前言
2012年，国务院针对节能与新能源汽车产业，出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012--2020）》（以下简称《规划》），规划对节能车、新能源车进行了定义，并确定了实现的路径与目标。通过国家对新能源汽车二年的大力扶持，效果并不明显。有人问，究竟HEV、PHEV、EV的发展前景和发展瓶颈在哪？究竟它们的节能减排的效果怎样？我们通过查阅江苏大学博导蔡忆昔教授的研究成果等资料，发现新能源车目前发展不顺的原因……
第一部分：纯电动汽车
纯电动车，又称电池电动车（英语：Battery Electric Vehicle，缩写：BEV），是指以事前已充满电的蓄电池（大容量电瓶）供电给电动机，由电动机推动的车辆，而电池的电量由外部电源补充，媒体常简称作电动车。由于不会在路面排放废气，因此不会污染路面的空气，但这不代表电动车必定不会产生污染或排碳，在产生电力给纯电用车的过程中，视发电方式而会有不同程度的污染及碳排放；在制造过程，纯电动车产生的碳排放量也较多。
一、纯电动汽车的原理：
纯电动车以蓄电池把能量存于车上，相等于一般汽车的油箱，为车辆提供电力给电动机，电动机把电能转化为动能，推动车辆，结构上非常简单
图1 纯电动车原理图
二、纯电动汽车的电池：https://www.xxjcwmall.com/
同等重量的汽车和电池，其能量密度的大小决定了纯电动车的最大行程。电池性能的重要参数有：
电池能量密度：取决于电池活性物质的能量密度，能量密度可以指在一定体积或重量下的储存电能的多少，在纯电动车中，一般较关注的是重量能量密度（wh/kg），即单位重量的电池中所装能量的多少。目前，可量产的各种电池中，能量密度只有120wh/kg左右，由于能量密度不够，很难普及中级轿车纯电动化（使用电池太多、成本太高、寿命太短）。
2012年11月在日本举办的第53届电池研讨会上给出的汽车动力电池发展规划是：推进的材料开发的目标为2020年在确保安全性的同时使能量密度达到300Wh/kg， 2030年使Li-S电池和锂空气电池等500Wh/kg以上的新一代电池实现实用化（图2）。
图2 纯电动车电池发展路径与时间表
三、为什么目前纯电动汽车发展不起来？
整体来讲，纯电动汽车发展不起来，主要源于三点：
能量密度低导致续驶里程不够，寿命短，成本高。
就全球电池技术而言，目前纯电动车电池（能够产业化的锂电），其能量密度（单体电池）只有120wh/kg，组包后并加上机箱、电池管理系统、高压元器件、散热系统等后，能量密度一般只有50wh/kg左右。即便按照国务院《节能与新能源汽车产业规划》提出的电池模组能量密度达到150wh/kg，但组包后的能量密度也只能做到65wh/kg左右，下面我们就来论证一下，为什么纯电动车发展不起来：
A、 10.5kwh能量行使50km，即用10.5kwh的电池充一次电行使50km左右，如果要充一次电行使300km，车上搭载的电池容量要达到63kwh。
按目前能量型电池（纯电动车电池）加上电池系统后，即使电池模组达到《规划》目标要求的售价2元/wh，加上系统成本为3元/wh，则63kwh电池的价格也需要18.9万元。
B、 电池重量方面，即使达到《规划》要求，能量密度为62wh/kg，则63kwh电池重量为1016kg（实际重量1.2吨左右），BYD纯电动车E6的整备质量为2.2吨以上。
C、 寿命分析：电池寿命与电池一致性关系非常密切。电池是不可能做到完全一致的。BYD E6电池包是由96个200Ah的电池组合而成的，假设单个电池能做到《规划》中所说的2000次寿命的概率是99%，则96个电池电池组合以后，达到2000次寿命的概率就只有38%，电池包的平均寿命就只有760次，出租车只有二年左右寿命，总里程只能达到23万公里。如果还考虑其他电池性能参数的影响，电池包的性能衰减就会更快。这也就是为什么电池产业化难的原因。这也使消费者难以接受。这种情况下，车企也不愿多卖，因为卖得越多麻烦越多。
四、纯电动汽车的充电时间：
理论上，纯电动车的电池能在极短时间内充满（10分钟内），但快速充电代价是该次充电所得的电量较少，该次的行驶距离会明显减少，对电池寿命损害也较大。
五、纯电动汽车的更换电池：
除充电模式外，也有换电模式，只要设计得宜，一两分钟就可以完成，但会导致如下问题：1、电池成本相对高。用换电池模式，多购一两份电池，起始成本就高了不少；2、各款车所需电池不同，差异较大；3、难以同时在各处存放足够多的各款电池；4、对大型车辆来说，电池体积与重量差异也很大，换电设备很难兼容；5、能快速更换电池的设计很难以低成本兼顾安全性；6、电池对生产环境（温度、湿度、洁净度）、设备、原材料的一致性要求苛刻，各厂商生产的电池寿命等性能，虽初始性能一致，但随着使用次数增加，将产生很大差异，运营商很难判断（就象人的健康状况一样，刚出生身体很好，20年后，身体状况差异很大）。
六、纯电动汽车的里程焦虑：
里程焦虑（Range anxiety）一词是源自于纯电动车的问题，因为电池剩余容量不能准确得知，所以当电池电量显示读数低时，驾驶者不能足够精确地掌握余下电量足以行走多远。
七、纯电动汽车的节能与碳排放量：
1、纯电动车与混合动力车比较，其车辆在生产过程的碳排放，根据英国的一个研究（来源：LowCVP report on carbon footprint of EV and HEV.），所产生的二氧化碳如下（英国）：
生产过程排碳量（吨，估算值）
油电混合动力：6.5
插电式混合动力汽车：6.7
纯电动车：8.8https://www.xxjcwmall.com/
2、纯电动车与混合动力车比较，在运行使用过程的节能与碳排放情况如下（火力发电）：
车型车重电池容量（kwh）电池重量
（kg）油耗(L/ 100km）电耗(kwh/100km)折合标煤(kg/100km)CO2排放（kg/100km）
1.8排量油电混合车1.41.31354.304.5511.38
纯电动车1.420.162000166.416
即如果在发电厂主要使用燃煤发电的情况，例如在中国（可再生能源只占20%），纯电动车的碳排放量会比混合动力车还大！[来源：IEEE SPECPUM，How Green Is My Plug-In?]
所以，纯电动车若要真正能有助减低碳排放量就要以下三点配合：
增加可再生能源在当地的发电量占的比重，及发电设施的发电效率，以减小发电过程产生的二氧化碳。
降低输电网络的能量损耗。
改善电池生产技术，以减小生产时产生的二氧化碳。
第二部分：混合动力汽车
混合动力汽车的发展进入快车道，从汽车传动技术的发展来看，目前变速装置已经发展到成熟的八挡自动变速程度（8AT），已有产业化生产的前驱和后驱系统，ZF公司还完成了9AT样机的开发。继续增加变速挡位对燃油经济性的提高空间将会逐渐减小，只会增加机械结构的复杂性和换挡元件的功率消耗。以变速箱技术为基础，集成电机与传动机构的混合动力机电耦合箱正得到快速发展。混合动力变速箱不仅可以实现基本的变速功能，还可以优化发动机的工作状态、实现制动能量回收，为汽车变速装置未来的发展提供了一个方向。目前国际上己经将能否拓展成混合动力变速箱作为自动变速箱设计方案的重要评价指标。
一、 混合动力技术方案：
1、 发动机电机集成系统
发动机与电机的集成方案主要集中在ISG和BSG系统，这种方案较多地应用于电功率较低的混合动力系统。BSG系统只能实现发动机快速启停，ISG系统可以达到弱混和中混程度，实现助力和部分制动能量回收。该方案对传动系统的改动量小，开发周期短。本田公司Insight和CR-Z混合动力系统、奇瑞A5弱混系统以及长安中混方案都属于这种集成系统。
ISG混合动力系统的主要功能有：
* 怠速起停
* 再生制动
* 辅助驱动
2、 传统变速箱电机集成系统
目前的方案有8AT+电机方案；CVT+电机方案；DCT+电机方案
3、 混合动力变速箱系统（该系统也称为电控无级自动变速箱ECVT）
混合动力箱系统是全新的变速箱技术，包括串并联系统和行星齿轮动力分流系统。低车速时以串联模式工作，车速较高时为并联工作模式。目前已经上市的产品主要包括丰田单模
动力系统和通用公司的双模动力分流系统。体现了目前国际主流混合动力技术。
1） 丰田混合动力系统
丰田混合动力系统采用单行星齿轮功率分流机构，将行星齿轮机构布置在输入端，实现发动机的单一动力（功率）分流模式，该系统也称之为输入式单模混合动力分流系统；这个系统的优点是，车的行驶速度越低，越节油。这个系统的缺点是，车速超过120公里，传动效率相对低下。
2） 通用混合动力系统
由完全相同的低速输入动力分流和高速复合动力分流（双行星齿轮）两种工作模式构成，解决了丰田单模动力系统在高速工况传动效率低下的问题，这种动力系统被称为双模混合动力系统。
3）吉利混合动力系统
吉利是我国目前唯一一家具有自主知识产权的混合动力变速箱的公司，采用单模复合动力分流系统，避开了丰田的专利，但系统的弱点也是高速区运行时，传动效率相对低下。但这套系统在中国市场上推广不会受到影响，因为中国高速限速120km/h
二、当前欧、美、日、韩、中国混合技术方案对比
本田：IMA混合动力系统。单电机系统。 （中混）
现代：单电机系统 （中混）
PSA：用二套系统，前面用变速箱+ISG，后面用电机+差速器 （强混）
一汽：单电机+DCT（双离合变速箱系统）（强混）
BYD双模：HEV+EV模式（不是国际上通常的双模，而是混合动力和纯电动的叠加，BYD的双模主要靠纯电动模式节油）
三、起停产品
1、原理
在停车等待情况下，没有怠速运行；在启动时通过电池的动力，将车启动运行到发动机的高效区时，再启动发动机，达到节油的目的。目前的起停（48V系统），就是一个BSG方案。
2、起停系统推广价值不明显
1）在夏天城市堵车工况下，起停系统配置的电池较小，不能长时间带动汽车空调，使车的舒适性变差，一般消费者在夏天都不使用起停系统。因此，华晨、长安等推广效果不佳；
2）混合动力系统均具备起停功能，一旦混合动力汽车发展起来，起停系统市场将会被取代。
四、几种混合技术的节油率情况比较
混合类型弱混（起停）中混HEV强混HEV
节油率5%--15%15%--30%30%--50%
五、混合动力系统节油一览表
项目节油率备注
变速箱发动机优化10%--15%
变速箱优化10%--15%
能量回收10%左右
发动机改造（采用阿特金森发动机） 5—10%
电转向、电空调 3—5%
六、关于阿特金森发动机
阿特金森(米勒循环)发动机燃油经济性较好，但存在两个明显的弊端：
1、 低速扭矩很差
在低速时，本来就稀薄的混合气在“反流”之后变得更少，这让该类发动机低速扭矩表现很差，用于车辆起步显然动力不够。
2、 长活塞行程不利于高转速运转
较长的活塞行程确实可以充分的利用燃油的能量，提升经济性，但也因此限制了转速的升高，加速性能也变差。
以上两个弊端让阿特金森(米勒循环)发动机的处境非常尴尬，只在转速的中间阶段才能有效发挥动力，这对于每天在路况复杂的城市交通中形式的汽车非常不利，所以普通汽车不会使用这种技术。
但对于HEV而言，这两个弊端不关紧要，这种充分利用能源的特点正式HEV所需要的，HEV并不在乎低速的“不在状态”和高速的“不中用”，因为这两个时段有电动机提供动力，发动机的大多时段都是在发电，所以发动机可以在在油耗最优异的转速运转，用电动机的大扭矩弥补动力的缺陷。所以阿特金森(米勒循环)发动机更多的被用于混动汽车之上，省油才是它的职责。
第三部分：PHEV与增程式：
一、 PHEV原理
作为强混HEV，如果采用双电机方案，便可实现纯电动模式，例如，普瑞斯、雷克萨斯混合动力车，均有纯电动模式。如果加大电池容量，并在车上装一个外接充电器，就成为PHEV。因此，PHEV是强混HEV系统功能的扩展。
二、增程式电动车原理
由于不能精准判断纯电动车电池充电后的行驶里程，人们在纯电动车上搭载一个小型发动机，以便在电量不足的情况下，启动发动机，带动一个小型发电机向电池充电，延续行驶里程，确保车能开回家。
三、PHEV与增程式的弱点
基于PHEV与增程式电动车的主要运行模式是纯电动模式（PHEV在电池没有电的情况下启动油电混合动力模式，增程式电动车在电池没有电的情况下启动发动机和发电机对电池充电）因此，同样存在成本高、不节能、不减排的弱点（在火力发电情况下）。
第四部分：发展混合动力是国家经济可持续发展的需要
一、 EV、PHEV、增程式发展的瓶颈
类别 当前发展存在的课题结果消费者
EV/PHEV/增程式电池电池能量密度低成本高、寿命短难于接受
行驶里程电池能量密度低行驶里程短难于接受
换电成本高，标准难于统一难以推广
里程焦虑难以精确预测电池电量对应的行驶公里数 难于接受
节能减排不节能、不减排对环境没有贡献
由上表可知：
1、 在300wh/kg能量密度及以上的电池实现产业化之前，EV、PHEV、增程式不可能在中级轿车上实现大规模发展！清华大学欧阳明高教授，在2013年初的二会汽车代表上的发言，也持同样的观点
2、 EV、PHEV、增程式的发展是技术瓶颈，需要国家投入基础研究资金对电池基础材料进行研究才能解决，而不是能通过投入产业资金可以解决的，用产业资金拉动，只会适得其反。
3、 PHEV、增程式的基础技术，是HEV强混技术，没有HEV强混技术，不可能实现PHEV和增程式的发展，这是一道绕不过的坎。因此，中国在EV发展遇到瓶颈的情况下，绕过HEV发展PHEV和增程式是错误的。PHEV绝不是简单的EV和HEV的叠加。这样叠加出来的产品，在未来的市场竞争中，是没有竞争力的。
二、发展混合动力是国家经济可持续的需要
1、随着丰田在全球累计销售600万台套混合动力汽车的实践证明，混合动力的发展完全符合市场的发展规律、也完全满足消费者的需求，符合国家经济发展的客观市场规律。
2、国家大力鼓励发展混合动力汽车，能够形成规模，带动汽车产业转型升级，并在未来汽车产业国际化竞争中，赢得一席之地。也为未来PHEV和EV的发展，打下坚实的基础。
三、强烈呼吁国家出台相关扶持政策，发展HEV及其核心关键零部件产业
附一：个人关于TESLA看法
TESLA的火爆，不是因为车，而是基于车上搭载的全新的颠覆性的人车互动模式，就像苹果手机颠覆传统手机一样。他的利润来源，来自于车的全新增值功能、品牌溢价、碳排放交易，TESLA的成功，是基于它完全颠覆性地改变了人车关系。
附二：本田信息（第一电动）
在量产了1100台飞度电动版后，本田正式宣布2014款车型将于今年秋天停产，这标志着飞度电动版在美国寿终正寝，本田由此退出纯电动汽车细分市场。
