从“五新”开始打造中国未来新能源汽车
来自：高工锂电 文\李瑶
近十年来，我国新能源汽车产业在国家政策的扶持下得到了快速发展，但是与欧美、日韩相比，依然落后一大截，我国的电动汽车始终停留在示范运营阶段。
2012年7月9日，国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》提出争取到2015年纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆，到2020年超过500万辆。据统计，2013年我国的新能源汽车共计销售1.76万辆，其中：纯电动销售1.46万辆，插电式混合动力销售0.3万辆。与我国市场相比，全球产销第二大的美国市场新能源汽车销量较高，2013年其新能源汽车（含插电式混合动力和纯电动汽车）销量共实现9.6万辆。其中，时下当红的特斯拉，在美销量就有1.87万辆，超我国新能源汽车总量。
随着国家对治理雾霾污染决心的加大，大力推广新能源汽车的基本条件已经具备。特别是随着2013年9月新一轮新能源补贴政策公布，新能源汽车的推广开始提速。可以预见：2014年将是新能源汽车大发展的元年，从这一年开始，中国将正式迈入新能源汽车大国的行列。
中国新能源汽车如何冲出迷雾，在国际竞争中实现弯道超车，行业内各种观点层出不穷。笔者认为，只要牢牢把握“新结构、新材料、新动力、新工艺、新模式”，中国电动车必定能杀出重围，马到成功。
新结构
什么是电动车？很多人认为电动车就是传统燃油车的电动化,即简单地将燃油发动机换成电机，将油箱换成电池，现在的电动车设计者或者因为自身的惯性思维、或者为了照顾业已形成的用车习惯而不去技术创新，在不改变传统车结构的前提下将电池作为一个零件安装上去，如此改装成的电动车不仅体现不出新能源汽车的优势，反而带来一系列新问题，导致电动汽车缺乏竞争力。
实际上，由于能源和动力的根本性变化，给新能源汽车与传统燃油车带来了本质的差别。首先，电池的能量密度远远低于燃油的能量密度，远远满足不了传统燃油车平台对能源的需求，因此需要大大降低电动汽车的能源需求，其中最有效的就是要大大降低整车的质量。这就需要大量材料新材料、新结构、新工艺来开发全新的电动汽车车型平台。改装车的减重潜力太小，实际上，改装的电动汽车不仅没有减重，还由于增加了电池的重量而导致整车重量增加，从而进一步增加了能源需求。
其次，全新的结构设计可以从源头上保证电池、电机等部件的合理布置，避免改装车的诸多限制，从而获得更合理的整车布置、更好的整车性能和安全保证。还有，电驱动大大简化了汽车的驱动与传动系统，显著降低了电动汽车的底盘复杂度，因此，已经没有必要将电动汽车设计得像传统燃油车那样复杂，对电动汽车可以实现一种更有效、更节约、更环保的创新设计。
实际上，国际上专业的车企或新兴的车企都在研发全新结构的电动汽车。
风靡全球的特斯拉就是一辆全新设计的电动汽车，该车大量采用铝合金材料和工艺，充分考虑电驱动及电池的特点开展整车设计，其电池组被整合成平板安放在底盘上，从而使得车辆的重心更低，带来更好的操控表现，而一套先进的电池管理系统则保证复杂的电池组能够正常运行。电动机则被安放到车尾，负责驱动后轮。使传统汽车车头的发动机舱被完全释放空间，变成了一个行李箱，而车尾的电动机也毫不影响车尾的行李箱空间。相比国内企业，特斯拉并没有技术上的绝对领先，甚至没有自己的安全电池产品。但是在理念上，国内厂商已经难以望其项背。特斯拉的这种整车设计理念告诉我们，继续禁锢在传统车概念里发展电动车是行不通的，解放思维，结构创新，势在必行。
新材料
在上个世纪八十年代，轿车的整车质量中，钢铁占80%、铝占3%，树脂为4%。试验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%，汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。
不论是传统燃油车还是电动车，汽车的能量消耗与汽车自身总质量成正比这一道理是相通的。因此，要想减少不必要的能量消耗，应在保证安全的前提下尽量减轻汽车自身质量。目前，国内外车身轻量化的研究方向是开发具有较高强度的轻质高性能新材料及设计新的轻量化结构。
当我们在抱怨新能源汽车电池组太重给汽车加大了负载时，国外的汽车厂商已经开始通过减轻车身结构重量来平衡整车重量。在ModelS我们可以看到，该车摒弃了传统的钢制材料车身，主要采用铝合金打造底盘和车身，减轻了重量。而BMWi则通过使用碳纤维材质来生产乘客舱，为汽车制造业带来了一场革命。该车使用的碳纤维材质比钢材轻约50%，比铝材轻约30%，彻底抵消了锂电池产生的额外重量。同时，碳纤维还是一种多应用的高强度材料，增强了所有乘客的安全性。在电池组重量上，我们也可以通过使用更高能量密度的正负极材料、更轻质的模组箱体设计，来达到降低重量的目的。
对于电动汽车来说，电池、电机和车身结构件所占整车质量的比例较高，因此，从电池、电机和车身结构入手减轻质量，开发使用新材料，如铝合金、碳纤维复合材料等，通过材料创新，多方位解决电动汽车技术瓶颈问题。采用碳纤维复合材料和高强度轻质金属合金的车用车身和底盘新材料为主线，大幅度实现整车减重，给电池让重量和空间。从而在降低电动汽车成本的同时提高电动汽车的动力性和续航里程，降低单位里程的能耗，真正实现节能减排！另一方面，实现汽车制造产业链的重组。传统汽车产业链是钢铁、机械、石化的组合。电动汽车产业链是机械、电子及IT、建材（复合材料、轻质合金）和电网的组合。汽车制造上下游的产业链将发生变革，建材取代钢铁，电网取代石化。
每一次工业革命制造业的重要成果都是通过崭新的科技作用于新材料的应用而实现的，电动汽车产业的创新恰恰是电驱动技术、信息技术与新材料的融合，电动汽车制造业生产方式的转型和变革将会决定未来汽车制造业的制高点。开发使用新材料，通过材料创新，多方位解决电动汽车技术瓶颈问题。
新动力
电动汽车的动力源为“电”，以“电”为核心的组件可分为电机、电控、电池的“大三电”和电动空调、电动转向、电动刹车的“小三电”。电动汽车动力系统各组成部件的相互匹配和总体布置方式直接影响电动汽车的动力性能。
不同于传统汽车的燃油发动机，电动汽车的动力总是能给我们带来更好的体验：
1、燃油发动机高速旋转时，它的转矩被限制在一个很小的范围之内，所以才需要变速器来调整，而电动机则不一样，得益于电机控制理论的应用，它可以在很大的速度范围内产生转矩，应用了现代电机控制理论的电动汽车的动力性能将大大提高。
2、电动机的响应速度要比发动机快得多。假如说发动机的动态响应时间为600ms，则电动机的响应时间只有大约6ms，也就是说电器的执行速度要比机械的执行速度快好几个数量级。
3、电动汽车的能量利用率高、噪音小。在城市中，道路上车辆行驶较多，而且经常遇到红绿灯，车辆必须不断的停车和起步。对于传统燃油汽车而言，车辆停车时发动机仍然怠速工作，这不仅意味着消耗大量能源，而且也意味着更多汽车尾气排出。而使用电动汽车，遇红灯停车时，电机停转；减速或刹车时，可以将车辆的动能通过磁电效应，“再生”地转化为电能并贮存在蓄电池或其他储能器中。这样在停车时，就不必让电机空转，可以大大提高能量的使用效率，增加续航里程，减少空气污染。
虽然电动汽车拥有很多优势，但是目前的优势并未得到充分发挥：（一）动力总成系统匹配不合理，造成能量转化效率低，汽车节油率低、汽车行驶里程短：（1）BMS管理不到位，造成电池组过充过放，电池组使用寿命短；（2）电机控制器和电机不协调，造成电机效率低；（3）电控系统不协调，造成故障不能及时准确报警，经常误报乱报，发出错误指令。（二）由于三大电控系统（BMS、电机控制器、整车电控系统）分别由各厂家单独研发、生产，缺乏统一的整体设计，互相之间不能很好协调匹配，存在重复设计，导致成本居高不下。（三）电动汽车动力总成系统必须保证安全性、可靠性、稳定性，而目前动力总成系统的各部件由多家企业单独开发生产，缺乏整体协调，安全性、可靠性、稳定性很难得到保证。因此，要进行动力系统的创新，实现高效、稳定、可靠的新动力。
新工艺
传统汽车的四大核心工艺分为冲压、焊装、涂装、总装。冲压好的车身板件局部加热或同时加热、加压而接合在一起形成车身总成。汽车车身是由薄板构成的结构件，冲压成形后的板料通过装配和焊接形成车身壳体(白车身)。汽车车身壳体是一个复杂的结构件，它是由百余种、甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法联结而成的。由于车身冲压件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳钢，所以焊接是现代车身制造中应用最广泛的联结方式。汽车车身要长期在各种气候条件下使用而不发生漆膜劣化和锈蚀，还要能维持其光泽、色彩和美观，所以汽车车身的涂装质量要求很高。总装就是将车身、动力总成、电控、仪表板、车灯、车门等构成整辆车的各零件装配起来生产出整车的过程。
新能源电动车和传统燃油车结构截然不同，其整车生产工艺也必需创新。采用新材料和新结构后的电动汽车将实现汽车制造业的产业革命。用HP-RTM（高压树脂传递模塑成型工艺）和LFT-D（长纤维增强热塑性复合材料在线直接生产制品的一种工艺技术）复合材料成型工艺及相应的粘接、铆接等工艺取代传统汽车制造的冲压和焊接工艺；新材料的应用可以取消前处理和中涂等传统涂装工艺，使电动汽车生产更加节能和环保；电动汽车零部件数量比传统车少，结合新材料的应用，总装工艺更容易实现模块化的生产方式。实现整车制造工艺的颠覆性突破。同时，新的生产方式可大量节省并改变整车生产四大工艺的投资和工艺方案，减少固定成本摊销，缩小电动整车经济批量规模，实现对传统汽车的产业革命。
使传统汽车重工业（铸、锻、冲、焊）的大批量规模化的生产方式向嵌入式的电子产品生产方式的转变。使电动汽车产业的发展符合世界新工业革命的发展趋势：智能制造、互联制造、定制化制造、绿色制造，实现整体产业的升级换代。创造具有我国自身特色的新能源汽车的新工艺之路。
新模式
中国新能源汽车的推广应用虽然取得了一些成绩，但是长期以来，依然是“雷声大、雨点小”。阻碍新能源汽车发展的关键问题有：1、土地紧张，新增充电站建设用地难以协调；2、公交公司运营成本居高不下，相关补贴没有发挥到作用；3、新能源产业链的始末两端企业长期饱受资金短缺压力，艰难生存；4、政府投入不可控，投入与成效不成正比。
杭州在出租车领域推行一种换电模式，电网公司按照“换电为主、插充为辅”的模式推进充电设施网络建设。杭州的另一种模式是租赁模式，为一种新型公共交通模式，只租不售，采用分时计费。
合肥推出一种模式为汽车制造公司通过定向购买小轿车，投向市场营运。该模式的优点在于企业针对特定消费者销售电动汽车，这部分消费者的用车路线固定，用途相对单一，充电地点相对固定，便于车辆集中充电。
深圳推出普天融资租赁模式，该模式目前主要应用于电动公交车领域，可归纳为“车电分离、融资租赁、实时监控”。该模式的主要创新在于融资租赁和实时监控，由普天整体买下电动公交车，然后将车和电池分开销售给公交公司。
上述应用模式也存在一些问题，应根据电动车辆的产品和技术特点，创新应用模式，努力探索电动车辆作为可移动式的电子产品的网络营销和加盟连锁式服务模式，满足个性化的需求，探索可持续发展的途径。摆脱传统汽车以内燃机为主的维修投资和服务模式。美国特斯拉电动汽车为行业树立了一个样板，采用苹果产品的展示、培训店和电子商务销售平台相结合，抛弃传统的“4S”店的经销模式，值得期待。
开展整车、电池租赁，电动汽车商业信贷，碳排放等价置换等新商业推广模式。政府和舆论要引导消费者自觉形成使用电动汽车产品的氛围。新的商业应用模式开启，将会为新能源汽车发展起到助推器的作用。
古语有云：穷则变，变则通，通则久。中国在新能源汽车发展的道路上曲折前行，时至今日，正是处在关键转折点，只要我们坚定不移从“五新”入手，实现弯道超车则指日可待！