2021纯电动汽车有哪些技术突破

2020年1月19日，“北汽集团面向冬奥环境新能源 汽车 极寒测试暨冰雪试驾体验会”于内蒙古牙克石试验场举行。试验中，由80余人组成验证团队现场亲自验证了极寒环境下的一系列新能源 汽车 关键技术。

为切实解决电动 汽车 在极寒环境充电困难、无法启动等技术瓶颈问题，2017年以来，在北京市科委的支持下，由北京理工大学孙逢春院士牵头，整合北汽新能源、北汽福田、北理工、郑州宇通、湖南华强、盟固利等优势研发资源，开展了针对极寒条件下的一系列新能源 汽车 整车关键技术研发。2018、2019年，研发团队就曾携北汽新能源 EX3、EX5及北汽福田欧辉大巴前往黑龙江黑河，进行了早期的极寒测试，验证新能源 汽车 在极寒环境下的电池保温状况与续驶里程衰减情况。

本次极寒测试是2017年以来的第三次，也是针对整体极寒技术群进行的“收官”测试。测试现场，北汽新能源的2辆乘用车、北汽福田的4辆大巴车针对车辆在极寒环境下，动力电池无法进行正常充放电的问题，现场进行了电池温升试验。6辆车在零下30度的环境下，放置超过48小时后，进行了超低温冷启动测试和超低温热泵空调测试。现场通过连接测试车辆的大屏幕，大家观测到了动力电池电芯温度由零下18度，以7℃/min的速度，在很短时间内迅速升温至零度以上，并成功进行了启动。同时，试验车辆搭载的热泵空调也正常平稳运行，现场测试取得圆满成功。

孙逢春院士在采访中表示，本次极寒测试的成功，标志着中国新能源 汽车 在全气候电池、低温增焓空调、全气候整车控制三项核心关键技术方面处于世界领先水平，为新能源 汽车 突破严寒禁区奠定了坚实的技术基础。未来新能源 汽车 将无惧超低温严寒，并且能够保持与常温状态下几乎相同的续驶里程。

北汽新能源党委副书记、总经理马仿列在采访中表示，此次极寒环境下的技术研发项目，北汽新能源全力攻克了极寒环境下多个纯电动乘用车的关键技术，突破了新能源 汽车 的低温技术瓶颈，为未来新能源 汽车 走入寒区市场做好了技术储备。

福田 汽车 工程研究院副院长秦志东表示，这一系列极寒技术的瓶颈突破，切实解决了新能源 汽车 在超低温环境下能不能跑、能不能跑的好的问题，同时，还可以对燃料电池、混合动力等车型提供极寒条件下的技术支持，开拓了整个新能源 汽车 行业的市场“疆域”。

据悉，此次北汽新能源针对极寒环境研发的系列技术，包含了驻车保温、远程充电保温、电池速加热、矩阵闪充、低温行车能量自适应、能量智能回收、超低温热泵空调系统等一系列极寒技术，可以有效提升新能源 汽车 在极寒条件下的运行状态，提高低温下的整车续航里程和充放电能力。经过这样的技术“加持”，未来新能源 汽车 将从容面对极寒低温的环境，突破新能源 汽车 在严冬时的续航里程衰减痛点，为新能源 汽车 的“二次破局”，进行更大范围市场推广奠定基础。

此次孙逢春院士团队带领北汽新能源、北汽福田团队开展的极寒测试的成功，标志着中国新能源 汽车 在技术方面，再次走在世界前列。未来，随着极寒环境下，新能源 汽车 的各项技术逐步成熟，我国新能源 汽车 销往东北、内蒙古等高寒地区市场，将不再是梦想，中国的新能源 汽车 将再无禁区。

责编：黎晓珊

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在所有的汽车诊断技术中，比较常见的传统技术就是人工检测与诊断技术，这种技术主要是依靠检测人员的实践操作经验来完成的，不用相关检测设备进行辅助，完全是检测人员通过自己的经验进行故障诊断的一种技术。

通常情况下，新能源汽车的故障大都是先让维修检测人员进行人工诊断，主要是用手摸、用耳朵听或者眼睛看等来大体找出发生故障的具体位置和引发原因，从而选择合适的维修检测方法。这种诊断技术的成本不高，然而检测诊断的结果准确性也有待提升，一些潜在的安全问题无法及时发现并解决，从而增加汽车行驶的安全风险，因此这种技术并不太适合当前汽车行业的长远发展。

相比较而言，新能源汽车比较先进，因此其故障诊断检测设备也需要不断革新，然而，当前的一些诊断检测设备需要人工检测技术的大力支持，不少体型较大的汽车不用拆开就能借助现代化的设备进行检测，从而有效提升维修检测的准确性。

利用现代化的检测诊断设备能够获取较为全面的信息，不少数据在规定范围内就能从侧面表明状态正常。假如一些数据超出正常范围，就能从侧面说明相应部位存在问题，及时找到故障位置和原因，并采取相应的解决方案。新能源汽车的现代化仪器诊断成本较高，相对的，这种检测诊断方法的准确性也较高。

充分发挥智能化技术的作用，能够有效提升新能源汽车维修检测工作水平，还能满足我国科技水平的提升需要，汽车的维修检测工作需要重视智能化设备功效的发挥，从根本上提升汽车的维修检测有效性。

与传统汽车相比较而言，新能源汽车更加重视能源的节约和环保，这类汽车的运行能耗较低，其中的智能化设备也能够更好地彰显出汽车的节能、环保功能，智能化设备检测技术的运用能够有效检测新能源汽车的胎压、空调以及电路问题，但是依然存在一定的限制性问题，技术水平需要进一步提升。

据日本经济新闻10月18日报道，世界第二大电动汽车制造商中国比亚迪10月17日宣布，今年将在德国和其他国家推出电动汽车，并于2023年进入法国等欧洲发达市场。中国长城汽车也将推出一款新的电动汽车。中国汽车制造商将与德国大众和美国特斯拉争夺世界第二大欧洲市场。

“我们很高兴将比亚迪的新能源乘用车产品和最新技术带到汽车之乡欧洲。我们愿意与当地优秀的经销商合作伙伴合作，为欧洲消费者提供高品质的新能源产品和服务。”在周一举行的四年来首次巴黎车展上，比亚迪国际合作部和欧洲汽车销售部总经理表示，比亚迪将在欧洲推广电动汽车。

首先，我们不得不承认，疫情加剧了中国的汽车出口热潮。除了疫情的影响，能够负担得起这样一个黄金窗口，也表明中国新能源汽车拥有技术和实力，中国品牌正逐渐得到海外市场的认可。在燃油车时代，中国汽车品牌的核心零部件技术发展较晚，无法在短时间内超越产品力。但在新能源汽车时代，当世界仍处于起步阶段时，中国新能源汽车品牌有望实现突破。一方面，它在电机和电池等核心技术方面取得了一些进展。另一方面，它也得益于国家补贴政策的支持。中国新能源汽车的续航能力、智能化和内饰设计也成为海外出口的独特优势。

与国外电动汽车相比，中国电动汽车的核心优势主要体现在技术上。2021，中国新能源汽车企业获得了3万多项相关专利，占全球总数的70%。在电动汽车领域，中国在车辆技术方面遥遥领先于欧美，如纯电动汽车和燃料电池汽车的专用平台，以及关键核心技术，如动力电池和第三代半导体。中国是世界电动汽车行业的“领导者”。

本人认为新能源汽车有以下核心技术：

1.新能源汽车的核心技术主要是电池、电机和电控，也就是常说的“三电”系统。电池作为新能源汽车的动力电池，主要影响新能源汽车的续驶里程和充电速度。目前，我国新能源汽车使用的动力电池主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池。 不久以前，我国新能源乘用车基本开始采用能量密度更高的三元锂电池。电动汽车的连续续驶里程从300公里迈进了现在的500公里时代，很大程度上得益于三元锂电池。

2.中国动力电池技术处于世界领先地位，根据可靠数据，全球前10大动力电池企业中，中国占7家。电机主要影响新能源汽车的速度、加速性能、爬坡性能和负载能力。电机一般可分为永磁同步电机和交流异步电机，我国新能源汽车普遍采用效率更高、可靠性更强、体积更小的永磁同步电机。目前，中国有五个电机品牌跻身世界前十。

3.电控系统与电机和电池神经中枢相连，主要对整车进行动态监测，及时反馈调整各项技术参数。电控系统主要包括电池管理系统（BMS）和电机管理系统。北京新能源拥有完全自主知识产权的第三代超级EMD3.0电控技术，可检测全部260个部位数据，实时监控电池，安全保护电池充放电过程，充电异常自动预警和低温预热，可实现环境正常开机和35度以下零充电。

4.比亚迪去年分销的IGBT4.0是电机控制系统的核心部件。它是新能源汽车的核心技术，它的好坏直接影响电动汽车动力的释放速度：直接控制直流和交流转换，同时进行交流电机变频控制，决定驱动系统转矩（直接影响汽车加速能力）、最大输出功率（直接影响汽车最高速度）等。比亚迪IGBT被誉为新能源汽车的“中国芯”。其研发的成功打破了欧洲和日本在该芯片上的垄断，有效降低了新能源汽车的制造成本和整车能耗。

综上所述，新能源是一种可持续的绿色能源，取之不尽，用之不绝.在主要的新能源中，风能、太阳能取之不尽，但这种能源也受风速不稳定、太阳日照时间长短等因素的困扰，导致电力不稳定.核能是一种很有前途的能源，对于解决我国环境污染问题有着非常重大的作用；

众所周知，对于纯电动 汽车 而言，电池系统的充放电性能是决定车辆实际使用效果的重要指标。高能量密度和快速充电能力不仅是各动力电池厂商不断努力开发的技术方向，更是新能源技术的核心领域。

宁德时代新能源 科技 股份有限公司(以下简称宁德时代)科研项目主管程晓燕表示，目前业界为了实现快速充电，普遍采用钛酸锂和无定形碳作为负极活性材料，但是钛酸锂和无定形碳在实际应用中均不可避免的存在能量密度严重不足、成本高的缺陷，常规增加导电材料用量的设计，也会影响电芯的能量密度。“近年来，部分厂商开始 探索 将石墨作为活性材料，但石墨在作为快充材料时面临的难题是，如何让锂电子快速从正极释放出来，再快速从负极进去。”

程晓燕解释说，石墨更像高速路，虽然能量密度更高，但锂电子只能顺序通过。也就是说，石墨并非天生适合于快充技术的材质。“但我们用技术突破了材质本身瓶颈，它的杀手锏就是‘快离子环’和‘超电子网’。”

宁德时代高比能快充锂离子电池技术将石墨负极材料用于快充电池，运用孔道优化和“快离子环”技术，在石墨表面打造一圈高速通道，大大提高锂离子在石墨负极的嵌入速度，可实现10~12min充电80%SOC，结合正负极极片的晶体取向和容量过量系数等参数调配，配套机械件、热管理和快充BMS设计，使化学体系和电池设计参数达到最优匹配，在实现快充的同时保持高能量和长寿命等特点。

此外，技术团队开发了“超电子网”技术修饰正极材料，结合正负极极片的晶体取向和容量过量系数等设计参数调配，优化电解液、正负极的动力学性能，使化学体系和电池设计参数达到最优匹配。

“通俗来讲，‘快离子环’和‘超电子网’分别作用于负极和正极，为大量锂离子同时涌入负极建立快速通道，提高锂离子扩散速率。”程晓燕说。

此外，在机械件设计方面，该团队创造性地对电池单体顶盖进行简化设计，将电极端子设置到顶盖板侧面并减小端子厚度，显著降低内阻，有效控制快充发热量，保证快充可靠性的同时提高5%以上能量密度。

“我们的快充技术具备4C—5C快充能力，实现10—15分钟快速充电，与钛酸锂负极的快充体系相比，具有明显的能量密度和成本优势，与行业内同样用石墨作负极的其他快充技术相比，保持同等电池能量密度条件下，能提高20%—30%充电速度，并具有更好的循环和耐候性能。”程晓燕说。

目前，宁德时代研发的以快充石墨为负极主材的超级铁锂快充电池，已经应用在超过5000台电动大巴上，大巴运行状态良好，得到整车企业和公交用户的好评，该电池也被交通部评为“新能源公交最佳口碑电池”。

新能源汽车发展的核心是储能电池，电池的好坏直接影响到汽车的性能，接下来带大家了解一下新能源汽车在电池方面应用的高科技。

一、高集成刀片动力电池。该技术突破传统拉深和挤出工艺制约，并攻克超薄铝壳焊接技术，成功开发长宽比为10:1、厚度为0.3mm的超长超薄铝壳刀片电池，打破传统电池系统的模组概念，利用刀片电池独特长宽比特征，实现超长尺寸电芯的紧密排列，获得超过60%的体积集成效率。

二、动力电池高效成组CTP技术。该技术打破了行业固有的“单体成组模组再成组电池包”三级成组设计思维，从电池包结构高度集成、新工艺研发以及热管理优化等方面开发了全新的动力电池高效成组CTP技术，实现两级成组一“单体直接成组电池包”。

三、高电压镍锰酸锂正极材料及电池。高电压镍锰酸锂材料具有高电压、高能量密度、低成本、高安全和快锂离子传导特性，是下一代动力电池的主流正极材料之一。在高电压下，电极材料与电解液之间剧烈的副反应是限制镍锰酸锂材料商业化的最大障碍，解决该问题的关键就是构造稳定的正极材料与电解液界面和耐高电压的材料体系，具体包含高电压正极材料表面改性技术，高电压镍锰酸锂材料电解液开发匹配技术，高电压辅助配套材料的匹配改性技术，这些技术也将推动电池行业向高电压、高能量密度和高安全的目标前进。

四、聚合物复合固态电解质。固态锂电池以其高比能、高安全等显著优势，成为未来新能源汽车发展的核心动力，设计和制备物理与电化学性能优异的固态电解质迫在眉睫。“刚柔并济”的聚合物复合固态电解质设计理念，是以尺寸热稳定性好的“刚”性材料为骨架支撑，复合电化学窗口宽、室温离子传输性能优异的“柔”性聚合物材料和高离子迁移数锂盐，有效解决了单一聚合物电解质尺寸热稳定性差和力学强度低，以及单一无机固态电解质界面传输和加工性能差的瓶颈问题，利用该聚合物复合电解质研制的固态锂电池具有高安全、高比能、高耐压、长寿命等突出特点，是未来新能源汽车动力电池技术的重要选择。

五、一体化大功率燃料电池系统。一体化大功率燃料电池系统技术通过采用超薄金属双极板、低Pt催化剂、空气侧无外增湿及智能控制策略，有效缩小了燃料电池系统体积，降低成本。

新能源汽车正是通过应用这些高端科技，才让电车的续航里程不断刷新记录。

2021年9月3日-5日，由中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社联合主办，天津经济技术开发区管理委员会特别支持，日本汽车工业协会、德国汽车工业协会联合协办的第十七届中国汽车产业发展（泰达）国际论坛（以下简称泰达汽车论坛）在天津市滨海新区召开。本届论坛围绕“融合?创新?绿色”的年度主题，聚焦行业热点话题展开研讨。

在9月4日“开幕大会：国家双碳目标与汽车产业低碳、安全发展展望”中，科学技术部高新技术司副司长续超前发表了题为“加强汽车产业技术创新，助力汽车强国展翅翱翔”的演讲。

续超前表示，目前我国的新能源汽车虽然有了长足发展，但仍然存在汽车芯片短缺，低温充电慢、续航里程降幅大、高温安全性差，燃料电池汽车用氢成本高等问题。

而针对这些问题，续超前也呼吁整个行业要围绕电动汽车产业链最关键的动力电池，前瞻部署新体系动力电池，全固态金属锂电池技术，开展无钴动力电池和工业混合态锂离子电池开发；

围绕新能源汽车产业链核心的燃料电池和储氢系统，和固体氧化物电池，车载液氢系统颠覆技术，重点突破高功率燃料电池电堆、高功率、长寿命燃料电堆等核心瓶颈技术；

围绕新能源汽车产业链共有环节，基于新材料和新器件的电驱动系统，高性能电驱动技术，支持线控底盘、高精度自动驾驶、动态地图，智能网联汽车关键技术研究，开发整车轻量化、模块化技术。

以下为演讲实录：

尊敬的解振华特使，辛国斌副部长，连茂君书记，各位来宾、女士们、先生们大家上午好。

    很高兴参加2021年泰达国际论坛，在此谨代表科技部高新司对论坛召开表示热烈祝贺，对长期以来关心支持新能源汽车科技创新的汽车界的朋友致以诚挚的问候。

    当前由中国引领的汽车产业电动化转型在全球成为大势所趋，我国在新能源汽车发展方面具有前瞻性和创造性，成果显著。截至今年7月我国新能源汽车保有量已超过600万辆，产生了一批国际一流的技术成果，培育了一批具有国际竞争力的新能源汽车整车及零部件企业，建立了全球最完善的新能源汽车技术及产业链，成功走出一条以创新链发展带动产业链形成，以示范推广拉动技术创新和产业转型的发展路径。

    当下恰逢“十四五”开局之年，也是我国新能源汽车产业由高速发展向高质量发展转变，由政策引导向市场驱动转变的攻坚期，在此背景下本次论坛召开对于产业界、学术界理清思路、凝聚共识，以更好的姿态迎接未来机遇和挑战具有十分重要的意义。

    今天我主要想就新能源汽车科技创新与产业发展谈几点想法。

    一、新能源汽车产业加速发展，已成为战略必争领域，综合考虑国内外新能源汽车发展来看，主要呈现出以下几方面态势。

1.碳达峰碳中和要求汽车产业加速电动化转型，全球主要发达国家相继提出碳中和发展愿景，对碳排放大户——汽车要求进一步严苛，欧洲新政持续加码，今年公布的计划提出2030年汽车二氧化碳排放较2021年减少55%，2035年新车排放归零的目标，如果不发展新能源汽车，全球汽车产业将很难达到各国碳达峰碳中和标准。

2.汽车与其他高技术领域融合，新一代汽车技术体系正在逐步形成。首先新能源汽车与新能源技术的融合更加紧密，V2G技术发展使得未来新能源汽车汽车将成为一个个稳步式储能单元，为解决可再生能源消纳过程中的电网波动提供了有效途径。其次新能源汽车也与大数据、人工智能为代表的新一代信息技术融合，也正在不断加深，重新定义了汽车产品属性。向着移动智能终端和空间衍变，传统汽车技术与先进制造，新材料技术的融合，也为这一传统的制造业注入了新的活力。

    3.全球主要发达国家积极押注新能源汽车，国际竞争日趋激烈。今年8月美国总统拜登签署行政令，美国新出售的汽车半数为零排放。大众、宝马、奔驰新能源汽车销量均超过10万辆，德国大众提出2030纯电动汽车份额上升至50%，奔驰企业战略从电动为先转为全面电动目标，目标到2030年全面纯电动化。总的来看全球新能源汽车竞争焦点主要集中在动力电池等核心部件研发与产业化方面，谁掌握关键核心技术，谁就能在新的竞争赛道中拔得头筹，赢得未来。

二、我国新能源汽车仍然存在若干的痛点需要高度关注。

1.汽车芯片短缺的问题，对于高度电动化新能源汽车，车规芯片是重要的问题。科技部两年前预计到这个问题，部署开展车规芯片测试研究，开展国家技术创新牵头，成立了中国汽车芯片产业联盟，围绕关键汽车芯片，协同产业链上下游开展技术公关、平台搭建、标准制订、测试评价、芯片上车等工作。

    2.新能源汽车低温充电慢、续航里程降幅大、高温安全性差问题，这一问题严重影响新能源汽车低温环境下正常使用和全天后条件下的安全运行，为解决这一难题2021年5月科技部发布揭榜挂帅项目，不设门槛向全社会公开遴选团队，高安全的技术公关，实实在在解决用户困扰。

    3.燃料电池汽车用氢成本高的问题，氢气成本严重制约了燃料电池汽车推广应用，针对用氢成本偏高和重载商用难的问题，一方面科技部推进高密度车载储氢攻关，另一方面强化氢的制造、储存、运输全链条疏通，带动氢能供应体系为加氢站配套设施建设和氢能关联产业发展打好基础。

    当然上述提到的问题都是新能源汽车发展过程中的问题，相信各位学术界、产业界共同努力下，通过坚持不懈的科学攻关，我们都能够彻底解决。

    三、坚持问题导向，促进新能源汽车创新链和产业链融合发展。“十四五”期间科技部将坚持电动化、智能化、网联化发展方向，按照新的三纵三横的布局，组织实施国家重点研发计划新能源汽车专项，围绕产业链、供应链、关键环节创新链，从能源动力、电驱系统、智能驾驶、车网融合，支撑技术、整车平台方面持续支持新能源汽车关键技术研发，支撑和引领我国新能源汽车产业的高质量发展。

    1.围绕电动汽车产业链最关键的动力电池，前瞻部署新体系动力电池，全固态金属锂电池技术，开展无钴动力电池和工业混合态锂离子电池开发。

    2.围绕新能源汽车产业链核心的燃料电池和储氢系统，和固体氧化物电池，车载液氢系统颠覆技术，重点突破高功率燃料电池电堆、高功率、长寿命燃料电堆等核心瓶颈技术。

    3.围绕新能源汽车产业链共有环节，基于新材料和新器件的电驱动系统，高性能电驱动技术，支持线控底盘、高精度自动驾驶、动态地图，智能网联汽车关键技术研究，开发整车轻量化、模块化技术。

    女士们、先生们，今天站在汽车产业变革的历史交汇点上，我们愿与各方共同携手，向新能源汽车的广度和深度进军，最后预祝本次论坛取得圆满成功，谢谢大家！