽車發(fā)展戰(zhàn)略和國(guó)家計(jì)劃，進(jìn)一步為產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。
美國(guó)奧巴馬政府實(shí)施綠色新政，把電動(dòng)汽車作為國(guó)家戰(zhàn)略的重要組成，計(jì)劃到2015年普及100萬(wàn)輛插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）。日本把發(fā)展電動(dòng)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(dòng)汽車在內(nèi)的“下一代汽車”達(dá)到1350萬(wàn)輛，為完成這一目標(biāo)，日本到2020年計(jì)劃開(kāi)發(fā)出至少17款純電動(dòng)汽車、38款混合動(dòng)力車。德國(guó)政府在2008年11月提出未來(lái)10年普及100萬(wàn)輛純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車，并宣稱該計(jì)劃的實(shí)施，標(biāo)志德國(guó)將進(jìn)入電動(dòng)汽車時(shí)代。國(guó)家戰(zhàn)略的發(fā)布實(shí)施，對(duì)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(guó)際電動(dòng)汽車產(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)汽車技術(shù)瓶頸突破的預(yù)期大大增強(qiáng)。
美國(guó)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(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”，并組織實(shí)施國(guó)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(dòng)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(dòng)汽車。德國(guó)從今年起啟動(dòng)了一項(xiàng)4.2億歐元的車用鋰電池開(kāi)發(fā)計(jì)劃，幾乎所有德國(guó)汽車和能源巨頭均攜資加入。
三是各國(guó)政府加大政策支持力度，全力推進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化。
一方面，政府加大對(duì)消費(fèi)者的政策激勵(lì)，加快電動(dòng)汽車的市場(chǎng)培育。美國(guó)對(duì)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(duì)包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)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(guó)從2009年4月1日起執(zhí)行新汽車消費(fèi)稅，對(duì)純電動(dòng)汽車免繳消費(fèi)稅。法國(guó)對(duì)購(gòu)買低排放（二氧化碳）汽車的消費(fèi)者給予最高5000歐元的獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)高排放汽車進(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(lì)整車企業(yè)加快電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化。美國(guó)政府對(duì)電動(dòng)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(dòng)力和純電動(dòng)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(dòng)汽車；此外，美國(guó)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(duì)汽車的技術(shù)要求大幅提高，如果不發(fā)展電動(dòng)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(dòng)汽車得益于高性能鋰離子電池的發(fā)展應(yīng)用，受到各國(guó)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(guó)和日本銷售純電動(dòng)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(shù)葉”已經(jīng)正式發(fā)布。三菱、雷諾、豐田、寶馬等汽車公司也開(kāi)發(fā)出小型純電動(dòng)轎車，并計(jì)劃在2012年前后批量上市。美國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)、以色列等國(guó)政府都制定了純電動(dòng)汽車推廣計(jì)劃，電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目也陸續(xù)啟動(dòng)。
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(lái)，電動(dòng)汽車研究開(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(guó)家爭(zhēng)相開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化工作。
國(guó)外電動(dòng)汽車研發(fā)成果
1993年美國(guó)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(kāi)展電動(dòng)汽車研究，法、德、日等發(fā)達(dá)國(guó)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(dòng)汽車開(kāi)發(fā)研究。
1997年以來(lái)，豐田汽車公司推出兩代 “Prius”混合動(dòng)力轎車，截止到2004年底，豐田汽車公司累計(jì)銷量25萬(wàn)輛混合動(dòng)力轎車，占全球混合動(dòng)力汽車總數(shù)90%。
2000年本田公司的“Insight”混合動(dòng)力轎車投放市場(chǎng)，2002年Civic混合動(dòng)力汽車投放美國(guó)市場(chǎng)。
1999年以來(lái)，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(lái)，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(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車研發(fā)成果
“十五”計(jì)劃期間，中國(guó)科技部投入8.8億元全面啟動(dòng)863電動(dòng)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(dòng)力電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車為“三縱”，以多能源動(dòng)力總成控制、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力蓄電池為“三橫”，全面構(gòu)筑電動(dòng)汽車的技術(shù)平臺(tái)。
經(jīng)過(guò)多年的探索與努力，我國(guó)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(kāi)始產(chǎn)業(yè)化。
清華大學(xué)和天津清源電動(dòng)車輛有限公司研制純電動(dòng)轎車和純電動(dòng)客車均已通過(guò)國(guó)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(dòng)車輛股份有限公司，開(kāi)展混合動(dòng)力汽車研發(fā)， 其開(kāi)發(fā)的EQ6100HEV混合動(dòng)力客車于2003年11月8日在武漢開(kāi)始示范運(yùn)行工作，已累計(jì)運(yùn)行14萬(wàn)多公里，載客15萬(wàn)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(dòng)力汽車技術(shù)，建設(shè)“綠色”汽車生產(chǎn)基地。
建立了電動(dòng)汽車研發(fā)的國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)、測(cè)試檢驗(yàn)平臺(tái)、政策法規(guī)平臺(tái)和示范應(yīng)用平臺(tái)。到目前為止，電動(dòng)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(cè)試規(guī)范也已確定。測(cè)試電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)等部件的6個(gè)公共檢測(cè)中心和試驗(yàn)平臺(tái)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)、功能性樣車試驗(yàn)、示范性應(yīng)用，我國(guó)的電動(dòng)汽車已經(jīng)具備了初步產(chǎn)業(yè)化條件。
四、 中國(guó)電動(dòng)汽車未來(lái)發(fā)展展望
中國(guó)正在緊張研討《電動(dòng)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(dòng)汽車核心技術(shù)，培育自主研發(fā)能力，發(fā)揮市場(chǎng)和資源優(yōu)勢(shì)，形成有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的電動(dòng)汽車以及關(guān)鍵零部件工業(yè)體系。籌劃建設(shè)電動(dòng)汽車充電站、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施，滿足電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求，完善電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系，建立有利于電動(dòng)汽車發(fā)展的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)中國(guó)由“汽車大國(guó)”向“汽車強(qiáng)國(guó)”的轉(zhuǎn)變。
未來(lái)5年將是電動(dòng)汽車從研發(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(guó)將電動(dòng)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(kāi)展7個(gè)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(dòng)力電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車三種車型為“三縱”，多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)、動(dòng)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(dòng)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(tái)，加強(qiáng)人才培養(yǎng)。第七，深化國(guó)際技術(shù)交流與合作，推動(dòng)電動(dòng)汽車國(guó)際化發(fā)展。
