电动汽车市场挑战及技术创新

1、电动汽车市场、挑战及技术创新,中国汽车工程学会 2017年11月,报告内容,电动化成为汽车未来技术发展的重要方向,（一）传统汽车发展遇到了能源环境瓶颈 1、全球汽车保有量的持续增长为能源环境带来较大压力,随着汽车在全世界的普及，全球汽车保有量不断增加，截至2015年已超过12.8亿辆。新车的快速增长抵消了在减少新车燃料消耗方面已经取得的进展，汽车产生的二氧化碳排放量仍呈现增长趋势。 根据数据统计，15.9%的二氧化碳排放量来源于公路运输（汽车、卡车和公共汽车），汽车尾气正成为二氧化碳的重要的排放源，在总体的所占的比重仍有持续扩大的趋势。,数据来源：世界汽车工业协会，World Resource

2、s Institute,2011年以来，我国汽车市场从高速增长进入调整期，保持平稳增长。2016年，国内产销量再创历史新高，连续八年位居全球第一 2017年1-9月，汽车市场总体保持继续增长，其中，上半年增速有一定波动， 5月之前受购置税优惠力度下降等影响，个别月份产销量增速出现负值，5月份之后，汽车市场恢复平稳增长态势,数据来源：中国汽车工业协会等,2、中国已稳定成为全球最大汽车市场，并仍有较大发展潜力,数据来源：FOURIN,伴随我国汽车保有量的快速增长，我国石油对外依存度逐年提高，2016年我国全年原油表观消费量5.8亿吨，原油进口3.8亿吨，原油对外依存度升至65.4%； 2016年，

3、在燃油总体消费中，车用燃油消费占全国消费总量的比重高达55%。,数据来源：中国能源统计数据,3、快速发展的中国汽车市场带来了石油对外依存度的持续攀升,2016 年，全国汽车CO、HC、 NOx 和颗粒物排放量分别为2998.5 万吨、 355.0 万吨、534.6 万吨、512 万吨 在汽车保有量快速增长条件下，通过排放标准升级、新兴技术导入，所有主要污染物排放总量不升反降,4.快速发展的中国汽车市场带来污染物排放量的增加,数据来源：中国汽车统计年鉴2016年国民经济和社会发展统计公报 中国机动车环境管理年报（2016，2017）,（二）经过长期探索，电动化成为不可逆转的趋势 1.电动汽车历史

4、上经历“三起三落”,自19世纪末电动汽车诞生以来，其在世界范围内经历过多次起落，大致可分为以下四个阶段：,2、全球电动汽车产销量快速增长，从导入期进入发展期（HEV单做，中国销量采用含商用车的中国数据CAAM+机动车合格证数据）,全球电动汽车市场快速增长，发展势头强劲，其中中国成为引领市场，截至2016年底，中国电动汽车保有量超过100万辆（不含混合动力），当年销量50万辆，占世界50%的份额； 全球混合动力汽车稳步增长，2016年全球销量达到177万辆，比2011年翻了一番。,资料来源：Marklines,近三十年来汽车动力电池经历了从材料体系、能量密度、成本降低的一系列突破,3.动力电池技

5、术革新成为电动化最根本的支撑力,随着动力电池技术的进步，以及逐步实现批量化生产，电池能量密度和成本逐步向目标靠近,3.动力电池技术革新成为电动化最根本的支撑力,数据来源：EVI、US DOE,可能性,美国动力电池能量密度和成本变化曲线,IEA EVI ：电动汽车3030行动，2017年达成： 到2030年，所有EVI成员国电动乘用车市场占比达到30%。 推广车型：包括纯电动、插电式混合动力及燃料电会汽车在内的乘用车、轻型商用车、客车、卡车。,4.未来电动汽车发展目标（国际能源署2030,2050）,IEA：蓝图情景下的不同技术类型的轻型车年销量： 2030年，纯电动汽车销售预计达到900万辆，

6、插电式混合电动汽车预计会达2500万辆。 2040年以后，随着电动汽车(和燃料电池汽车)实现更大的市场份额，插电式混合电动汽车的销售有望开始下滑。 2050年两种类型的汽车都实现每年5000万辆的销售。,4.未来电动汽车发展目标（节能与新能源汽车技术路线图）,节能与新能源汽车技术路线图中提出的电动化发展目标,2025,年销量占汽车总销量的1.85%,年销量占汽车总销量的7-10%,年销量占汽车总销量的15%-20%,2016,2020,销 量,保有量,零部件,大于3.6万座充换电站 大于2000万个充电桩,15万个公共充电桩,大于1.2万座充换电站 大于500万个充电桩,充电设施,随着新能源汽

7、车产业链不断完善，在关键部件、充电基础设施等领域实现高速、健康发展。 新能源汽车销量占汽车行业总销量逐步提升，至2030年达到40%-50%。,2030,年销量占汽车总销量的40%-50%,大于4.8万座充换电站 大于8000万个充电桩,4.未来电动汽车发展目标（汽车产业中长期规划）,汽车产业发展中长期规划中提出的电动化发展目标,报告内容,电动化成为汽车未来技术发展的重要方向,数据来源：新能源汽车销量数据来源于中国汽车工业协会，HEV销量数据来自机动车保险数据。,历年电动汽车（含HEV）销量中，纯电动汽车占主导地位。2015年以来，纯电动车型占电动车销量的占比均在68%以上； 电动汽车销量占全

8、国历年汽车销量的市场份额逐渐提高。2017年1-9月份，电动汽车销量占全国汽车销量的占比为2.37%。,（一）我国电动汽车销量快速增长，市场渗透率逐步提高,我国电动汽车历年销量及市场份额变化情况,万 辆,（二）纯电动汽车逐步占据市场主导地位 1、纯电动乘用车销售占比逐渐扩大,数据来源：中国汽车工业协会。,截至2017年9月底，纯电动汽车保有量超过105万辆。其中纯电动乘用车保有量达到71.9万辆，占纯电动汽车推广总量的68%；纯电动商用车保有量达到33.3万辆，占纯电动汽车推广总量的32%。,纯电动车型中，纯电动乘用车占市场主导，历年纯电动乘用车规模占纯电动车辆的比重超过59%，近3年来比重有

9、逐年上升趋势。,我国纯电动汽车历年销量及保有量变化情况,截至2017年9月底，我国纯电动汽车分车型结构保有量情况,我国纯电动汽车车型结构历年变化情况,2.纯电动客车市场推广集中度较高,数据来源：机动车保险数据,截至2017年9月底，全国各省份纯电动客车推广规模（万辆）,1.纯电动客车市场推广总规模超过23.5万辆。 2.受补贴政策退坡影响，2017年纯电动客车销量增长较为乏力。2017年1-9月份销量为2.3万辆。 3.纯电动公交客车市场推广集中度较高。截至2017年9月底，广东省纯电动客车推广规模达到4.23万辆，主要原因在于广州、深圳等城市在公交车领域对燃油公交的替换力度全国领先。深圳市计

10、划到2017年底，公交车纯电动化率达到100%，累计推广纯电动公交车超过1.4万辆。,3.纯电动私人用车增长较快，主要集中于东部一线省市,纯电动汽车私人用车领域历年销量增长情况,截至2017年9月，纯电动汽车私人用车领域累计推广情况,1.EV私人用车历年推广数量增长较快，截至2017年9月底，EV私人用车累计推广规模超过27.7万辆。 2.EV私人用车主要集中于北京、广州、深圳等一线限购城市，二三线城市有望进一步拓展。其中北京私人用车推广规模超过10万辆，占EV私人推广总规模的占比达到40%。其他推广规模不足1000辆的省份为12个，仅占推广总规模的1.1%。,数据来源：机动车保险数据,4.纯

11、电动出租/租赁用车推广稳步增长,EV出租租赁市场历年推广情况,截至2017年9月，EV出租租赁用车累计推广情况,截至2017年9月底，全国纯电动出租/租赁用车累计推广规模超过7.6万辆。 EV出租/租赁用车市场集中度较高。广东、上海、浙江、陕西四个省份推广规模超过4.66万辆，占全国EV出租/租赁用车推广总规模的61.7%。主要集中于少数城市。 典型城市出租车运营： 深圳市纯电动出租车推广约6000辆，计划到2017年底实现出租车电动化率100%； 太原市实现8292辆出租车全部更换为纯电动汽车，实现出租车电动化率100%；,数据来源：机动车保险数据,全国运营租还网点600+个。其中，芜湖投入

12、运营租还网点200+个,全国已有19个城市开始运营,全国已有24个城市开始运营,投入运营租还网点6,600+个,全国投入运营车辆17,000+辆,注册会员人数1,270,000+名,每笔订单产生时间2.4秒,分时租赁领域典型分时租赁企业表现突出，大多数企业尚未形成规模,环球车享,实际运营企业有几十家，规模较大的分时租赁运营企业在万辆车左右，较为活跃包括：环球车享、易开租赁、Gofun、盼达用车、途歌等。,易开租赁,全国投入运营车辆2,000+辆，其中芜湖投入运营车辆1,000辆,注册会员人数200,000+名,数据来源：机动车保险数据,5.纯电动专用车近2年增长迅速，2017年以来多因素影响降

13、幅明显,2015年以来，纯电动专用车推广速度较快。2015年和2016年分别推广3.43万辆和4.61万辆; 2017年以来，受推荐目录重审及3万公里补贴标准政策影响，2017年以来电动专用车增长较为缓慢，2017年1-9月纯电动专用车销量为1.92万辆。,地方特色的优惠政策,财政补贴： 石家庄：在享受中央、省财政补贴的同时，市财政按照中央财政补贴标准10.5的比例给予补贴；上海嘉定：给予每辆新能源物流车购车补贴4万元。,路权开放： 深圳、上海、重庆、天津、宁波、大连、沈阳等城市已经率先对新能源物流车开放路权。如哈尔滨，对纯电动物流配送、邮政快递和环卫等车辆，允许其全天候、全路段通行。上海市则

14、向纯电动货车发放3000张通行证，可在市区内通行。 免费停车： 深圳停车首小时免费；西安2小时内免费。,纯电动汽车推广的主要挑战,纯电动汽车产品在的推广过程中仍存在地方目录和备案等隐性门槛，一定程度上影响了产业健康发展。 多重管理延长产品上市时间。新能源汽车上市需经过产品公告、免车购税目录、补贴推广目录、地方目录等四道程序，延长产品上市 周期。,由于充电设施布局和结构问题导致充电设施利用率低，有车无桩、有桩无车的现象较为普遍，大多数运营商盈利困难，目前在进行从重建设向重运营的调整。,补贴政策退坡影响。补贴政策退坡对公共领域用车尤其公交客车影响较大；私人用车领域消费者的购买热情受到一定影响； 非

15、个人用户“3万公里” 补贴要求和清算机制。部分运营车辆使用率还不高，影响租赁用车、物流用车的推广。另外，新能源汽车企业资金压力资金压力增大，影响企业推广积极性。 2017年1月起调整新能源汽车补贴政策，目录调整且补贴技术门槛提高，带来了市场的短期波动。,私人用车领域，北京、上海、广州、深圳等一线城市限行限购政策推动纯电动用车消费需求，推广规模占全国纯电动私人用车推广总量的占比达到51.7%，而三、四线城市推广乏力。 公共领域，公交客车推广主要集中于广东、山东、江苏、河北、河南等省份，占比达到52.3%，主要受地方政府在公共领域对燃油公交的替换政策力度影响。,数据来源：机动车上保险数据,我国PH

16、EV历年销量及保有量变化情况,截至2017年9月底，我国PHEV分车型结构保有量情况,我国PHEV车型结构历年变化情况,万 辆,截至2017年9月底，PHEV车型保有量达到27.3万辆。其中PHEV乘用车保有量达到20.51万辆，占PHEV车辆推广总量的75%；PHEV商用车保有量达到6.78万辆，占PHEV汽车推广总量的25%。,分车型结构来看，PHEV乘用车占市场主导，并且乘用车占PHEV车型历年总销量规模的占比呈现逐年上升趋势。,（二）PHEV保有量达到27.3万辆，乘用车占市场主导,PHEV乘用车市场高度集中，商用车推广规模较小,截至2017年9月底，全国各省份PHEV乘用车推广规模（

17、万辆）,截至2017年9月底，全国各省份PHEV商用车推广规模（万辆）,上海、广东PHEV推广规模占全国PHEV推广总规模的76.3%,数据来源：机动车上保险数据,地方目录准入。地方政府以目录的方式对插电式混合动力汽车实行准入，且各地要求不一致。不同地方针对地方企业产品准入实行倾斜政策，制约市场发展，导致不公平竞争。如截至2017年9月底，上海、广东两个省市的插电式混合动力汽车推广规模为14.62万辆，占全国插电式混合动力汽车推广总规模的76.3%。 价格偏高、充电便利性是影响消费者购买的因素之一。,PHEV汽车推广的主要挑战,截至2017年3月底，共有21款燃料电池汽车产品进入目录，其中乘用

18、车1款，客车8款，专用车12款。 在乘用车方面，上汽集团开发了荣威750和荣威950两款车型，其中荣威950燃料电池轿车已有51辆投放市场，其中40辆用于分时租赁。 商用车领域，宇通客车、福田汽车等主流客车公司已经开发了多个车型的燃料电池客车，东风特汽、中国重汽等也开发了燃料电池物流车和燃料电池牵引车等专用车。,（四）燃料电池汽车尚处于示范推广初期阶段,我国FCEV历年销量及保有量变化情况,截至2017年9月底，我国FCEV车型结构保有量情况,数据来源：机动车上保险数据,我国燃料电池汽车行驶里程和运行数量方面都处于较低的水平； 从示范效果来看，我国的燃料电池汽车示范运行还未建立成熟的示范评估机

19、制，仍未进入示范- 总结- 提高- 再示范的良性循环。,副产氢和可再生能源制氢没有充分利用，制氢、储运氢、加氢站建设和运营成本高。在 加氢站产业链方面，国内氢系统产业链不完善，碳纤维、阀类等依赖进口。 在加氢站建设方面，加氢站缺乏审批流程和统一规范。,一是电堆成本高，约占动力系统总成本的65%，而以国外Ballard 系统为例，电堆成本仅占全系统的30% 40% ；此外，个别零部件成本过高，尤其是空压机和增湿器，约占辅助系统总成本的50% ； 二是寿命方面无寿命评价方法，建议加快建立燃料电池寿命评价标准及评价方法； 三是冷启动性能有待进一步提升，目前发动机系统冷启动温度已达到-20，但要满足-

20、30时平稳顺利地启动，其受制于在低温情况下电堆中催化剂的性能是否满足启动要求。,关键部件如氢循环泵、空压机成本高，且资源较少，尚无成熟产品，产业链配套体系不够完善。而空压机机、加湿器、氢气设备等关键部件至关重要，是影响电堆性能和寿命的关键。,燃料电池汽车推广的主要挑战,截至2017年9月底，我国HEV分车型结构保有量情况,数据来源：机动车上保险数据,我国HEV历年销量及保有量变化情况,我国HEV车型结构历年变化情况,截至2017年9月底，HEV车型保有量达到25.86万辆。其中HEV乘用车保有量达到24.03万辆，占HEV车辆推广总量的93%；HEV商用车保有量达到1.83万辆，占PHEV汽车

21、推广总量的7%。,分车型结构来看，HEV乘用车占绝对市场主导地位。2016年以来全国HEV销售车型全部为乘用车。,（五）HEV保有量达到25.86万辆，乘用车占市场主导,截至2017年9月，各省份HEV乘用车推广规模（万辆）,截至2017年9月，各省份HEV商用车推广规模（万辆）,车辆成本较高对整车售价增加幅度较大，无法满足消费者性价比的要求，无法实现量产，应用发展缓慢。,先进技术方面与国际先进混合动力技术相比仍有明显差距，混合动力技术市场化应用遭遇成本制约。,HEV市场推广的主要挑战,报告内容,电动化成为汽车未来技术发展的重要方向,发展目标,技术路径,发展重点,纯电动乘用车续驶里程 公交客车

22、单位载质量电耗水平（kWh/100kmt） 插电式混合动力汽车混动模式油耗,纯电动汽车： 提高动力电池能量密度 提高电驱动系统效率 底盘电动专用化 插电式混合动力汽车： 优化混合动力系统构型 基于多信息的整车预测控制 动力系统集成设计 充电基础设施： 快速充电技术 互联互通技术 充电便利性,低成本、高效率混合动力总成开发技术 动力电机与底盘集成技术 纯电动汽车动力系统集成及其控制技术 高性能动力电机技术 新型电机控制器技术 先进充电技术 整车只能能量管理技术 纯电动和插电式混合动力汽车整车控制技术,（一）技术路线图确立了面向2030年的创新方向 1、纯电动与插电式混合动力汽车发展目标及关键技术

23、,2、氢燃料电池汽车发展目标及关键技术,发展目标,技术路径,发展重点,2020年到2030年逐步由示范运行向大规模推广应用发展。 燃料电池车发展规模： 燃料电池堆比功率（kW/kg） 燃料电池堆耐久性（小时）,燃料电池关键材料技术 电堆技术 系统集成与控制技术 动力系统开发技术 燃料电池汽车的设计与集成技术 提高功率密度 提高耐久性 降低成本 提高载氢安全,新型燃料电池核心材料 先进燃料电池电堆 关键辅助系统零部件技术 高性能燃料电池系统 混合型燃料电池动力系统 制氢运氢储氢及加氢基础设施,3、动力电池技术发展目标及关键技术,发展目标,技术路径,发展重点,为了支撑新能源汽车的发展，需要持续提升

24、电池单体能量密度和降低单体成本 单体能量密度（Wh/kg）： 电池系统成本（元/Wh）：,加大新体系电池的研发 提升关键材料及关键装备水平 提高电池的安全性，寿命和一致性 加速动力电池标准体系建设和电池回收再利用技术研究,动力电池新材料新体系 动力电池安全性及长寿命技术 动力电池设计及仿真技术 动力电池及其关键材料产业化技术 动力电池系统及控制技术 动力电池测试分析技术及标准体系 动力电池梯级利用及资源回收技术,发展目标,技术路径,发展重点,到2030年： 高强钢应用比例大幅增加 单车用铝量超过350kg 单车使镁合金45kg 碳纤维使用量占车重5% 整车比2015年减重：,轻质材料的应用 新

25、的制造技术和工艺 先进的结构优化或设计方法 大力推进高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料等在汽车上的应用,轿车车身的轻量化 轿车动力传动的轻量化 底盘轻量化技术 高强钢的材料与工艺提升 轻质材料的部件制作工艺研究 轻质材料典型部件的标准化、系列化研究 复合材料工艺及高效制备 轻质材料部件的设计与工艺模拟技术,4、轻量化技术发展目标及关键技术,5.混合动力汽车发展目标及关键技术,HEV乘用车占乘用车的销量占比：,HEV乘用车油耗目标（L/100km）：,逐步扩大混合动力商用车应用比例，提升整车节油水平。 前期重点开展系统构型、关键零部件研究； 中后期成本下降后，逐步从中型商用车向重型商用

26、车推广，显著降低车辆能耗。,发展目标,技术路径,发展重点,HEV乘用车,HEV商用车,HEV乘用车： 专机开发及优化 提升电机效率 提高电池性能 系统构型及控制优化 其它技术协同,前期重点开发和应用阿特金森/米勒循环等混合动力专用发动机 中期改善燃烧水平实现冷却优化，同时降低机械摩擦损失 后期应用HCCI等技术，提高发动机压缩比 电机小型化、轻量化、低成本 不断降低电池重量及成本 持续优化混合动力系统结构 重点开发专用动力耦合机构 提升传动、能量回收等效率,（二）国家科技计划持续支持带动核心技术突破（类别再细化一下）,“十五”、“十一五”、“十二五” 电动汽车相关的科技计划对电动汽车核心技术提

27、供了连续稳定的支持。 为落实节能与新能源汽车产业发展规划（20122020年）、关于加快新能源汽车推广应用的指导意见等提出的任务，推动新能源汽车发展，“十三五期间”国家重点研发计划启动实施“新能源汽车”试点专项。 2016年，本试点专项有19个重点项目入选，经费总计超过10亿元；2017年有18个重点项目入选，经费超过7亿元。与2016年相比，2017年燃料电池项目支持占比有大幅增加，动力电池支持资金比重则有所降低。,数据来源：科技部,联盟名称：电动汽车产业技术创新战略联盟 成立时间：2010年12月； 2012年，成为科技部试点联盟； 联盟宗旨：立足自主，合作创新，互惠共赢 联盟成员：23家

28、单位,-理事长单位：,（三）学会积极推动行业的联合创新,电动汽车产业技术创新战略联盟主要活动及工作,形式多样的技术交流活动,创新的合作研发机制,持续开展的研发活动,强化制度建设，促进规范有序发展 健全组织机构，建立高效工作体系 充分发挥技术专委会作用，凝练需求、优化布局 不断完善联盟合作研发机制，积极探索可持续发展新模式，初步形成了“需求导向，共同投入、成果共享”的合作研发机制,圆满完成联盟第一阶段（2011-2014年）研发任务（整车平台、共性技术、关键零部件、技术规范、跨产业合作等） 顺利开展联盟第二阶段（2015-2017年）研发任务（2款量产A级纯电动轿车、 1款B级纯电动轿车样车、系列量产低能耗关键零部件、共性基础技术平台、技术规范、样车和专利分析共享数据库等）,多种形式（技术研讨会+