换道赛车：新能源汽车的中国道路
苗圩 著
人民邮电出版社
北京
图书在版编目（CIP）数据
换道赛车：新能源汽车的中国道路/苗圩著.--北京：人民邮电出版社，2024.1
ISBN 978-7-115-61991-4
Ⅰ.①换… Ⅱ.①苗… Ⅲ.①新能源—汽车—产业发展—研究—中国 Ⅳ.①F426.471
中国国家版本馆CIP数据核字（2023）第171139号
◆ 著 苗圩
责任编辑 韦毅 王威
责任印制 李东 焦志炜
◆ 人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
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本书系工业和信息化部原部长苗圩根据自己的亲身经历与深度思考撰写，目的在于梳理中国新能源汽车20余年发展历程的脉络，介绍相关产业政策的出台过程与落实结果，总结汽车企业竞争力升降的经验教训，探索中国汽车强国建设的基本路径，探讨全球汽车产业未来的发展趋势。
本书重点回答了业界关注的一系列重大问题：汽车产业百年未有之大变局对中国意味着什么？中国新能源汽车走过了怎样的一条发展道路？推动中国新能源汽车产业发展的主要因素有哪些？中国汽车行业管理部门和各类汽车企业在汽车产业的大变革中做了怎样的努力、克服了什么样的困难？有哪些经验教训值得总结？未来中国新能源汽车产业发展需要特别关注哪些问题？
本书旨在帮助读者充分了解未来汽车产业的演进趋势和方向，激励业界共同探索新时代汽车产业的内在发展规律，从而形成统一的认识和行动，实现建设汽车强国、引领全球汽车产业发展的宏伟目标。
从1886年第一辆汽车诞生开始，人类便在驾驭动力变革解放生产力、开拓发展空间的方向上不断前行。历经百余年的蓬勃发展，汽车产业于现代工业文明的基础和战略地位日益牢固。然而，汽车在极大地便利人类生活的同时，衍生的传统能源、生态环境和城市交通的可持续发展问题接踵而至。突破化石能源的束缚、破解大气污染的难题、实现汽车动力的二次解放，推动新能源汽车发展历史性地走到了创新密集时代的前沿。
事非经过不知难。中国汽车工业从无到有，中国快速从“自行车王国”变成“汽车大国”，是自力更生所造就，也是改革开放所成就。进入新时代，习近平总书记在2014年5月视察上汽集团时指出，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，要加大研发力度，认真研究市场，用好用活政策，开发适应各种需求的产品，使之成为一个强劲的增长点。这为我国汽车产业创新发展坚定了信心，指明了方向，提供了根本遵循。
早在21世纪初，面对世界新能源汽车方兴未艾的时代大潮，党中央、国务院审时度势，果断决策，抢抓变革机遇，启动重大科技专项，开展示范应用，实施产业规划，推动新能源汽车产业化、市场化，引领我国汽车工程科技人员和企业家们以突围的勇气以及十年磨一剑的毅力，在开放创新中与世界各国同行同台竞技，一路跋山涉水，一路攻关夺隘。20多年以后的今天，中国已成为世界上新能源汽车最大的生产国、消费国、出口国，自2015年起连续8年产销量、保有量居世界第一，2022年市场渗透率达25.6%，为世界所惊叹。新能源汽车发展的中国道路，彰显了新型举国体制的制度优势，凝聚着千百万科技工程人员的创新智慧，折射着各路领军企业家们敢为人先的胆魄意志，标志着汽车产业自主创新能力的全面提升。
站得高方能看得真。洞察汽车产业变革历程和竞争态势，正如本书的主书名——“换道赛车”，恰如其分地揭示了这个经过百年锤炼的支柱产业在新科技革命浪潮中加速裂变、不断聚变的演进格局。得益于能源、动力、信息和材料革命的强劲推动，经济和科技的新赛道上已然群雄并起：传统大企业着力变革、勇毅创新，在抢塑新平台中脱胎换骨、涅槃重生；新势力如雨后春笋应时而生，以领跑者姿态定义规则、导引风尚，展现了世界汽车舞台前所未有的蓬勃创新场景。
2020年7月，习近平总书记在视察一汽集团时，对新能源汽车的发展、智能网联技术的应用、高端品牌建设和地方政府支持汽车产业转型升级给予高度评价，对我国汽车产业高质量发展提出了新的要求。未来已来，电动化、智能化、低碳化的新赛道，必将释放新能源汽车创新创造的巨大空间。中国市场作为竞争最有效、最充分的市场，为世界新能源汽车产业发展搭建了广阔的竞争合作舞台，中国自主品牌出海也将迎来重要的窗口机遇期。百舸争流的全球新能源汽车产业潮头，中国力量备受瞩目，值得期待。
苗圩同志有着丰富的汽车行业工作经历，学汽车，干汽车，管汽车，既有掌舵大型车企的一线工作实践经验，又曾担任工业和信息化部部长职务，对新能源汽车发展倾注了大量心血。本书无疑是贯通了历史、当下和未来，既有对中国新能源汽车探索和发展的“上半场”的记录与还原，也蕴含对汽车产业在“下半场”的持续奋斗中如何“强”起来的深入思考与洞见。我和苗圩同志相识多年。在科技立项、示范应用、产业规划、市场推广和规模产业化的各个阶段，我们共同关注呼吁、积极参与，在推进我国新能源汽车产业发展的过程中并肩奋斗、一路同行。苗圩同志给我留下的深刻印象是，他总能耐心倾听，认真听取领导、专家、同行、媒体的意见，实事求是，不急不躁，拿出解决问题的建议和办法，并且在实践过程中不断完善。正如在这本书中，他纵观新能源汽车产业发展的历史和未来，抽丝剥茧，娓娓道来，真知灼见闪耀其中。
制胜新赛道，其根本在于坚实的产业创新底座和同舟共济的协同创新生态，这是历史经验给予我们的重要启示。我们要进一步发挥新型举国体制的创新制度优势，以有为之手释放蕴含在中国式现代化场景中的超大规模潜能，以投资创新就是投资未来的坚定信念，持续加大对科技研发、产业创新、政策支持等的全链条投入，前瞻布局下一代动力电池、车规级芯片、新型底盘架构、智能操作系统等前沿技术，补短板、锻长板，彻底扭转“缺芯少魂”的被动局面，着力推动跨界融合，不断增强产业链供应链韧性。要准确把握电动化、智能化、低碳化的底层逻辑，激发企业的创新主体活力，不断凝聚全行业转型升级的战略共识，以系统创新提升国际竞争位势，以开放协同营造共荣生态，面向世界，面向未来，开创在新能源汽车领域换道超车、挺立潮头的新辉煌，以高水平的科技自立自强，为中国式现代化注入强大动能。
是为序。
中国科学技术协会主席
2023年5月15日
2009年10月20日，一辆解放牌重卡驶下一汽生产线，标志着2009年度我国第1000万辆汽车诞生，这是中国汽车首次实现年产超1000万辆的历史性突破。在庆祝仪式上，有记者问我：“这次活动有什么特殊的意义？”我当时回答说，其意义在于，这一年我们将取代美国成为世界汽车产销量第一大国。记者接着追问：“中国已经是汽车大国了，但并不是汽车强国，您认为汽车强国的标志是什么？”我根据个人的工作体会，现场即兴答复道：“我认为有三个标志：第一是有产销规模进入全球前几位的汽车大企业；第二是有自己的专有技术，这些专有技术为汽车产品所广泛使用，引领全球汽车产业的发展；第三是产品不只是针对国内市场，还能够批量出口，在国际汽车市场上占有一席之地。”
一晃十几年过去了，今天回过头来看，我仍然认为这三点——具有拥有国际竞争力的企业和知名品牌，掌握世界领先的关键核心技术，以及充分开拓国内外两个市场——是汽车强国的标志性指标。
汽车是工业文明的产物，自1886年诞生至今百余年，汽车产品改变了人们的生产方式和生活方式。20世纪40年代，著名管理学家彼得·德鲁克把汽车工业称作“工业中的工业”。自1985年起，美国麻省理工学院的詹姆斯·P.沃麦克、丹尼尔·T.琼斯和丹尼尔·鲁斯3位教授用了5年时间，回顾了汽车工业的百年发展历程，详细探讨了精益生产方式的由来、要素和扩散状况。他们将研究成果出版成书——《改变世界的机器》，这个书名非常精准地浓缩了汽车产品对人类社会进步产生的重大影响。
由于汽车产业链长、社会涉及面广、全球化程度高，实现了工业化的大国往往也是汽车工业大国，完成了工业化的强国往往也是汽车强国。在全球化的影响下，很多发达国家放弃或转移了很多失去比较优势的产业，但是汽车产业是少有的例外。美国通用汽车公司第二任CEO查尔斯·欧文·威尔逊留下了一句名言：“多年以来，我始终认为，有利于美国的事情肯定也有利于通用汽车，反之亦然。”这句话真是耐人寻味。毋庸置疑，任何一国汽车行业在全球市场所处的地位，都是衡量该国工业化水平的关键指标。
也是在20世纪80年代，美国未来学家阿尔文·托夫勒的《第三次浪潮》风靡世界，书中详细阐述了由科学技术发展引起的社会各方面的变化与趋势。在他看来，人类迄今为止已经经历了农业革命和工业革命两次浪潮文明的洗礼，第二次浪潮中，工业文明渗透进了社会生活的方方面面；然而，一股崭新的浪潮正冲击着人类社会的各个领域，这就是信息革命浪潮。
托夫勒极富前瞻性的预判传入中国，启发国人探寻一条新的追赶和超越之路，信息化浪潮与中国改革开放的基本国策实现了历史性交汇。“当第三次浪潮来临的时候，无论发达国家还是发展中国家，都处在同一条起跑线上，谁抓住第三次浪潮，谁就能占领未来竞争的制高点。”这样的理念，大大激发了我国乘改革开放东风、加快推进工业化和信息化进程的信心与勇气。时至今日，互联网、大数据、人工智能、云计算等技术的应用已经在各个行业随处可见，信息化技术也极大地影响着经济、政治、社会、文化的方方面面，这种影响还在持续进行中。
我国汽车工业是在新中国成立之后，在“一穷二白”的基础上建立起来的。经过几代人的艰苦奋斗，中国已经成为名副其实的汽车大国。在中国汽车大市场的基础上，能否快速找到让中国汽车产业由大变强的新契机？如何实现从汽车大国到汽车强国的历史性跨越？这是摆在中国汽车行业从业者面前迫切且重要的问题。
在信息化大潮的冲击和影响下，全球汽车产业正经历着百年未有之大变局，我们也面临着百年一遇的“换道赛车”的历史机遇。
党的十八大以来，习近平总书记多次对我国汽车工业的发展问题做出重要指示。2014年，他在视察上汽集团时明确指出：“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。”这为我国汽车工业产业结构调整指明了方向，我国的新能源汽车发展由此驶入了快车道。
我们在工作实践中充分体会到，只有在差异化发展上寻找机会，换道赛车，我国汽车行业才有可能实现后来居上。电动化、智能化是汽车产业百年一遇之大变局的方向，它们分别代表换道竞赛“上半场”和“下半场”，而智能化“下半场”又是以电动化“上半场”为基础和前提的。我们正与强大的竞争对手同场竞技，丝毫不能懈怠，从上场的第一分钟起就必须全力以赴，争取“上半场”的主动。
在社会各界的共同努力下，经过不断探索、试错和总结，我们走出了一条发展新能源汽车的中国道路，终于在新能源汽车赛道上后来居上，实现了汽车产业的转型发展。自2015年超过美国成为全球最大的新能源汽车市场起，我国在新能源汽车领域一直保持良好的发展势头，近几年每年的产销量和累计保有量都占全球的一半左右，2021年和2022年更是实现产销量逆势“井喷式”增长。发展新能源汽车是汽车强国建设的一条必由之路、正确之路，业已成为全行业的共识。
从1953年7月15日一汽奠基那天算起，到2023年，中国汽车工业走过了足足70年的风雨历程。作为这段历程中后40年的见证者，我目睹了我国汽车行业翻天覆地的巨大变化，我为自己生活在这样一个时代，并且有机会投身到这个行业的建设中而深感荣幸和自豪。事实上，我一直把自己看作一个“汽车人”，我的求学专业、职业生涯和个人兴趣都与汽车密不可分。
2020年，我从工业和信息化部部长位置上退下来转到全国政协后，从繁忙的行业管理工作中脱身出来，有了更充裕的调研、交流、思考和写作时间，于是考虑把自己多年来关于汽车产业发展的所见所闻、所思所想记录下来，整理成书。这一方面是为我国汽车工业的发展“鼓”与“呼”；另一方面，在讲发展成绩的同时，也客观评述其中的不足和问题，透过种种现象和观点，探讨产业发展的基础逻辑，试图总结出某些带有规律性的认识，目的是让我国汽车产业发展更稳健、更健康、更有活力，争取早日实现我国的汽车强国梦。
经过三年多的写作和打磨，这本《换道赛车：新能源汽车的中国道路》终于摆在了各位读者的面前。
本书共九章，并穿插若干专题访谈，重点在于回答以下问题：汽车产业百年未有之大变局究竟意味着什么？推动中国新能源汽车产业发展的主要因素有哪些？中国汽车行业管理部门和新老汽车企业在这场大变革中做了怎样的努力，克服了什么样的困难？有哪些经验教训值得总结？未来有哪些需要特别关注的问题？进而讨论如下话题：中国作为拥有14亿多人口的泱泱大国，为什么把出行革命的载体首先落到了新能源汽车上？新能源汽车与其他选择相比有什么优势？在全球视野中，我国做出的这一选择将产生怎样的影响？国内外汽车企业的发展历程和经验教训带给我们怎样的思考？我国新能源汽车为什么能够实现突破从而领先世界？如何衡量和评价这一突破的意义？我国新能源汽车产业未来提升的最大瓶颈和障碍是什么？希望这样的探讨对读者有所启发。
本书基于我的亲身经历与思考，试图梳理中国新能源汽车这20余年发展历程的脉络，介绍相关产业政策的出台过程与落实结果，总结汽车企业竞争力升降的经验教训，探索我国汽车强国建设的基本路径，并探讨全球汽车产业未来的发展趋势。
当然，新能源汽车技术还处在演进过程中，远远没有达到完美的程度。我们的汽车产业政策也必须与时俱进，不断完善。汽车产业的智能化竞赛刚刚起步，反过来对新能源汽车发展的诸要素提出了更严苛的要求，各国新能源汽车企业的全面竞争将更加白热化。我国汽车业界同人面临着比先前更为复杂的局面，要在今后的发展中保持住既有的领先地位，发挥优势，补齐短板，容不得我们有丝毫的懈怠。
不过我相信，只要保持历史耐心和战略定力，形成统一的认识和行动，利用好各方面资源，我们完全能够百尺竿头，更进一步，实现引领全球汽车产业发展的宏伟目标。
汽车是“四个轮子加上计算机”，而且加上的还是随时随地联网的“计算机”。汽车成了大型智能移动终端，汽车产品及其技术的内涵和外延正在发生颠覆性的变化。
从1886年世界上第一辆汽车正式诞生算起，汽车作为一种重要的交通工具已经存在近140年了。在这100多年里，汽车产品的技术进步是巨大的，汽车工业的生产方式更是带动了全球工业化的进程。
21世纪以来，互联网技术广泛普及，新工业革命风起云涌，当今世界正经历一场百年未有之大变局。在这场加速演进的大变局中，汽车行业也发生了根本性的改变。改变的主要标志是电动化和智能化，其对持续存在一个多世纪的从汽车设计、生产制造到销售服务的整个产业链，甚至对用户使用都产生了巨大冲击。对全球汽车行业而言，面对这场变局，探索破解之道，既是严峻的挑战，更是难得的机遇。
在新一轮科技革命和产业变革的推动下，制造业各个行业都面临着变革，汽车行业也不例外。变化首先发生在动力系统方面，汽车的发动机由内燃机转变为电动机；其次，汽车的功能从由硬件决定转变为由软件决定；最后，汽车的供应链体系从垂直一体化体系转变为跨界融合后的网状体系。
21世纪前后，全球范围内发生了第三次工业革命，德国将它称作“工业4.0”。那么，历次工业革命和“工业几点0”是什么关系呢？
图1-1展示了从工业1.0到工业4.0的发展历程。德国所谓的“工业1.0”“工业2.0”和第一次、第二次工业革命没有什么区别，只是表述方式不同。第一次工业革命以锅炉和蒸汽机的发明与使用为标志，德国工业1.0指的是机械化。第二次工业革命以电力和内燃机的使用为标志，德国工业2.0指的是电气化。第三次工业革命以互联网技术的发明和互联网在工业各行业的应用为标志，而德国把第三次工业革命细分为两个阶段：工业3.0阶段，指的是信息化；工业4.0阶段，指的是网络化、智能化。其实这两个阶段都在进行中，直到现在还在不断发展，而且后期的发展和应用所带来的成效必定会远远超出前期已经取得的成效。把德国所称的工业3.0和工业4.0合在一起，就是统称的第三次工业革命，其标志是智能制造，包括智能化的产品、智能制造的生产过程等，简言之，就是机器取代人类去做一些更适合机器做的工作。
催生第三次工业革命最主要的动力，是计算机、互联网技术的进步和通信技术应用领域的扩大。由于二进制运算要比十进制运算容易许多，计算机的出现催生了数字技术在各行各业的应用。由于有了互联网，人们的生产方式和生活方式发生了巨大变化，数据成为像资本、土地、劳动力等一样的生产要素，而且取之不尽、用之不竭。无线通信技术的发展，不仅促进了互联网的普及，还推动了大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实等数字产业的发展。
数字经济发展是第三次工业革命的标志，数字产业化可以“无中生有”地催生如上所述的许多新兴产业，产业数字化又能使传统产业极大地提高效率、降低成本。制造业正沿着数字化、网络化、智能化的发展路径不断演进。
而汽车产业发展至今，也经历了这三次工业革命，每一次的大变革都对汽车产业产生了深远影响，历次工业革命的成果都在汽车产品上充分体现了出来。第一次工业革命奠定了汽车产品的机械性能基础，基于蒸汽机发展起来的热力学理论为研发内燃机指明了方向。在第二次工业革命中，内燃机和电气技术结合，卡尔·本茨成功发明了汽车，亨利·福特有机会在电力驱动的流水线上快速批量地生产汽车。全球范围内发生的第三次工业革命，对汽车产业的影响之深之远，大大超过了前两次工业革命：汽车动力系统的电动化蔚然成风，汽车智能化成为发展的必然趋势，传统汽车企业面临巨大的转型发展压力，汽车产业进入了前所未有的深刻变革期。
与约140年前的古典汽车相比较，现在的汽车产品发生了巨大变化。非常突出的一点是，从车灯、雨刮器、点火线圈和火花塞等必不可少的电气产品上车，到收音机、电子门锁、空调器等电子产品的应用，再到发动机电控燃油喷射系统、防抱制动系统、主动悬架系统等电控部件的配置，电子电气产品越来越多地应用到整车上，促使汽车产品拥有了很多电子控制的新功能，而每个新功能都要依靠一个电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）来操作实现。据统计，现在一辆车上使用的ECU可以多达几十个甚至超过一百个。
传统汽车的分散控制方式带来了一系列问题，不说别的，整车的线束就是不可克服的障碍。汽车从分散控制走向集中控制是必然趋势。把功能相近的多个ECU集中到一个算力和资源强大的控制器里，这就是域控制器。域控制器具有多个ECU的功能，每个ECU对应域控制器里的一个或多个应用程序，而控制执行器的底层驱动由域控制器统一管理。现在整车域控制器不再只是讨论的话题了，事实上动力总成域控制器、车身域控制器、底盘域控制器、辅助驾驶域控制器等已经陆续在一些新推出的车型中实现。过去，吉利集团的李书福说汽车不过是“四个轮子加上沙发”，借用这句话，现在我们可以说汽车是“四个轮子加上计算机”，而且加上的还是随时随地联网的“计算机”。汽车成了大型智能移动终端，汽车产品及其技术的内涵和外延正在发生颠覆性的变化。
在新能源汽车的基础上，实现整车的智能化是下一步发展的必然趋势。在新能源汽车上实现上述智能化新技术的应用比在传统汽车上要容易许多，有些智能化技术甚至只能在新能源汽车上实现。这种新能源汽车不是在燃油汽车平台上仅仅通过换装动力系统的产品（“油改电”）就能造出来的，而是出自全新设计开发的新能源汽车平台的产品。
仅就汽车产品本身而言，我认为有三个方面的根本性改变已经或者正在发生。一是动力系统的变革，一百多年来汽车使用的内燃机动力系统将转变为电动机。二是电子电气架构从分散控制转变为集中的域控制，最后实现整车计算平台集中控制，相应地，整车的软件也将从分散的嵌入式软件转变为全栈式软件。软件代替硬件定义汽车是发展的大趋势。三是产业分工正由行业自成体系向跨行业的开放合作演进，汽车行业原有的整车和零部件的垂直一体化链式供应体系被强力打破，专业化分工体系正在重塑，网状生态产业链、供应链体系正在加速构建。这意味着汽车产业技术的发展方向正在发生革命性的变化，汽车的价值、产业竞争力源泉以及参与者的角色关系都将发生天翻地覆的变化。可以说，我们正处在汽车产业发展百年一遇的历史拐点上。
引起汽车产业这场大变革的，正是深入而广泛席卷社会生产和生活的数字革命。之所以有那么多IT和互联网企业跨界进入汽车产业领域，是因为它们瞄准了数字化将给汽车产业带来的潜在巨大价值。
以太网发明人之一、3Com公司创始人罗伯特·梅特卡夫提出“梅特卡夫定律”：一个网络的价值等于该网络内节点数的平方，而且该网络的价值与联网的用户数的平方成正比。推而广之，可以预测，联网后的汽车将形成可以与计算机网络、智能手机网络相匹敌的超大规模网络，其潜在价值若能挖掘出来，将具有惊人的能量。
汽车产业的未来价值将取决于数据量，万物互联的物联网将把汽车联通起来，打造出“数据宝库”，因此网联化是这场汽车大变革的趋势之一。
电动化和智能化也是这场汽车大变革的趋势。以前，汽车行业着力研究动力总成、造型设计和底盘系统，如今，业界不断探索的是电动动力总成、智能座舱和自动驾驶。从“老三件”到“新三件”，汽车电动化、智能化的浪潮汹涌，不可阻挡。
展望未来，以无人驾驶为标志的自动驾驶功能一旦得到普及，共享化将成为汽车使用的一场革命，促进“出行即服务”的实现，这是这场汽车大变革的第四个趋势。
图1-2展示了这四个趋势，也即“新四化”。
将来的汽车不再是孤零零的“信息孤岛”，而是连接网络的终端，智能化的汽车最终将会把驾驶者从单调的驾驶行为和驾驶风险中解放出来。汽车的动力源将从造成大气污染、气候变暖且不断减少的石油资源转变为绿色能源，那时，社会不会再有尾气排放造成大气污染、气候变暖的烦恼。汽车产业终将回归出行服务的本性，共享化将产生更大的价值。
以上这四大趋势不是独立存在的，而是彼此融合，使得汽车的价值发生根本性的改变。
在世界汽车发展初期，蒸汽机、电动机、煤气发生炉等都曾用作汽车动力系统。不过后来人们在使用过程中发现这些动力系统各自存在一些难以克服的障碍，比如，电动机要使用蓄电池作为电源，而蓄电池的能量密度不足，造成电池的体积大、质量大和车辆续驶里程短的棘手问题（直到今天，类似的问题还经常被提起）。与此相反，内燃机技术及相关产品获得了长足进步，于是人们很快转向选择内燃机作为汽车动力系统。结果内燃机汽车“一统江湖”，占据了绝对主力地位。这一地位坚如磐石，延续了一百多年，一直到近些年才逐渐被动摇、削弱。
以汽油、柴油为主要燃料的汽车在全球的广泛普及，带来了大量石油消耗的能源问题。
亨利·福特发明流水线大批量生产方式后，汽车的价格大幅度下降，T型车获得了巨大的市场成功。福特的创新让美国成为“车轮上的国度”，大批汽车制造工厂在底特律建立起来，汽车产业成为美国最大的产业之一，这是美国20世纪工业迅猛发展的象征。底特律雄厚的制造能力帮助美国取得了第二次世界大战的胜利，也打下了美国在战后占据全球经济霸主地位的基础。美国的汽车年产销量在1965年就突破了1000万辆，当年汽车保有量达到9100万辆，到1970年其汽车保有量更是首次超过1亿辆。在这一时期，欧洲、日本以及很多新兴经济体都在快速发展汽车产业。改革开放以来，我国经济飞速发展，国民生活水平不断提高，在21世纪之后，轿车开始进入普通家庭。
全球汽车保有量的增长，使得人类对石油的需求不断上升，依靠大量消耗石油的“车轮上的世界”难以为继。
美国自身就是石油生产大国，早在1920年，其石油产量就占了全球石油产量的近三分之二。但是由于汽车的大量普及，美国从20世纪50年代后期开始，就需要进口一部分石油以满足本国急剧增长的需求。
在第二次世界大战之后，由于中东地区石油的开采，全球石油供给充足，价格长期低迷。据统计，1950年到1973年期间，原油价格保持在平均每桶（约为159升）1.8美元上下，这个价格仅为同期煤炭价格的一半左右，甚至比很多地区的水还便宜。直到1973年1月，石油输出国组织（欧佩克）倾力将原油价格推升到了2.95美元/桶。也正是在这一年，埃及和叙利亚发动了对以色列的进攻，而后美国向以色列提供武器，这惹恼了欧佩克阿拉伯国家代表团，它们决定对加拿大、美国、英国、日本、荷兰五国实施石油禁运，同时逐月减少原油产量。美国等被禁运的国家虽然可以通过从非欧佩克国家进口原油来弥补从中东国家进口原油量的减少，但是中东地区原油减产使得全球原油价格大幅度上涨，仅仅两个月，石油价格就涨到近12美元/桶，这引发了1973年到1974年的第一次石油危机，原油价格飙升也让美国及其盟国的国际收支赤字扩大，对其经济产生了巨大冲击，这一时期美国不变价GDP同比增速从5.60%大幅降为-0.50%。
1979年伊朗爆发革命，推翻了巴列维政权，这使得该国原油生产陷入停顿，尽管其他欧佩克成员国努力增加产量，但仍然无法阻止原油价格的上涨。雪上加霜的是，一年后，两伊战争爆发，原油产量进一步减少，国际油价超过30美元/桶。这就是现在经常提及的第二次石油危机。
美国既是全球最大的汽车市场，又是全球最大的石油生产和进口国，两次石油危机之前，其国内的汽油价格一直处于全球最低水平。而在石油禁运前后，美国零售汽油的价格从1973年5月的每加仑（近3.785升）38.5美分上涨到1974年6月的每加仑55.1美分，短短一年多的时间里涨幅居然超过40%。全美各个加油站外等待加油的汽车排起了长队，一些州还实施了汽车分单双号加油的规定。为了减少石油消耗，美国发布了《紧急公路节能方案》。1974年，全美公路汽车限速为每小时55英里（约每小时88.5公里）。
由于此前汽油价格低廉，美国的汽车用户大多喜欢大尺寸、大排量、大功率的汽车。我国在改革开放之初进口了一些美国汽车，大家称它们“大平正方”，这形象地描述了当时美国汽车的造型。在使用这些车的过程中，我国司机对其“油老虎”的称号深有体会。
与美国汽车形成鲜明对照的是日本汽车。由于日本的一次能源几乎全部靠进口，其汽油的市场价格一直比美国高得多，因而日本汽车以小尺寸、小排量、省油著称。在两次石油危机之后，省油也成了美国一般消费者的重要偏好，日本品牌的汽车借此机会大举进入美国市场。经过多年发展，在美国汽车销售市场，日本品牌汽车现在已经占据了将近40%的份额，此升彼降，美国品牌汽车在本土市场的份额仅剩不到30%了。
2009年，全球汽车保有量首次超过10亿辆，而到2021年底，仅我国汽车保有量就超过了3亿辆。在巨大需求的拉动下，全球原油价格呈现出总体上涨、大幅波动的趋势。2008年7月，WTI原油创下每桶超过145美元的历史纪录，之后受国际金融危机的影响，当年年底又大幅下降到40美元以下，涨涨跌跌，直到现在，油价在大部分时间还维持在每桶超过80美元的水平。图1-3展示了2000年1月—2022年1月的国际原油（WTI原油）价格走势。
如今全球每年大约消耗50亿吨（约合350亿桶）原油，成品油中汽油和柴油两项总和的占比超过50%。事实上，石油供应量的变化，往往与世界经济形势、地缘冲突甚至战争的爆发息息相关。
全球汽车保有量仍在不断增长，对石油的需求量仍在不断增加，但是原油供给量却跟不上需求量的增长。据相关统计，2018年，全球石油储量约为1.651万亿桶（约合0.23万亿吨），按每年消耗50亿吨计算，还可以使用46年。当然，由于人类还会不断勘探发现新油田，原油的储采比也会随着科技的进步不断提高，石油的实际使用年限应该会比46年长。但是，对有着几千年历史的人类文明来说，百年时间几乎可以说稍纵即逝，即使再延续很多年，人类终究还是会面临无油可用的局面，必须从根本上研究解决能源资源问题。
随着汽车工业的发展和汽车的普及，汽车尾气排放带来了大气污染的问题。1943年洛杉矶发生的光化学烟雾污染事件，最早给汽车社会敲响了警钟。
洛杉矶地处美国西海岸，三面环山，一面临海，是一个气候温暖、景色宜人的地方。但是在这种地理环境下，空气不易流动，人们发现每年夏季到秋季，在气温高、湿度低的晴天中午前后，城市上空总是弥漫着浅蓝色的烟雾，整座城市变得浑浊不清，能见度极低，让人眼睛发红、咽喉肿痛、呼吸困难、头昏头疼。这就是人们所说的光化学烟雾污染。1943年后，这种情况不断恶化，甚至连远离城市100公里以外、海拔2000米的高山上都出现了大片松林枯死的现象。后来该市又发生了两次光化学烟雾污染事件：1955年，因呼吸系统衰竭而死亡的65岁以上老人超过400人；1970年，有75%以上的市民患上了红眼病。
科学家对这类事件进行认真研究后得出结论，烟雾是由汽车尾气和工业废气排放造成的，汽车尾气排放的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮是罪魁祸首。未完全燃烧的烯烃、氮氧化物被排放到大气中，在强烈的紫外线照射下，吸收了阳光的能量，由此变得不稳定，产生剧毒光化学烟雾。洛杉矶当时拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排放1000多吨碳氢化合物、300多吨氮氧化物和700多吨一氧化碳。除此之外，该市炼油厂、加油站等其他设施产生的废气排放也难逃干系。
从那时候起，美国率先关注起汽车尾气排放问题，随后该问题成为全球关注的重要议题。
在不断加大对燃油汽车尾气排放限制的同时，人们还在研究有没有完全不排放尾气的汽车。于是，用电作为能源、用电动机作为动力系统驱动汽车前行的解决方案又重新回到业界视野中。事实上，电动机作为动力系统在汽车上的应用始于19世纪30年代，比内燃机早了半个多世纪。1828年，匈牙利发明家耶德利克·阿纽什发明了直流电机。1834年，美国人托马斯·达文波特制造出世界上第一辆直流电机驱动的电动汽车，他还因此在3年后获得了美国电机行业史上第一项专利。但是受限于工艺和成本，这些发明并没有转变为适合汽车的动力。1832—1838年，苏格兰发明家罗伯特·安德森发明了搭载一次电池（不可充电）的电动马车。
世界公认的现代意义上的第一辆汽车是1886年面世的奔驰汽车，它采用内燃机作为动力系统，易挥发的汽油这才找到了用武之地。之后很长一段时间，欧洲各国对采用电动机还是内燃机作为汽车动力系统的争论十分激烈。电动汽车的百米加速时间比内燃机汽车短，不少人坚持认为电动汽车是内燃机汽车强有力的竞争对手。1900年，在巴黎世界博览会上，费迪南德-保时捷公司展出了由轮毂电机驱动的四轮电动汽车，但究竟是用内燃机还是用电动机作为汽车动力并无定论。
为世人熟知的发明大王爱迪生也曾经研究过电动汽车，他开发了可充电电池，但是可以想见，他曾面临着电池容量不够、续驶里程短的问题。而且由于电池能量密度不够，为了增加续驶里程，他不得不给汽车装载更多电池，造成车辆自重大幅度增加。一直在爱迪生身边研究内燃机的亨利·福特开发出福特T型车，一举成功，横扫市场。由于汽车的大批量生产带来成本的大幅度下降，内燃机相比电动机作为汽车动力系统的优势进一步显现。另外，炼油技术的改进使得汽油产量大幅增加，价格相对低廉。于是，内燃机成为汽车的主要动力，电动汽车的身影则逐渐在市场上消失了。
20世纪70年代初，石油危机在中东爆发，并迅速蔓延到全球。各国政府和科研机构开始寻找新的能源以及相应的载体。电动汽车重新进入了行业视野。然而，到20世纪80年代，能源危机和石油短缺的问题得到了缓解，于是电动汽车的商业化又失去了动力，当然内在的原因是蓄电池技术没有大的突破，电动汽车的发展再次受阻。
从20世纪90年代开始，在能源和环境的双重压力下，电动汽车的研发又一次进入了新的活跃期，各大汽车公司纷纷推出各自的电动汽车产品。我记得大约在1994年，通用汽车公司将其开发的Impact电动汽车运到北京做过现场演示。为了显示这款车的绿色环保，主办方给所有参加现场演示活动的观众发了一件绿色风衣外披和一顶印有通用汽车公司标志的绿色棒球帽。那天天气有点凉，我环顾左右，发现大多数人都把风衣披上了，却几乎没谁把那顶“绿帽子”戴在自己头上。
Impact是一款概念车（如图1-4所示），也是最近30多年来开发成功的第一款电动汽车。1990年，这辆车在洛杉矶车展上一亮相就引起了轰动。该车总重仅1.3吨，其中电池只占了382千克，可见这是一辆整车轻量化做得非常好的汽车。Impact从0到96公里/时的加速时间只有7.9秒，在高速公路上最高车速可以达到88公里/时，充满电可以续驶200公里。通用汽车公司以Impact的核心技术开发出一款商用轿车——EV1，之后又开发出增程式混合动力电动汽车Volt，开创了一种不同于以往纯电驱动的新模式。
记得在2002年，东风汽车公司的老领导黄正夏曾将《参考消息》上刊登的一条消息剪报交给我，那上面介绍了通用汽车公司在电动汽车的基础上，采用完整平坦的底盘“滑板式”汽车平台的做法，给我留下了深刻印象。这样的创新发展至今，当年的设想已经具备产业化的条件了。
不过很遗憾，通用汽车公司推出的上述车型都只是昙花一现，最终没有在市场上取得成功。
进入21世纪后，动力电池技术有了新进展，特别是能量密度比较高的锂电池的面世，使得发展电动汽车真正成为可行的一条道路。2006年，特斯拉与英国莲花汽车共同打造并推出了Roadster电动跑车，从0到100公里/时的加速时间只有3.7秒。也是在这一年，比亚迪公司推出了F3e纯电动汽车。此后，各大汽车公司推出了各种各样的新能源汽车，使用电动机取代内燃机作为汽车动力蔚然成风。
如上所述，用电动机驱动汽车比用内燃机驱动汽车更早，电动机结构简单，运行可靠，调速相对容易，之所以一直被市场冷落，主要还是因为受到动力电池的制约。直到今天，在同样的续驶里程条件下，汽车油箱的体积和加满一箱油后的质量都远远小于电池系统。尽管如此，比照当年通用汽车公司研发电动汽车时，动力电池还是取得了巨大进步，已经达到了基本可用的程度，其提升潜力和发展空间相当大。综上所述，可以说汽车动力系统的改变是汽车产业百年未有之大变局中的第一大变化，这一变化不论在我国还是在其他国家都在发生着，差别只是时间上有先有后而已。
我国的资源禀赋是多煤少油缺（天然）气，人均石油资源水平只有世界平均水平的六分之一，石油资源短缺问题尤为严重。1949年中华人民共和国成立时，我国的原油年产量仅12万吨。从1950年开始，我国从苏联进口原油以保障国内供给。之后很长一段时间里，为了省下汽油、柴油供更急需用油的机具使用，一些城市运营的公交车只能使用煤气作为燃料（如图1-5所示）。这些公交车早期曾使用过煤气发生炉，公交车后面要牵引一辆挂车，挂车上有煤气发生炉，通过填加煤炭生产的煤气供汽车作为燃料，后期将煤气制备改在工厂内完成，将煤气送到公交车停车场供汽车使用。这些公交车车顶装有一个大气袋，出发之前充满气，可以跑一个来回，气袋瘪了就得再充气。
1959年，王进喜来到北京参加新中国成立10周年大庆，目睹北京的公交车车顶都装着一个大大的煤气包，深受刺激。那段时间，他正参加位于黑龙江萨尔图的油田（后来被命名为“大庆油田”）开发会战，他下定决心，“宁可少活二十年，拼命也要拿下大油田”，“把‘贫油’的帽子甩进太平洋”。
正是大庆油田的成功发现和开发，以及以王进喜为代表的这一代中国石油拓荒者的奋发图强，彻底改变了中国缺油、依靠进口的局面，中国汽车再也不用“背”着煤气包运行了。王进喜率领大庆石油钻井队员人拉肩扛运送钻机（如图1-6所示）的一幕幕场景，成为一代中国人的共同记忆。
“大庆”成为全国工业战线学习的榜样，而石油工业的代表“铁人”王进喜身上体现出来的“革命加拼命”精神，成了大庆精神的核心特征。从1959年至2023年3月26日，60多年来，大庆油田一共生产原油逾25亿吨，超过我国同期原油总产量的三分之一。其中，从1976年到2002年这27年里，大庆油田持续每年高产稳产在5000万吨以上，创造了世界同类油田开发史上的奇迹，也为我国在相当长一段时间内的石油供给保障做出了很大贡献。
但是，随着时代的发展和社会的进步，特别是随着汽车普及带来的保有量持续迅速增加，从1993年开始，我国由石油净出口国转变为净进口国，2020年进口原油5.4亿吨[1]，比上一年增长7.3%，进口量占全球石油消费总量的13%，原油对外依存度曾超过73%，成为全球最大的石油进口国。从近年我国原油进口情况（如图1-7所示）可以看出，我国原油对外依存度已超过70%，对外依存度偏高成为我国能源革命面临的重要挑战。2021年，受新能源汽车保有量增长和新冠疫情的影响，我国原油进口量出现收缩，为5.1亿吨，同比略有下降；2022年继续微幅减少，同比再降0.89%。
近年，我国每年约三分之二的石油来自国外，这些石油经过加工以后，一部分提供给汽车使用，一部分提供给其他的用油机具使用，还有一部分转化为石油化工产品，例如塑料、化纤、人造橡胶等。
石油大量依赖进口给我国的能源安全带来了潜在风险。作为世界上第一大能源消费国，国际石油市场的动荡有可能会给我国的经济社会发展造成相当程度的冲击。尤其值得注意的是，我国所处的地理位置，加之内在的能源形势，有可能会加剧这种冲击，造成更大的负面影响。
当前，国际地缘政治冲突不断，第二次世界大战后形成的国际经济贸易规则也面临着重塑局面。未来，世界和局部地区的局势存在非常大的不稳定性。我国石油进口来源和海上石油运输安全的保障面临严峻挑战。
汽车动力从内燃机向电动机转变的大变革，将釜底抽薪，对解决我国石油供需矛盾起到关键性作用，大大有利于保障国家能源安全。
认识到大气污染的危害之后，世界各国政府纷纷行动起来，制定限制汽车尾气排放的技术法规，分阶段不断地加严汽车尾气排放标准。
全球汽车尾气排放标准大体上分为美国标准、欧洲标准和日本标准三大体系。
1966年，美国加利福尼亚州出台了世界上第一项有关汽车尾气排放的限制法规，之后其排放标准一直比美国联邦的排放标准更严。美国1970年成立了国家环境保护局，并制定了第一项联邦汽车尾气排放标准，开始在全美范围内限制一氧化碳的排放；1973年又针对氮氧化物的排放进行了限制，1976年进而限制碳氢化合物的排放。
1990年，加利福尼亚州制订了零排放汽车计划，要求从1998年开始，在加利福尼亚州销售的汽车中必须至少有2%是零排放汽车。也是从这一年开始，美国执行排放标准Tier 0，之后每4～5年加严一次。到目前为止，美国仍是世界上排放控制标准种类最多、要求最严的国家。
联合国欧洲经济委员会从1974年开始实施欧洲综合法规ECE15，由此统一了欧洲各国汽车尾气排放限值。欧Ⅰ排放标准从1992年开始实施，之后每隔4～5年加严一次。欧Ⅵ排放标准从2014年开始实施，该法规的实施分为两个阶段，从2014年开始第一阶段的实施，从2017年开始第二阶段的实施。与此相当的美国排放标准Tier 3也是从2017年开始实施的，实施过程中给予企业一段时间的过渡期。
比较欧洲排放标准和美国排放标准，二者在测试方法上有很大不同。欧洲采用的是稳态工况法，乘用车分为15个工况、商用车分为9个工况，在测试台上，车辆按照规定的工况稳定地运行，加载也保持固定值。这个测试方法简单易行，但是与实际使用情况相去甚远，而且在熟悉检测方法之后，设计人员可以在软件上做文章，通过控制软件，使得整车在每一个检测点上的排放都能够达标，即便其在实际使用工况中大幅度超标。这就是2015年德国大众汽车集团“造假门”暴露出来的漏洞。而美国采用的是瞬态工况法，该方法对底盘测功机等检测设备的精度要求较高，能够精确地检测每辆车在模拟行驶过程中每公里排放了多少污染物。
世界各国政府这样做的根本目的，是在让汽车方便人们出行的同时，减少汽车尾气排放对大气环境的污染。这种诉求在我国又有其特殊的现实意义。前些年，伴随着我国工业化进程，我国的环境污染特别是大气污染问题日益突出，很多城市出现雾霾天气。北京市曾对雾霾形成的原因进行过分析，最后提出的报告结论让人触目惊心——汽车尾气排放占北京大气污染排放总量的30%左右，这说明控制汽车尾气排放对减少雾霾天气发生、保护大气环境起着至关重要的作用。
由于改革开放后我国汽车产业更多的是引进欧洲技术的产品，所以包括汽车尾气排放标准在内的国家汽车类产品的技术标准大多是参照欧洲标准。2000年，我国在全国范围内开始实施《汽车排放污染物限值及测试方法》（GB 14761—1999），先在汽油车上实施国家排放标准。2001年4月，国家环境保护总局公布了《车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法》（GB 17691—2001），从这一年的7月1日开始在柴油车上实施排放标准，这标志着我国对汽车尾气排放全面实施强制性国家标准，也就是我们常说的国Ⅰ排放标准。之后，我国在2004年7月1日、2007年7月1日、2011年7月1日和2017年1月1日先后在全国范围内实施了国Ⅱ~国Ⅴ排放标准。
从国Ⅵ排放标准开始，我国将一直使用的新欧洲驾驶循环（New European Driving Cycle，NEDC）工况改为全球统一轻型车辆测试循环（Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle，WLTC）工况，测试条件与实际使用情况更加接近。WLTC工况测试体系原定2021年1月1日起在全国范围内实施，后来考虑到新冠疫情的影响，推迟到2023年7月1日起实施。
图1-8展示了我国汽车尾气排放标准的演进过程。国Ⅰ～国Ⅵ排放标准的主要限值可参见表1-1。
注：本表对比最大总质量不超过2.5吨的轻型汽车的污染物排放限值，PM在国Ⅰ、国Ⅱ中取非直喷压燃式发动机限值，国Ⅲ～国Ⅴ中取压燃式发动机限值，其他指标在国Ⅰ～国Ⅴ中取点燃式发动机限值，国Ⅵ中不作区分；CO为一氧化碳，THC为总碳氢化合物，NMHC为非甲烷碳氢化合物，NOx为氮氧化物，PM为颗粒物，PN为粒子数量。
欧洲从1992年开始正式实施欧Ⅰ排放标准，到2014年开始实施欧Ⅵ排放标准，历时20余年。我国则从2001年7月1日起开始实施国Ⅰ排放标准，到2020年7月1日开始实施国Ⅵ a排放标准，历时20年，从进程上看比欧洲晚了9年。
在实施国Ⅳ排放标准之前，我国要求的排放限值大体与欧洲相应各阶段要求的排放限值相同，不同的是，从国Ⅲ排放标准开始，我国要求新车三元催化转化器的进口端和出口端必须安装氧传感器，配置车载尾气自诊断系统。这样做的目的是保证车辆能及时地对尾气进行检测，如果尾气排放没有达标，该系统就会自动报警，转而进入系统默认模式，发动机将不能正常工作，车辆只能进入特约维修站进行检查和维护。
目前我国的国Ⅵ排放标准分为两个阶段实施：从2020年7月1日起实施国Ⅵ a排放标准，从2023年7月1日起实施国Ⅵ b排放标准。国Ⅵ a排放标准的排放限值与欧Ⅵ排放标准的排放限值相当，但其要求比美国第3阶段排放标准宽松。国Ⅵ b排放标准的排放限值基本相当于美国第3阶段排放标准中规定的2020年的平均限值，高于欧Ⅵ排放标准的排放限值。考虑到测试方法的不同，可以说国Ⅵ b排放标准是目前世界上最严格的排放标准之一。
国Ⅵ与国Ⅴ排放标准相比，一氧化碳（CO）、总碳氢化合物（THC）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）的排放标准都进一步加严。对比国Ⅵ a与国Ⅰ排放标准的排放限值可以看出，20年间，汽车尾气排放污染物限值的下降趋势还是非常明显的。
欧Ⅰ排放标准拉开了催化设备和无铅汽油使用的序幕。欧Ⅱ排放标准将4种主要的排放物限值降低到了可接受的范围。欧Ⅲ排放标准对发动机排放的碳氢化合物和氮氧化物引入了独立的检测要求。欧Ⅳ排放标准强制减少了柴油发动机排放的颗粒物和氮氧化物的排放量，同时引入了柴油颗粒过滤器（Diesel Particulate Filter，DPF），DPF能够捕获99%的排放颗粒物。欧Ⅴ排放标准强制所有于2013年1月1日及之后生产的柴油车辆必须使用DPF，同时对缸内直喷汽油发动机也做出了颗粒物排放的限制。欧Ⅵ排放标准强制规定了对柴油发动机所产生的氮氧化物减排67%的目标，同时对汽油发动机的颗粒物排放量做出了限制，允许所有汽车生产厂家使用两种技术手段来适应严格的柴油车辆排放限制：其一，液态催化剂，它可将氮氧化物转化成水分子；其二，尾气回收装置，以此减少氮氧化物的形成。
表1-2比较了欧Ⅰ～欧Ⅵ排放标准。表1-3则比较了欧Ⅵ排放标准和国Ⅵ排放标准排放主要限值。
注：对于汽油车，欧ⅤA、欧ⅤB排放标准分别于2009年9月和2011年9月开始实施；对于柴油车，欧Ⅴ排放标准于2009年9月开始实施。欧Ⅵ排放标准于2014年正式实施，但从2013年1月起，曾针对新型公交车和重型卡车先行实施。
注：欧Ⅵ排放标准采用M类车限值，国Ⅵ排放标准采用第一类车限值。
在不断加严的汽车尾气排放标准中，电子控制燃油喷射代替了传统的汽油机化油器和柴油机喷油泵。它除了可以精确控制燃油的使用量外，还为车辆建立闭环控制奠定了基础。随着标准的加严，超稀薄燃烧技术、发动机缸内直喷燃油技术、尾气颗粒物捕捉技术等大量应用于汽车上，对减少因汽车普及带来的大气污染问题也起了积极作用。
前面提到的汽车尾气中含有的几种主要排放物，并不是汽车尾气排放的全部，一般把有排放限值要求的排放物称为常规排放物。无论汽油车还是柴油车，其排放的尾气当中还会有一些非常规排放物，包括烯烃类的物质，也包括甲醛等有害气体。迄今为止，包括我国在内，世界各国对非常规排放物都还没有提出限值要求。
汽车是碳排放量比较大的工业产品之一，汽车保有量庞大，且还在不断增长，因而汽车是我们努力实现碳减排目标时必须认真对待和研究的一个领域。
汽车产品在生产和使用过程中都会排放二氧化碳，国际上一般都要计算汽车全生命周期的排放情况。
在生产环节，汽车行业虽然不属于高碳排放行业，但是在减少排放方面还是有潜力可挖的。比如，在生产中往往要使用蒸汽，过去通常是利用燃煤锅炉来得到蒸汽。燃煤过程中会产生大量二氧化碳，工业锅炉一般燃烧1吨煤要排放2.6吨二氧化碳，而火力发电厂的锅炉燃烧1吨煤只排放2.36吨二氧化碳，即如果能够使用城市火力发电厂热电联供的蒸汽，就可以减少约0.24吨的二氧化碳排放。又比如，在一些地区，可以利用车间厂房的屋顶铺设太阳能光伏电池，采用分布式清洁能源发电，其虽然不能全部替代外来电力供应，但是作为补充，也能有效减少碳排放。再比如，如果工厂内的物流运输尽可能使用电动汽车、电动叉车，也可以达到减少碳排放的目的。总而言之，从一点一滴做起，因地制宜，还是有很多减排工作可以做的。
早在2009年，欧洲、美国、日本等国家和地区就陆续开始对乘用车的二氧化碳排放提出限值目标。其中，以欧洲的要求最为严格，所有在欧洲国家销售的乘用车2015年的二氧化碳排放要达到130克/公里以下，2020年要达到95克/公里以下，2025年要达到81克/公里以下。95克/公里的限值换算成百公里油耗，相当于汽油机的4.2升、柴油机的3.8升；81克/公里的限值换算成百公里油耗，则相当于汽油机的3.6升、柴油机的3.2升。届时，达不到限值要求的公司将被处以罚款。
2017年，我国正式推出传统燃油乘用车燃料消耗量限值和新能源乘用车占比的“双积分”办法，尽管其与国外的二氧化碳排放限值目标和实施方法不尽相同，却是具有中国特色的乘用车节能降耗的有效手段。
电动汽车无疑是没有尾气排放的，既没有非常规排放，也没有二氧化碳排放。那为什么还有人质疑电动汽车的环保性呢？质疑者的论据有两点：一是我国电力以煤电为主，在电力生产过程中仍然有二氧化碳排放；二是在动力电池生产过程中相比在内燃机系统生产过程中有更多的二氧化碳排放。从油井到“车轮”，究竟是燃油汽车排放量大还是电动汽车排放量大，尚无定论。
事实上，就拿我国来说，随着这几年电力行业大力发展清洁能源的成效日益显现，质疑电动汽车电能来源环保性的声音变得越来越小。据清华大学赵福全团队的研究，以我国70%的煤电占比计算，纯电动汽车仍可比燃油汽车减碳30%。只要我们继续努力，不断提高水力、风力、太阳能光伏等发电的清洁能源占比，电动汽车的全生命周期排放情况一定会比燃油汽车更为理想。将来，随着新能源汽车保有量的不断增长，还可以发展从电动汽车到电网之间存储能源的功效，届时每一台新能源汽车就是一个储能器，可以把储存在车上的能源再回馈给电网，车主能够以此获得一定的收益，国家电网公司由此也可以减少过去建设抽水蓄能电站带来的一系列问题。
加快发展新能源汽车，是推动能源转型和实现绿色低碳的重要战略方向。
这场汽车产业大变革的第二个大变化，体现在汽车控制方式方面。具体说来，一方面，汽车产品的电子电气架构正从分散控制走向集中控制。过去，汽车使用的每一项自动化功能都是靠一个ECU实现的。电子电气架构从分散控制转变为集中的域控制，最后实现整车计算平台集中控制，这是一个大趋势。现在一些新能源汽车的新车型已经实现了域控制，下一步还将实现整车中央计算平台集中控制。
另一方面，与集中控制相匹配的是整车的软件也从分散的嵌入式软件转变为集中全栈式软件。这里的核心是整车的操作系统，它在集中的前提下实现了“双解耦”。一是将硬件和软件解耦，一个操作系统可以通过板卡驱动包驱动各种不同的异构芯片，硬件可以类似于个人计算机使用的外围设备，实现“即插即用”，所有硬件的驱动程序全部都来自操作系统软件。最新的发展是，通过虚拟分区监控器来协同各种芯片的算力，以最大限度利用“有限”的算力资源。二是将基础软件与应用软件解耦，各种各样的应用软件不需要从底层的代码写起，通过软件“中间件”，各种应用软件只要“适配”操作系统这一基础软件，就可以供用户选用。
这里需要特别说明一点，汽车功能软件归类于应用软件，但不同于App软件。功能软件决定了汽车的功能，它的装载、升级都是由汽车企业负责。用户一旦选择，就不能随意卸载。功能软件漏洞修补和升级也是由汽车企业完成的。当然，自动驾驶功能软件一旦出现重大漏洞，造成交通事故，承担责任的也是提供该软件的汽车企业。由于功能软件要与系统软件结合才能够发挥作用，汽车企业必须结合操作系统的内核、中间件一同考虑，整体谋划。有人错误地认为自动驾驶功能软件可以由系统方案供应商提供整体解决方案，在L2及以下级别的辅助驾驶技术应用上这么做还可以接受，但是到了L3及以上级别时，这样做就越来越困难。且不说费用高昂，就考虑将来在使用中出现问题都由汽车企业担责这一点，汽车企业也不应该采用“交钥匙”工程的方式，将功能软件的所有工作放手交给第三方承担。
早期的新能源汽车一般都是在燃油汽车平台的基础上，通过更换动力系统制造的，大多没有改变传统的分散控制方式，整车由电池管理系统、电机控制系统、转向系统、制动系统、车身仪表系统等多个系统分别控制，系统与系统之间只有简单的连接，做不到协同控制。
从整车平台角度观察，新能源汽车动力系统与传统的发动机动力系统布置完全不同。利用燃油汽车平台换装动力系统，而不是开发一个全新平台，仅是一种权宜之计。“油改电”算不上一个全优解决方案。后来出现了一批全新开发的新能源汽车整车平台，这些平台从一开始就使用集中域控制的操作系统平台，除了解决过去存在的上述种种问题，还为满足用户不同需要的个性化定制创造了条件。
从一定意义上说，软件定义汽车正成为现实。具有辅助驾驶功能的汽车通过软硬件协作控制汽车的“行驶、转弯、停车”操作和其他功能。说现代汽车是计算机、机器人、移动智能终端，未尝不可。
“供应链”与“产业链”这两个经济学概念密不可分。前者强调了产业链上各企业之间以及企业内各部门之间的供应关系所组成的链条，可以是链状的上下游关系，也可以是网状的供应网络关系。后者则可理解为生产各类产品或提供各类服务的企业通过分工和交易所构成的相互关联的体系。相比之下，供应链往往更突出企业内或者企业间的产品供应管理的内容。
最早的汽车企业都采用“大而全”的供应链体系，后来这种体系被因专业化分工形成的供应链体系取代。传统汽车产业的供应链是以整车企业为龙头、层级分工明确的金字塔形稳定配套体系，如图1-9所示。一般而言，汽车的车身、发动机涉及产品形象和核心性能，必须掌握在整车企业手中，其他总成和零部件基本上都外包给一级供应商（Tier 1），一级供应商再按照类似思路继续外包形成二级供应商（Tier 2）体系，以此类推。像芯片、嵌入式软件等，往往都是由二级甚至三级供应商（Tier 3）选配的。
近年来，技术进步使得总成的开发又出现了新变化，比如，虽然发动机仍然掌握在整车企业手中，但是发动机的燃油喷射系统等却大多由系统供应商提供。有实力的供应商一般同时为多家整车企业提供配套，一个系统可以适配多个车型，同时一个车型又需要由多家供应商来供货。汽车零部件企业各自在细分领域不断投入研发经费，围绕节能、减排、安全形成了一系列新技术、新工艺，有实力的企业甚至形成了全球汽车零部件的标准，推出系列化产品，并与整车企业构建起了相对稳定的合作关系。
新能源汽车的发展进一步改变了原有的供应链体系。首先，动力系统从过去的内部配套转变为外部配套。整车企业所使用的电池、电机基本上都是从供应商处采购的。跨界融合为汽车供应链体系重构带来新的机遇，进而自动驾驶汽车的研发又进一步加大了重构的范围和力度，一大批造车新势力应运而生。它们没有传统汽车企业多年形成的现实经营的“拖累”，轻装上阵，直接从全新的架构做起。传统的整车企业反而都在担心：有朝一日会不会沦为造车新势力的供应商？
新的零部件供应体系彻底改变了传统的金字塔形结构，形成了跨行业融合的网状结构，以及新型网状生态的供应链分工体系，如图1-10所示。电池企业、电机企业过去都不是汽车行业供应商，现在一跃成为新能源汽车的核心技术拥有者，这势必倒逼整车企业开放门户，开展跨行业的合作。说到底，电池管理系统、电机减速控制系统属于电子信息类产品，是融硬件和软件于一体的复杂系统，需要整车企业、电池或电机企业、电子信息行业企业携手合作；就这一点来说，电池、电机、操作系统等其实处在与整车同等重要的位置，在设计整车平台时，必须由整车企业牵头、三方面的研发人员共同努力，才能完成整车动力系统的开发。到了自动驾驶汽车发展阶段，软件的作用进一步突出，而这恰恰是传统汽车企业的短板，需要尽快补齐。整车企业特别要加快补充软件人才，尤其是负责架构设计的人才，建设团队，补上这方面的“短板”。在研发流程上，要从软硬件一体化的开发流程向软硬件分离、软件敏捷迭代方向转变。虽然汽车企业离不开外力的帮助，但绝不能都靠系统供应商。
此外，过去整车企业一般不直接过问芯片供应问题。近两年，汽车行业遇到“芯片荒”，这迫使整车企业老总都不得不到处打躬作揖，费心费力，想尽办法来解决芯片供应的问题。就集成电路行业而言，汽车芯片的要求比消费级芯片、工业级芯片都高，但是汽车行业所使用的芯片数量仅占全球芯片产量的12%左右，且要求高、品种多、批量小，因而集成电路行业并没有像对待消费类电子产品那样将其作为重点保障对象。虽然现在车规级芯片的紧张带来了价格上涨，引起了一些芯片企业的重视，但是关注是一回事，成为其供应商是另一回事。车规级芯片有其自身的标准和达标认证程序，如果不是采用垂直一体化的集成设备制造商（Integrated Device Manufacturer，IDM）模式，则还要经过芯片设计、流片、封装测试等环节，少则2～3年，多则4～5年，才有机会成为汽车企业的供应商。到了自动驾驶汽车阶段，又增加了人工智能芯片，从通用的图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA），到专用人工智能芯片，促使全球芯片行业大调整，传统的车规级芯片生产企业也不得不面对英伟达、高通、英特尔等一批车规级芯片新势力咄咄逼人的竞争。还有，随着软件定义汽车的发展，操作系统厂商开始与整车企业合作，形成开源开放的车用操作系统，进而形成整车的计算平台和产业生态，进一步延展了现代汽车供应链体系的触角。
最后，自动驾驶汽车的发展还会进一步扩大包括感知、决策、控制等在内的供应商范围。在感知方面，带动摄像头、毫米波雷达、激光雷达的发展；在决策方面，带动人工智能芯片发展；在控制系统方面，需要线控转向、线控制动等新的部件，因为到L5阶段时，会取消转向盘、加速踏板和制动踏板，这势必会带动底盘执行单元技术的进步。
需要业界高度重视的是，汽车产业供应链重塑将构建起新型产业生态，其核心诉求就是这些自动驾驶的功能安全、可靠，整车企业如果不能在这些核心领域有所作为，必然会丧失发展主动权。
[1]本书中，我国的统计数据不含港澳台地区的数据。
