【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 術(shù)水平比較分析 西安交通大學(xué)電動(dòng)車研究開發(fā)中心 H魯棒 控制方法在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)、再生制動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用研究 清華大學(xué) 王瑛 電動(dòng)汽車微型化、低性能發(fā)展和探討了微型電動(dòng)汽車的可行性 武漢理工大學(xué) 張國(guó)方 利用層次分析法對(duì)我國(guó)電動(dòng)汽車競(jìng)爭(zhēng)力建立了分析模型 上汽集團(tuán)股份有限公司商用車技術(shù)中心 張翔 電動(dòng)汽車、 混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車的專利數(shù)量分布，各國(guó)新能源汽車專利數(shù)量分布以及國(guó)外汽車企業(yè)的新能源汽車專利數(shù)量分布 3. 電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 電動(dòng)汽車從動(dòng)力技術(shù)上來講主要包括混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車和純電動(dòng)汽車。近年來，隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的加劇，世界各國(guó)電動(dòng)汽車的研發(fā)方興未艾。在電動(dòng)汽車研發(fā)布局中，出現(xiàn)了純電動(dòng)車和燃料電池車、混合動(dòng)力車 “ 三駕馬車 ” 并行齊驅(qū)的局面，電動(dòng)汽車正在朝產(chǎn)業(yè)化方向一步步邁進(jìn)。 國(guó)外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀 美國(guó)政府至今已出資數(shù)百億美 元支持汽車廠商和相關(guān)廠商進(jìn)行電動(dòng)汽車技術(shù)的開發(fā)研究。美國(guó)三大汽車公司 1991 年聯(lián)合成立了美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體，投入了415 億美元，其中政府撥款 2125 億美元，共同開發(fā)鎳鎘、鎳氫、鋅空氣電池、燃科電池等各種高性能蓄電池。日、法、德等國(guó)各大公司也投入巨資研究開發(fā)高性能電池。 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)電動(dòng)汽車的研發(fā)與國(guó)外在技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化方面差距較小。 “ 十五 ” 期間，在國(guó)家 863 計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)連續(xù)兩期的滾動(dòng)支持下，我國(guó)在純電動(dòng)汽車的核心部件研發(fā)、總成集成以及整車系統(tǒng)設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新和跨越。 自主研發(fā)的 55 輛純電動(dòng)鏗電池汽車、 25 輛混合動(dòng)力客車、 75 輛混合動(dòng)力轎車、 20 輛燃料電池轎車，以及 41 輛純電動(dòng)場(chǎng)地車等各種新能源汽車。 中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃正式發(fā)布，規(guī)劃中稱，將實(shí)施新能源汽車戰(zhàn)略。規(guī)劃中稱，推動(dòng)純電動(dòng)汽車、充電式混合動(dòng)力汽車及其關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化。掌握新能源汽車的專用發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力模塊（電機(jī)、電池及管理系統(tǒng)等）的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、規(guī)模生產(chǎn)工藝和成本控制技術(shù)。建立動(dòng)力模塊生產(chǎn)體系，形成 10 億安時(shí)（ Ah）車用高性能單體動(dòng)力電池生產(chǎn)能力。發(fā)展普通型混合動(dòng)力汽車和新燃料汽車專用部件。 另外，啟動(dòng)國(guó) 家節(jié)能和新能源汽車示范工程，由中央財(cái)政安排資金給予補(bǔ)貼，支持大中城市示范推廣混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車等節(jié)能和新能源汽車。此外，我國(guó)是永磁同步電機(jī)中永磁材料 — 稀土資源的大國(guó)，稀土儲(chǔ)量世界第一將有利于未來降低電動(dòng)汽車的制造成本。混合動(dòng)力電動(dòng)車是我國(guó)目前可以小批量生產(chǎn)、替代燃油汽車、減少?gòu)U氣排放的較現(xiàn)實(shí)的電動(dòng)車?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)車的發(fā)展也依賴于動(dòng)力電池的發(fā)展，在未來 10 年，混合式電動(dòng)車在其特定市場(chǎng)范圍內(nèi)的商業(yè)化生產(chǎn)將持續(xù)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速度取決于價(jià)格因素。 總之，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)來看，我國(guó)混合動(dòng)力電動(dòng)車將有 長(zhǎng)遠(yuǎn)的市場(chǎng)前景，不過，純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車在產(chǎn)業(yè)化上的優(yōu)勢(shì)可能會(huì)更大。 電動(dòng)汽車核心技術(shù)領(lǐng)域分析 發(fā)展電動(dòng)汽車必須解決好 3 個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：電池技術(shù)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器、能量管理技術(shù)。 電池技術(shù) 電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，是能量的存貯裝置。因此在電動(dòng)汽車上，電池系統(tǒng)是其關(guān)鍵核心部分。特別是在純電動(dòng)汽車上，蓄電池作為其唯一的動(dòng)力源，所以更加重要。 目前，電動(dòng)汽車使用的動(dòng)力電池可以分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池三大類?；瘜W(xué)電池是利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的電池，按其工作性質(zhì)分為原電池、蓄電池、燃料電池和儲(chǔ)備電池。物理電池是利用光、熱、物理吸附等物理能量發(fā)電的電池。如太陽能電池、超級(jí)電容器、飛輪電池等。生物電池是利用生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的電池。如微生物電池、酶電池、生物太陽電池等。 目前已經(jīng)掌握成熟技術(shù)的動(dòng)力蓄電池主要分為：鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。在物理電池研究領(lǐng)域中，超級(jí)電容器已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注。在生物燃料電池研究領(lǐng)域，一氫和氧化物為燃料的電池的研發(fā)已經(jīng)邁入重要的發(fā)展階段。電池作為電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能動(dòng)力源，在電動(dòng)汽車上發(fā)揮著非常重要的作用，要評(píng)定電池的實(shí)際效應(yīng)，主要看電池的性能 指標(biāo)。電池的性能指標(biāo)主要有電壓、容量、內(nèi)阻、能量功率、輸出功率、自放電率、使用壽命等。目前電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的 要求主要有比能量高、比功率大、充放電效率高、相對(duì)穩(wěn)定性好、使用成本低、安全性好等。 電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng) 定義： 對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)換裝置的工作能量進(jìn)行協(xié)調(diào)、分配和控制的軟、硬件系統(tǒng)。能源管理系統(tǒng)的硬件由一系列傳感器、控制單元 ECU 和執(zhí)行元件等組成，軟件系統(tǒng)的功能主要是對(duì)傳感器的信號(hào)進(jìn)行分析處理，對(duì)能源轉(zhuǎn)換裝置的工作能量進(jìn)行優(yōu)化分析，并向執(zhí)行元件發(fā)出指令。因此，可以說電動(dòng)汽車能源管理系統(tǒng)的功用是在滿足汽車基本技術(shù)性能 (如動(dòng)力性、駕駛平穩(wěn)性等 )和成本等要求的前提下，根據(jù)各部件的特性及汽車的運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)能量在能源轉(zhuǎn)換裝置 (如發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能裝置、功率變換模塊、動(dòng)力傳遞裝置、發(fā)電機(jī)和燃料電池等 )之間按最佳路線流動(dòng)、使整車的能源利用效率達(dá)到最高。 4. 基于專利分析工具的電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展分析 純電動(dòng)汽車技術(shù)專利區(qū)域分布 分析 首先從純電動(dòng)汽車技術(shù)的專利區(qū)域分布情況來看當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀。日本區(qū)域?qū)＠麛?shù)量領(lǐng)先于其他國(guó)家，數(shù)量上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。但值得注意的是，中國(guó)的專利數(shù)量排在日本之后，居 于第二，甚至在數(shù)量上超過美國(guó)專利，而美國(guó)、德國(guó)和中國(guó)在純電動(dòng)汽車專利數(shù)量上差距并不明顯，可以說不分伯仲。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于汽車技術(shù)領(lǐng)域數(shù)百萬的專利數(shù)據(jù)而言，該領(lǐng)域的專利絕對(duì)數(shù)量較少，這主要是因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車技術(shù)的大規(guī)模開發(fā)剛剛興起，技術(shù)發(fā)展還有廣闊的發(fā)展空間。 圖 41 純電動(dòng)汽車技術(shù)專利區(qū)域分布圖 圖 42 純電動(dòng)汽車技術(shù)專利區(qū)域趨勢(shì)圖 結(jié)合趨勢(shì)圖（圖 42）來看，可以看到，純電動(dòng)汽車專利大部分都是在 90 年代后申請(qǐng)的，之前專利數(shù)量不多，而日本專利自 1993 年數(shù)量開始大幅增加，并于1996 年達(dá)到頂 峰，這表明在 1993 年前后，純電動(dòng)車技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破，而從近年的情況來看，中國(guó)和美國(guó)專利數(shù)量開始增加，特別是中國(guó)，專利數(shù)量直線攀升，相比之下日本的專利數(shù)量已經(jīng)呈下降的趨勢(shì)，這表明純電動(dòng)汽車技術(shù)在中國(guó)和美國(guó)這兩個(gè)汽車最大的消費(fèi)市場(chǎng)的潛力開始顯現(xiàn)。 純電動(dòng)汽車 關(guān)鍵 技術(shù)專利分布 分析 從 下圖 圖 4圖 44 可知，當(dāng)前純電動(dòng)技術(shù)主要技術(shù)手段為電源管理、電機(jī)控制、系統(tǒng)總成、電源類型、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及其他設(shè)備，其中電源管理占據(jù)了較大比重。而純電動(dòng)技術(shù)相關(guān)的功能效果主要集中在穩(wěn)定可靠、設(shè)計(jì)合理、安全性好、提高效 率、節(jié)約能源、精度高、操作方便上，其中穩(wěn)定可靠和設(shè)計(jì)合理占了很大的比例。由此可見當(dāng)前純電動(dòng)汽車技術(shù)側(cè)重的是設(shè)計(jì)制造的合理、安全、可靠性，而汽車各項(xiàng)性能指標(biāo)的專利不