电动汽车行业分析

一、电动汽车的定义、分类和特点

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。在广义上电动汽车可分为三类，即混合动力电动汽车(HEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)、纯电动汽车(BEV)。混合动力电动汽车发展比较早，它需要具备两个动力源，一般是油电混合动力；燃料电池电动汽车是将化学能转换为电能为汽车提供动力；纯电动汽车采用蓄电池为车辆提供动力，目前在巡逻车、观光车、高尔夫球场用车等低速短距离场合应用较多。从外形上看，电动汽车与日常见到的汽车并没有什么区别，区别主要在于动力源及其驱动系统。即纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。

电动汽车相对传统汽车有诸多特点，首先，电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。它本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。

其次，电动客车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。

最后，电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。电动汽车能量转换效率高，同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率；电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。

二、电动汽车的核心技术

发展电动汽车必须解决好4个方面的关键技术：电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。

（一）电池技术　

电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。

到目前为止，电动汽车用电池经过了3代的发展，已取得了突破性的进展。第1代是铅酸电池，目前主要是阀控铅酸电池(VRLA)，由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电，因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池。第2代是碱性电池，主要有镍镉(NJ-Cd)、镍氢(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、锂离子(Li-ion)和锌空气(Zn/Air)等多种电池，其比能量和比功率都比铅酸电池高，因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程，但其价格却比铅酸电池高。第3代是以燃料电池为主的电池。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反应过程，能量转化过程可以连续进行，因此是理想的汽车用电池，但目前还处于研制阶段，一些关键技术还有待突破问。 　　

（二）电力驱动及其控制技术

电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件，要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。目前，电动汽车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)4类。

近几年来，由感应电动机驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。由于直接转矩的控制手段直接、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速，因此非常适合电动汽车的控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。永磁无刷电动机可以分为由方波驱动的无刷直流电动机系统(BLDCM)和由正弦波驱动的无刷直流电动机系统(PMSM)，它们都具有较高的功率密度，其控制方式与感应电动机基本相同，因此在电动汽车上得到了广泛的应用。PMSM类电机具有较高的能量密度和效率，其体积小、惯性低、响应快，非常适应于电动汽车的驱动系统，有极好的应用前景。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电动机。

开关磁阻电动机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快和成本较低等优点。实际应用发现SRM存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，应用受到了。

随着电动机及驱动系统的发展，控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家控制、遗传算法等非线性智能控制技术，都将各自或结合应用于电动汽车的电动机控制系统。

（三）电动汽车整车技术

电动汽车是高科技综合性产品，除电池、电动机外，车体本身也包含很多高新技术，有些节能措施比提高电池储能能力还易于实现。采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料，优化结构，可使汽车自身质量减轻30%-50%；实现制动、下坡和怠速时的能量回收；采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎，可使汽车的滚动阻力减少50%；汽车车身特别是汽车底部更加流线型化，可使汽车的空气阻力减少50%。

（四）能量管理技术

蓄电池是电动汽车的储能动力源。电动汽车要获得非常好的动力特性，必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能，就必须对蓄电池进行系统管理。

能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车，除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外，还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统，它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态，并根据各种传感信息，包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等，合理地调配和使用有限的车载能量；它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。

世界各大汽车制造商的研究机构都在进行电动汽车车载电池能量管理系统的研究与开发。电动汽车电池当前存有多少电能，还能行驶多少公里，是电动汽车行驶中必须知道的重要参数，也是电动汽车能量管理系统应该完成的重要功能。应用电动汽车车载能量管理系统，可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统，确定一个最佳的能量存储及管理结构，并且可以提高电动汽车本身的性能。

在电动汽车上实现能量管理的难点，在于如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。

三、中国电动汽车产业的发展及优势

我国早在八五期间就启动了电动汽车的研究和开发工作，至今已有20多年的研究和发展。虽然在传统汽车的开发上，我国与世界先进水平相比有30年以上的差距，但在电动汽车技术开发上的差距并不大，几乎站在同一起跑线上，而且关键零部件技术平台相同，甚至在某些领域，如锌-空气电池和锂电池研究方面，已经达到世界领先水平。

全国共有200多家大型汽车企业和相关零部件企业、高等院校和科研院所，以及3000多名中高级科技人员直接参加了电动汽车专项研发。在国家863连续两个五年计划的引导支持下，我国电动汽车技术研发取得重大进展，基本掌握了电动汽车的核心技术，建立了具有自主知识产权的电动汽车产品，实现了小批量的整车生产能力和局部区域的商业化示范运行。

发展优势：

巨大的市场容量，明确的增长预期。国民经济的持续发展、人民收入的不断提高将为中国汽车工业提供强大的发展动力。中国汽车人均保有量和整体销量还有很大的上升空间。汽车市场整体需求的较快增长将为新能源汽车产业的发展提高广阔空间。

的大力扶持。近年国家密集出台一批新能源汽车产业发展，有力地促进了新能源行业的发展。相比国外，中国的新能源汽车产业促进更加全面、力度更大。同时，地方也响应国家号召纷纷出台新能源汽车发展。如北京计划在未来几年购买1000辆新能源车；上海将在今后两年投入60 亿元用于混合动力汽车和纯电动汽车的开发和制造。

中国在电动汽车发展方面拥有较好的社会基础。我国电动自行车、电动摩托车保有量超过5000 万辆，这类轻型电动车的发展带动了国内动力电池、电机产业的发展。目前，我国有大量成熟的生产车用动力电池及电机的企业，如比亚迪、比克、雷天能源及湘潭电机等。 

在车用驱动电机方面，我国是工业电机生产大国，有较强的技术基础。电机产业规模居全球首位，中小型电机约有300 个系列，1500 个品种，产品量大面广，广泛应用于工业、农业、国防、公共设施、家用电器等各个领域，其耗用的电能占全国发电量的60%以上。

从矿产资源来看，电动汽车电池和电机所需的原材料在我国来源极为广泛，锰、铁、钒、磷、稀土永磁材料等在我国都是富产资源。永磁材料是永磁电机的重要构成部分，而永磁材料必需依赖钕等稀土资源，我国的稀土资源储量居世界首位。锂离子动力电池已经成为全球车用动力电池的主流选择，而我国的锂资源储量比较丰富，居世界第三。

从能源状况来看，我国电力供应充足，电力装机容量接近8 亿千瓦。

目前，发展电动汽车，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了潮流。根据各大汽车公司发布的产品上市计划，预计2012年前后将迎来国际电动汽车产业化发展的一次高潮。电动汽车一旦取得市场突破，必将对国际汽车产业格局产生巨大而深远的影响。

国内主要电动汽车制造商情况

2009年2月推出财政部公布由该部和科技部出台的《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》，办法决定，在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌等13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作，以财政鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车，对推广使用单位购买节能与新能源汽车给予补助。其中，财政重点对购置节能与新能源汽车给予补助，地方财政重点对相关配套设施建设及维护保养给予补助。2010年增加天津、海口、郑州、厦门、苏州、唐山、广州、沈阳、成都、南通、襄樊、呼和浩特等12个试点城市，达到25个。

公共服务用乘用车和轻型商用车示范推广补助标准 （单位：万元/辆）

十米以上城市公交客车示范推广补助标准 （单位：万元/辆）

除外，当前各地方也出台了众多对于新能源汽车的扶持。

2009年以来地方扶持新能源汽车动向与规划一

五、电动汽车上下游

    电动汽车的发展将带动一条崭新的产业链条，横跨上下游多个行业，涉及上游稀有金属，中游电池、电机、电控系统及整车制造，以及下游的充电设施、锂电池回收等。上游稀有金属领域，目前国内涉及的公司有包钢稀土、中科三环、宁波韵升等；中游电池领域，电动汽车使用的电池为锂电池，有比亚迪、天津力神等；整车制造领域，有上汽、一汽、福田、安凯、宇通、万向等；下游充电设施领域，国家电网、南方电网。

电动汽车产业链

随着公共交通作为城市交通的主流趋势日趋明显，公交车数量的不断增加，对城市自然环境的污染也日益严重。虽然不断采用新技术降低传统公交车的污染物排放，但是依赖石化燃料作为动力的传统公交车，碳排放量根本上无法降低。而且随着石化类燃料供应的日趋紧张，公共交通对石化类燃料的依赖度逐步提高，一旦燃料供应出现问题，对城市公共交通的影响是不言而喻的。

据不完全统计，全国公交大巴有50万辆，出租车有120万辆。除了少数使用压缩天然气或液化石油气外，基本上都是汽油或柴油发动机。1辆公交车的油耗和尾气排放相当于30辆私家车，1辆出租车的油耗和尾气排放则相当于10辆私家车。全国近170万辆公交大巴和出租车每年耗油约2800万吨，相当于2800万辆私家车的油耗，而全国的私家车也不过3000万辆。也就是说，不到170万辆公交大巴和出租车，油耗和排放几乎相当于全国3000万辆私家车。

在此背景下，选择电动汽车作为城市公共交通工具无疑为最佳选择，而事实上，目前各地也正在实施，截至2012年6月底，深圳市新能源电动汽车总数量达到3147辆。其中，公交车2050辆（包括混合动力1771辆、纯电动253辆、纯电动中巴26辆），纯电动出租车300辆，燃料电池车62辆，公务车20辆，家用车超过751辆。第一电动网发布的《2011年度中国新能源大巴示范运营调查报告》显示，截至2011年10月，全国累计投入9268辆新能源电动客车。而从全国范围来看，始于2009年的“十城千辆”计划开启了全国范围内的新能源汽车推广，截至2011年末，有上海、杭州、深圳、合肥和长株潭地区各完成了1100辆新能源汽车的推广工作。

目前，电动汽车没有大规模投入运营，主要受两个因素的制约，一是纯电动汽车价格昂贵，一台普通燃油公交车的采购成本约为50万元，而一台纯电动公交车的采购价格却要200万元以上，后者是前者的四倍，虽然有国家财政补贴，但是批量购买需要巨额的资金；二是锂电池技术瓶颈还未突破，现有的技术生产出来的电池比能量偏低、体积大，一次充满电也就够跑个来回。但是，我们认为，这两个因素只是暂时性的，不会长期影响电动汽车行业的发展，一旦电池技术突破，产量规模化实现，纯电动汽车的价格也必将有所下降。

现在，混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车正逐步迎来商业化。其中，混合动力汽车目前的全球累计销量已经超过了300万辆。国际能源署根据各国上报的销售情况预测，2020年全球纯电驱动汽车(包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车)销量将达到700万辆。根据十二五规划，到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。

新能源汽车市场需求预测    （单位：万辆）