新能源汽车

新能源汽车（New Energy Vehicles）是采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置）的汽车，是一种具有新技术、新结构的汽车；^[1][12][13]与燃油车相比，新能源汽车可实现几乎不产生尾气和发动机噪音，并且具有更高的能量转换率，也更安静和平稳舒适，^[10]并在全球范围了，整逐渐被广泛应用于乘用车和商用车领域。^[14][15]

19世纪30年代，苏格兰商人罗伯特·安德森研发出世界上第一辆新能源汽车，是一台电动车。1835年，荷兰的布兰达斯设计了第一款小型电动车，他的助手克里斯托弗·贝克则负责制造。1842年，美国人托马斯·达文波特和苏格兰人罗伯特·戴维森首次使用不可充电电池，制造出了更具实用价值、更成功的电动车。新能源汽车自发明以来，经历了发展、停滞、复苏及创新阶段。^[4]截至2022年，在新能源汽车的全球市场版图上，一批中国汽车品牌抢抓先机，走在了产业发展前端。其中既有小鹏、蔚来、理想、哪吒等互联网造车势力，也有比亚迪、吉利、长安、奇瑞、江淮等传统汽车厂商。在 2022年上半年世界新能源汽车公司排行榜上，比亚迪新能源汽车成为全球销量最大的电动汽车生产商。^[16]2023年，中国新能源汽车保持产销两旺发展势头，连续9年位居全球第一。^[17]

新能源汽车的关键构造主要有：电力驱动控制系统、底盘和车身，其中电力驱动控制系统按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分；^[18]新能源汽车的主要类型有：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等。^[19]2023年，新能源汽车进入了爆发式增长阶段，智能化技术取得巨大进步，电池性能也有了巨大提升，产业链不断完善，零配件的配套能力也有所提升。^[18][19]新能源汽车在全球范围内应用在乘用车中呈增长趋势，^[20]商用车的电动化程度也在不断提高。^[21]但是新能源汽车的发展仍受续航里程、配套设施、成本和价格等因素的制约。^[8]

新能源汽车从最初的纯电动汽车发展为多种类型的新能源汽车，经历了以下几个主要的阶段：^[4]

19世纪30年代，苏格兰商人罗伯特·安德森研发出世界上第一辆新能源汽车，是一台电动车。1835年，荷兰的布兰达斯设计了第一款小型电动车，他的助手克里斯托弗·贝克则负责制造。1842年，美国人托马斯·达文波特和苏格兰人罗伯特·戴维森首次使用不可充电电池，制造出了更具实用价值、更成功的电动车。^[4]

1881年，法国发明家特鲁夫在巴黎举行的国际电力博览会上演示了电动三轮车。1884年，托马斯·帕克将电动车实现量产。1897年，美国费城电车公司研制的纽约电动出租车实现了电动车的商用化。20世纪初，安东尼电气、贝克电气、底特律电气（安德森电动车公司）、爱迪生公司和其他公司相继推出电动汽车，电动汽车的销量全面超越汽油动力汽车。电动汽车也逐渐成为上流社会喜好的城市用车。在早期的汽车消费市场上，电动汽车比内燃机驱动的车辆有着更多优势：无气味、无震荡、无噪声、不用换挡和价格低廉等。因此，电动汽车在当时的汽车发展中占据着重要位置。据统计，到1890年，在全世界4200辆汽车中，有38%为电动汽车，40%为蒸汽车，22%为内燃机汽车。^[4]

1900年，费迪南德·保时捷设计出了世界第一辆混合动力汽车“罗尼尔—保时捷”，这是另一种新能源汽车。在“罗尼尔—保时捷”上，费迪南德采用了串联式混合动力，由汽油内燃机为发电机提供能量。^[9]

1920年之后，随着美国德州石油的开发和内燃机技术的提高，汽车市场逐步被内燃机驱动的汽车所取代，只在少数城市保留着很少的有轨电车和无轨电车以及很有限的电瓶车（使用电池组，被使用在高尔夫球场、铲车等领域）。新能源汽车的发展从此停滞了大半个世纪。随着全球石油资源的开发和利用以及内燃机驱动汽车技术的不断成熟，运用在新能源汽车上的技术也处于停滞状态。^[4]

随着全球石油资源的日益减少、大气环境的严重污染^[4]，20世纪60年代，燃料电池技术被应用在车辆之上。20世纪90年代初，质子交换膜燃料电池因为其发电效率高、输出功率高、寿命长、噪声低、可室温启动等优点，也被应用在新能源汽车上。1994年，戴姆勒—奔驰推出了燃料电池汽车Necar 1，这款车型是基于奔驰MB100车型改造而来。由于车内安装了大量的实验用设备，所以还不能称之为真正的燃料电池汽车。^[22]

2003年和2004年，同济大学和上海神力科技公司合作开发两款燃料电池汽车，即超越1号和超越2号。超越1号是基于上海大众桑塔纳2000时代骄子车型改造而来，超越2号是基于桑塔纳3000车型改造，最高速度在118km/h，续驶里程可达168km。2014年，由于量产型的现代Tucson FCV正式登陆美国加州市场，所以专家们将2014年定为燃料电池汽车的元年。^[22]

二十一世纪后，全球汽车产业格局面临第四轮重构， 汽车产品开始向安全、节能、环保方向迈进，新能源汽车成为各国竞相研发的目标和方向。美国、日本和中国等国家陆续将发展新能源汽车上升为国家战略，政府也推出了一系列的扶持政策。^[8][9]

世界上第一辆纯电动汽车诞生于1881年，由法国工程师古斯塔夫·特鲁夫发明，它是一辆电动三轮车，用铅酸蓄电池作动力。而在1873年，由英国人罗伯特·戴维森发明的用一次电池作动力的电动汽车，没有列入国际确认的记载。到1897年，伦敦的电动出租车已经有了一定的电池续航能力。^[25]

1896年，全球第一台混合动力汽车-阿姆斯特朗辉腾问世，^[26]而真正意义的混合动力汽车由保时捷公司于1898年研发，它的特点是电动机和内燃机组合提供动力，电池组安装在车轮驱动枢纽上，这辆车可以依靠电池动力行驶。1900～1918年，比利时人、美国人均在油电混合动力方面做出实质性的创造。之后40余年混合动力技术处于相对的空白期。经历了漫长的等待后，1969年混合动力再次重回历史舞台，应用在通用512汽车上。^[25]

1900年，费迪南德•保时捷打造出了全球第一台插电式混合动力汽车Lohner-Porsche'Semper Vivus^[27][28]。Lohner-Porsche'Semper Vivus拥有44个单元的蓄电池、两台由 DeDion-Bouton 内燃机驱动的发电机。随后这辆车实现了约300台的小规模量产。^[29][30]

汽车一般都是由动力系统、底盘、车身和电器系统组成，^[32]不过，由于新能源汽车与普通燃油汽车的驱动系统不同，一般而言，传统内燃机车驱动系统的主要部件是内燃机和变速器，而新能源汽车往往由电动机驱动。所以，新能源汽车相较于普通汽车主要是多出了电力驱动控制系统等，并由于受传动、制动、转向原理等的差异的影响，二者在底盘和车身部分也存在差异。^{[33][34][35][15]}

电力驱动控制系统按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。^[18]

车载电源模块主要由动力蓄电池、能源管理系统和充电控制器三部分组成。^[18]

1.动力蓄电池是纯电动汽车的唯一能量来源，它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。电机驱动一般要求为高压电源，并且所采用的电机类型不同，其要求的电压等级也不同。为满足该要求，可以用多个单体蓄电池（也叫电芯）串联成96～384V的高压直流蓄电池组，再通过DC/DC变换器（DC是Direct Current的缩写，即直流电）供给所需的不同电压。也可按所需的电压等级，直接由蓄电池组合成不同电压等级的蓄电池组。由于制造工艺等因素，即使同一批次的蓄电池其电解液浓度和性能也会有所差异，所以在安装蓄电池组之前，要求对各个蓄电池进行认真的检测并记录，尽可能把性能接近的蓄电池组合成同一组，这样有利于动力蓄电池组性能的稳定和延长使用寿命。^[18]

2.能源管理系统主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合在一起控制发电回馈，在纯电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高纯电动汽车的续驶能力。能源管理系统还需与充电控制器一同控制充电。为提高动力蓄电池性能的稳定性和延长使用寿命，需要实时监控电源的使用情况，对蓄电池的温度、电解液浓度、蓄电池内阻、蓄电池端电压、当前蓄电池剩余电量、放电时间、放电电流或放电深度等蓄电池状态参数进行检测，并按蓄电池对环境温度的要求进行调温控制，通过限流控制避免蓄电池过充、放电，对有关参数进行显示和报警，其信号流向辅助模块的驾驶舱显示操纵台，以便驾驶人随时掌握并配合其操作，按需要及时对蓄电池充电并进行维护保养。^[18]

3.充电控制器是把电网供电制式转换为对动力蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒流充电阶段，当蓄电池电压上升到一定值时，充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持在相应值，充电器进入恒压充电阶段后，电流逐渐减小。当充电电流减小到一定值时，充电器进入涓流充电阶段。有些新能源汽车采用脉冲式电流进行快速充电。^[18]

电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装置组成。^[18]

1.中央控制单元不仅是电力驱动主模块的控制中心，也要对整辆纯电动汽车的控制起到协调作用。它根据加速踏板与制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对电机进行起动、加速、降速、制动控制。在纯电动汽车降速和下坡滑行时，中央控制器配合车载电源模块的能源管理系统进行发电回馈，使蓄电池反向充电。对于与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压、电流及有关故障诊断等信息还需传输到辅助模块的驾驶舱显示操纵台进行相应的数字或模拟显示，也可采用液晶屏幕显示来提高其信息量。^[18]

2.驱动控制器的功能是按中央控制单元的指令、电机的转速和电流反馈信号，对电机的转速、驱动转矩和旋转方向进行控制，因此又叫电机控制单元。驱动控制器与电机必须配套使用。由于动力蓄电池以直流电方式供电，所以对直流电机主要是通过DC/DC变换器进行调压调速控制的；而对于交流电机需通过DC/AC变换器进行调频调压矢量控制；对于磁阻电机是通过控制其脉冲频率来进行调速的。当汽车进行倒车行驶时，需通过驱动控制器使电机反转来驱动车轮反向行驶。当纯电动汽车处于降速和下坡滑行时，驱动控制器使电机运行于发电状态，电机利用其惯性发电，将电能通过驱动控制器回馈给动力蓄电池，所以驱动控制器与蓄电池电源的电能流向是双向的。^[18]

3.电机在纯电动汽车中承担着电动机和发电机的双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转换为机械旋转能；而在降速和下坡滑行时又进行发电，将车轮的惯性动能转换为电能。对电机的选型一定要根据其负载特性来选，通过对汽车行驶时的特性分析，可知汽车在起步和上坡时要求有较大的起动转矩和相当的短时过载能力并有较宽的调速范围和理想的调速特性，即在起动低速时为恒转矩输出，在高速时为恒功率输出。^[18]

4.纯电动汽车传动装置的作用是将电机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮行驶。由于电机本身就具有较好的调速特性，其变速机构可被大大简化，较多的是为放大电机的输出转矩仅采用一种固定的减速装置。又因为电机可带负载直接起动，即省去了传统燃油汽车的离合器。该驱动方式也可称为“零传动”方式。纯电动汽车传动装置按所选驱动结构可以有多种组合方式。^[18]

辅助模块包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶舱显示操纵台和各种辅助装置等。各个装置的功能与传统燃油汽车上的基本相同，其结构原理依纯电动汽车的特点和需求有所区别。^[18]

1.辅助动力源是供给纯电动汽车其他各种辅助装置所需的动力电源，一般为12V或24V的直流低压电源，它主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动窗门等各种辅助装置提供所需的能源。^[18]

2.转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，它由转向盘、转向器、转向传动机构等组成。作用在转向盘上的控制力，通过转向器使转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。为提高驾驶人的操控性，现代汽车都采用了动力转向，较理想的是采用电子控制动力转向系统。电子控制动力转向系统主要有电控液压转向系统和电控电动转向系统两类，对于纯电动汽车，较适于选用电控电动转向系统。多数汽车为前轮转向，而工业用电动叉车常采用后轮转向。为提高汽车转向时的操纵稳定性和机动性，较理想的是采用四轮转向系统，而对于采用轮毂式电机分散驱动的纯电动汽车，由于电机控制响应转速的提高，可更容易地实现四轮电子差速转向控制。另外，为配合转弯时左右两侧车轮有相应的差速要求，还需同时控制电子差速器协调工作。^[18]

3.驾驶舱显示操纵台类似于传统燃油汽车驾驶舱的仪表板，不过其功能根据纯电动汽车驱动的控制特点有所增减，其信息指示更多地选用数字或液晶屏幕显示。^[18]

4.纯电动汽车的辅助装置主要有照明、各种声光信号装置、车载音响设备、空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电动座椅调节器、车身安全防护装置控制器等。它们主要是为提高汽车的操控性、舒适性、安全性等而设置的，有些是必要的，有些是可选装的。与传统燃油汽车一样，这些辅助装置大都有成熟的专用配件供应。不过选用时应考虑到纯电动汽车能源不富裕的特点，特别是空调所消耗的能量比较大，应尽可能从节能方面考虑。^[18]

由于新能源汽车使用电力发动，新能源汽车的底盘系统不仅关系到整个车辆的驾驶舒适性，更是包括了汽车的制动、转向等系统功能，影响到整个新能源汽车的驾驶性能，因此，新能源汽车底盘采用了新型材料与新型工艺，能够实现汽车轻量化，加强新能源汽车电力续航能力，同时加强新能源汽车稳定性。另外，新能源汽车所采用的底盘零件已经达到了新的高度，能够在保障汽车安全性、稳定性的同时保证汽车的柔韧性与抗损性，保证汽车的驾驶安全，同时，新能源汽车底盘正在逐渐实现高性能、轻量化，并且采用节能、环保型的底盘材料，使得新能源汽车真正实现绿色汽车。随着科学技术的不断进步，电子功能系统也开始完善在新能源汽车底盘中，有效加强新能源汽车的智能性，为驾驶员提供更舒适的驾驶体验，这些电子智能系统在新能源汽车底盘中的完善，能够实现自动智能泊车、驾驶预警系统、自动导航等功能，有效加强新能源汽车的驾驶性能。^[36]

传动系统主要用于发动机的动力按照需要传递到驱动轮。普通汽车采用的机械式传动系统由离合器、变速器、方向传动装置、驱动桥等组成，现代汽车越来越多地采用液力机械式传动系统，用液力机械变速器取代了机械式传动系统中的离合器和变速器。^[37][38]新能源汽车的传动系统对比传统燃油车发生了较大变化，其制动系需要将机械真空泵替换成电子真空泵，行驶系和转向系基本一致，此外还需要新增电池盒等零件。^[34]

行驶系统由车架、车桥、车轮、悬架和轮胎组成。车架是全车的装配基体，将整个汽车连接成一整体，并承接车内外的载荷。车桥通过悬架与车架相连接，其两端安装车轮，车桥传递车架与车轮之间的各种作用力及其所产生的弯矩和转矩。悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称。车轮和轮胎的作用是支撑汽车的重量、缓和不平路面所造成的冲击和振动，并通过轮胎与路面的附着力来产生驱动力和制动力。^[35]

汽车转向系统按转向能源的不同可以分为机械转向系统和动力转向系统两大类。动力转向系统又分为液压动力转向系统和电动助力转向系统两类。动力转向能够协助驾驶员调节汽车方向，减轻驾驶员打转向盘的用力强度。目前，在新能源汽车上全部使用电动助力转向。^[35]

制动系统由制动器、制动传动装置和制动防抱死装置组成，主要用于使汽车减速、停车或驻车。一般汽车制动系统至少应设行车制动和驻车制动两套相互独立的制动装置，每一套制动装置由制动器和制动传动装置组成。有行车制动和驻车制动两套相互独立的制动装置。现代汽车行车制动装置还装设了电子控制制动防抱死系统（ABS）、电子制动力分配系统（EBD）、驱动防滑控制系统（ASR）和电控汽车稳定行驶系统（ESP）等电控系统，增加了汽车制动的安全性和操纵稳定性。^[37][38]新能源汽车制动系统与传动汽车相比，最主要的区别在于再生制动。新能源汽车可通过再生制动回收、利用车辆在减速制动过程中的能量，从而提高续驶里程；再生制动还可以减少制动衬片的磨损，降低车辆故障率及维护成本，具有显著的经济价值和社会效益。^[35]

汽车车身主要由车身壳体、开启件（各种门、窗、行李舱和车顶盖等）、各种座椅、内外饰附件和安全保护装置（保险杠、安全带、安全气囊等）等组成。新能源汽车的车身设计更注重能通过缩小迎风面积而降低空气阻力，以及采用轻型高强度材料来减轻汽车自身的重量，且多出了动力蓄电池，所以又需要考虑安装动力蓄电池部位的车架强度，同时为了方便动力蓄电池的充电、维护、更换，对动力蓄电池安装方法和位置也要考虑其方便性。^[18]

车控制器技术简称VCU技术，是新能源汽车的标配模块。VCU模块包括硬件电路、底层驱动程序、应用层软件等核心关键技术，可以实现及时监测分析车辆的车速和温度，传输并确保指令及时到达电池系统、动力系统等相应的功能区域，提升汽车能量的利用率，延长汽车寿命等。^[5]

电机控制器模块是新能源汽车的关键模块，在整车控制模块的指令下，对电动机进行相关的控制。电动机的运转需要使用正弦交流电，而车载电池一般只能提供直流电，电机控制器模块可以完成电流形式的转换从而保证电动机的正常运行。它由底层驱动程序、应用层控制算法软件、控制电路、功率电子电路、外壳冷却系统等构成。其中，底层驱动系统与整车控制器的底层驱动系统一样，采用模块式的开发方式，并且同样应用软件复用原则。应用层控制算法软件主要包含矢量算法、状态控制、需求转矩计算以及故障诊断这几个部分。电机控制器在新能源汽车中的作用为诊断电动机的各种故障进行，并对电动机进行保护及存储相关数据。^[5]电机控制开始与高压电器盒、DC转换器、车载充电机呈现集成化发展趋势。^[6]

电池管理系统包含硬件电路、底层驱动系统和应用层软件系统这几个模块。它通过监控电池的运行状态，对其进行合理的状态调控，从而达到提升电能利用效率的目的。还能在电池过压、欠压状态时对其进行保护，以达到减少电池损耗以延长其寿命的目的。与整车控制器中的硬件电路不同的是，电池管理系统的硬件电路由主板和从板构成，主板负责对相关部件进行控制保护，并且进行荷电状态值的评估，而从板主要负责电流和电压的均衡控制。^[7]随着电子计算机、信息通信等技术的发展，中国汽车电池管理系统(BMS)的软件算法得到了进一步的优化，BMS的数据监测精度、可靠性、状态估算、安全管理性能等都将得到进一步的改善，向着高集成化、高精度估算、智能化的方向发展。^[39]

新能源汽车主要有纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。^[19]其中纯电动汽车是由车载能源（动力蓄电池和/或超级电容）作为动力源，或者由车载能源和电网共同作为能量来源，驱动电机运转，推动汽车行驶的一种新能源汽车，具有零排放、零污染、高效率等传统汽车不可替代的优点，但存在购置成本高、电池寿命短、续驶里程短等问题。插电式混合动力（含增程式）电动汽车则是续驶里程不受限制，对电池的性能要求不高，能够较好地满足人们的出行需要；燃料电池汽车的燃料电池本身是一种能量转换装置，只要维持燃料供给，就能连续发电，汽车也就能持续行驶，且燃料补给的时间短，因此燃料电池汽车是一种可以持续使用电能的理想汽车。^[40]

纯电动汽车主要由驱动电机系统、电源系统、整车控制器和辅助系统等组成。^[41]

组成	简述	图片
驱动电机系统	驱动电机系统包括电机、电机控制器及它们工作所必需的辅助装置。电机的作用是将储存在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动和下坡滑行时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。电机具有电动机和发电机双重功能。电机控制器是按整车控制器的指令、驱动电机的转速和电流反馈信号等，对驱动电机的转速、转矩和旋转方向进行控制
电源系统	电源系统主要包括动力电池、电池管理系统、车载充电机及辅助动力源等。电池是电动汽车的动力源，是能量的存储装置，也是目前制约电动汽车发展的关键因素。车载充电机是把电网供电制式转换为对动力电池充电要求的制式。辅助动力源是供给电动汽车其他各种辅助装置所需的动力电源，一般为12V或24V的直流低压电源
整车控制器	整车控制器（VCU）是电动汽车的“大脑”，是实现整车控制决策的核心电子控制单元。它根据驾驶员输入的加速踏板和制动踏板的信号，向电机控制器发出相应的控制指令，对电机进行启动、加速、减速、制动控制。在电动汽车减速和下坡滑行时，整车控制器配合电池管理系统进行发电回馈，使动力电池反向充电。对于与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压、电流及有关故障诊断等信息，还需传输到车载信息显示系统进行相应的数字或模拟显示
辅助系统	辅助系统包括车载信息显示系统、电动转向系统、电控制动系统、电动空调系统、照明及除霜装置、刮水器和收音机等，借助这些辅助系统来提高电动汽车的操纵性和乘员的舒适性	——
参考资料：[41]

纯电动汽车的电能由动力蓄电池提供，并通过电网对动力蓄电池进行补充电能。纯电动汽车工作时，驾驶员通过加速踏板和制动踏板控制其行程，传感器将加速踏板、制动踏板机械位移的行程量转换为电信号，输入整车控制器，经处理后给电机控制器发出驱动信号，对驱动电机进行启动、加速、减速、制动控制等。当纯电动汽车行驶时，动力蓄电池输出的直流电经DC/DC变换器、电机控制器变为交流电后输送给驱动电机，驱动电机将电能高效地转化为驱动车轮的动能，使车轮转动。当汽车制动减速或下坡滑行时，车轮带动驱动电机转动，通过电机控制器使驱动电机成为交流发电机产生电流，再将交流电变为直流电向动力蓄电池充电，进行制动能量回收。^[42]

混合动力汽车一般由两个驱动系统组成，其动力源分别为发动机和驱动电机，发动机提供的动力是单向的，驱动电机提供的动力是双向的；它们既可以各自单独驱动，也可以联合驱动。^[43]

混合动力汽车能够至少从两类车载储存的能量（可消耗的燃料、可再充电能/能量储存装置）中获得动力。混合动力汽车的动力一般采用发动机和电机，能量储存装置一般采用镍氢动力电池或锂离子动力电池。动力电池又分为不可外接充电和可外接充电两类，在中国，动力电池不可外接充电的混合动力汽车属于节能汽车；动力电池可外接充电的混合动力汽车属于新能源汽车。^[43]

按动力系统结构形式划分混合动力汽车，可以分为串联式混合动力汽车、并联式混合动力汽车及混联式混合动力汽车。按油电混合度^[注1]数值的大小，可以将混合动力汽车分为微混合型混合动力汽车、轻度混合型混合动力汽车和重度混合型混合动力汽车。按照动力蓄电池是否能够外接充电，混合动力汽车可分为外接充电型混合动力汽车和非外接充电型混合动力汽车。^[43]

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。单元燃料电池由阳极、阴极、电解质、隔膜和附件构成。其发电原理为燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原。如果在阳极上连续供应气态燃料，而在阴极上连续供给氧气（或空气），就可以在电极上连续发生电化学反应，并产生电动势，如果接入负载，就会有电流产生。燃料电池与其他电池的发电机理不同，它的燃料和氧化剂不是储存在电池内，而是储存在电池外部的储罐内。它工作时需要连续地向电池内输入燃料和氧化剂，并同时排出反应生成物。^[44]

美国CleanTechnica统计了2022年全球部分新能源汽车销售情况。这份数据显示，2022年全球累计电动车销量为1009.1万辆（包括电动汽车和插电混动汽车）。其中比亚迪和特斯拉位居前两位。^[2]2023年，世界新能源汽车销量1429万台，燃油车销量总比占比相对下降。2024年1-2月，全球汽车销量达到1265万台，新能源汽车达到190万台。其中纯电动车的占比达到9.8%，而插电混动达到5.2%，混合动力占到6.4%，油电混动的占比提升。1-2月，中国新能源乘用车占比全球新能源62%。^[45]

渗透率方面，新能源车2022年达到13%的水平，2023年进一步增加至16%。不过，2024年略有下降，仅为15%。2024年渗透率中，中国新能源渗透率达到29%。国际方面，德国达到16%，挪威高达65%，而美国是10%，日本仅为3%。可见，世界新能源发展呈现出明显的不均衡性。^[45]

2024年6月，全球新能源汽车销量达到140万辆，同比增长了13%，其中欧洲市场的销量有所下降。^[46]10月，据外媒报道，中国汽车制造商8月份在欧洲的电动汽车注册量较去年同期下降了48%，是过去18个月内的最低水平。研究机构Dataforce的数据显示，这是中国品牌在欧洲的市场份额连续第2个月下滑。受欧盟对中国产电动汽车加征关税的不确定性影响，上汽名爵8月份在欧洲市场销量同比下降了65%。相比之下，比亚迪8月份在欧洲市场注册量同比增长19%。^[47]

2024年9月17日，挪威公路联合会（OFV）公布了最新车辆登记数据。数据显示，挪威电动汽车的保有数量已经超过了汽油动力汽车。这标志着挪威成为全球首个实现电动汽车数量超汽油车的国家。截至数据发布，挪威拥有280万辆注册乘用车，其中有754303辆为电动汽车，753905辆为汽油车，以及近100万辆的柴油车。^[48]

自2015年开始，中国新能源汽车产销已连续8年位居全球第一，其中2022年产量和销量分别705.8万辆和688.7万辆，同比增长96.9%和93.4%，市场占有率达到25.6%。同时，2022年中国汽车出口总量突破300万辆，首次超越德国成为全球第二大汽车出口国。^[49]2022年中国新能源车世界新能源份额超过60%，2023年占比更达到了64%，中国在世界插电混动市场更是呈现超强表现，2024年1-2月达到70%的超高水平。^[45]

2022年中国全年乘用车销量2356.3万辆，同比增长9.5%，其中新能源汽车全年销量688.7万辆，同比增长93.4%。纯电动汽车销量536.5万辆，同比增长81.6%，插电式混合动力汽车销量151.8万辆，同比增长1.5倍。^[51][52]

据中国汽车工业协会统计，2022年，新能源汽车销量前十的企业集团销量合计567.6万辆，同比增长1.1倍，占新能源汽车销售总量的82.4%。^[53]

2023年12月11日，在2024中国汽车市场发展预测峰会期间，中国汽车工业协会发布了2023年11月汽车工业产销情况。数据显示，11月汽车产销分别完成309.3万辆和297万辆，同比分别增长29.4%和27.4%。2023年1-11月，汽车产销分别完成2711.1万辆和2693.8万辆，同比分别增长均超过10%。^[54]

2024年1月12日，新华社报道，中国汽车工业协会11日发布的数据显示，中国新能源汽车保持产销两旺发展势头，连续9年位居全球第一。2023年，中国新能源汽车持续快速增长，产销量均突破900万辆，新能源汽车出口120.3万辆，同比增长77.6%。^[17]

2024年前8个月，中国新能源汽车产销量同比分别增长29%和30.9%。^[55]

2015年，中国新能源汽车保有量达58.32万辆，与2014年相比增长169.48%。其中，纯电动汽车保有量33.2万辆，占56.93%，保有量与2014年相比增长317.06%。^[56]

2022年，中国新能源汽车保有量增长至1310万辆，扣除报废注销量同比增长67.13%。其中，纯电动汽车保有量1045万辆，占新能源汽车总量的79.78%。2022年中国新注册登记新能源汽车535万辆，占新注册登记汽车总量的23.05%，与上年相比增加240万辆，增长81.48%。新注册登记新能源汽车数量从2018年的107万辆增长到2022年的535万辆。^[57]

2023年，中国新能源汽车保有量达到2041万辆，占汽车总量的6.07%，其中纯电动汽车保有量1552万辆，占新能源汽车保有量的76.04%。2023年新注册登记新能源汽车743万辆，占新注册登记汽车数量的30.25%，与2022年相比增加207万辆，增长38.76%。^[58]

截至2024年6月底，中国新能源汽车保有量达2472万辆，占汽车总量的7.18%。其中，纯电动汽车保有量1813.4万辆。2024年上半年，新注册登记的新能源汽车439.7万辆，同比增长39.41%，创历史新高。^[注2][59]

中国汽车流通协会相关部门协会的数据显示，2005年到2015年，中国新能源汽车渗透率突破1%。2016年到2019年，新能源渗透率提升到5%。2020年中国制定了到2035年新能源汽车渗透率超过50%的目标，随后中国新能源渗透率迎来爆发式提升，2021年突破14%，2022年突破27%，2023年突破33%。2024年4月1日至14日，我国新能源乘用车市场零售26万辆，同比增长32%，4月上半月，新能源乘用车零售渗透率为50.39%，首次超过传统燃油乘用车。^[60]

作为汽车的一个分支，新能源汽车的应用同样分为乘用车和商用车两个方面。其中乘用车包括普通乘用车、活顶乘用车、高级乘用车、小型乘用车等。^[3]2023年，世界新能源汽车走势较稳，1-3月的广义新能源汽车销量370万台，其中混合动力达到109万台，占比30%。1-3月新能源乘用车达到255万台，同比增长26%。而1-3月中国新能源乘用车占比世界新能源59%，2023年中国新能源车出口超强，这也是中国产业链强大，形成强大的中国市场和出口的双增长。^[20]

用作商用的新能源汽车包括客车、半挂牵引车和货车三大类。^[3]商用车的电动化程度在不断提高。2022年，全球电动轻型商用车销量增长超过90%，达到31万辆以上。2022年，全球共售出近6.6万辆电动公交车和6万辆中型和重型卡车，约占所有公交车销量的4.5%和卡车销量的1.2%。在政府承诺减少公共交通排放的地方，例如在人口密集的城市地区，电动公交车的销量达到了更高的份额；例如，在芬兰，2022年电动公交车的销量占比超过65%。重型汽车电动化呈现增长趋势。2022年，全球大约有220款电动重型汽车车型进入市场，使100多家原始设备制造商提供的车型总数超过800款。全球共有27个政府承诺到2040年实现100%的电动重型（ZEV）客车和卡车销售，美国和欧盟也提出了更严格的重型车辆排放标准。^[21]2022年上半年，中国的新能源商用车市场占比约7%。^[61]中国新能源商用车的产量和销量也呈上升趋势。2023年上半年，中国商用车行业产销量同比分别增长了16.9%、15.8%。2023年二季度，中国商用车产销同比分别增长了46.4%、40.4%。^[62]

2023年，新能源汽车进入了爆发式增长阶段，智能化技术取得巨大进步，电池性能也有了巨大提升，产业链不断完善，零配件的配套能力也有所提升。大部分新能源汽车制造商将混合动力技术作为重点发展方向^[14]，燃料电池技术、车身及部件轻量化技术、车辆智能化技术则是新能源汽车的技术发展方向。 ^[15]新能源汽车的发展仍受续航里程、配套设施、成本和价格等因素的制约。^[8]

2024年3月，中国工程院院士欧阳明高近日在接受记者采访时表示，预计2024年中国新能源车市场占有率将接近40%，到2025年将接近50%，到2026年将超过50%，新能源汽车将占据市场的主导地位。从产业角度来看，新能源车市场正在从增量探索发展转向存量竞争，表现出三个特征，一是新能源汽车行业自身的优胜劣汰，二是新能源汽车与燃油车的竞争进入了决战阶段，三是自主品牌与合资品牌的竞争也进入了白热化阶段。^[63]

决定新能源汽车发展趋势的关键因素依然是汽车技术的发展。混合动力技术一度是大多数整车制造商的重点发展方向，但随着电池技术的飞速发展，插电式混合动力汽车将被纯电动汽车所取代。例如，大众汽车宣布，到 2025 年，纯电动汽车将成为大众新能源汽车的主力 ; 丰田也决定重建电动汽车部门。到2025年，所有的玛莎拉蒂车型都会推出电动版本，到2030年，玛莎拉蒂全系将仅使用电力。^[14]

对汽车制造商而言，加大技术创新投入可以引领汽车技术发展，降低制造成本有助于市场份额扩张，二者的平衡是战略选择的关键。其中燃料电池技术、车身及部件轻量化技术、车辆智能化技术是未来重要的技术发展方向。 ^[15]许多厂商已经开始着手开发新的电动汽车平台，生产设计更优、重量更轻、更安全并且重心更低的电动汽车。^[64]燃料电池汽车因其长途驾驶性能，有可能成为纯电动汽车的补充，但受限于技术发展，投入产业化尚需时间。例如丰田在氢燃料电池车领域拥有很多技术专利，但依靠丰田一家公司难以将这一市场快速扩大，因此也无偿提供了约5680项专利，期待将氢燃料电池产业共同做大。^[65]

续驶里程及蓄电池供电技术是目前制约新能源汽车普及的主要因素。电池技术限制了新能源汽车的续航里程，使得一些消费者对长途驾驶的可行性产生疑虑。传统的充电方式需要较长时间才能将电池充满，影响用户的使用体验和出行的便利性。^[8]

充电桩的数量无法满足日益增长的新能源汽车用户需求，导致用户在充电时遇到困难和等待时间较长。充电桩的分布存在不均衡现象，特别是在乡村和偏远地区，充电设施缺乏，给用户的长途出行带来不便。^[8]

新能源汽车的制造成本相对较高，导致售价较传统燃油车更昂贵，使得一些消费者望而却步。新能源汽车的零部件（电池、电机、电控系统）成本较传统燃油车更高。三元锂电池和磷酸铁锂电池常用作新能源汽车的动力电池，关于动力电池的成本组成，其中正极材料、负极材料、隔膜和电解液分别占电池成本的45%、10%、10%和10%，仅正极材料成本就占整车成本的20%左右。永磁同步电机是新能源汽车市场的主流电机，关于永磁同步电机的成本组成，其中永磁体、定子铁芯、壳体为主要成本，分别占电机成本的45%、17%和13%左右。^[8][66][67]

比亚迪成立于1995年2月，业务布局涵盖电子、汽车、新能源和轨道交通等领域，是香港和深圳上市公司，营业额和总市值均超过千亿元。比亚迪是全球率先同时拥有电池、电机、电控三大新能源汽车核心技术的车企。其中，电池2018年产能达到28GWh，是全球领先的动力电池生产者。2008年，比亚迪推出全球首款插电式混合动力轿车F3DM，第一代DM双模技术投入市场。2013年，比亚迪秦上市，并在上市后连续20个月在国际（新能源车）销量中排名前三，宣告DMII第二代双模技术的广泛应用。^[74][75]

特斯拉（Tesla）自创立之初，就一直影响着整个新能源汽车行业的发展，逐渐成长为全球领先的创新型汽车科技企业。特斯拉汽车公司只制造纯电动汽车，从一开始就选址在美国西部的硅谷，将自己定位为高科技公司，而非传统意义的汽车企业。特斯拉汽车集独特的造型、高效的加速、良好的操控性能与先进的技术为一身，从而使其成为公路上最快且最节省燃料的车型，品牌目标为“通过各类日益经济实惠的电动汽车加速全世界向电动出行的转变”。^[76]

蔚来成立于2014年，成立之初，公司通过产品高价和客户定位带起了话题热点，使得蔚来成功树立起高端国产新能源电车的品牌形象。蔚来的NOMI是全球首个真正投入使用的车载智能操作系统，基于车载本地计算能力和联网的云计算平台，NOMI可以用语音或触控模式与用户实现人车交互，从而满足用户不同场景的各种需求。为了缓解电动汽车最主要、最常见的充电压力，蔚来同时还投入巨大财力建设专属的能源服务体系—Nio Power。截止到2023年5月中，除了家用充电桩外，蔚来已经在全国建设了1400多座换电站、2580座充电站和70万余根第三方充电桩。^[77]

理想汽车创立于2015年7月，是一家新能源汽车公司。公司稍早前命名为“车和家”，2018年10月10日，车和家发布智能电动车品牌“理想智造”，并宣布于2018年10月18日正式发布首款没有里程焦虑的智能电动车——理想智造ONE。2019年3月，理想智造更名为“理想”。截至2023年5月31日，理想汽车在全国已有314家零售中心，覆盖124个城市；售后维修中心及授权钣bǎn喷中心319家，覆盖222个城市，到2025年，理想汽车将形成“1款超级旗舰理想MEGA+5款增程电动车型+5款高压纯电车型”的产品布局。^[78][79]

小鹏汽车成立于2014年，总部位于广州，由何小鹏、夏珩、何涛等人发起。该团队主要成员来自广汽、福特、宝马、特斯拉、德尔福、法雷奥等知名整车与大型零部件公司，以及阿里巴巴、腾讯、小米、三星、华为等知名互联网科技企业。2016年9月13日，小鹏汽车正式发布了首款车型——小鹏汽车BETA版，其定位为一款纯电动SUV。2017年10月12日，小鹏汽车首款量产车型正式下线，在互联网造车行业中率先实现量产。^[78]

小米汽车成立于2021年9月1日，总部位于北京，法定代表人为雷军，是小米集团旗下一家全资子公司。^[80][81]小米汽车有限公司经营范围包括新能源车整车制造、汽车整车及零部件的技术研发等。^[82]2023年12月28日，小米汽车举办技术发布会，旗下首款车型小米SU7亮相。^[83][84]2024年3月28日晚7时，小米SU7正式发布。^[85]

宁德时代新能源科技股份有限公司是一家成立于2011年的新能源创新科技公司。也是宝马、特斯拉、奔驰、现代等品牌的供应商。该公司首创了CTP高效成组技术，通过高集成结构设计，提升电池包体积利用率。从第一代CTP到最新的第三代麒麟电池，电池包体积利用率从55%提升到72%。三元体系的麒麟电池系统能量密度可达255Wh/kg，磷酸铁锂体系可达160Wh/kg。^[86][87]

天能电池集团股份有限公司简称天能股份，是一家以电动车环保动力电池为主，集锂离子电池、风能太阳能储能电池以及再生铅资源回收、循环利用等新能源的研发、生产、销售为一体的实业集团。是中国新能源动力电池行业领军企业，综合实力位居全球新能源企业500强、中国企业500强、中国民营企业500强、中国电池工业10强。2013年起，天能集团开始稳步发展铅蓄电池产业，加快发展锂离子电池、微型电动汽车电池、电池回收业务，完成新旧动能转换。2015年，天能集团的新能源锂电池产能已达到1.25GW·h，锂电池电芯产能达每日50万只，均为中国领先水平。凭此，天能集团曾在2015年跻jī身中国新能源汽车电池供应商前三强。^[88][89]

中国新能源汽车拉力锦标赛是由中国汽车摩托车运动联合会举办的一场比赛，比赛使用中国首创的定速拉力赛制，车手们在发车之后需依次抵达赛道上预设的景观点打卡，最终车辆抵达终点用时与规定用时之间的差距最小的参赛车辆胜出。^[90][91]2016年，中国新能源汽车拉力锦标赛首次在环洞庭湖区域的“四市一县”长沙、岳阳、常德、益阳、南县举办。2017年，赛事正式升级为“国”字号品牌赛事，除了环洞庭湖“四市一县”外，赛事还进入过北京、天津、河北、四川、环海南岛等地，2021年比赛首次来到株洲市和安化县，更大范围推动环洞庭湖区域新能源汽车产业发展。^[92]2023，中国新能源汽车拉力锦标赛在湖南衡阳、郴州举行。在3天的赛程里面安排了雨母山风景区、汝城沙洲村“半条被子”红色旅游景区、濂溪书院、东江湖风景区(小东江景区、白廊镇景区)、夏日冬泳打卡点、高椅岭、飞天山旅游区、郴州长卷文化旅游度假区等旅游胜地，并且在每个打卡点都预留了充足的游览时间。^[93]

2024年1月4日，中国国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部、市场监管总局联合发布了《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》，推动新能源汽车反向给电网送电。该意见明确，到2025年，初步建成车网互动技术标准体系，全面实施和优化充电峰谷分时电价，市场机制建设和试点示范取得重要进展；2030年，中国车网互动实现规模化应用，智能有序充电全面推广。^[94]

2024年3月16日，中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高在电动汽车百人会论坛表示，新能源汽车起火率不仅现在已经比燃油车更低，随着固态电池的投产，2030年还要降到万分之零点一。从国际上看，2018年-2023年，特斯拉没有因火灾风险召回任何车辆，其他的燃油车品牌，都因火灾风险发起了召回。随着技术的改善，新能源车的起火率发生了大幅的下降，还会继续下降。^[95]

2024年5月1日，江苏疾控微信公众号针对之前网上有热议，开电车一年腿毛掉光了，头发稀少了，人老得快了、辐射会不会致癌……驾驶新能源汽车会致癌吗？进行了回复，首先针对致癌说法没有科学依据，新能源汽车确实有辐射，但其辐射量在安全范围内。国家对电磁辐射有严格的限值要求，任何车辆在上市前都要进行“EMC测试”，即对电子产品在电磁场方面干扰大小和抗干扰能力的综合评定。当前使用的国家标准磁场辐射安全标准限值定为100μT，电场辐射安全标准为5000V/m，而新能源汽车前排磁场辐射一般为0.8-1.0μT，后排为0.3-0.5μT，车内各部分的电场辐射小于5V/m。符合国家标准的正规测试，完全可以保证车上电子产品的电磁辐射水平在国家标准之内。^[96]

1. 电池系统：在充电和放电过程中，电池会产生电磁辐射，这是由于内部化学反应而非外部电磁场的作用。因此，电池系统是新能源汽车电磁辐射的主要源头之一。2. 电动机：电动汽车的电动机也会产生一定量的电磁辐射，主要源于内部电流流动产生的磁场，频率一般较低。3. 电控系统：电控系统内的电子元件和线路工作时也会产生电磁辐射，源自电子元件工作时产生的电磁场。^[96]

为了消除公众对新能源汽车电磁辐射的过度担忧，我们提出如下建议：

1. 加强科普宣传与教育：提升公众对电磁辐射的科学认知，减少不必要的恐慌与误解。

2. 强化监管与检测：政府及相关机构应加强对新能源汽车电磁辐射的监管与检测，确保其符合国家标准与规定。

3. 消费者选购指南：消费者在购买新能源汽车时，应选择经过权威机构认证的品牌与型号，以确保自身健康与安全。^[96]

美国东部时间2024年5月10日，中国新能源车企极氪kè在纽交所上市，从品牌发布到IPO用时仅37个月，刷新了中国新能源车企史上最快上市纪录。上市首日，其股价超34%。这也是中国公司自2021年以来在美国市场募资规模最大的IPO。因为获得超额认购，极氪扩大了IPO规模。^[97]