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關鍵詞：職業院校；節能與新能源汽車專業；建設
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-C-（2013）06-0014-04
2012年3月，國家科技部《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》；2012年4月，國務院通過了《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012―2020年）》；2012年5月11日，國家質量監督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會批準《純電動乘用車技術條件》國家標準（GB/T28382-2012）并于2012年7月1日起正式實施；2012年5月30日，國務院正式通過了《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》，將新能源汽車產業列入了國家七大戰略性新興產業之一。這一系列政策文件的密集出臺，明確了我國“十二五”期間以及將來新能源汽車的發展方向。作為職業院校，肩負著為企業單位培養技術技能型人才的任務，相應的專業建設也應提到議事日程上來。
一、新能源汽車和電動汽車的含義
（一）新能源汽車
新能源汽車是指采用新型動力系統，完全或主要依靠新型能源驅動的汽車，根據《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012―2020年）》所指新能源汽車主要包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車。節能汽車是指以內燃機為主要動力系統，綜合工況燃料消耗量優于下一階段目標值的汽車。
（二）電動汽車
根據《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》，電動汽車按動力電氣化水平分為兩類：一類是全部或大部分工況下主要由電機提供驅動功率的電動汽車，被稱為“純電驅動”電動汽車，如純電動汽車、插電式電動汽車、增程式電動汽車以及燃料電池電動汽車；另一類是動力電池容量較小，大部分工況下主要由內燃機提供驅動功率的電動汽車，被叫作常規混合動力電動汽車。這表明常規混合動力汽車不是新能源汽車，實際上是一種節能汽車，它還沒有改變用內燃機作主驅動的形式。
二、節能與新能源汽車發展現狀和面臨的形勢
《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012―2020年）》明確指出，我國新能源汽車經過近10年的研究開發和示范運行，基本具備產業化發展基礎，電池、電機、電子控制和系統集成等關鍵技術取得重大進步，純電動汽車和插電式混合動力汽車開始小規模投放市場。近年來，汽車節能技術推廣應用也取得積極進展。但總體上看，我國新能源汽車整車和部分核心零部件關鍵技術尚未突破，產品成本高，社會配套體系不完善，產業化和市場化發展受到制約；汽車節能關鍵核心技術尚未完全掌握，燃料經濟性與國際先進水平相比還有一定差距，節能型小排量汽車市場占有率偏低。
節能與新能源汽車已成為國際汽車產業的發展方向，未來10年將迎來全球汽車產業轉型升級的重要戰略機遇期。目前，我國汽車產銷規模已居世界首位，預計在未來一段時期仍將持續增長，必須抓住機遇、抓緊部署，加快培育和發展節能與新能源汽車產業，促進汽車產業優化升級，實現我國由汽車工業大國向汽車工業強國轉變。《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》也指出，以美國、日本、歐盟為代表的國家和地區相繼實施了新的電動汽車發展戰略，進一步明確了產業發展方向，應加大政策扶持力度。
從技術上看，混合動力汽車技術逐步成熟，已進入產品市場競爭期，率先實現產業化，正成為汽車市場銷售新的增長點。純電動汽車電池技術進一步加速，整車產品更加接近消費者需求；世界主要汽車制造商加快了純電動汽車量產步伐；插電式混合動力作為一種具有純電動和混合動力雙重特征的電動汽車技術成為全球新的研發熱點；以電池租賃為代表的純電動汽車商業模式創新取得進展。燃料電池及燃料電池汽車技術近年來取得突破性進展，國際上各大汽車集團持續投入開展燃料電池汽車研發，燃料電池汽車整車成本顯著下降，性能指標已接近商業化水平。
經多年探索實踐，國際汽車產業界達成了電動汽車產業化戰略共識：在技術路線上，近期（2010—2015年），在依靠傳統內燃機汽車技術改進和推進車輛小型化實現降低排放目的的同時，為達到更為嚴格的節能減排法規目標要求，應盡快推進混合動力技術的應用，并發展小型純電動汽車和插電式混合動力電動車；中期（2015—2020年），在混合動力技術得到廣泛應用的基礎上，增加汽車動力系統電氣化程度，加大小型純電動汽車和插電式混合動力汽車推廣力度；在2020年之后，純電驅動技術將逐步占據主導地位，通過發展純電動汽車和燃料電池汽車，實現大幅度降低排放目標。在車型應用方面，純電動、混合動力和燃料電池三種類型的電動汽車技術各自具有最優的適用車型。對短途出行需求，可采用小型純電動汽車；對長途出行需求，主要采用混合動力汽車、插電式混合動力汽車或者燃料電池汽車。
我國高度重視電動汽車技術的發展。經過兩個五年計劃時期的科技攻關以及奧運會、世博會、“十城千輛”等示范工程的實施，我國電動汽車從無到有，在關鍵零部件、整車集成技術以及技術標準、測試技術、示范運行等方面都取得重大進展，初步建立了電動汽車技術體系，已申請專利3000余項，頒布電動汽車國家和行業標準超過56項，建成30多個新能源汽車技術創新平臺。
三、技術路線
《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012—2020年）》指出，在技術路線上以純電驅動為新能源汽車發展和汽車工業轉型的主要戰略取向，當前重點推進純電動汽車和插電式混合動力汽車產業化，推廣普及非插電式混合動力汽車、節能內燃機汽車，提升我國汽車產業整體技術水平。主要目標是產業化取得重大進展。到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量力爭達到50萬輛；到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛，燃料電池汽車、車用氫能源產業與國際同步發展；燃料經濟性顯著改善。
《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》認為，從培育戰略性新興產業角度看，發展電氣化程度比較高的“純電驅動”電動汽車是我國新能源汽車技術的發展方向和重中之重。要在堅持節能與新能源汽車“過渡與轉型”并行互動、共同發展的總體原則指導下，規劃電動汽車技術發展戰略。在技術路線上循序漸進，步驟是：（1）確立戰略，加快發展。確立“純電驅動”的技術轉型戰略，順應全球汽車動力系統電動化技術變革總體趨勢，發揮我國的有利條件和比較優勢，面向“純電驅動”實施汽車產業技術轉型戰略，加快發展“純電驅動”電動汽車產品；（2）堅持“三縱三橫”的研局。“三縱”：純電動汽車、增程式電動汽車和插電式混合動力汽車作為純電驅動汽車的基本類型；“三橫”：“電池”包括動力蓄電池和燃料電池；“電機”包括電機系統及其與發動機、變速箱總成一體化技術等；“電控”包括“電轉向”、“電空調”、“電制動”和“車網融合”等在內的電動汽車電子控制系統技術。
四、職業院校節能與新能源汽車專業建設的思路
（一）密切關注國家和地方節能與新能源汽車產業相關政策
國家層面的節能與新能源汽車產業規劃已經頒布，技術路線已經明晰，而相應的配套政策、細則、標準也必將隨之公布；同時相應地也會有地方版的政策出臺。職業院校節能與新能源汽車專業建設和發展要與政策合拍。江蘇省政府已明確支持無錫盡早進入國家新能源汽車推廣應用與示范城市行列，作為地方汽車職業院校也有了發展節能與新能源汽車專業的契機。
（二）有序有步驟地推進專業建設
中國汽車人才網2011年3月份招聘數據顯示，汽車新能源相關崗位為4521個，環比增長13.2%。重慶長安汽車新能源公司在3月份就新增招聘節能與新能源領域相關職位28個，需求人數超過150人。未來幾年中國汽車研發人才缺口將達50萬。[1]所以當前有必要啟動相關人才的培養工作，并隨著節能與新能源汽車市場規模的變化不斷調整，從開設相應課程開始、從開設特色班開始、從為示范城市培養人才開始，逐步走向開設相應專業，擴大相關人才培養數量、提升人才培養質量。
（三）與地方新能源汽車企業深入合作
職業教育要滿足地方和區域經濟發展的需要，深入校企合作，了解新能源汽車企業用人要求，進行分類歸納，使專業培養與企業生產實際相一致。[2]以江蘇省無錫汽車工程中等專業學校為例，學校地處江蘇省無錫市，可與地方的新能源汽車企業——江蘇常隆客車有限公司進行深入合作，為企業培養新能源汽車的應用人才、生產線操作人員。同時學校也與無錫公交公司有校企合作關系，目前學校在大客車專業項目上已經投入近200萬元，在硬件上已經有大客車新能源方向的教學設備，所以在進行專業建設時，可以此為基礎，進一步完善和加強節能與新能源汽車專業建設，為無錫公交公司培養節能與新能源汽車維修人才。
（四）統籌兼顧節能汽車與新能源汽車的專業方向
由于新能源汽車技術的發展是一個漸進的過程，專業建設要緊跟市場需求，所以要緊密跟蹤技術發展動態，根據節能與新能源汽車的技術路線和發展方向進行專業建設，統籌兼顧節能汽車與新能源汽車的專業建設。在近期，要注重混合動力汽車和新能源大客車的專業方向，第二階段（2015—2017年）注重插電式混合動力汽車的專業方向，第三階段（2018—2020年）要重點發展純電動汽車專業方向。
五、職業院校節能與新能源汽車
專業實訓室的規劃與建設
節能與新能源汽車專業在人才培養模式上要注意專業方向，在職業資格認證方面可以進行節能與新能源汽車維修專項技能認證，同時也要注意厚基礎、寬口徑、重實踐的人才培養思想，這是因為當前的節能與新能源汽車脫胎于傳統汽車，所以節能與新能源汽車服務人才必須具備傳統汽車的檢測與維修理論知識和實踐技能。
職業院校的專業課程和實訓室設置要充分考慮到培養學生的職業關鍵能力，對于節能與新能源汽車專業來說，也要緊緊地把握住這一點。電動汽車的關鍵技術主要有：（1）大三電——動力電池系統、驅動電機及其控制器、整車（中央）控制器；（2）小三電——電動空調、電動助力轉向、電動（助力）制動系統；（3）充電——充電機、充電樁、充電站；（4）以動力電池為核心的整車平臺——車身和底盤。綜上所述，除了傳統的汽車檢測與維修專業實訓室之外，還需重新規劃和建設節能與新能源汽車專業實訓室，如表1所示。
參考文獻：
關鍵詞：電動汽車；動力電池；產業鏈
中圖分類號：F407．61 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2550（2011）06-0001-04
Analysis of Value Chain of Electric vehicle
ZHOU Zi-rong，DENG Jun-yan，SU Xiao-huan
（Lab Center of City College，Dongguan University of Technology，Dongguan 523106，China）
Abstract：The development of electric vehicle is full range of innovation in autombile industry. Electrification will obviously change the automobile industry. Autombile industry chain won’t be derived from fuel engines，but from battery and electronic components. The industry chain of electric vehicle is analyzed in this paper，and power battery and power grid will be beneficiaries. The assembly of electric cars will be simple and the suppliers of fuel and internal combustion engine won’t be optimistic.
Key words：electric vehicle；power battery；industry chain
傳統汽車的發展，在改善居民生活的同時也產生了諸如能源、環保等方面的問題。發展汽車新能源、開發汽車新動力，成為世界汽車產業面臨十分緊迫的任務，當代融合多種高新技術而興起的純電動汽車正在引發世界汽車工業的一場變革，并由此產生了新的產業鏈。
1 電動汽車價值鏈的利益相關者
電動汽車價值鏈的利益相關者包括政府、汽車零配件生產企業、整車生產企業、銷售商、消費者、服務商、電網企業，見圖1。
1.1 政府
政府將更為積極地參與整個價值鏈。由于電動汽車是一個新興行業，電動汽車對未來的交通運輸、能源與環境保護政策的影響，是政府首要考慮的問題。政府要制定相關的行業政策，帶頭參與對充電站等電動車基礎設施建設的投資，政府還要通過多方協作、共享信息和管理投資使電動汽車行業健康發展。
美國、日本、德國和中國政府已經在這方面采取行動。中國政府正在出臺針對消費者與設備生產商的激勵政策，加速電動汽車的開發進程，截至2011年，中國已在13個城市進行大規模的電動汽車實驗性試點。
1.2 研發公司
電動汽車的結構更為簡單，零件數量將由目前的30 000個左右大大減少。在電動汽車設計方面，汽車制造企業為發動機開發和量產而苦心積累的專業技術將不再那么重要了，隨著電動化以及電機產品特有的零部件的單元化發展，有可能省去機械零件所需的整合性設計環節。世界各國已經有許多風險企業進入電動汽車領域，開始銷售從低價位到高價位的各種電動汽車，這些風險企業如Telsa、美國Fisker Automotive公司等，大部分開發都進行外包，與現有汽車制造商自己生產制造的情況相比，開發費用得以壓縮而且轉變為可變費用［1］。今后，這些新增企業混戰其中的市場競爭將進一步加速。尤其當動力系統的電動化得到加速發展時，現有汽車制造商不僅無法讓積累至今的專業技術發揮作用，現有的發動機開發技術人員等開發動力系統所需的資源也可能成為多余。
1.3 電網企業
電動汽車與電力產業密切相關，大規模使用電動汽車將開辟新的電力市場。研究數據顯示，如2020年有5 000萬輛電動車，年消耗電能將達2 000億千瓦時，以0.6元/度計算，2030年新增電能消耗將達1 200億元。毫無疑問，電網企業將是電動汽車的受益者，而供油企業的汽車市場將萎縮。
1.4 充電設施供應商
充電設施會得到發展，未來電動汽車將被更多集成到電網，為自動化供應商創造一個嶄新的商業機會。這一領域的產品包括充電站和所有相關的硬件：面板、顯示器、輸入輸出模塊、電力電子、通訊硬件等等。
1.5 電動汽車制造商和部件供應商
有能力設計并生產大型鋰電池或其它動力電池及與電動汽車動力傳動系統相關的企業能夠獲得發展。目前，動力電池的成本占電動汽車的一半，電動汽車的發展將促進動力電池產業的大發展。
1.6 內燃機汽車部件供應商
隨著傳統汽車需求的縮減，為汽車制造商提供變速器及其它發動機部件的企業正在面臨巨大風險。傳統汽車必需的關鍵資源及核心技能，例如發動機、精密加工設備和技術，由于電動汽車電氣化的大大提高，這方面的需求將大大減少。
1.7 汽車制造企業
建設傳統的汽車組裝工廠需要以億美元計算的投資，并且需要在這個工廠中將總計超過3萬件的汽車零件高效地組裝起來的專業技術。
然而隨著電動汽車的發展，可以預見不僅是研發環節，生產環節的進入門檻也將會降低。因為在電動汽車的生產中，組裝零件的一部分從機械零件變為電氣零件，由于這些零件的單元化而使得組裝數量有所減少。所以，在組裝專業技術的積累方面的競爭優勢將減少，并且隨著工廠建設的投資規模變小，汽車制造商所構筑的行業進入壁壘也將土崩瓦解，新企業進入將更容易。而現有的汽車制造商恐怕還會面臨結構性問題，即一直以來不可或缺的發動機工廠的必要性下降。
1.8 電動汽車服務商
電力與電動汽車推進系統的轉變將驅動價值鏈中專注于服務的元素發生變化，由于電動汽車所需保養維護相對較少，所以服務絕大部分收入來自于其他類型的服務，例如：建設、媒體、零售及廣告。為傳統內燃機汽車提供服務的公司將轉為電動傳動系統提供服務和提供充電、保養及駕駛者相關服務的收入。
總體而言，對于電動汽車，影響到這條價值鏈的利益相關者的三大主要因素是：1）電池生產；2）電力的使用；3）機械零部件減少。
2 電動汽車價值鏈的各環節價值分析
電動汽車價值鏈可分為三大環節：一是技術環節，包括研發、創意設計、提高生產加工技術、技術培訓等環節；二是生產環節，包括采購、系統生產、終端加工、測試、質量控制、包裝和庫存管理等分工環節；三是營銷和服務環節，包括銷售后勤、批發及零售、品牌推廣及售后服務等分工環節［2］。
就增值能力而言，以上三個環節呈現由高向低再轉向高的U形狀，即“微笑曲線”狀。價值鏈不同環節所創造的附加值是不同的，獲得的收益多少也是不一樣的。靠近U形曲線中間的環節，如加工制造、裝配等環節在價值鏈中創造出較低的附加值，因而獲得較低的收益，靠近U形曲線兩端的環節，如研發、設計、市場營銷、品牌等在價值鏈中創造出較高的附加值，因而獲得更多的收益［3］。
電動汽車研發是價值鏈的戰略環節。電動汽車的競爭實質上是科技創新的競爭，電動汽車的參與者都是通過不斷加大對研發的投入，增強自身的技術創新能力，占領技術制高點，提高對核心技術的壟斷程度，以獲取高額利潤。
隨著技術水平的不斷提高，電動汽車電動汽車生產環節的進入壁壘將不斷降低，導致越來越多的企業參與電動汽車的生產過程，這一環節的收益會減少，導致生產環節增加值不斷降低，比傳統汽車的將會低。
因此，能產生較高收益的領域越來越脫離具體生產過程而轉向無形的過程，如研發、營銷和服務等領域，因為這些活動通常是技術或知識密集型的，會形成較高的進入壁壘、較長時間的知識產權保護，如長達70年的專利技術保護和接近永久性的品牌效應，是價值鏈中收益的重要來源。
電動汽車服務業，除了傳統汽車的銷售、維修、金融（貸款，保險）、回收等行業外，還涉及到電力供給。在發展成熟的國際市場上，傳統汽車服務業創造的利潤是整個汽車產業的50%左右，許多汽車制造巨頭的經營盈利不來自汽車制造，而是依靠相關汽車服務業來創造；電動汽車將會為充電服務業帶來快速發展和利潤。
電動汽車的零部件處于創新階段，所以有著驚人的產業發展潛力。汽車的三大核心零部件是動力電池、驅動電機和整車控制器［4］，其中動力電池是電動汽車的心臟，目前電池占整個電動車成本的50%左右，如果再加上驅動系統，該占比上升至60%～70%。當然，隨著動力電池技術的發展，這一比重會降低，它在電動車里的重要性已經遠遠超過了傳統引擎在傳統汽車里的重要性。
由于電池技術是關鍵的成功因素之一，在此領域的投資非常龐大。電池的價格過高，制約了電動汽車的規模化經濟發展。當前電池的價格在4 500元千瓦時左右，預期在10年內會降至2 000元千瓦時，這主要取決于電池設計、生產流程和經濟規模的發展。其下游產業鋰是一種稀有金屬，目前，中國、澳大利亞、智利和阿根廷蘊藏豐富的鋰資源。
對于車用動力電池，正極材料、電解液及隔膜是動力電池零部件的三個投資方向。在動力電池中，正極材料、電解液及隔膜鋰電池成本的比例分別為40%、10%、20%，構成了動力電池的核心零部件，對于能夠應用到電動車上的動力電池隔膜，我國普通鋰電池隔膜的進口依存度高達80%，更先進的干法工藝生產鋰電池隔膜則還不能夠實現國產化。
《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》預計2015年中國電動汽車保有量計劃達到100萬輛，動力電池產能約達100億瓦時，未來五年中國電動汽車整個產業鏈預計會形成數千億元的“大蛋糕”。
其中以電動汽車的核心部件動力電池為例，若這100萬輛電動轎車（20千瓦輛）都裝配鋰電池，假設電池價格4 500元千瓦，粗略估算，100萬輛對應的市場規模將達到900億元。而一臺純電動汽車大約需要40～50公斤的正極材料和電解液，僅生產100萬輛電動車所需的鋰離子電池相關材料，就將是目前全球鋰電池材料總需求量的數倍。
在整個產業鏈條中，其關鍵零部件的電池、電機和電控以及其下游的基礎設施配套等，都將成為新的產業增長點。
中國在電動汽車的發展中，不應走“以市場換技術”的傳統汽車路線。在電動汽車產業領域，為防止傳統汽車領域關鍵零部件的“空心化”局面的再次出現，中國汽車必須掌握電動汽車核心的研發技術、零配件和服務等產業鏈關鍵環節，定位于自主研發創新，培養自主品牌。只要掌握了產業鏈關鍵環節，就控制了整個價值鏈，也就獲得了持續的盈利，獲得了長遠發展，從上游看，電動汽車可帶動鋼鐵、機械、橡膠、有色金屬、電池、電子、紡織等幾十個大產業特別是加工業的發展；從下游看，可帶動保險、金融、銷售、租賃、培訓、維修、充電站、餐飲等眾多服務業。品牌是電動汽車產業重要的無形資產，是其在市場競爭中取勝的法寶。企業一旦贏得顧客的信任和忠誠，形成了強大的品牌影響力，就可以用不同的形式從某一產品、產品形象、商標或是服務中重復收獲利潤。
3 結論
1）電動汽車的電動化，將使目前的汽車產業鏈發生巨大變化，政府的作用變得十分重要，電網、電動汽車及零部件制造商將會受益，而為傳統汽車制造商提供變速器、活塞及其他發動機部件的企業正在面臨巨大風險，燃油供應商也將不再是服務商。
2）電動汽車由于零件的大幅度減少及電氣零件的單元化，使電動汽車研發環節的進入門檻降低，組裝會更簡單。
3）電動汽車產業鏈中，動力電池是其中重要的部分，具有很大的不確定性，風險極高，是研發技術中的關鍵，是產業鏈關鍵環節，其它零部件生產制造的不確定性較小。
4）電動汽車的發展中，動力鋰電池在未來的十年將扮演最重要的角色，由于動力鋰電池的技術門坎最高，利潤最集中，因此成為各國廠商積極努力的方向。如何以電池為核心，形成一個完整產業群，并大幅度地降低成本，是我國應迫切思考布局的方向。
5）品牌是電動汽車產業重要的無形資產，中國在電動汽車的發展中必須培養自主品牌，建立自己的研發、關鍵零配件和服務的產業鏈。
參考文獻：
［1］ 川原英司.電動車未來十年重構汽車價值鏈［J］.創新時代，2010（11），44-47.
［2］ 王小潔.基于產業價值鏈聲的新能源汽車盈利模式構建［J］.中國商界，2010（3），196.
CEI：7月8日，中德電動汽車充電項目正式啟動。中國寄希望能夠從德國的電動汽車產業發展中得到更多的借鑒。那么，德國電動汽車產業發展的現狀如何？德國在電動汽車方面是否也同傳統汽車一樣，擁有技術上的領先和產品上的穩定性呢？
貝雅德：德國對汽車的熱情眾所周知。在我看來，德國的汽車工業擁有大量的經驗和無可爭議的能力，不論其產品是傳統汽車還是電動汽車，德國汽車制造商都因產品品質而聞名于世。目前，德國駐華大使館已經三次從德國制造商那里以出借的方式獲得純電動汽車以供使用。無論是我自己乘坐，還是我們的專業司機對這輛電動汽車的評價都很好，在幾年的使用中沒有出現過任何質量問題，不僅加速迅速而且沒有噪音，節能環保。
不過，比較可惜的是德國電動汽車的市場份額增長沒有我們當初所預期的那么快。2009年，德國政府公布了國家電動汽車發展戰略，其目標是在2020年之前實現100萬輛電動汽車投入使用。但是，實際情況卻顯得有些差強人意。我認為，這不僅僅是德國一家遭遇的情況，而是目前全世界電動汽車面臨的共同難題。盡管美國、日本等國家電動汽車應用的數量超過了德國和中國，但是，據其曾經樂觀的市場估計也都相差甚遠。
我認為，電動汽車的市場推廣將是一個長期的過程。目前，從整車產品來看，德國車企一度將主要精力放在產業布局方面，強調能源、電力、充電設施、城市智能管理等全面的“電動交通”整體方案，而不是簡單的電動汽車本身。這也是中德能夠深入合作的基礎。近年來，德國已經加大了電動汽車研發與產業化力度，幾乎所有的德國汽車制造商都進行了與電動汽車相關的生產經營活動，在此期間市場上也都有他們的電動汽車產品。我堅信，這些電動汽車也會受到中國消費者的歡迎。
CEI：德國在電動汽車推廣和標準統一方面比中國做得早，中德電動汽車合作能給中國帶來哪些經驗和解決問題的方案呢？
貝雅德：德國和中國在電動汽車領域共享一個目標：兩國都想成為電動汽車的重要制造國，并顯著提高電動汽車的使用數量。基于這一原因，兩國于2011年建立了德中電動汽車戰略合作。其中，標準的統一對于電動汽車發展有著非常重要的意義，其在德中電動汽車合作中也是重要的組成部分。
在市場全球化的時代，德國和中國的電動汽車制造商一樣，都非常希望全球范圍內適用盡可能統一的標準。同時，各個公司也通過加強彼此間的交流來推進行業標準的國際統一進程。只有這樣，才能有效地進行電動汽車的生產和國際間的銷售；也只有這樣，消費者才能買到盡可能好的電動汽車，真正從這一新型汽車中獲益。如此，中國的汽車制造商和消費者也能從中獲益。
目前，中德兩國政府的相關負責部門和兩國的企業對充電技術正進行密切的交流，以期達成一致的共同標準。其中，雙方已就充電設施的共同通信信號標準取得了一致。這將為今后達成一致的充電標準打下基礎。
現在重要的是進一步的問題：能否可以就一項技術達成一致，通過這項技術使得用一個充電設施便可實現快充和慢充？
除了按照慣例晚上充電之外，電動汽車司機也希望能夠有其他可能的選擇。例如，在高速公路旁休息時能快速給汽車的電池充電。如果我們今天就能考慮到這些需要，那么就可以節省這一部分成本，并且使充電設施在將來也同樣可靠和適用。德國和歐洲最近就“聯合充電系統”達成了一致，通過一項技術使快充和慢充同時成為了可能。在我們看來，這對于在中國的應用，也是一項出色的解決方案。
CEI：我們知道電動汽車充電項目的合作，并非簡單建設充電樁、改造插頭設置。其必將涉及更多領域，如節能、環保、智能電網、新能源裝備、城市智能管理等領域，下一步，德國與中國的技術、產業、經濟合作還將圍繞著電動汽車展開哪些合作？
Abstract： The paper is aimed at introducing the decision making method， known as "intelligent decision making method for The electric car filling in power station planning and management based on GIS". As we know， it is a fundamental method to overcome the difficulties brought by great chaos in the process of the service station management， which can only be improved by heightening the effectiveness of decision-making planning and management.Thus this paper has put forward the new method according to the characteristics and existent problems of electric car filling in power station management decision.The decision-making management system can be divided into three levels.Then the paper has put forward the general frame of the electric car filling in power station management system，with the planned strategic targets and decision analysis about respective links in the system being illustrated. Meanwhile， it is necessary to integrate the artificial intelligence with semi-structural and unstructured models of general planning through KBS to absorb the plentiful experience and knowledge accumulated for many years from planning experts so as to combine the quantitative calculation with the qualitative analysis to improve the ability of problem solving.
關鍵詞： 決策方法；電動汽車；規劃管理；GIS；人工智能
Key words： decision-making method；electric car；planning and management；geographic information system；artificial intelligence
中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）25-0031-03
0 引言
目前我國電動汽車產業發展還存在著諸多不確定性。電動汽車產業發展不如人意原因主要有：①缺乏對電動汽車產業發展規律的理性認識和對電動汽車產業扶持政策的定量和定性研究。②電動汽車產業的發展受到充電設施的嚴重制約。我國電動汽車產業仍處于商業示范階段，離大規模推廣還有很大差距。要發展電動汽車產業，必須先合理規劃建設電動汽車充換電設施。而電動汽車充換電站的選址是電動汽車充換電設施建設首要解決的問題。文獻[1]以我國電動汽車產業發展模式為研究對象，采用系統動力學的方法，提煉出對電動汽車產業發展其關系統動力學模型沒有考慮電價政策因素，使得所建的模型有一定局限性。[2]建立了記及地理因素和服務半徑的兩步篩選法，用于確定電動汽車充換電站的候選站址。[3]對電動汽車的充電設施的特點進行了總結，將充電設施劃分為示范階段、公益階段和商業運行階段，并分析了每個階段的特點，對充電設施規劃的原則、流程和模型進行了研究。[4]建立了考慮地理信息、建設成本和運行成本的綜合優化目標函數，采用量子群優化算法對城市電動汽車充電站的優化布局進行了研究。[5]將充電者充電成本和充電站投資者成本最小化作為優化目標，建立了求解模型的兩階段啟發式算法。上述文獻的研究內容主要通過求解復雜的數學模型對電動汽車的充換電站進行選址定容，但由于充換電站選址涉及因素較多，使得所建立的模型還存在不足之處。
由上知，目前適合我國電動汽車產業的發展模式還沒有確定，使得電動汽車的基礎設施規劃特別是電動汽車充換電站規劃選址存在較大風險。電動汽車充換電站的規劃要與電動汽車發展速度相匹配，超前和落后對電動汽車產業發展都不利。電動汽車充換電站的規劃一定要結合我國國情，借鑒業已得到成熟發展的電動自行車的發展經驗，形成適合我國國情的電動汽車充電電站規劃理論和方法。
1 電動汽車充換電站規劃管理與基于電力GIS的電動汽車充換電站規劃智能決策系統
1.1 電動汽車充換電站規劃管理 傳統方法多通過建立運籌學模型解決涉及系統各部分利益全局性決策問題。但模型建立的代價太高、與實際情況存在差異、求解難度高等。為解決這些缺陷，提出了電動汽車充換電站規劃管理思想，全面分析電動汽車充換電站規劃系統，從而構建出科學合理的總體戰略布局。
1.2 基于電力GIS的電動汽車充換電站規劃智能決策系統
1.2.1 決策的分類 本文提出基于電力GIS的電動汽車充換電站規劃智能決策方法。主要思路：用規劃管理思想將電動汽車充換電站規劃決策問題劃分成 3個層次。見表1。
1.2.2 總體規劃 結合上面模型，在充分調查的基礎上，統籌規劃目標，建立電動汽車充換電站的總體規劃架構，見圖1。
1.2.3 構建決策模型 首先，引入人工智能技術，構建總體規劃中半結構化與非結構化決策問題模型。從表1知，決策問題從程序化設計可以解決的結構化問題延伸到更復雜、智能化的半結構化、非結構化問題。僅依靠應用數學來構建專業模型解決定量計算已不夠，還必須引入基于知識的人工智能技術。[6]結合電動汽車充換電站規劃特點，設計了KBS（ Knowledge -Based System），見圖2。
其次，模型與GIS結合，發揮其輔助決策的作用。數學模型注重理論機理和計算方法，不重視其表現形式的研究，因而數據表達不直觀，可視性差，難被非專業用戶有效使用。另外，在電動汽車充換電站規劃管理問題的決策中，空間表達非常重要。[7]將GIS功能模塊嵌入管理模型，實現管理模型與GIS的整體結合，建立空間管理模型。管理模型與GIS集成原理見圖3。
2 基于電力GIS的電動汽車充換電站規劃智能決策支持系統的一般性模型及決策過程
2.1 一般性模型 本文決策方法的基礎是分層，高層次問題的求解建立在低層次問題。決策的一般性模型如下。規劃決策向量為PD=（pd1，pd2，…，pdn）
pdi（i=1，…，n）規劃決策變量，n規劃決策變量的數量。
子問題j的決策向量為MDj（j=1，…，m）。子問題決策模型可表達為■LPj=fj（PD，MDj），j=1，2，…，m
MDj為變量，PD為參數（ 常量）。
將戰略層次的規劃決策向量引入子問題決策模型，使不同層次的模型間建立聯系。
2.2 基于電力GIS的電動汽車充換電站規劃智能決策過程 綜上，決策過程為圖4。①用戶提供規劃決策問題相關信息，系統對提供的信息進行處理并轉換成決策問題實例描述，形成決策問題實例。②對決策問題進行劃分。搜索多屬性知識庫，若判斷該決策問題是曾求解過的問題，便應用知識庫中與之相關的經驗或模型知識進行直接求解；反之，檢索模型庫，若該決策問題可在模型庫中選擇相應模型， 即結合GIS創建空間決策模型，然后求解；否則，這個決策問題要分解為一系列子問題的集合，求解原決策問題就轉化為對每個子問題的分別求解[8]，綜合得之。③對求出的決策方案進行綜合評價，形成新的領域專家知識存入知識庫中，供以后決策用。
3 結語
本文提出了電動汽車充換電站的規劃管理思想，為電動汽車充換電站規劃系統提供全過程規劃管理方案；將戰略規劃級的大模型化簡為子系統級的小模型，利用子系統間的協調，求出滿足規劃目標的最優解，降低了求解難度系數和模型的復雜度；應用了GIS技術與人工智能技術，并集成了層次模型，提供了良好的人機對話環境，較大程度上降低了決策者的使用難度。本方法中，KBS知識庫的設計是本方法智能化的基礎。在此，要求設計KBS知識庫時，需以地區具體情況為基礎，合理借鑒其他先進城市、國家的規劃管理方法和模式，形成獨自的KBS知識庫，決策時才會有較好的智能性。
本文為實現基于電力GIS的電動汽車充換電站規劃智能決策系統提供了理論依據。
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所謂“新能源汽車”是指除汽油、柴油發動機之外所有其它能源汽車。包括燃料電池汽車、混合動力汽車、氫能源動力汽車和太陽能汽車等。其廢氣排放量比較低。據不完全統計，全世界現有超過400萬輛液化石油氣汽車，100多萬輛天然氣汽車。
2012年3月，國務院了《節能和新能源汽車產業發展規劃》。規劃指出，從技術層面看，混合動力汽車技術逐步成熟，已進入產品市場競爭期，率先實現產業化，正成為汽車市場銷售新的增長點。純電動汽車電池技術進步加速，整車產品更加接近消費者需求；世界主要汽車制造商加快了純電動汽車量產步伐；插電式混合動力作為一種具有純電動和混合動力雙重特征的電動汽車技術成為全球新的研發熱點；以電池租賃為代表的純電動汽車商業模式創新取得進展。燃料電池及燃料電池汽車技術近年來取得突破性進展，國際上各大汽車集團持續投入開展燃料電池汽車研發，燃料電池汽車整車成本顯著下降，性能指標已接近商業化水平。
規劃提出總體發展路線：“從培育戰略性新興產業角度看，發展電氣化程度比較高的純電驅動電動汽車是我國新能源汽車技術的發展方向和重中之重。要在堅持節能與新能源汽車“過渡與轉型”并行互動、共同發展的總體原則指導下，規劃電動汽車技術發展戰略。”
“十二五”將是以汽車電控化和動力混合化兩大技術相結合為標志的產品換代與產業升級期。規劃還在此戰略下，推進“三縱三橫”的基本研局，在“三縱”方面，純電動汽車、增程式電動汽車和插電式混合動力汽車作為純電驅動汽車的基本類型；燃料電池汽車作為純電驅動汽車的特殊類型繼續獨立作為一“縱”；混合動力汽車主要為常規混合動力汽車。在“三橫”方面，“電池”包括動力電池和燃料電池；“電機”包括電機系統及其與發動機、變速箱總成一體化技術等；“電控”包括“電轉向”、“電空調”、“電制動”和“車網融合”等在內的電動汽車電子控制系統技術。
下面我們就從新能源汽車領域的創業（代表：創業團隊清華“科易動力”科技公司）、學業（代表：東北大學自動化專業大四畢業生張明慧）以及企業專家（代表：“第一電動網”CEO龐義成）、高校專家（代表：北京交通大學新能源研究所黨支部書記孫丙香）等四部分，全方位解讀新能源汽車的發展前景。
電動汽車產業化年代表：
近期（2010?2015年），在依靠傳統內燃機汽車技術改進和推進車輛小型化實現降低排放的同時，為滿足更為嚴格的節能減排法規目標要求，應盡快推進混合動力技術的應用，并發展小型純電動汽車和插電式混合動力電動車；
[關鍵詞] 唐山市；電動汽車；產業；SWOT
[中圖分類號] F426 [文獻標識碼] A 文章編號：1671-0037（2014）01-10-3.5
電動汽車的發展與產業化是涉及多層次、多學科、多領域的問題，其根本是解決能源與環境危機，但其本身也存在著高度的風險。我國新能源汽車的研究與開發已經歷了一段歷程，同時也啟動了一批示范推廣試點城市，其中河北省唐山市是第二批示范城市之一。唐山市進行電動汽車的產業化具有其獨特的優勢，同時也存在巨大的風險。如技術難關的突破，資金的投入巨大，規模化市場的培養，各利益集團的平衡，跨國巨頭壟斷的應對，取代傳統能源汽車的競爭優勢等等。凡此種種，疊加復合、紛紛繁繁共同構造了電動汽車產業化發展的系列風險。本文對唐山市發展電動汽車產業的優勢與劣勢，機會和威脅進行分析。
1 唐山市發展電動汽車產業的優勢（strength）
1.1 區位優勢
唐山市位于京津冀及其腹地通向海外的咽喉，具有得天獨厚的區位優勢。交通便利，隨著曹妃甸大港和唐山機場的開發建設，形成了海、陸、空立體交通網絡，輻射到華北、東北、西北等地區，為跨區域、跨產業的資金合作、技術合作提供了更多的機會。文化濃郁，毗鄰京津，有利于接受技術輻射帶動，承接產業轉移，環渤海地區尤其是京津冀都市圈的快速發展，為唐山汽車工業的發展提供了前所未有的機遇。龍頭示范，曹妃甸作為國家循環經濟示范區，已形成大規模產業聚集的態勢，國家、省級重點項目的建設充分體現了技術運用、技術集成、技術創新和管理創新能力強、拉動輻射效果明顯的優勢，為節能環保電動汽車產業的發展提供了強大的平臺。
1.2 資源優勢
唐山市擁有相對充裕的水資源，臨港工業所依賴的煤炭、石油、鐵礦石、原鹽等資源豐富，環境容量較大，具有培育汽車制造產業的資源優勢，為發展電動汽車提供了條件。同時，唐山強大的鋼鐵和發達的機械行業為發展汽車制造奠定了堅實的產業基礎。唐山鋼鐵產能9 000萬噸，可為發展節能與新能源汽車產業提供鋼材原料。唐山的機械工業比較發達，時速350公里的動車組出自唐山。唐山愛信齒輪有限公司是汽車變速器專業化公司，隸屬于世界第四大汽車及零部件制造企業豐田公司。唐山現有電機電控、變速器、離合器、轉向節、制動盤、消聲器、減振器、蓄電池、懸掛裝置等零部件生產企業16家，以及汽車板材、高端焊機、注塑、小五金、機加工、汽車裝具等一批生產企業，整合后可形成節能與新能源汽車產業發展的支持平臺，有利于降低成本，形成產業鏈條。
1.3 政策優勢
根據國務院關于“節能減排”、“加強節能、節油工作”和“著力突破制約產業轉型升級的重要關鍵技術，精心培育一批戰略性產業”的戰略決策要求，2008年1月財政部、科技部發出了《關于開展節能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知》，首批13個城市開展節能與新能源汽車示范推廣工作，以財政政策鼓勵在公交、出租、公務和環衛等公共服務領域率先推出新能源汽車，對推廣與使用單位購買節能新能源汽車給予補助。2010年5月，唐山市被列入第二批國家節能與新能源汽車示范推廣試點城市，國家對“十城千輛”試點城市在電動汽車的生產、消費與運營等給予了稅收、補貼以及車輛管理等各方面的優惠政策，為唐山發展電動汽車產業鋪平了道路。
1.4 市場優勢
我國繼2006年超過日本成為全球第二大汽車生產國之后，在2009年又超過美國成為第一大汽車生產和消費國，擁有不斷提高購買力水平的13億人口。2010年、2011年產銷汽車均超過1 800萬輛。預計到2020年和2030年我國汽車中乘用車保有量將會達到1.5億輛和2.5億輛的規模，今后20年是中國汽車產業由大變強的奮斗、成長過程，將成為參與全球汽車市場競爭的勁旅。同時，就唐山市本身而言，擁有734萬人口，截至2011年底，全市機動車保有量150萬輛，每百戶城市居民家庭擁有家用汽車25.5輛。公路客運車1 942輛、城市公交客運車1 871輛、市內出租客運車3 605輛、旅游客運車144輛、環衛車輛319輛、郵政專用車180輛。2011年唐山市完成地區生產總值5 442.4億元，排名全國第18名，在全國所有沿海城市中排名第13名，地級市中僅次于蘇州、無錫和佛山，隨著經濟的快速發展，唐山市各類汽車消費能力大幅提高。
2 唐山市發展電動汽車產業的劣勢（weakness）
2.1 電動汽車產業化進程中生產企業尚未發揮主導作用
在我國經過兩個五年電動汽車前期的研究開發，在某些關鍵技術領域取得了突破性的進展，同時汽車制造企業也看準了新能源汽車的戰略機遇在不斷加大研發力度，并且有新型的產品投放市場并進行了商業化運行，而這些均是在政府大力推進新能源汽車的產業政策下實施的，目前尚處于政府推動主導型。唐山市作為“十城千輛”試點城市之一，在相關優惠政策的引導下，設立了唐山市電動汽車研發中心，2009年唐山市人民政府與上海汽車集團股份有限公司簽訂了《唐山曹妃甸綠色能源汽車項目合作框架協議》，引進了金能電池項目（唐海）、河北力通鋰電池正極材料項目（遷安），電動汽車產業化階段的企業主體地位尚未形成。另外從示范運行的新能源汽車的試用主要靠城市公交、大客車和出租車的數據支撐，純電動汽車的客戶主要是政府主導采購的公交集團。
2.2 先進的產業技術基礎較為薄弱
就唐山市的產業結構而言，唐山屬于資源型重工業城市，隨著煤炭資源的枯竭，唐山市實施了資源型城市轉型的戰略規劃，加快推進精品鋼材、先進裝備制造、化工、高端建材、綠色能源產業核心技術研發與產業化，實施了電動汽車、動車組、納米發電機、海洋資源利用等領域的關鍵共性技術重大科技專項，著力加快創建一批具有自主知識產權和自主品牌的優勢產品，推進了唐山戰略型新新興產業的發展。但就汽車產業而言，唐山市的產業技術基礎較為薄弱。
2.3 基礎設施的大規模建設有待開發
電動汽車的產業化運行需要完善的基礎設施的支持。純電動汽車產業化的基礎設施包括充電站網絡、車輛維修服務網絡、多種形式的電池營銷、服務網絡等。建立一定數量的公用充電站、配備專用電纜及插座等是延長行駛里程、實現純電動汽車產業化的關鍵。在一個城市內建設十幾個或數十個公用充電站，市區內的出租車、私家車、商務車均可在公用充電站快速充電。公交公司也可在終點站、始點站自行建設充電站，為本線路公交車提供充電服務，環衛車輛可在本企業的停車場內充電，同時私家車還可在晚上回家充電。唐山市為加快電動汽車的產業化步伐，已于2010年3月，建成了國內首座符合國家電網典型設計的大型充電站唐山南湖電動汽車充電站，同時市政府與華北電網有限公司簽署了《關于推進電動汽車充電設施建設戰略合作協議》。目前，唐山市委投入運行的47輛電動汽車建設了3座標準化充電站，8個充電樁。按照唐山市示范推廣實施方案至2012年底完成服務于1 052輛電動汽車的大型標準模塊化充（換）電站3座、中型整車快速補給站2座和充電樁106臺（套）的建設并投入使用的要求還有一段距離，離實現產業化的距離更大。再者，尚需建設統一規范的充電站（樁），對充電機生產和充電接口進行標準化規范，以實現社會用公交車、出租車以及其他社會用車配套的供、充電體系。另外，與此相配套的車輛的運行管理、維修服務以及電池的營銷與回收等服務完善還有待開發。
3 唐山市發展電動汽車產業的機會（opportunity）
3.1 汽車產業跨越式發展機遇
傳統汽車技術領域的落后是導致我國汽車企業經濟效益普遍較低和環境污染嚴重的重要原因之一。對美、日等傳統汽車強國來說，產品升級存在的技術障礙小，額外支付的成本也較低。而在我國，由于技術實力、品牌知名度等方面的巨大差距，我國自主品牌的汽車要想超越汽車強國，難度很大。而我國在新能源汽車領域和發達國家的差距相對要小得多，甚至在某些技術領域還處于世界先進水平，可以說新能源汽車領域是我國汽車產業獲得跨越式發展的唯一機會。未來10年是我國新能源汽車發展的戰略機遇期，中國高度重視電動汽車的發展，在2011年3月出臺的“十二五”規劃綱要中，中國把新能源汽車列為戰略性新興產業之一，提出要重點發展插電式混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車技術，開展插電式混合動力汽車、純電動汽車研發及大規模商業化示范工程，推進產業化應用。未來我國電動汽車將迎來新一輪的高速發展。恰逢此時，在這一大的國際汽車產業轉型時期，唐山緊緊抓住機遇，大力發展電動汽車產業，將有力地促進唐山經濟轉型及產業結構的調整，同時實現能源與環境問題的雙解。
3.2 符合國家新能源汽車戰略發展規劃
世界汽車產業可持續發展面臨三大挑戰：能源供應和能源安全、區域性的空氣質量及全球性的氣候變暖。車用能源及動力系統的節能環保是汽車工業可持續發展的核心問題和首要問題，能源多元化、車輛節能與輕量化、排放清潔化、動力電氣化是汽車產業發展的趨勢。集中到一點，就是要發展以電動汽車為主體的新能源汽車。通過2010年國家接連出臺的《節能與新能源汽車產業規劃（2011-2020）》征求意見稿以及《關于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》可以看出，國家對電動汽車的生產、銷售以及消費均給予較大的稅收優惠及補貼。由此，在新能源汽車的發展方向上電動汽車已成為國家主推方向。
我國汽車工業面臨產業結構調整和可持續發展的壓力，存在產業安全及經濟安全等問題，形勢十分嚴峻。一方面，石油安全成為我國汽車工業發展的第一制約因素。2009年我國石油對外依存度接近52%，預計未來會進一步增大。另一方面，我國汽車產業面臨嚴峻的節能、減排和減碳壓力，傳統汽車技術水平與國際先進水平相比還有較大差距，油耗和碳排放將成為我國汽車走向世界的主要障礙。因此，發展節能與新能源汽車，不僅成為我國汽車行業可持續發展的必然選擇，也是我國汽車人承擔社會責任的體現。為抓住汽車產業戰略轉型的有利時機，我國啟動了國家節能和新能源汽車示范工程，由中央財政安排資金給予補貼，支持大中城市示范推廣混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車等節能和新能源汽車。由此，唐山市培育電動汽車產業具有廣闊的發展前景。
3.3 國家及地方政府對電動汽車技術開發的資金支持
2009年《汽車產業調整和振興規劃》中目標之一，就是電動汽車產銷形成規模。主要任務包括：推動純電動車、充電式混合動力汽車及其關鍵零部件的產業化。政策措施有：啟動國家節能和新能源汽車示范工程，由中央財政安排資金給予補貼，支持大中城市示范推廣混合動力汽車、純電動車、燃料電池汽車等節能和新能源汽車；縣級以上城市人民政府要制訂規劃，優先在城市公交、出租、公務、環衛、郵政、機場等領域推廣使用新能源汽車；建立電動汽車快速充電網絡，加快停車場等公共場所公用充電設施建設。通過2010年國家接連出臺的《節能與新能源汽車產業規劃（2012-2020）》以及《關于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》可以看出，國家對電動汽車的生產、銷售以及消費均給予較大的稅收優惠及補貼。由此，在新能源汽車的發展方向上電動汽車已成為國家主推方向。
針對電動汽車的消費，2010年06月財政部出臺了《關于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》（財建[2010]230號），為促進新能源汽車產業的發展，財政部、科技部、工業和信息化部、國家發展改革委四部委提出將開展私人購買新能源汽車補貼試點工作，辦法針對試點城市私人購買、登記注冊和使用的新能源汽車給予一次性補助，對動力電池、充電站等基礎設施的標準化建設給予適當補助。
為促進電動汽車產業的發展，唐山市制定了節能與新能源汽車產業發展規劃，同時建立示范推廣試點專項資金，重點用于示范運營車輛補貼和支持配套設施的建設及維護保養，鼓勵各用車部門和市民購買節能與新能源汽車。唐山市政府大力支持企業產品創新、技術攻關并形成產業體系，為節能與新能源汽車示范試點提品和技術支撐，為此，市財政每年安排2 000萬元科技三項經費，用于節能與新能源汽車技術創新與服務平臺建設，支持節能與新能源汽車關鍵共性技術攻關、關鍵零部件和技術保障技術研發。另外，唐山市將節能與新能源汽車納入政府采購范圍，要求各級政府部門優先采購，并按照5%的比例逐年提高節能與新能源汽車的占有量。從2010年起，出租、電力、公務等公共用車要逐漸推廣應用節能與新能源汽車。市財政按國家補貼的20%予以匹配，視具體情況用于購車或電池租賃、電池更換、充電設施建設等。
3.4 企業的積極參與
經過近年的努力，唐山市在電動汽車產業化進程中形成了政府、企業、高校院所緊密結合的創新體系。已謀劃建設了20平方公里的曹妃甸電動汽車城，購建了以整車、電機、電池和電控系統為主的四大主導鏈，產業體系已現雛形。為加快電動汽車的產業化進程，唐山市已引資11.2億元，總投資15.8億元，推進了重大產業項目的實施。主要有上汽唐山客車有限公司新能源客車項目、曹妃甸東風純電動車項目、河北曹妃甸鋰源電動車及動力總成項目、唐山普林億威公司電機項目、金能（唐海）電池項目、河北（遷安）力通鋰電池正極材料項目、唐山安特微型電動汽車項目、北京普萊德和風帆動力電池項目、華北電網南湖充電站建設項目以及華北電網北郊換電站建設項目等，企業的積極參與構建了電池材料、電池、電機、動力總成和整車生產的完整的電動汽車產業鏈。唐山市確立的電動汽車及其關鍵零部件研究開發和技術應用的企業主體、政府引導的產業體系，為唐山電動汽車的產業化奠定了堅實的基礎。
4 唐山市發展電動汽車產業的威脅（threat）
4.1 技術專利制約
為應對日益突出的燃油供求矛盾和環境污染問題，世界主要汽車生產國紛紛加快部署，將發展新能源汽車作為國家戰略，加快推進技術研發和產業化。由于新能源汽車技術發展是一次重大的技術革命機遇，專利必將成為各國搶占這一新興技術的主戰場，目前新能源汽車專利的關鍵領域，大多已經被國外企業所壟斷。國外針對中國的專利型技術性貿易壁壘已經初見端倪，甚至有專利封鎖、合圍等布局。
就國內而言，截至3月底，我國企業申請混合動力汽車專利僅占在華申請總數2731件的38%，且主要集中于動力總成布置技術，而國外在華發明專利申請有1 691件，并且集中于控制技術等關鍵技術領域。而且，目前國內企業新能源領域專利多為外觀專利與實用新型專利，打球的居多，真正的發明專利很少。據專家介紹，目前占國內新能源汽車專利數最多的比亞迪，其900余件專利中非發明專利占到總數的60%。而在新能源汽車電池發明專利方面，有三大核心是無法繞行的，其中一個是包敷碳技術專利，后兩個是磷酸鐵鋰本身材料專利和碳熱還原技術專利，前者加拿大Phostech公司已經在華申請專利，擁有獨家使用權；后者尚未輪到中國申請專利，分別歸屬于加拿大Phostech公司和美國威能公司。
在純電動汽車領域，國內僅有4件核心專利申請，其他多為應用專利申請，同期來華發明專利申請有767件，日本、美國、韓國等排名居前。而在燃料電池汽車領域，日本豐田和美國通用兩家企業在華申請占到64%，專利布局意圖明顯。2010年，豐田和通用分別在我國電動汽車方面申請了162件和132件專利，是申請專利最多的前兩名企業。目前在電機控制領域，真正具有核心專利的企業較少，關鍵的系統芯片多為進口，由于缺乏核心專利及授權，因此生產完全受制于人。
上述分析是就國內外整體情況而言，而對于唐山市來講，以節能與新能源汽車示范為重要契機，不斷加大電動汽車的研發投入，成立了唐山市電動汽車研發中心，建設了電動汽車重點實驗室，并與中科院、清華大學、北京理工大學等多家高等院校和科研單位合作，制定了《唐山節能與新能源汽車發展技術路線圖》、《唐山市電動汽車產業發展規劃》。目前共承擔國家科技支持計劃項目1項，省科技重大項目2項，市科技計劃項目17項，取得了多項科研成果，獲得電動汽車相關專利19項。已自主研制出大功率永磁無刷直流電機、永磁無刷直流輪轂電機等純電動汽車核心部件，并在電動汽車動力總成方面取得了20多項自主知識產權成果。這些成果主要是圍繞總成技術方面，而核心關鍵技術較少。由此，唐山市電動汽車產業化發展中將受制于專利壁壘。
4.2 缺乏核心技術
和國外傳統汽車生產國家相比較而言，在新能源汽車領域我國整體技術水平差距不大，但核心技術仍需突破。早在“八五”期間，我國就成立了中國電工技術學會電動汽車研究會，電動汽車被列入國家科技攻關項目，把電動汽車的關鍵技術研究工作作為重中之重，并取得了多項關鍵技術的突破。總體而言，我國電動汽車技術與國際先進水平差距不大，一般認為差距在3～5年。只有取得核心技術的突破，我國電動車才能有望實現產業化。電動汽車的核心技術包括電池、電機和電控三部分。在這3項核心技術上，我國的技術水平都處于研發中，技術水平還比較低，國內很少有企業能全部掌握這三大技術。在電池方面，動力電池的壽命、能量密度等與汽車正常行駛的要求仍然存在很大差距，且占動力電池成本30%的電池隔膜技術仍沒有掌握，基本上以進口為主；在電機和控制系統方面，我國企業在整合元器件方面長時間沒有突破；在整車電控方面，我國起步較晚，與國外差距較大。唐山市在示范推廣及應用中，雖取得了一定的研究開發成果，但離者產業化需求還有較長的一段路程。
5 SWOT矩陣分析
SWOT矩陣分析法是一種綜合考慮組織的內部優勢、劣勢和來自外部環境的機會和威脅的系統分析方法，它是組織揚長避短、趨利避害的有效工具。根據唐山市電動汽車產業現狀和SWOT分析法原理，本文列出唐山市發展電動汽車SWOT矩陣。
6 結論
通過對唐山市電動汽車產業的SWOT矩陣分析，其產業在未來發展中有著良好的外部機遇和內部優勢，但同時，由于自身汽車產業基礎相對薄弱，并受電動汽車關鍵核心技術的影響，也面臨較大的困難與挑戰。
關鍵詞：電動汽車；技術創新；技術創新策略；
文章編號：1674-3520（2015）-05-00-01
一、我國電動汽車產業的發展現狀
我國汽車消費市場容量大，發展潛力強，但也存在著一系列的制約因素。一方面，我國傳統汽車行業發展迅速，但是起步較晚，其核心技術和關鍵零部件對國外依賴程度大，未能取得重大突破，自主創新意識和力度仍然薄弱[1]。另一方面，我國石油和天然氣匱乏，也阻礙了汽車產業的快速發展。中石油經濟技術研究院最新的《2013年國內外油氣行業發展報告》披露，2013年，我國石油和原油消費量分別達到4.98億噸和4.87億噸，同比分別增長1.7%和2.8%，石油對外依存度為58.1%，與上年基本持平。2013年天然氣需求量迅猛增長，2013年全年消費量達到1676億立方米，同比增長13.9%，天然氣進口量達到530億立方米，對外依存度達到31.6%。與此同時，我國還面臨著溫室氣體排放和環境污染等問題。在這些宏觀背景的驅動下，發展電動汽車已經成為我國汽車發展的必須策略。目前，我國電動汽車產業取得很大的進展，同時也得到了地方政府的支持。2013年我國新能源汽車產量1.75萬輛，同比增長39.7%，其中純電動汽車14243輛，插電式混合動力3290輛，電動大巴、電動出租車已經在全國大部分城市應用。電動汽車產業的興起為解決汽車行業發展的制約因素提供了契機，關系到我國能源安全、環境污染等問題能否合理解決以及提升汽車產業的競爭力。我國電動汽車起步較早，市場需求大，并且已經逐漸掌握了部分關鍵技術，而且這一產業尚不成熟，發展潛力巨大。我國發展電動汽車已經逐漸從實驗室測試步入產業化軌道，發展電動汽車的產業環境已經逐漸形成。
二、我國發展電動汽車產業存在的問題
（一）企業規模小，缺乏獨立的研究與試驗條件、跨單位、高難度的電動汽車合作創新項目的管理水平有待提高，研發能力渙散。電動汽車是高新技術聚集融合的產品，需要雄厚的科研物質技術基礎與大量的資金投入。就目前來看，由于電動汽車合作創新項目的難度較高，又缺乏高素質的管理人才，電動汽車零部件供應商的布局分散，發展不均，尚未形成協同和集群效應，所以電動汽車產業創新能力沒有體現出來，各種潛力還有待于進一步挖掘[2]。
（二）電動汽車產業化的供應鏈尚未有效建立，研發投入不足。我國的汽車零部件工業的發展已經嚴重滯后，技術水平低下，缺乏獨立的開發能力，這對我國電動汽車企業的發展是一個瓶頸。而國際汽車行業正在廣泛采用平臺戰略、零部件全球采購、系統設計、模塊化供貨。汽車材料、零部件工業規模小，在供應鏈上不管是上游的零部件供應還是下游的銷售和配套設施的完善都還遠遠沒有達到產業化的要求產品質量和服務能力都與全國先進水平有較大的差距。因此，我國電動汽車產業的發展面臨著很大的壓力和風險。
（三）電動汽車價格高、消費者購買意愿弱。巨額的研發投入、眾多新型零部件和較小的生產規模，使得電動汽車的成本居高不下。混合動力汽車的兩套動力系統增加了制造成本；純電動汽車的大容量動力電池尚未實現大規模生產，價格高，有時甚至占到了整車成本的60%。目前，市場上的電動汽車價格一般高出同級別汽油車近一倍，雖然使用費用低，但消費者仍然需要很長的時間才能收回多支出的購置費用。面對比內燃機汽車高得多的價格，許多消費者更不愿意購買電動汽車[3]。
三、促進我國電動汽車產業技術創新的對策
第一， 聯合組建研發戰略聯盟、開發共性技術。建立戰略聯盟來合作開發共性技術，是眾多人士提出解決電動汽車技術力量分散、重復研發問題的對策，可以由國內主要汽車企業和關鍵零部件企業各自拿出銷售額的一定比例的資金，并吸收大學與科研單位入股，合資組建專業化的電動汽車研發公司，國家對電動汽車科技專項經費也主要投入到研發公司。公司的部分董事由汽車工業協會和中央政府主管部門指定，各出資單位拿出部分股東大會的投票權由汽車工業協會代為行使，這樣可以避免公司被出資較多的大股東操縱，保證公司基于整個行業利益來確定研發項目。研發項目既可以由公司自己完成，也可以以招標方式委托國內外企業和研究機構通過研發外包來完成，研發成果一部分可以免費向入股單位提供，一部分可以有償轉讓給企業。
第二，增加研發的投入、建立研發中心。研發是一個高科技企業的靈魂，高技術的研究發展與應用就更要求基礎科學的發展和增加對研發的投入，成立研發中心就能夠吸引和培養企業所需要的研發人才，提高企業的技術能力。我國電動汽車產業還處于初期的成長階段，進行內部研發是最適宜的方法。同時，企業要與其他單位加強合作創新，如高等學校、科研院所、國內外相關零部件制造企業等等，充分利用企業外的科技資源為本企業服務提高企業的核心能力。
第三，打破壟斷、引導社會資本投資充電網絡建設。一些汽車企業提出讓政府來投資建設充電網絡，其實政府只需要開放充電網絡建設市場，就可以引導社會資本來完成充電網絡的建設和運營。一般情況下，充電站建設的投資規模僅為加油站投資的10%，經營利潤不會低于加油站，安全要求卻比加油站低。眾多社會資本實際上是有投資意愿的，如果能夠放松管制，開放社會資本投資充電站建設，提供高效的審批和監管服務，并在運營方面提供稅收優惠，將會極大地推動充電網絡的建設。以色列和丹麥等國運營的電池租賃與充電服務的商業模式，能大幅度降低電動汽車的價格和使用成本，值得借鑒。
四、結語
全球化能源危機日益加劇的今天，傳統汽車廠商的生存和可持續性發展受到了巨大的挑戰，各國紛紛開始進入新能源技術研究領域，企業只有進行不斷的創新才能在競爭中獲得成功，只有掌握核心技術才能在未來競爭中占有優勢。電動汽車作為新興的技術，對企業的技術研發提出了新的挑戰，有效的進行技術創新并選擇合適的策略是企業獲得持續能力的最重要源泉。
參考文獻：
[1]鳳崗瓊，程振彪.國內外汽車技術研發的現狀與趨勢[J].汽車工業研究，2011（4）.
國新能源汽車產業選擇建立汽車快速更換動力電池的商業模式將是純電動汽車快速發展的最佳解決方案。
關鍵詞：純電動汽車；換電；商業模式
中圖分類號：F204 文獻標識碼：A doi：10．39690．issn．1672-3309(s)．2011．04．03 文章編號：1672―3309(2011)04―49―02
在世界政治經濟動蕩、石油短缺、原油價格走高的背景下，只有快速發展可替代能源，并減少對石油的需求才能使世界避免遭受更為嚴重的經濟打擊。
中國的石油對外依存度高是經濟高速發展的需要。2011年1月10日，海關總署公布數據顯示，2010年全年中國進口原油2.39億噸，共花費約1萬億元人民幣，同比增長51.4％。全年中國石油對外依存度約為55％，再次破50％的警戒線。以鐵礦石作參照，十多年來，中國鋼鐵產業由于過度依賴進口，鐵礦石價格被國際三大礦石巨頭壟斷式的瘋長，從2002年每噸不足20美元，漲到2010年每噸超過120美元，中國鋼鐵產業面對著需求旺盛的鋼材市場，卻發展受困。可以預見，世界原油價格的震蕩向上，對中國的經濟增長影響將是巨大的。
2009年中國已經成為世界最大的汽車生產國。2010年保有汽車約7000萬輛。如果達到世界汽車千人保有量128輛的平均水平，中國汽車保有量應該是1.56億輛多一些。這些汽車消費的原油占中國原油消費比例將從大約占10％上升到20％。與此同時，大量的汽車，已經成為城市的主要污染源，對環境保護、交通通暢和城市秩序帶來巨大壓力。
新能源汽車作為汽車產業未來的發展方向，是汽車產業轉型規劃的重中之重。然而，其在技術、成本、配套設施等方面依然存在很大問題。
一、純電動汽車的發展
1、純電動汽車是最佳新能源車方向
按照國家發改委公告定義，新能源汽車包括混合動力電動汽車、純電動汽車(包括太陽能汽車)、燃料電池電動汽車、其他新能源(如超級電容器、飛輪等高效儲能器)汽車等。非常規的車用燃料指除汽油、柴油、天然氣、液化石油氣、乙醇汽油、甲醇、二甲醚之外的燃料。
目前國際上新能源汽車發展的主流是混合動力電動汽車、純電動汽車和燃料電池電動汽車。中國國內主流汽車制造商結合自己的優勢特點，主張或較早小規模化實踐的也是混合動力電動汽車。因為，通過研發和應用混合動力電動車可以積累發展純電動汽車和燃料電池車的經驗。燃料電池混合動力車被譽為新能源汽車發展的未來。但在解決氫能源補給方面遇到與純電動汽車一樣的缺乏基礎設施的問題，同時還面臨在能源補給站儲存氫燃料的安全問題的挑戰。純電動汽車的發展同樣被國內外專家寄予厚望，在應對石油短缺、發展低碳經濟以及解決城市空氣污染等方面都具備優勢。
2010年上海世博會，一千多輛各類新能源車包括混合動力電動車、燃料電池電動車、各類純電動汽車，其中有鋰離子動力電池純電動公交車、超級電容車、電池電容混合車、鉛酸電池的觀光電動車，經歷了6個月的運營，通過車輛及基礎設施投資對比、運營效果和成本比較，許多政府官員、企業家、工程師、投資人逐漸認為，現在發展純電動汽車的條件逐步具備，純電動汽車是當前新能源車發展的最佳方向。無獨有偶，2011年2月，有新聞報道，美國總統奧巴馬近日提出財政預算案要結束清潔柴油汽車項目的政府投資，并要求削減氫燃料電池項目的投資，將有限的資金投入到鋰離子動力電池電動車的研究推廣中。
2、純電動車的發展與存在的問題
電動汽車的創造有比內燃機汽車更早的歷史。上世紀70年代，因中東戰爭爆發石油危機，世界各國政界又著手研究替代石油的其他能源。因此，從政治經濟方面考慮，電動汽車出現了機遇。特別是近10年來，氣候變暖、地球危機等環境保護問題成為各方關心的問題，開發生產零污染交通工具成為各國所追求的目標，電動汽車的無污染特點，使其成為當代汽車發展的主要方向。
純電動汽車的三大核心部件是多源動力總成控制、驅動電機和動力電池。其中最關鍵的要數動力電池。通過各國的努力，采用鋰離子動力電池作為動力電池的純電動汽車的研發已經有了長足發展。由于動力電池能量體積比低于汽柴油，配置與汽柴油相當的體積或者相當重量的動力電池，可以獲得的車輛續駛里程只有汽柴油車輛的一半或者1／3。因此，純電動汽車要能被市場和消費者接受，最大難關在于電池。
因為有了內燃機汽車作為標桿，開發純電動汽車就出現了許多困難，比如對續駛里程的困惑等。然而，通過對比內燃機汽車與純電動汽車在續駛里程、能源補給、成本、安全性、排放等指標，可以發現純電動汽車的許多問題，更重要的是，也發現了更多吸引公眾接受和發展的優點。
3、應改變純電動汽車的發展思路
思路決定出路。純電動汽車的發展應從以下幾個方面人手：第一，從政府引導消費習慣、生活理念開始，引導純電動汽車消費市場，無論從環保還是從能源消費成本都對消費者有吸引力：第二，汽車廠商和技術人員要擺脫現有內燃機汽車的特性，設計滿足消費者需求的純電動汽車產品。比如續駛里程在100千米，絕大部分在城市內活動的消費者每天的行程不超過100千米，完全可以滿足消費者需求：第三，政府要推動純電動汽車能源補給設施的規模化、網絡化建設。
二、換電商業模式要點
1、換電與換電商業模式
換電，是相對于充電而言，是純電動汽車能源補給的一種模式。以手機電源為例，通常可以使用備用電池，采用換電池的方法替換電源，也可以通過充電器將手機與電源插座相連補充電源。幾十年來，電動汽車的發展，電能補充始終是以充電的方式進行的，由于汽車比較龐大，考慮到電池聯接安全性，又涉及到專用的換電設備設計和投資，給汽車換電池自然就不成為首選考慮。然而換電，有其必要和優勢。其必要性在于：其一，基于動力電池的專業特性，需要專門的維護，以確保其安全、使用效果和壽命延長，因此專門的能源補給設施應該具備集中式的特性，而不是分散式充電樁；其二，整車充電時間過長，采用換電模式可以解決純電動汽車能源補給效率問題。
換電商業模式的核心是車輛和電池的銷售和所屬權要分離。汽車廠在提供整車的時候，配置了合適的電池，并且確保該車輛的性能和安全。消費者只采購不帶電池的裸車部分。由電池專業維護、充電、換電的運行商來購買電池，供給消費者使用并提供服務。
2、換電商業模式是純電動車發展的解決方案
與充電模式相比較，換電模式有多方面的優勢(見表1)。基于換電模式所具備的優勢特性，將突破早期電動車發展的制約瓶頸，是純電動車發展的最佳解決方案。但值得注意的是，需要處理好以下事項：整車廠要基于共同的電池箱標準：開放式的選擇電池并接受運行商的集中管理。
三、展望
只有政府、整車廠、運行商共同參與創造新型的電動汽車商業模式，才可能真正做出符合消費者需求的電動汽車產品和服務系統，才可能更好地促進電動汽車產業化、市場化發展，以應對未來的石油危機以及低碳經濟和環境保護的要求下。
參考文獻：
[1]米歇爾?克雷爾，中東北非動蕩石油將成奢侈品[N]．中國能源報，201 1―03―07．
關鍵詞 電動汽車；電機驅動系統；教學實驗平臺
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2016）20-0050-03
Abstract Teaching experimental equipment is the material basis toculture practical ability and creative ability of students， and the im-portant link of professional curriculum system construction. Accor-ding to the teaching experimental demand ofElectric vehicle drive technology-related courses， based on the target to test evaluation forthe overall performance of the motor drive system， around the testproject of Experiments needed， the general scheme of electric vehiclemotor drive system teaching experiment platform is proposed. Andit is an equipment guarantee for training Practical ability and creativeability of students.
Key words electric vehicle； motor drive system； teaching experi-ment platform
1 前言
發展電動汽車已經上升為國家戰略。科技部明確提出，到2020年建立起完善的電動汽車動力系統科技體系和產業鏈，實現各類電動汽車的產業化，促進新能源汽車戰略新興產業進入快速成長期。
戰略性新興產業的快速發展給專業技術人才的培養提出新的要求[1-2]，為適應社會對電動汽車專業高素質、應用型技術人才的需求，南京航空航天大學金城學院車輛工程系在車輛工程專業的基礎上拓展了電動汽車專業方向，并加強了專業教學實驗設備的建設。電機驅動系統是電動汽車的“三橫”技術體系之一，是電動汽車的“心臟”，其性能的提高是電動汽車發展的關鍵。電動汽車電機驅動系統教學實驗平臺能夠測試評價電動汽車電機驅動系統的整體性能，為電動汽車驅動技術相關課程實驗提供設備保障，同時支撐相關領域的科學研究。
2 電動汽車電機驅動系統
電動汽車電機驅動系統是一個復雜的非線性系統，包括電動機、逆變器、控制器、電池組和DC-DC變換器，拓撲結構如圖1所示。電池組提供電能，由控制器控制逆變器驅動電動機，DC-DC變換器可以將電池組的電壓穩定在一個相對較高的值上，從而提高電動機的驅動性能。
優化電動汽車電機驅動系統的拓撲結構，選用高比功率的電動機，改進電動機的控制算法，這些是提高電動汽車電機驅動系統性能的主要方法，均是圍繞提高電機驅動系統的效率展開的。因此，如何精確測試電機驅動系統的效率，成為電動汽車設計人員關心的問題。電動汽車電機驅動系統教學實驗平臺正是圍繞電機驅動系統的效率測試設計開發的。
3 教學實驗需求
針對電動汽車驅動技術相關課程的教學實驗需求，教學實驗平臺應能夠測試評價電動汽車電機驅動系統的穩態性能和動態性能，以支撐開展以下實驗項目，具有綜合性和創新性的實驗項目能有效培養學生的實踐能力和創新能力[3]。
電動汽車驅動系統穩態測試實驗 穩態測試實驗是指被測電機在給定的轉速、轉矩條件下，測試電機相關工作參數，計算系統效率，評價系統性能。
實驗需要選取相應的穩態測試點，教學實驗中測試點不宜過多，因此，根據電動汽車驅動系統的運行狀況，選取有限的穩態測試點。在高功率區，驅動系統效率變化較小，可采用較大的間隔選取穩態測試點；在輕負載區，驅動系統的效率變化較大，需采用較小的間隔選取穩態測試點[4]。轉矩測試點包括1、5、10、20、50、75、100、125、150、200，單位為Nm；轉速測試點包括200、500、750、1000、1500、2000、2500、3000、4000、5000、6000、8000，單位為rpm。
電動汽車驅動系統行駛工況測試實驗 行駛工況對于電動汽車的性能參數具有決定性意義，電動汽車實際行駛中性能參數的評價依賴于具體的行駛工況。行駛工況測試實驗是指利用教學實驗平臺模擬電動汽車的行駛工況，并測試驅動電機的相關工作參數，計算系統效率，評價系統性能。
再生能量回饋實驗 再生能量回饋是電動汽車的研究熱點之一，再生能量回饋實驗有助于學生深入理解電動汽車的結構原理。實驗測試驅動系統制動時回饋給蓄電池的電流和電量，觀察電能回饋情況。
溫升實驗 電動汽車驅動電機各部分的溫度是電驅動系統的重要性能指標之一，溫升實驗可以幫助學生理解溫度在電子電氣系統中的重要性。實驗時，設定被測電機在額定轉速和額定轉矩下運行，每隔一定時間測取電機的溫度、電壓、電流等參數，觀察在溫度升高過程中被測電機的性能。
動力性能實驗 汽車的動力性能指標包括最高車速、加速時間和爬坡能力。最高車速實驗測試最高車速時被測電機的性能狀態，包括電機的效率和溫度；爬坡能力實驗測試汽車爬坡時被測電機的性能狀態；加速時間實驗測試被測電機運行到設定轉速所需要的時間。通過3個動力性能實驗，加深學生對汽車動力性能指標的理解。
4 測試項目
根據上述需求，教學實驗平臺需要開展以下測試項目：逆變器的輸入電壓、輸入電流、輸入功率，被測電機的轉速、轉矩、輸出功率，被測電機的電壓、電流、溫度，驅動系統制動時回饋給蓄電池的電能。
穩態測試實驗中，對于每個測試點，測得逆變器的輸入電壓和輸入電流，可計算出逆變器的輸入功率；測得被測電機的轉速和轉矩，可計算出被測電機的輸出功率，從而獲得電機驅動系統的效率。具體計算過程如公式（1）（2）（3）所示。
根據每個穩態測試點的電機驅動系統效率，可獲得驅動系統的整體效率分布狀況。
行駛工況測試實驗中，通過實時測量逆變器的輸入電壓和輸入電流、被測電機的轉速和轉矩，計算出電機驅動系統的效率，從而評價電機驅動系統的性能。教學實驗平臺內部存儲相關工況數據，如UDDS城市工況、HWFET高速公路工況、10―15工況、歐洲NEDC工況等，實驗時調用某種工況進行測試，可做1個行駛工況，也可循環做2～3個行駛工況。
在再生能量回饋實驗中，當驅動系統制動時，測量回饋給蓄電池的電流，從而獲得回饋電能。在溫升實驗中，測量被測電機的電壓、電流和溫度，從而觀察溫度變化時被測電機的性能指標。在動力性能實驗中，最高車速可以轉換為被測電機的最高轉速進行測量，爬坡能力可以轉換為被測電機的轉矩進行測量。
5 方案設計
電動汽車電機驅動系統教學實驗平臺設計方案如圖2所示，主要是由直流電源（蓄電池組1）、逆變器、被測電機、轉矩轉速傳感器、測功機、蓄電池組2、測控設備和總控制臺（PC機）組成。
直流電源通過逆變器逆變為交流電供給被測電機，測功機作為負載模擬電動汽車運行，制動時能量回饋給蓄電池組2。測控設備一方面采集電壓、電流、溫度、轉矩、轉速等信號并進行處理；另一方面控制被測電機和測功機的轉矩和轉速。總控制臺作為測控設備的上位機，提供人機接口。
行駛工況測試實驗中，控制被測電機和測功機的轉矩、轉速，被測電機按轉速―時間給定運行，測功機按轉矩―時間給定運行，兩個控制命令同時發送，模擬電動汽車行駛過程中的實際工況。教學實驗平臺內部存儲的行駛工況數據為汽車行駛車速，在進行工況測試之前，將汽車行駛車速轉換為電機轉速―時間工況和電機轉矩―時間工況，從而控制被測電機和測功機。轉換過程中需要結合汽車相關參數，平臺提供參數設定界面，由學生設定汽車質量、車輪半徑、迎風面積等參數，促進學生綜合運用所學知識。
最高車速和爬坡能力實驗中，將給定車速轉換為被測電機的轉速和負載的轉矩，轉速值控制被測電機，轉矩值控制測功機，從而模擬電動汽車的性能狀態。加速時間實驗中，給定車速轉換為被測電機的轉速值控制被測電機，汽車靜止時的初始轉矩值發送給測功機并實時控制測功機轉矩，當被測電機達到給定車速時停止控制。
為滿足測試需求，教學實驗平臺的各部分設備應具備相應的性能指標。被測電機選用永磁同步電機，額定功率30 kw，額定轉速3000 r/min，最高轉速8000 r/min；測功機采用電力測功機，額定功率30 kw，額定轉矩120 Nm，最大轉矩200 Nm，額定轉速3000 r/min，最高轉速8000 r/min；轉速轉矩傳感器采用光電編碼器和扭矩傳感器，轉矩測量范圍>250 Nm，轉速測量范圍>8000 rpm；電壓和電流傳感器采用霍爾效應傳感器，電壓測量范圍>500 V，電流測量范圍>250 A；溫度傳感器采用熱電偶，溫度測量范圍0～200 ℃；測控設備采用工控機[5]，數據采集系統的采樣率>100 kHz，精度與轉速轉矩傳感器匹配，采用直接轉矩控制方式控制被測電機和測功機。
6 結束語
教學實驗設備是培養學生實踐能力的硬件基礎，設計開發符合教學需求的實驗設備尤為重要。電動汽車電機驅動系統教學實驗平臺的設計從教學實驗需求出發，分析適合開設的實驗和所需測試項目，規劃總體設計方案，對電動汽車驅動技術相關課程的建設起到促進作用，為學生實踐能力和創新能力的培養提供物質基礎。
參考文獻
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