中外電動汽車，關鍵技術對比研究

在政策導向階段，新能源汽車在中國的推廣取得了顯著成效。截至2017年11月底，中國新能源汽車累計產銷量分別為63.9萬輛和60.9萬輛，新能源汽車保有量超過150萬輛，增長勢頭依然強勁。通過對國內外電動汽車關鍵技術的分析比較，明確了中國新能源汽車產業的國際競爭地位，為國家宏觀政策指導和產業研發投入提供參考。國外電動汽車的發展現狀歐洲、美國和日本等發達國家已將電動汽車的開發視為其在汽車行業核心競爭力的重要組成部分。電動汽車的發展不僅受到了政府的鼓勵，也受到了人民的歡迎。純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車已經在其可以發光的運營場所進行了嘗試，例如日本東京電力的客服車和美國的街道垃圾清掃車。圖2顯示了特斯拉純電動汽車。影響電動汽車發展的核心因素是動力電池。其中，鋰離子電池已逐漸成為國外混合動力和純電動汽車的御用動力電池。為了使鋰離子電池在世界范圍內得到廣泛應用，各大汽車制造商已將動力電池的標準化作為全球推廣的關鍵一步。日本汽車公司在這里樹立了一個榜樣。豐田和日產將與松下合作，共同制定汽車動力電池的標準，包括測試、充電和安全。國產電動汽車的發展現狀21世紀以來，我國在新能源汽車的研究方面取得了相當不錯的成績。在車用動力電池等核心技術研究取得成果的前提下，開發生產了一批電動汽車整車產品，并在多個城市開展了公共交通示范運營。如北京121純電動公交線路和上海Y1純電動公交線。純電動公交車的使用已經成為中國電動汽車更好發展的先驅。圖3顯示的是奇瑞S18純電動汽車。自2005年以來，電動汽車的關鍵技術研究和量產推廣得到了國家有關部門的大力支持。動力電池和電機組件、供電和充電基站、能源供應和回收模式、示范和試驗評估以及政府支持政策都是在協調推進過程中制定的。電動汽車的發展趨勢汽車行業的發展趨勢必然是電動汽車的使用。純電動汽車和混合動力汽車是目前電動汽車的兩大主要類型。電動汽車的大規模生產和普及肯定會經歷一個漫長的過程和不同的階段。電動汽車的發展階段大致可分為起步、過渡和成熟三個階段：起步階段主要是電動汽車技術的探索和研究；過渡期是混合動力電動汽車的發展研究；

在成熟期，純電動和燃料電池汽車是最終的發展目標。事實上，傳統汽車行業受到金融危機的巨大沖擊，由此引發的國際油價不穩定加大了節能減排的壓力，動力電池技術的研發一直不景氣，這導致一些主流汽車公司對純電動汽車的研發資金增加，如豐田、大眾、日產和比亞迪。我相信，在各國新能源產業政策的支持下，純電動汽車的發展將迎來新的市場熱潮。一、純電動汽車的關鍵技術（一、動力電池）1。三元電池朝著高鎳方向發展。目前，中國三元電池制造商主要生產NCM333和NCM523電池。NCM622已進入部分企業的材料供應鏈，處于研發階段的NCM811有望在不久的將來得到應用。單個電池的能量密度將從200Wh/kg提高到250-300Wh/kg。在國際上，NCM622已經應用（寶馬i3），NCM811已經小規模應用。

2.圓柱形電池朝著21700方向發展。特斯拉和松下在全球聯合開發的21700電池容量為3-4.8Ah，質量為60-65克，能量密度為300Wh/kg，已應用于Model 3汽車。不過，目前國內還沒有2.17萬塊電池在乘用車領域應用的案例，但一些企業已經開始布局。深圳自行車電池預測，21700塊電池的容量可以達到6Ah。天鵬電源21700電池的能量密度為200-240Wh/kg；億緯鋰能21700電池單電池容量為4Ah，能量密度為215Wh/kg，計劃在2019年推出260Wh/kg的產品。遠東福斯特21700電池的計劃電池容量超過5Ah；力神發布的21700單體電池容量為2-5Ah，能量密度為210-260Wh/kg。

（二） 電氣驅動系統1。中國的汽車驅動電機技術處于世界領先地位。中國乘用車驅動電機產品功率密度達到3.3-3.6kW/kg（峰值功率/有效質量），最高轉速提高到12800rpm以上；

商用車驅動電機的扭矩密度在18Nm/kg以上，最高轉速在3500rpm以上。乘用車方面，如下圖所示，中國驅動電機產品的功率密度達到了3.8千瓦/公斤（峰值功率/有效質量），扭矩密度為7.1Nm/公斤，與寶馬i3的技術指標處于同一水平。

2.國內外汽車電機控制器技術現狀。中國的汽車電機控制器技術正在迅速趕上國外同類產品。我國電機控制器的功率密度已達到12kW/L以上，控制器效率達到98%以上。從數值上看，接近2015年博世的水平，但這是標準模塊封裝下的性能參數，當客戶根據不同要求定制封裝時，中國電機控制器的指標數據會減少。然而，盡管技術水平仍落后于外國，但中國企業仍在迎頭趕上。目前，已經開發出功率密度為18kW/L的定制封裝電機控制器原型。

3.中國汽車電驅動系統的發展目標驅動電機“十三五”重點研發計劃的發展目標是：乘用車電機功率密度為4kW/kg，商用車電機扭矩密度為20Nm/kg，繼續保持國際領先水平。驅動電機控制器“十三五”規劃重點研發計劃的發展目標是：電機控制器能使功率密度翻一番，達到國際先進水平。具體技術目標是在2020年達到16-18千瓦/升，力爭在2025年達到32-36千瓦/升（碳化硅）。

二是深度混合動力電動汽車的關鍵技術深度混合動力汽車的特點是動力系統以電機為基礎，汽油發動機為輔助動力。該電機能夠完全滿足車輛在起步和低速時的功率要求。隨著速度的提高，汽油發動機和電機將通過智能系統高效地協同工作，并可以驅動發電機為電池充電。（一） 系列混合動力系列混合動力當車輛行駛時，發動機不直接驅動車輪，而是充當發電機為電池充電，只有電池驅動電機驅動車輛。日產注意事項日產于2016年發布了一款名為e-power的動力系統，屬于系列混合動力（擴展計劃）。與傳統的混合動力系統不同，日產e-power動力系統搭載了一臺三缸1.2升排量發動機（HR12DE），具有以下技術特點：首先，采用米勒循環的工作原理，使發動機的膨脹比大于壓縮比，并且在膨脹沖程中可以最大限度地將熱能轉化為機械能，這有助于提高發動機的熱效率，降低油耗。第二，12:1的壓縮比可以使混合物中的汽油分子更完全地蒸發，提高發動機的工作效率。第三，缸體采用真圓加工技術，使缸體內壁更加光滑，減少了活塞與缸體之間的摩擦，提高了工作效率，延長了使用壽命。與純電動汽車不同，e-POWER動力系統的能源是發動機，而不是電池。

整個e-POWER動力系統可以使車輛的加速性能與純電動汽車相同，并且主要部件與純電動車輛相同（使用與Leaf相同的電機），從而降低研發和生產成本。由于發動機只負責發電，因此燃油經濟性表現出色（根據日本JC08測試標準，Note e-power的油耗水平已達到37.2km/L）。

（二） 串并聯混合動力混合動力當車輛行駛時，電機和發動機……

e可以單獨駕駛車輛，并可以提供純電動、純油和油電混合動力三種駕駛模式。1.雪佛蘭VOLT動力系統VOLT2018雪佛蘭VOLT被稱為Voltec，由充電接口、電子驅動單元、發動機和鋰離子電池組組成。電壓完全由電機驅動。當電池組耗盡時，1.5L發動機可以驅動發電機繼續為車輛電驅動系統提供電能。它可以在純電動模式下行駛53英里，在增程模式下行駛420英里。其工作模式如下：在插電模式下，外部電源為電池充電，電池為電機供電，電機為車輪供電；在增程模式下，發動機驅動發電機發電，發電機為電池充電，電池為電機供電，電機為車輪供電。

2.榮威eRX5榮威eRX5的動力系統主要由發動機和EDU電驅動變速箱組成。該發動機為代號為15E4E的1.5T發動機，最大功率為124千瓦，峰值扭矩為250牛米，與整個混合動力系統的核心執行器--EDU電驅動變速箱相匹配。它可以在純電動模式下行駛60公里，在增程模式下行駛650公里。

3、比亞迪秦比亞迪秦最新的DMII系統不僅可以在純電動模式和混合動力模式下行駛，而且在動力不足或高壓系統出現故障時，可以單獨使用發動機行駛，從而實現高壓系統的獨立性。該系統搭載1.5T渦輪增壓發動機，最大功率為113kw，峰值扭矩為240牛米。六速雙離合器變速器、110kW永磁同步電機和10kWh容量電池組合在一起，整個系統采用一體化設計，結構緊湊、布置方便，提高了結構強度。

三、 燃料電池汽車的關鍵技術（一）豐田1。車型基本信息豐田的燃料電池技術在世界上處于領先地位。以量產乘用車Mirai為例，其體積功率密度為3.1kW/L（比2008年豐田高2.2倍），發電量為114kW。根據美國環境保護局EPA的官方數據，Mirai的最高巡航里程可達312英里（約502公里）。2.燃料電池技術分析；

細胞流動通道結構的創新。豐田Mirai搭載了新的燃料電池技術，創新性地使用了世界上第一個3D孔隙流道設計。3D孔隙流動通道是三維微晶格流動通道，其通過使空氣在接觸電極的方向上以湍流形式流動來促進氧向催化劑層的擴散。此外，通過優化流道的內部和外部形狀以及流道表面的親水性，可以將產生的水從電極快速排出并泵送到流道表面，以防止氣體因流道中的水堵塞而順暢流動，從而實現了電池組內表面上的發電均勻性，并減少了電池組之間的電壓誤差。此外，可以改變電池組內表面上的流道形式，并且可以緩解空氣極上游的湍流，從而即使沒有外部加濕也可以控制電極的干燥。在政策導向階段，新能源汽車在中國的推廣取得了顯著成效。截至2017年11月底，中國新能源汽車累計產銷量分別為63.9萬輛和60.9萬輛，新能源汽車保有量超過150萬輛，增長勢頭依然強勁。通過對國內外電動汽車關鍵技術的分析比較，明確了中國新能源汽車產業的國際競爭地位，為國家宏觀政策指導和產業研發投入提供參考。國外電動汽車的發展現狀歐洲、美國和日本等發達國家已將電動汽車的開發視為其在汽車行業核心競爭力的重要組成部分。電動汽車的發展不僅受到了政府的鼓勵，也受到了人民的歡迎。純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車已經在其可以發光的運營場所進行了嘗試，例如日本東京電力的客服車和美國的街道垃圾清掃車。圖2顯示了特斯拉純電動汽車。影響電動汽車發展的核心因素是動力電池。其中，鋰離子電池已逐漸成為國外混合動力和純電動汽車的御用動力電池。為了使鋰離子電池在世界范圍內得到廣泛應用，各大汽車制造商已將動力電池的標準化作為全球推廣的關鍵一步。日本汽車公司在這里樹立了一個榜樣。豐田和日產將與松下合作，共同制定汽車動力電池的標準，包括測試、充電和安全。國產電動汽車的發展現狀21世紀以來，我國在新能源汽車的研究方面取得了相當不錯的成績。在車用動力電池等核心技術研究取得成果的前提下，開發生產了一批電動汽車整車產品，并在多個城市開展了公共交通示范運營。如北京121純電動公交線路和上海Y1純電動公交線。純電動公交車的使用已經成為中國電動汽車更好發展的先驅。圖3顯示的是奇瑞S18純電動汽車。自2005年以來，電動汽車的關鍵技術研究和量產推廣得到了國家有關部門的大力支持。動力電池和電機組件、供電和充電基站、能源供應和回收模式、示范和試驗評估以及政府支持政策都是在協調推進過程中制定的。電動汽車的發展趨勢汽車行業的發展趨勢必然是電動汽車的使用。純電動汽車和混合動力汽車是目前電動汽車的兩大主要類型。電動汽車的大規模生產和普及肯定會經歷一個漫長的過程和不同的階段。電動汽車的發展階段大致可分為起步、過渡和成熟三個階段：起步階段主要是電動汽車技術的探索和研究；過渡期是混合動力電動汽車的發展研究；

在成熟期，純電動和燃料電池汽車是最終的發展目標。事實上，傳統汽車行業受到金融危機的巨大沖擊，由此引發的國際油價不穩定加大了節能減排的壓力，動力電池技術的研發一直不景氣，這導致一些主流汽車公司對純電動汽車的研發資金增加，如豐田、大眾、日產和比亞迪。我相信，在各國新能源產業政策的支持下，純電動汽車的發展將迎來新的市場熱潮。一、純電動汽車的關鍵技術（一、動力電池）1。三元電池朝著高鎳方向發展。目前，中國三元電池制造商主要生產NCM333和NCM523電池。NCM622已進入部分企業的材料供應鏈，處于研發階段的NCM811有望在不久的將來得到應用。單個電池的能量密度將從200Wh/kg提高到250-300Wh/kg。在國際上，NCM622已經應用（寶馬i3），NCM811已經小規模應用。

2.圓柱形電池朝著21700方向發展。特斯拉和松下在全球聯合開發的21700電池容量為3-4.8Ah，質量為60-65克，能量密度為300Wh/kg，已應用于Model 3汽車。不過，目前國內還沒有2.17萬塊電池在乘用車領域應用的案例，但一些企業已經開始布局。深圳自行車電池預測，21700塊電池的容量可以達到6Ah。天鵬電源21700電池的能量密度為200-240Wh/kg；億緯鋰能21700電池單電池容量為4Ah，能量密度為215Wh/kg，計劃在2019年推出260Wh/kg的產品。遠東福斯特21700電池的計劃電池容量超過5Ah；力神發布的21700單體電池容量為2-5Ah，能量密度為210-260Wh/kg。

（二） 電氣驅動系統1。中國的汽車驅動電機技術處于世界領先地位。中國乘用車驅動電機產品功率密度達到3.3-3.6kW/kg（峰值功率/有效質量），最高轉速提高到12800rpm以上；

商用車驅動電機的扭矩密度在18Nm/kg以上，最高轉速在3500rpm以上。乘用車方面，如下圖所示，中國驅動電機產品的功率密度達到了3.8千瓦/公斤（峰值功率/有效質量），扭矩密度為7.1Nm/公斤，與寶馬i3的技術指標處于同一水平。

2.國內外汽車電機控制器技術現狀。中國的汽車電機控制器技術正在迅速趕上國外同類產品。我國電機控制器的功率密度已達到12kW/L以上，控制器效率達到98%以上。從數值上看，接近2015年博世的水平，但這是標準模塊封裝下的性能參數，當客戶根據不同要求定制封裝時，中國電機控制器的指標數據會減少。然而，盡管技術水平仍落后于外國，但中國企業仍在迎頭趕上。目前，已經開發出功率密度為18kW/L的定制封裝電機控制器原型。

3.中國汽車電驅動系統的發展目標驅動電機“十三五”重點研發計劃的發展目標是：乘用車電機功率密度為4kW/kg，商用車電機扭矩密度為20Nm/kg，繼續保持國際領先水平。驅動電機控制器“十三五”規劃重點研發計劃的發展目標是：電機控制器能使功率密度翻一番，達到國際先進水平。具體技術目標是在2020年達到16-18千瓦/升，力爭在2025年達到32-36千瓦/升（碳化硅）。

二是深度混合動力電動汽車的關鍵技術深度混合動力汽車的特點是動力系統以電機為基礎，汽油發動機為輔助動力。該電機能夠完全滿足車輛在起步和低速時的功率要求。隨著速度的提高，汽油發動機和電機將通過智能系統高效地協同工作，并可以驅動發電機為電池充電。（一） 系列混合動力系列混合動力當車輛行駛時，發動機不直接驅動車輪，而是充當發電機為電池充電，只有電池驅動電機驅動車輛。日產注意事項日產于2016年發布了一款名為e-power的動力系統，屬于系列混合動力（擴展計劃）。與傳統的混合動力系統不同，日產e-power動力系統搭載了一臺三缸1.2升排量發動機（HR12DE），具有以下技術特點：首先，采用米勒循環的工作原理，使發動機的膨脹比大于壓縮比，并且在膨脹沖程中可以最大限度地將熱能轉化為機械能，這有助于提高發動機的熱效率，降低油耗。第二，12:1的壓縮比可以使混合物中的汽油分子更完全地蒸發，提高發動機的工作效率。第三，缸體采用真圓加工技術，使缸體內壁更加光滑，減少了活塞與缸體之間的摩擦，提高了工作效率，延長了使用壽命。與純電動汽車不同，e-POWER動力系統的能源是發動機，而不是電池。

整個e-POWER動力系統可以使車輛的加速性能與純電動汽車相同，并且主要部件與純電動車輛相同（使用與Leaf相同的電機），從而降低研發和生產成本。由于發動機只負責發電，因此燃油經濟性表現出色（根據日本JC08測試標準，Note e-power的油耗水平已達到37.2km/L）。

（二） 串并聯混合動力混合動力當車輛行駛時，電機和發動機……

e可以單獨駕駛車輛，并可以提供純電動、純油和油電混合動力三種駕駛模式。1.雪佛蘭VOLT動力系統VOLT2018雪佛蘭VOLT被稱為Voltec，由充電接口、電子驅動單元、發動機和鋰離子電池組組成。電壓完全由電機驅動。當電池組耗盡時，1.5L發動機可以驅動發電機繼續為車輛電驅動系統提供電能。它可以在純電動模式下行駛53英里，在增程模式下行駛420英里。其工作模式如下：在插電模式下，外部電源為電池充電，電池為電機供電，電機為車輪供電；在增程模式下，發動機驅動發電機發電，發電機為電池充電，電池為電機供電，電機為車輪供電。

2.榮威eRX5榮威eRX5的動力系統主要由發動機和EDU電驅動變速箱組成。該發動機為代號為15E4E的1.5T發動機，最大功率為124千瓦，峰值扭矩為250牛米，與整個混合動力系統的核心執行器--EDU電驅動變速箱相匹配。它可以在純電動模式下行駛60公里，在增程模式下行駛650公里。

3、比亞迪秦比亞迪秦最新的DMII系統不僅可以在純電動模式和混合動力模式下行駛，而且在動力不足或高壓系統出現故障時，可以單獨使用發動機行駛，從而實現高壓系統的獨立性。該系統搭載1.5T渦輪增壓發動機，最大功率為113kw，峰值扭矩為240牛米。六速雙離合器變速器、110kW永磁同步電機和10kWh容量電池組合在一起，整個系統采用一體化設計，結構緊湊、布置方便，提高了結構強度。

三、 燃料電池汽車的關鍵技術（一）豐田1。車型基本信息豐田的燃料電池技術在世界上處于領先地位。以量產乘用車Mirai為例，其體積功率密度為3.1kW/L（比2008年豐田高2.2倍），發電量為114kW。根據美國環境保護局EPA的官方數據，Mirai的最高巡航里程可達312英里（約502公里）。2.燃料電池技術分析；細胞流動通道結構的創新。豐田Mirai搭載了新的燃料電池技術，創新性地使用了世界上第一個3D孔隙流道設計。3D孔隙流動通道是三維微晶格流動通道，其通過使空氣在接觸電極的方向上以湍流形式流動來促進氧向催化劑層的擴散。此外，通過優化流道的內部和外部形狀以及流道表面的親水性，可以將產生的水從電極快速排出并泵送到流道表面，以防止氣體因流道中的水堵塞而順暢流動，從而實現了電池組內表面上的發電均勻性，并減少了電池組之間的電壓誤差。此外，可以改變電池組內表面上的流道形式，并且可以緩解空氣極上游的湍流，從而即使沒有外部加濕也可以控制電極的干燥。0

正極的創新。電解質膜設計為薄層，厚度減少了1/3，電導率提高了3倍。通過降低密度和減薄襯底，氣體擴散層可以將氧擴散率提高2倍以上。通過使用最佳的Pt/Co合金比，催化劑的催化活性提高了1.8倍。

1

通過上述技術創新，提高了氣體擴散率，降低了濃度過電壓；提高質子傳導性，降低電阻過電壓；

催化活性提高，反應過電壓降低，相當于在單位面積不變的情況下，產生的電流大大增加，電流密度是原來的2.4倍。

2

取消加濕器。新型電池組的結構使空氣通道和電極的兩端在宏觀上形成對流，靈活地利用電池組中空氣通道向下流動產生的水，加濕氫通道上部的氫，通過氫的流動將水蒸氣輸送到氫通道下部，并通過電解質膜反向擴散水，從而在不添加額外加濕器的情況下對電極易于干燥的空氣通道的上部進行加濕。

3

通過上述改進，豐田新型燃料電池組的體積功率密度提高了2倍以上（3.1kW/L），最大功率從90kW提高到114kW，相當于電池組功率增加了36%，電池組體積也減少了24%。

4

（二） 本田1。車型基本信息本田Clarity搭載的燃料電池體積功率密度為3.1kW/L，總發電量為103kW。整個電堆位于發動機艙內，兩個氫瓶分別布置在后座下方和后方，最大儲氫容量為141L（約5kg）。Clarity的最大巡航距離為366英里（約589公里）。2.燃料電池技術分析通過不斷的技術改進，本田將Clarity新動力系統的電機高度降低了34%，燃料電池單元數量減少了30%。此外，新型燃料電池本身的厚度也減少了20%。雖然燃料電池的數量減少了，但每臺燃料電池的產量增加了1.5倍，總功率達到了103kW。每個煙囪的體積只有33L，功率密度達到了3.1kW/L。一種新型的電動兩級空氣壓縮機。它將空氣輸送能力提高了1.7倍，壓縮機的體積減少了約40%。新型燃料電池電壓控制單元。利用碳化硅功率半導體器件將燃料電池的電壓輸出提高到500V。此外，電機的最高轉速也從之前的12500轉/分提高到13000轉/分，最高轉速提高到166公里/小時。取消加濕器。為了提高燃料電池單元的發電效率，改善了氫氣和空氣的流動方向，使得產生的水在不添加加濕器的情況下在電池單元中循環，這使電池的輸出功率增加了50%，體積減少了20%，并降低了生產成本。（三） 現代1。車型基本信息2013年2月26日，現代汽車發布了全球首款氫燃料電池汽車ix35FCV的生產版本。該型號配備了發電功率為95kW的燃料電池，可在-20℃下正常啟動。同時，它配備了兩個700巴的氫氣瓶，可儲存5.6公斤氫氣，最大巡航里程為415公里。2017年8月17日，現代集團正式發布了一款名為新一代FCEV的燃料電池概念車型，并計劃在2018年量產。該車型搭載了現代第四代燃料電池系統7，與上一代系統相比，升級了四項相關技術：燃料電池系統效率、性能（最大輸出功率）、耐用性和儲氫能力。2、燃料電池技術分析，提高燃料電池系統效率。通過提高燃料電池性能、降低氫消耗率和優化關鍵部件，新車型的效率與ix35燃料電池汽車相比提高了60%，與ix35燃油電池汽車相比提升了9%。由于系統效率的大幅提高，新車型預計將實現580公里的單次巡航里程（基于韓國測試標準）。提高了產品性能（最大輸出功率）。與上一代相比，新款車型的最大輸出功率提高了20%，達到163馬力（約120千瓦）。此外，該系統還提高了車輛的冷啟動能力，可以成功……

優化后在-30℃下啟動。耐用性得到了提高。由于采用了高耐久性的催化劑技術，新型氫燃料SUV的使用壽命與上一代相比有了很大提高。儲氫技術的優化。新型燃料電池汽車也顯著提高了其儲氫能力。通過塑料內襯結構的創新和高效分層，氫瓶的厚度和重量減少了10%，儲氫效率提高了25%，從而實現了世界級的儲氫能力。與之前的兩個不同尺寸的氫氣瓶相比，新款車型配備了三個相同尺寸的氫瓶，并且可以安裝在座椅下方，從而確保行李箱具有與燃油車相同的使用空間。（四） 日產1。車型基本信息2016年，日產在巴西發布了全球首款由固體氧化物燃料電池（SOFC）驅動的原型車e-Bio燃料電池。原型機基于海外版NV200電動版打造，搭載5kW固體氧化物燃料電池和30L油箱，以生物乙醇為燃料發電，為24kWh電池供電，續航里程不小于600公里。2.燃料電池技術分析不需要外部氫氣供應。與豐田的技術路線不同，日產的原型車不需要添加氫氣，而是直接添加生物乙醇燃料，通過車內車載重整器的改造將其轉化為氫氣和二氧化碳。其中的氫氣通過固體燃料電池堆與空氣中的氧氣發生電化學反應，從而發電。

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降低對氫氣純度的要求。這種類型的燃料電池汽車可以使用低純度氫氣作為能源供應，并且可以利用現有的加油站儲存生物乙醇，而無需建造新的加氫站。盡管固體氧化物燃料電池系統在工作時會產生二氧化碳，但包括甘蔗在內的一些植物在生長過程中需要吸收二氧化碳，因此這種電池可以實現整體碳平衡。（五） SAIC 1。榮威950 FULL CELL氫燃料電池汽車的基本信息配備了動力電池和氫燃料電池的雙電源系統。除了傳統的氫氣補充外，電池還可以通過外部充電進行充電。該車配備了兩個700巴的氫氣瓶，氫儲量為4.34公斤，最大巡航里程為430公里，最高時速為160公里/小時，可在-20℃下正常啟動。總結（1）動力電池技術與國外相比存在一定差距。目前，中國三元電池制造商主要使用NCM333和NCM523電池。NCM622已進入部分企業的材料供應鏈，處于研發階段的NCM811有望在不久的將來得到應用，電池芯的能量密度將從200Wh/kg提高到250-300Wh/kg。在國際上，NCM622已經應用（寶馬i3），NCM811已經小規模應用。此外，圓柱形電池正從18650個逐漸發展到27100個。特斯拉和松下在全球開發的21700電池，單位容量為3-4.8Ah，質量為60-65克，能量密度為300Wh/kg，已應用于Model3車型。不過，目前國內還沒有2.17萬塊電池在乘用車領域應用的案例，但一些企業已經開始布局。（2） 中國的汽車驅動電機技術處于世界領先地位。中國乘用車驅動電機產品的功率密度已達到3.3-3.6kW/kg（峰值功率/eimg/jndp/ig/20230304012836549396/11.jpg“/>

正極的創新。電解質膜設計為薄層，厚度減少了1/3，電導率提高了3倍。通過降低密度和減薄襯底，氣體擴散層可以將氧擴散率提高2倍以上。通過使用最佳的Pt/Co合金比，催化劑的催化活性提高了1.8倍。

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通過上述技術創新，提高了氣體擴散率，降低了濃度過電壓；提高質子傳導性，降低電阻過電壓；

催化活性提高，反應過電壓降低，相當于在單位面積不變的情況下，產生的電流大大增加，電流密度是原來的2.4倍。

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取消加濕器。新型電池組的結構使空氣通道和電極的兩端在宏觀上形成對流，靈活地利用電池組中空氣通道向下流動產生的水，加濕氫通道上部的氫，通過氫的流動將水蒸氣輸送到氫通道下部，并通過電解質膜反向擴散水，從而在不添加額外加濕器的情況下對電極易于干燥的空氣通道的上部進行加濕。

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通過上述改進，豐田新型燃料電池組的體積功率密度提高了2倍以上（3.1kW/L），最大功率從90kW提高到114kW，相當于電池組功率增加了36%，電池組體積也減少了24%。

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（二） 本田1。車型基本信息本田Clarity搭載的燃料電池體積功率密度為3.1kW/L，總發電量為103kW。整個電堆位于發動機艙內，兩個氫瓶分別布置在后座下方和后方，最大儲氫容量為141L（約5kg）。Clarity的最大巡航距離為366英里（約589公里）。2.燃料電池技術分析通過不斷的技術改進，本田將Clarity新動力系統的電機高度降低了34%，燃料電池單元數量減少了30%。此外，新型燃料電池本身的厚度也減少了20%。雖然燃料電池的數量減少了，但每臺燃料電池的產量增加了1.5倍，總功率達到了103kW。每個煙囪的體積只有33L，功率密度達到了3.1kW/L。一種新型的電動兩級空氣壓縮機。它將空氣輸送能力提高了1.7倍，壓縮機的體積減少了約40%。新型燃料電池電壓控制單元。利用碳化硅功率半導體器件將燃料電池的電壓輸出提高到500V。此外，電機的最高轉速也從之前的12500轉/分提高到13000轉/分，最高轉速提高到166公里/小時。取消加濕器。為了提高燃料電池單元的發電效率，改善了氫氣和空氣的流動方向，使得產生的水在不添加加濕器的情況下在電池單元中循環，這使電池的輸出功率增加了50%，體積減少了20%，并降低了生產成本。（三） 現代1。車型基本信息2013年2月26日，現代汽車發布了全球首款氫燃料電池汽車ix35FCV的生產版本。該型號配備了發電功率為95kW的燃料電池，可在-20℃下正常啟動。同時，它配備了兩個700巴的氫氣瓶，可儲存5.6公斤氫氣，最大巡航里程為415公里。2017年8月17日，現代集團正式發布了一款名為新一代FCEV的燃料電池概念車型，并計劃在2018年量產。該車型搭載了現代第四代燃料電池系統7，與上一代系統相比，升級了四項相關技術：燃料電池系統效率、性能（最大輸出功率）、耐用性和儲氫能力。2、燃料電池技術分析，提高燃料電池系統效率。通過提高燃料電池性能、降低氫消耗率和優化關鍵部件，新車型的效率與ix35燃料電池汽車相比提高了60%，與ix35燃油電池汽車相比提升了9%。由于系統效率的大幅提高，新車型預計將實現580公里的單次巡航里程（基于韓國測試標準）。提高了產品性能（最大輸出功率）。與上一代相比，新款車型的最大輸出功率提高了20%，達到163馬力（約120千瓦）。此外，該系統還提高了車輛的冷啟動能力，可以成功……

優化后在-30℃下啟動。耐用性得到了提高。由于采用了高耐久性的催化劑技術，新型氫燃料SUV的使用壽命與上一代相比有了很大提高。儲氫技術的優化。新型燃料電池汽車也顯著提高了其儲氫能力。通過塑料內襯結構的創新和高效分層，氫瓶的厚度和重量減少了10%，儲氫效率提高了25%，從而實現了世界級的儲氫能力。與之前的兩個不同尺寸的氫氣瓶相比，新款車型配備了三個相同尺寸的氫瓶，并且可以安裝在座椅下方，從而確保行李箱具有與燃油車相同的使用空間。（四） 日產1。車型基本信息2016年，日產在巴西發布了全球首款由固體氧化物燃料電池（SOFC）驅動的原型車e-Bio燃料電池。原型機基于海外版NV200電動版打造，搭載5kW固體氧化物燃料電池和30L油箱，以生物乙醇為燃料發電，為24kWh電池供電，續航里程不小于600公里。2.燃料電池技術分析不需要外部氫氣供應。與豐田的技術路線不同，日產的原型車不需要添加氫氣，而是直接添加生物乙醇燃料，通過車內車載重整器的改造將其轉化為氫氣和二氧化碳。其中的氫氣通過固體燃料電池堆與空氣中的氧氣發生電化學反應，從而發電。

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降低對氫氣純度的要求。這種類型的燃料電池汽車可以使用低純度氫氣作為能源供應，并且可以利用現有的加油站儲存生物乙醇，而無需建造新的加氫站。盡管固體氧化物燃料電池系統在工作時會產生二氧化碳，但包括甘蔗在內的一些植物在生長過程中需要吸收二氧化碳，因此這種電池可以實現整體碳平衡。（五） SAIC 1。榮威950 FULL CELL氫燃料電池汽車的基本信息配備了動力電池和氫燃料電池的雙電源系統。除了傳統的氫氣補充外，電池還可以通過外部充電進行充電。該車配備了兩個700巴的氫氣瓶，氫儲量為4.34公斤，最大巡航里程為430公里，最高時速為160公里/小時，可在-20℃下正常啟動。總結（1）動力電池技術與國外相比存在一定差距。目前，中國三元電池制造商主要使用NCM333和NCM523電池。NCM622已進入部分企業的材料供應鏈，處于研發階段的NCM811有望在不久的將來得到應用，電池芯的能量密度將從200Wh/kg提高到250-300Wh/kg。在國際上，NCM622已經應用（寶馬i3），NCM811已經小規模應用。此外，圓柱形電池正從18650個逐漸發展到27100個。特斯拉和松下在全球開發的21700電池，單位容量為3-4.8Ah，質量為60-65克，能量密度為300Wh/kg，已應用于Model3車型。不過，目前國內還沒有2.17萬塊電池在乘用車領域應用的案例，但一些企業已經開始布局。（2） 中國的汽車驅動電機技術處于世界領先地位。中國乘用車驅動電機產品的功率密度達到3.3-3.6kW/kg（峰值功率/有效質量），最高轉速提高到12800rpm以上。寶馬i3的驅動電機在全球的功率密度為3.8kW/kg（峰值功率/有效質量），與中國的驅動電機水平基本一致。（三） 中國的汽車電機控制器技術正在迅速趕上國外同類產品的水平。中國電機控制器的功率密度已達到12kW/L以上，控制器效率達到98%以上，2015年才達到博世的技術水平。然而，在定制包裝下，中國電機控制器的性能會下降，技術差距明顯。然而，中國企業正在不懈努力追趕，并開發出了功率密度為18千瓦/升的定制封裝電機控制器原型。（四） 純電動驅動的技術路線已獲得國際認可，擴展的r……

ge技術已經出現。2016年，日產發布了一款名為e-power的動力系統，屬于串聯混合動力（增程），其發動機不再與車輪相連，只起到給電池充電的作用。由于該發動機只負責發電，并且一直處于最佳工作范圍，因此根據日本JC08測試標準，其油耗水平已達到37.2公里/升。2018款雪佛蘭VOLT的動力系統被稱為Voltec，其特點是整車完全由電機驅動。當電池組的電力耗盡時，1.5L發動機可以驅動發電機繼續為車輛的電驅動系統提供電力。它可以在純電動模式下行駛53英里，在增程模式下行駛420英里。上汽自主研發的榮威eRX5也有增程模式，系統更傾向于純電動驅動的設計。只有當功率較低并且需要較大的扭矩輸出時，發動機才會開始干預。它可以在純電動模式下行駛60公里，在增程模式下行駛650公里。（五） 日本引領全球燃料電池技術發展，中國燃料電池乘用車產業化進程緩慢。2014年，豐田發布了燃料電池車型Mirai，該車型配備了體積功率密度為3.1kW/L（比2008年豐田高2.2倍）的燃料電池系統，發電量為114kW，最大巡航里程為312英里（約502公里）。本田Clarity于2016年推出。其燃料電池的體積功率密度為3.1kW/L，總功率為103kW，最大巡航里程為366英里（約589公里）。2016年，日產在巴西發布了全球首款由固體氧化物燃料電池（SOFC）驅動的原型e-BioFuel-Cell，巡航里程不低于600公里，計劃于2020年正式發布。中國的燃料電池乘用車以上汽榮威950 FULL cell為代表，搭載動力電池和氫燃料電池雙電源系統。除了常規的氫氣供應，它還可以通過外部充電為電池充電，最大巡航里程為430公里，在-20℃時可以正常啟動。五、發展建議電動汽車的出現為中國從汽車大國走向汽車強國提供了機遇。建議國家層面堅定不移地支持電動汽車關鍵技術的發展，并繼續設立科研項目，特別是在我們仍然薄弱的領域，如電池材料、結構設計、產業支撐、生產設備等，碳化硅功率器件等。插電式混合系統和深度混合系統；

燃料電池等關鍵技術純電動汽車發展的關鍵技術：車身、底盤、動力電池組、電機、電機控制器和輔助設備是純電動汽車的主要部件。純電動汽車在新能源汽車分類中發揮著重要作用，國內外對純電動汽車的研究有著良好的發展。做好純電動汽車關鍵技術的研發并不容易，這需要汽車制造商和研究人員在許多關鍵技術上取得突破。其中，電動汽車的結構、電池組、電機、電子控制和電源管理技術將是發展電動汽車最關鍵的地方。1電池技術純電動汽車動力電池的發展經歷了三代，第一代是鉛酸電池，第二代是堿性電池，第三代是燃料電池。各種類型的電池的性能比較如表1所示。然而，這些電池技術已經成熟但相對陳舊，需要開發新的電池技術，如模塊化電池技術和無線快速充電技術，以有效提高電池性能。2電機及控制技術驅動電機也是純電動汽車的關鍵部件。為了使純電動汽車具有良好的駕駛性能，驅動電機應具有寬轉速范圍、高轉速和大扭矩的基本特性。此外，它還應具有重量輕、體積小、機械效率高、制動效率高和能量回收率高等財產。純電動汽車驅動電機的性能如表2所示。在機電一體化快速應用的時代，智能數字控制系統得到了廣泛的應用。自適應、變結構、遺傳算法模糊、神經網絡等非線性智能控制技術也將迅速應用于電機控制系統。合理使用這些技術將使系統結構更加優化，響應更加靈敏，抗干擾能力更強，這將大大提高整個系統的綜合性能。3汽車技術純電動汽車是一種綜合性很強的多學科產品。除了動力電池、電機和電控系統外，車輛的總體布局和車身結構也是最基本的部件。汽車技術的研究大多借鑒傳統燃油汽車的經驗教訓，并將其作為電動汽車改進的基礎。鋁鎂合金等輕質材料、優質合成鋼和碳纖維等材料的使用將大大減輕車身重量；使用高性能子午線輪胎將降低車輛行駛過程中的車輪滾動阻力；流線型車身造型可以減少汽車的空氣阻力等等。其中，車身輕量化一直是純電動汽車所有整車技術的核心研究內容。純電動汽車配備了動力電池，增加了整車的重量，因此輕量化問題更加突出。輕型汽車的技術主要包括以下幾方面。首先，使用輕質材料，如鋁合金和碳纖維。其次，通過結構優化，利用CAD/CAE技術對車身結構進行了多模態強度分析和模態分析，并將計算和試驗相結合，驗證了該結構是最優的，達到了減輕重量的效果。第三，采用先進的汽車制造技術，如激光拼焊。4能量管理技術高比能、高比功率、使用壽命長的電池是電動汽車具有高續航里程和良好動態特性的必要條件，但一個優秀的電池能量管理系統不僅可以延長電池的使用壽命，還可以增加電動汽車的續航里程。電動汽車ECU是一種能源管理系統。一方面可以采集汽車各子系統的實時運行數據，用于實時監測和維修診斷；

另一方面，它具有控制充電和放電模式以及顯示剩余電池電量的功能。能源管理系統是電動汽車的安全保障，需要執行許多功能，負擔前所未有。它不僅可以在線修復電池，還可以實時保護電池，監測電池的電壓、電流和溫度，建立安全保護機制，有效提高電池的使用壽命。電動汽車產業化前景技術成熟度、使用方便性和經濟性是影響電動汽車普及的主要因素。電動汽車必須在這三個方面具有與燃油汽車相比的核心競爭力，才能使電動汽車得到應用和量產。通過對純電動汽車行業的調查分析，我們可以看到推動其發展的主要因素，如技術、能源和政府政策。純電動汽車產業的發展必須與汽車技術、市場需求、政府支持和能源相協調，才能更快地實現工業化，才能有效緩解日益嚴重的能源和環境問題。在機電一體化快速應用的時代，智能數字控制系統得到了廣泛的應用。自適應、變結構、遺傳算法模糊、神經網絡等非線性智能控制技術也將迅速應用于電機控制系統。合理使用這些技術將使系統結構更加優化，響應更加靈敏，抗干擾能力更強，這將大大提高整個系統的綜合性能。3汽車技術純電動汽車是一種綜合性很強的多學科產品。除了動力電池、電機和電控系統外，車輛的總體布局和車身結構也是最基本的部件。汽車技術的研究大多借鑒傳統燃油汽車的經驗教訓，并將其作為電動汽車改進的基礎。鋁鎂合金等輕質材料、優質合成鋼和碳纖維等材料的使用將大大減輕車身重量；使用高性能子午線輪胎將降低車輛行駛過程中的車輪滾動阻力；流線型車身造型可以減少汽車的空氣阻力等等。其中，車身輕量化一直是純電動汽車所有整車技術的核心研究內容。純電動汽車配備了動力電池，增加了整車的重量，因此輕量化問題更加突出。輕型汽車的技術主要包括以下幾方面。首先，使用輕質材料，如鋁合金和碳纖維。其次，通過結構優化，利用CAD/CAE技術對車身結構進行了多模態強度分析和模態分析，并將計算和試驗相結合，驗證了該結構是最優的，達到了減輕重量的效果。第三，采用先進的汽車制造技術，如激光拼焊。4能量管理技術高比能、高比功率、使用壽命長的電池是電動汽車具有高續航里程和良好動態特性的必要條件，但一個優秀的電池能量管理系統不僅可以延長電池的使用壽命，還可以增加電動汽車的續航里程。電動汽車ECU是一種能源管理系統。一方面可以采集汽車各子系統的實時運行數據，用于實時監測和維修診斷；

另一方面，它具有控制充電和放電模式以及顯示剩余電池電量的功能。能源管理系統是電動汽車的安全保障，需要執行許多功能，負擔前所未有。它不僅可以在線修復電池，還可以實時保護電池，監測電池的電壓、電流和溫度，建立安全保護機制，有效提高電池的使用壽命。電動汽車產業化前景技術成熟度、使用方便性和經濟性是影響電動汽車普及的主要因素。電動汽車必須在這三個方面具有與燃油汽車相比的核心競爭力，才能使電動汽車得到應用和量產。通過對純電動汽車行業的調查分析，我們可以看到推動其發展的主要因素，如技術、能源和政府政策。純電動汽車產業的發展必須與汽車技術、市場需求、政府支持和能源相協調，才能更快地實現工業化，才能有效緩解日益嚴重的能源和環境問題。

標簽：豐田日產榮威本田寶馬

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