对一个具有国际竞争力的产业来说,相关与支持性产业会起到相互促进、扩大优势的作用。新能源汽车的产品系统非常复杂,与其相关的产业非常之多,据业界统计,汽车产业所需的原材料品种规格达4000多种,仅钢铁材料就达500多种。本书涉及的新能源汽车的支持性产业主要是指与新能源汽车直接相关的产业链环节,紧紧围绕新能源汽车的核心部件电池、电机、电控等组件展开,并逐步延伸至上游的锂、稀土等资源领域以及下游的配套设施、销售和租赁服务等。
(一)电池
新能源汽车的普及的突破点在于电池的发展。目前,亚洲占据着锂电池的全球市场份额的大半部分,其中日本占了近六成。在车用电池的开发和量产方面,从供货实绩以及与汽车制造商合作的情况来看,日系的电池制造商都走在前面。但其他国家的制造商也不甘落后。首先,美日等发达国家投入大量资金支持新能源汽车电池等相关产业的发展。如美国政府2009年拨款15亿美元资助动力电池在美国本土设立制造工厂;中国在“十二五”规划的前3年仅投入2600万美元,明显落后于发达国家乃至韩国;日本政府安排245亿日元用于2007—2011年汽车电池的开发,210亿日元针对电池创新的先进基础科学研究,并制订了动力电池路线图和行动计划,力争保持世界领先地位;德国在2009年制定第二个经济刺激计划,已安排5亿欧元,用来资助一个电池研究中心、8个电动汽车示范区和190个项目。其次,在技术路线规划方面,日本NEDO于2008年发布“新一代汽车用蓄电池技术开发路线图”,明确了在2020年之前分三个阶段发展锂离子动力电池技术,2030年之前完成新技术体系电池的开发和产业化。美国通过USABC机制,形成了“政府—车企—电池”的联盟,依托技术优势大力发展动力电池产业规模,培育产业国际竞争力。欧盟车企主要是在政府的支持下,积极寻求与电池企业的合资合作,构建产业竞争力。例如德国电动汽车品牌专用电池安全技术研究项目总会称,来自德国科学界、汽车和零部件供应商的15位合作伙伴,将携手研究如何进一步改进电动汽车和混合动力汽车的锂离子电池的安全性,研究的一个重要部分将新材料、新测试方法和半导体传感器用于锂离子电池中;法国电池生产商也与中国等多个国家合作,达成了战略合作伙伴关系。[32]由此可以看出,发达国家都十分重视新能源汽车电池技术的开发及应用,提升其适用性。
在我国政府的大力支持下,动力电池技术水平得到了很大的提升,自主研发出用于混合电动汽车的高功率型电池和用于纯电动汽车的高能量型电池,形成了镍氢和锂离子6~100安时多个系列车用动力电池,电池技术指标明显进步。但是,相比日本、美国等发达国家的车用电池技术产业发展情况,我国仍存在很多的不足:电池的性能相比国际先进水平有很大的差距,如均匀一致性、使用寿命等;在电池模块化技术,尤其是在电池系统集成技术方面,我国还不能较好地与整车技术需求对接;由于有充足的原材料供应,我国在阴极和阳极材料方面具有优势,劣势主要在基于电解质和分离器材料的高性能电池生产导致产业链的发展不均衡,影响到了产业整体的竞争力;拥有的专利非常有限,在锂离子电池国际专利注册总数中,日本占52%、美国占22%、韩国占15%,我国仅占1%等。
(二)驱动电机
电机作为混合动力系统中一个重要的动力输出源,其自身的性能直接影响到新能源汽车的整体性能。
在我国,已经自主开发了满足各类电动汽车需求的驱动电机系列产品,获得了一大批电机系统的相关知识产权,形成了具有核心竞争力的车用驱动电机系统小批量生产能力。我国自主开发的永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机已经实现了与国内整车企业的小批量配套,电机系统的主要性能指标达到相同功率等级的国际先进水平。(www.daowen.com)
日本电机的产业化水平较高,而且多采用先进的永磁电机。日本的电机主要是由自己的企业研发和制造的车用驱动电机系统,这些公司已经开始和国内的主流电机企业交流合作,部分样机正在认证之中。日本电机工程研究实验室与其他公司合作推出采用双层永磁体的内置式永磁同步电机,提高了电机的效率。
美国多采用交流电机驱动,美国的通用、福特等公司也积极与国内的高校、研究所和车用电机企业进行广泛的交流合作,其研制的新能源客车采用的都是异步电动机。美国对永磁同步电机也进行着同步研究,而且取得了显著的成果。美国SatCon公司研制出了采用定子双套绕组技术的永磁同步电机,显著提高了电机的效率。
欧洲国家也同美国一样,多采用交流电机驱动。其中,德国的西门子也早已对驱动电机进行研究,并取得了一定的成果。在法国VEDEL IC电动车计划中,PSA电动车动力传动系统生产商Moterurs Leroy-Somer改进了驱动电机,选择三相永磁同步电机作为新能源汽车的驱动电机。
(三)电子控制
我国在电子控制技术方面已经取得了明显的进步。整车电子控制器已经逐步实现自主产业化,例如一汽、奇瑞和比亚迪,以及南车时代等自主研发的电子控制单元(ECU)已经随整车的产业化进入产业化阶段;动力系统综合控制和优化技术的能力也得到很大的提升,初步形成了混合动力系统、纯电驱动系统的小批量生产能力,掌握了网络通信的设计和集成技术;在电动化总集成方面,国内目前已经形成了一定规模的电动空调、电动助力转向、电动空压机等关键零部件的产业规模,但是可靠性和集成度还有待提高,而且国外已经实现了产业化,而我国目前在车辆上的实际应用还较少;在远程监控和终端系统方面,我国已经进行了研发,基本掌握了高速率车载移动数据的发送和接收技术、广域车路通信技术、电子车牌技术、车载自主导航系统等。
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