1.2 新能源汽车的发展

1.2.1 新能源纯电动汽车的发展

1.国外新能源纯电动汽车的发展

1834年，苏格兰人德文博特（T.Davenport）制造了一辆电动三轮车，它由一组不可充电的简单玻璃封装的干电池驱动，只能行驶一小段距离。1859年，法国人普兰特（G.Plante）发明了世界上第一只可充电的蓄电池，为后来纯电动汽车的发展奠定了基础。1881年，法国工程师特鲁夫（G.Trouve）第一次将直流电动机和可充电的铅酸电池用于私人车辆，并在同年巴黎举办的国际电器展览会上展出了一辆能实际操作使用的电动三轮车。1885年，在德文博特的电动车问世半个世纪后，德国人卡尔·本茨（K.Benz）发明了汽油机驱动的汽车，并于1886年1月26日获得专利，成为人类历史上的伟大创举。由此可见电动汽车的历史比现在最常见的内燃机驱动的汽车要早。据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中，有38%为电动汽车，40%为蒸汽车，22%为内燃机汽车。在1899年和1900年期间，电动汽车的销量要比其他类型的汽车销量都要好。

但是，由于但随着石油的开发和内燃机技术提高，而电池技术的局限性导致电动汽车成本难以下降，并且电动汽车的续航里程短，再加上由于当时没有晶体管技术，电动车的性能受到限制，极速大约只有32km/h，当时内燃机汽车就已经能够超过100km/h，所以靠电力驱动的汽车逐步退出市场，到19世纪30年代，纯电动汽车几乎消失了。直到20世纪七八十年代，石油危机和空气污染等原因才促使人们重燃对纯电动汽车的兴趣。

在20世纪60年代，当时的第一大汽车生产制造企业通用汽车公司投资1500万美元开发出了Electrovair和Electrovan两款电动汽车。20世纪90年代初，一些国家和城市开始实行更严格的排放法规，1990年，美国加利福尼亚州大气资源管理局（CARS）颁布了一项法规，规定I998年在加利福尼亚州出售的汽车中，2%必须是零排放车辆（ZEVs），到2003年零排放车辆应达到10%。受加利福尼亚州法规的影响，美国其他州以及世界上其他国家开始制定类似的法规，纯电动汽车被认为是符合零排放标准的唯一可用的技术，因此纯电动汽车迅速发展起来。

2.国内新能源纯电动汽车的发展

我国早在“八五”期间就启动了电动汽车的研究和开发工作，在“九五”期间又进而启动了“空气净化工程；到了“十五”科技部提出了我国发展新能源汽车的实施方案，电动汽车重大专项被国家科教工作领导小组批准为国家“十五”期间重点组织实施的12个重大科技专项之一。国家“863”计划电动汽车重大专项，从国家汽车产业发展战略的高度出发，选择新一代电动汽车技术作为国内汽车科技创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构，以四位一体的方式，联合进行攻关。

我国涉足新能源研究的大型集团是一汽集团，从20世纪末至今，新能源发展已经历了10余个年头，从混合动力到插电式混动再到纯电动车研发，一汽集团在新能源技术方面有了一定的积累。东风集团是国内最早研究新能源汽车技术的大企业集团之一，其纯电动技术的研发始于“八五”期间，至今已经历时20个年头，在新能源汽车关键技术的自主研发方面有了一定的积累。上汽集团开发新能源汽车是从2001年底与同济大学合作共同承担了国家“八六三”电动汽车重大专项开始。除了三大汽车集团外，最早进行纯电动汽车研发生产的是成立于2001年的天津清源电动车辆有限责任公司。另外一家最早进入批量化生产电动汽车的企业是深圳比亚迪，由于以研发生产电池起家，在电池技术领域处于国际领先水平。2009年11月14日北汽集团成立北京新能源汽车股份有限公司专门生产新能源纯电动汽车。

由于2008年奥运会的召开和2009年“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”的开展和国家关于《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》推出，开启了我国新能源汽车发展的新篇章。

1.2.2 新能源插电式混合动力汽车的发展

插电式混合动力汽车（Plug-in hybrid electric vehicle，PHEV）是新型的混合动力电动汽车。它结合了传统混合动力汽车的优点，在提供较长的续航里程（指混合动力模式）的同时也能满足人们用纯电力行驶的需求，起到了良好的能源代替作用。插电式混合动力汽车在三种模式下可进行充电：

（1）汽油机工作的同时为蓄电池充电。除了急加速或上坡等状态下需要汽油机和电动机配合工作以外，通常情况下汽油机工作时电动机会停止工作，并且汽油机会为电池进行充电。

（2）制动力充电。与所有混合动力车型相同，制动时能量会被逆向存入蓄电池。

（3）外接电源充电。这也是插电式混合动力不同于传统混合动力车型的最大特点，可以通过生活中的电源插头进行蓄电池充电。

最先受到普遍关注的PHEV是美国通用公司推出的PHEV概念车——雪佛兰Volt。它采用的是串联混合动力技术，发动机（可以是内燃机也可以是燃料电池）的动力不直接驱动车轮，只是用来发电，车轮由电机带动。2011款雪佛兰Volt已在美国7个州和哥伦比亚地区进行销售。作为全球首款增程型电动车，雪佛兰Volt沃蓝达已于2011年底正式在中国上市。在美国，除Volt以外，其他PHEV还有通用公司的土星VUE插电式混合动力车、凯迪拉克Converj串联式插电式混合动力车、欧宝Ampera串联插电式混合动力车；克莱斯勒公司吉普Wrangler Unlimited牧马人插电式混合动力车、Town&Country串联插电式混合动力车；福特公司的Escape PHEV等。

日本方面有丰田公司生产的轻量插电式混合动力“FFV I/X”、Hi-CT、Plug-in HV、丰田普锐斯插电式混合动力车、三菱PX-Miex插电式混合动力、铃木雨燕串联插电式混合动力车等。

德国各大汽车公司方面有奔驰推出的Blue Zero E-Cell Plus和Vision S500插电式混合动力车及宝马Vision Efficient Dynamics插电式混合动力车等。

插电式混合动力车在我国也呈高速发展态势，2017年1～8月，插电式混合动力汽车产销分别达6.2万辆和5.9万辆。例如比亚迪公司的比亚迪秦采用1.5T发动机和电动机组成的混动系统，最大功率可以达到217kW，而电动机和峰值转矩为479N·m，在纯电状态下可续驶70km，满足日常代步需求。比亚迪唐由一台最大转矩为320N·m的2.0TI涡轮增压发动机，和两台高功率的电动机提供动力，此外比亚迪唐配备了高容量磷酸铁锂电池（18.4kW·h），在纯电动模式下最大行驶距离约为80km。上汽荣威e550动力系统由一台1.5L汽油发动机和电动机组成，综合最大功率为160kW，峰值转矩为587N·m；e550采用镍钴锰酸锂（三元材料）电池，电池的容量达到同级领先的22.4kW·h，纯电续航里程可达60km。

奇瑞艾瑞泽7e搭载一台1.6L发动机和电动机组成的动力系统，传动部分匹配CVT变速箱。据称，其最低油耗仅为2.2L/100km，所搭载的电池容量为9.2kW·h，纯电行驶续航里程超过50km。

1.2.3 新能源燃料电池汽车的发展

1801年英国科学家H·Davy发明了燃料电池的原理；1889年英国科学家Mond首先用工业煤和空气合成装置制氢，并正式用上燃料电池的命名；20世纪50年代，英国剑桥大学教授培根用高压氢试制成功5kW的燃料电池，在试验室中应用；1965年美国GE公司把燃料电池装上阿波罗（Appollo）登月飞船，提供电力；2002年美国总统布什制订《自由汽车计划（Freedom CAR）》，研究应用燃料电池汽车产业化问题，为此提供FCEV的不断探索留下不少经验和教训；2003年美国提议成立《氢能经济国际合作伙伴（IPHE）》，美国和西欧等15个国家都参与了，中国也在其中，2004年5月第二届IPHE指导委员会议就是在北京人民大会堂召开的，2007年美国通用汽车公司和加拿大知名的巴拉德燃料电池公司，在雪佛兰Equinox轿车装上燃料电池进行试运行，至今还在继续改进实验中；同年欧盟提出《欧洲清洁都市交通计划（CUTE）》，拟在阿姆斯特丹、汉堡、伦敦、马德里、斯德哥尔摩等城市开展燃料电池公共汽车示范运行；2011年德国戴姆勒汽车公司开展了FCEV全球巡展演示，投入Citano燃料电池客车36辆，由20个交通运营商负责进行巡展，其全程运行已达480万km；欧盟在2014年发布《地平线2020年计划》，指出到2020年，燃料电池各种车辆应用要达到20万辆，加氢站1000座，氢气来源50%以上来自非石化能源生成的，成本要下降90%。

国际汽车界人士认为2015年是FCEV的元年，这主要以日本丰田的“未来”（Mirai）正式进入初期的商业化运作为标志而提出的，Mirai功率113kW，转矩335N·m，相当于2.0发动机轿车水平，续行500km，在日本成本720万日元，政府补贴200万日元，市场售价500万日元（约折合26万元人民币），这和“皇冠”轿车价格差不多。丰田2015年产销700辆，2016年1600辆，其中三分之一出口，2017年计划3000万辆，2020年为迎东京的奥运会，计划推出3万辆。与此同时，本田、三菱、马自达、大发等公司也都抛出具有自己特色的FCEV，本田的ClarityFCEV续程已达589km。近来，日本通产省公布《燃料电池汽车战略路线图和氢能社会白皮书》提到，2025年实现200万辆的目标，2030年加氢站达1800座，相应对质量，成本和配套工程设施都要很好改善，形成规模化能力走向市场。

我国早在20年前的“十五”的863重大专项中，就明确指出要支持燃料电池的研发，拨款3.8亿元；到“十一五”和“十二五”规划中，在节能与新能源汽车重大项目中，都把FCEV列为重点项目，支持发展；2014年1月《中国燃料电池技术创新战略联盟》在上海成立，同济大学、清华大学、武汉理工大学、重庆大学参与，一汽、东风、上汽、长安、奇瑞等汽车及零部件企业都参与，燃料电池及其附属企业也参与，目的是加紧实行产、学、研联合，更好攻克核心技术，加强FCEV产业更好更快发展；2017年4月，三部委关于《汽车产业中长期发展规划》中，对FCEV的战略地位进一步加强，提出三个时间节点要求，2020年在特定地区的公共服务车辆领域进行小规模示范应用，2025年私人用车和公共服务用车领域批量应用，不低于1万辆，到2030年在私人乘用车，大型商用车领域进行规模化推广，不低于10万辆。与此同时，三部委发布《2016～2020新能源汽车推广应用财政支持政策通知》中指出，在2017～2020年除燃料电池汽车外，对其他新能源汽车的补助标准实行必要的退坡，而燃料电池汽车补助保持不变，甚至个别车种还有所提高。由此可见国家在宏观层面，对氢能和燃料电池汽车给予越来越重视和支持。