中国汽车市场和电动车技术发展分析及吉林大学研究基础

中国汽车市场和电动车技术发展分析及吉林大学研究基础吉林大学汽车工程学院杨世春2008-11-8汽车工业飞速增长01000000200000030000004000000500000060000007000000800000090000001000000020002001200220032004200520062007生产销售2007年我国汽车产销量分别达到888万辆和879万辆。在汽车产量上，我国仅次于美国、日本位居世界第三位。在汽车销量上，我国已超过日本，低于美国，成为世界第二大汽车市场。全国汽车保有量增长迅猛7年间增长了2.6倍10.70%12.06%13.93%16.03%13.10%13.48%17.93%17.30%050010001500200025003000350040004500200020012002200320042005200620070.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%18.00%20.00%保有量增长率中国汽车市场目前发展的状态中国目前每千人拥有汽车量为25，相当于美国1914年的保有量，今后随着国民经济的增长，汽车保有量仍将保持较快增长的态势。Africa0150300450600750900190019201940196019802000每千人拥有汽车数U.S.(Line)Source:TransportationDataBook,Vol.25,ORNL,2006Canada2004Canada1994WesternEurope2004Pacific2004WesternEurope1994Pacific1994EasternEurope2004MiddleEast2004MiddleEast1994EasternEurope1994Central&SouthAmerica1994Central&SouthAmerica2004Asia2004Asia1994Africa1994Africa2004China1994China2004美国的历史数据其它国家2004年数据其它国家1994年数据我国汽车市场发展空间预测国内外有关机构对我国汽车保有量的预测（万辆）预测单位预测年份2005年2010年2015年2020年国务院发展研究中心200332655938633314509中国汽车技术研究中心2003355463511031515692中国交通运输协会20065000~550012000~15000一汽集团200330005100880014200美国能源部阿冈国家实验室20065200130002010年5000~6300万辆2020年1.2~1.6亿辆汽车耗能不断攀升2006年，车用燃油消耗占国内石油消耗总量的27%，其中汽油占全国汽油消耗总量的86.4%，柴油占全国柴油总消耗量的38.5%，农用车对柴油的消耗达到11%。05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,0002000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年石油消费及车用燃油消费(万吨)石油消费量车用燃油消费量国家石油对外依赖度加大2007年，我国成为仅次于美国的石油消费国。石油消费量达3.46亿吨。2007年，我国石油对外依赖度达到46.2%，石油供应安全面临严峻挑战，国内原油产量为1.87亿吨，石油净进口量1.59亿吨。05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,0002000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年中国石油产量、净进口量及消费量（万吨）石油产量石油净进口量石油消费量石油对外依存度051015202530354045502000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年（%）目前的汽车产品和产品结构不利于节能我国汽车产品的平均油耗明显高于欧美国家的平均水平。–总体差距的范围在9%～16%，差距最大的车型是整车整备质量1000kg以下的小型汽车。汽车整备质量有上升趋势。–2002年我国乘用车平均整车整备质量只有1230kg，到2006年，则增加至1356kg，与2002年相比，增加了10%。轿车产品结构小排量份额偏小，中大排量份额偏大，不利于节能。–在2006年、2007年新生产的轿车产品中，1.5～2.0升排量的比例分别为58.9%和60.4%，2.0～2.5升排量的轿车所占比例为10.6%和11.6%，而1.0升以下的轿车所占比例仅为9.3%和5.2%。相关标准和财税政策有待完善汽车燃油经济性标准处于实施初期，且覆盖范围较小。–目前，实施燃油经济性标准只局限于新生产的乘用车及轻型商用车，还没有覆盖到其他车型。与汽车相关的税费设置和结构没有充分体现出对“节能减排”的合理引导作用。新能源汽车发挥的石油替代作用较小。–2007年我国新能源汽车替代的石油燃料仅占车用燃料总消耗量的5%左右。缺少针对节能与新能源汽车的具体的、目标明确的纲领性政策国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）节能减排综合性工作方案中国应对气候变化国家方案节能中长期专项规划能源发展“十一五”规划高技术产业发展“十一五”规划中国应对气候变化科技专项行动发展节能与新能源汽车我国汽车发动机能量消耗情况我国近期商用车是燃料消耗的主力，商用车消耗的燃料占70%；以轿车为主的乘用车所消耗的燃料，近几年呈现快速增加的趋势；在未来的汽车能源消耗中，乘用车的燃料消耗比例将逐步上升，并处于主导地位。商用车和乘用车都必须重视节能商用车能量消耗平衡图（客车）柴油100％发动机发动机损失60%怠速停车10%附件4%传动26%传动损失5%车轮21%制动损失7%滚动阻力11%空气阻力3%乘用车能量消耗平衡图（轿车）汽油100％发动机发动机损失71.6%传动28.4%传动损失6.7%车轮21.7%制动2.3%滚动阻力7.6%空气阻力11.8%汽车节能发展趋势-电动汽车的开发电机从过去的直流有刷电机，发展到全数字矢量控制的交流感应电机和永磁同步电机；动力电池从过去的铅酸电池发展到镍氢动力电池、钴酸锂、锰酸锂、聚合物、三原材料、磷酸铁锂等先进的绿色动力电池；美、日及欧洲发达国家电动汽车即将进入实用化阶段。近30年电池技术的发展态势日本下一代车辆燃料行动计划中对电动汽车动力电池发展的预期和目标当前现状改良型电池（2010年）先进型电池（2015年）革新电池（2030）用于电力公司的EV小型电动车特殊用途的微型汽车高性能混合动力汽车普通微型电动燃料电池汽车插入式混合动力汽车纯电动汽车性能111.5倍7倍成本11/21/7倍1/40倍电动汽车的关键零部件技术快速发展发展现状电动汽车关键部件的技术，电动汽车整车产品技术和产业化基础，与国际基本同步，而且在某些领域还具有独特的优势；电动客车动力系统已经实现国产化；国内一些厂家已经具备了电动乘用车的生产能力。目前已经累计出口1200多辆。年产能2万辆电动轿车柔性总装生产线和产能3万套的动力总成生产线已在天津建成；我国研发的搭载锰酸锂动力蓄电池的电动轿车，不仅完成了国家标准规定的所有试验，还进行了动力电池的各项滥用试验，并在2006年完成了国际首例整车正面碰撞试验，证实了高性能电动汽车产品的安全性；在电动汽车用动力蓄电池、驱动电机等关键零部件技术、电子控制技术和系统集成技术上取得了较大进展，初步形成电动汽车关键零部件配套产业链。我国已经具备了较好电动汽车应用基础单一发展纯电动车存在的问题纯电动的使用费用计算目前采用的铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池，它们已达到的实际性能指标和市场平均价格。根据实际装车时的循环寿命和市场价格，可估算出电动汽车从各种动力电池上每取出1kWh电能所必须付出的费用。计算时假设：（1）电池最高可充电荷电状态（SOC）为0.9，放电SOC为0.2，即实际可用的电池容量仅占总容量的70%;（2）由电网供电价为0.5元/kWh；（3）电池的平均充放电效率为0.75。虽然从电网取电仅需0.5元/kWh，但充入电池，再从电池取出：铅酸电池每提供1kWh电能，价格为3.05元左右，其中2.38元为电池折旧费，0.67元为电网供电费；镍氢电池每提供1kWh电能，费用为9.6元；锂离子电池为10.2元；即后二种先进电池供电成本是铅酸电池的三倍多。纯电动的使用费用计算同常规车辆比较目前国内市场上柴油机发电，价格大致为3元/kWh；汽油机发电，供电价格估计为4元/kWh；即从铅酸电机提供电能的价格大致和柴油机发电价格相等；因此仅仅从取得能量的成本来考虑，采用铅酸电池比汽油机驱动有一定价格优势；但是由于它太过笨重，充电时间又长，因此只被广泛用于车速小于50km/h的各种场地车、高尔夫球车、垃圾车、叉车以及电动自行车上。实践证实铅酸电池在这一低端产品市场上有较强的竞争力和实用性。电池成本镍氢电池的主要优点是相对寿命较长，但是由于镍金属占其成本的60％，导致镍氢电池价格居高不下。近年由于磷酸铁锂离子电池的研发有重大突破。我国拥有锂资源优势，锂电池产量到2004年已占全球市场的37.1％，预计到2015年以后，锂离子电池的性/价比有望达到可以和铅酸电池竞争的水平，而成为未来电动汽车的主要动力电池。电动车市场现状美国通用汽车公司生产的冲击1号电动跑车，虽然已达到了很高的动力性，但是由于售价高昂，仅生产了区区50辆，由于没有市场而不得不停产。性能较低的场地车，在我国年产达7000～8000辆左右；天津清源电动车公司生产的微型电动车，最高车速仅50km/h，年产也可以达千辆以上，这可能是目前市场所能接受的纯电动车辆性能的上限。上述所有电动车辆均采用铅酸电池为动力。随着高性能锂离子电池的性/价比不断提升，未来5～10年内，市场上可能会出现最高车速≥100km/h，续驶里程≥250km的高性能电动汽车。发展Plug-in是根本解决途径国际混合动力汽车市场情况丰田公司混动力汽车销售销售情况分析2006年共销售31.25万辆混合动力车，比2005年增加了33％；2007年丰田混合动力车全球销量为42.9万辆。美国仍然是混合动力车最大的消费市场，2007年仅丰田就在美国市场上销售27.775万辆混合动力汽车；2007年Prius销量接近20万辆。丰田公司原计划在2010年后的几年内，混合动力车的年销量达到100万辆。从目前高涨的石油价格来看，这个目标的实现必然会提前。全球各大品牌汽车也相继推出了混合动力车的计划。2008-2009年各个汽车公司的混合动力汽车推出计划国际混合动力汽车市场情况混合动力车品牌公司动力总成结构计划推出时间SaturnAuraGMBAG（类似BSG）2008SaturnVueGM双模2008ChevroletMalibuGM轻度并联2008ChevroletTahoeGM双模2009CadillacEscaladeGM双模2009GMCYukonGM双模2009ProscheCayenneHybridGM行星轮混联2010ChevroletvoltGM并联PHEV2009FusionFord第二代Escape混联结构2008A-BATToyota类似Prius结构2008GlobalHonda并联2009注：双模为可以通过将两种电动连续可变模式与四种固定机械传动比结合，最大程度地提升车辆在市区道路和高速公路上行驶时的燃油经济性的一种结构。可以按全电驱动、发动机驱动或两者相结合的三种方式中的一种来运行（非串联结构）。不同形式的HEV特点比较机构模式串联并联混联动力总成发动机、发电机、驱动电动机等三大动力总成发动机、电动/发电机两大动力总成发动机、电动/发电机、驱动电动机等三大动力总成发动机的选择范围发动机功率较大发动机工作稳定排放较小可选择较小功率的发动机，发动机功率跟踪调整