話說新能源汽車

陸明、呂平（國(guó)家工程機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心） 余八一（中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心）/ 文

話說新能源汽車

陸明、呂平（國(guó)家工程機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心） 余八一（中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心）/ 文

新能源汽車，已經(jīng)在我國(guó)的節(jié)能減排戰(zhàn)略中被賦予更高的希望。

2012年，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》（簡(jiǎn)稱《發(fā)展規(guī)劃》），明確了十年內(nèi)我國(guó)新能源汽車發(fā)展的總體目標(biāo)和階段目標(biāo)，并且對(duì)新能源發(fā)展路線以及扶持政策提出了明確的要求，從財(cái)政、稅務(wù)、融資等方面給予大力支持。

將新能源汽車發(fā)展上升到國(guó)家戰(zhàn)略，以及加緊對(duì)上下游產(chǎn)業(yè)鏈條的銜接，我國(guó)新能源汽車的發(fā)展正在步入“快車道”。

一、新能源汽車的追溯

號(hào)稱“新”能源、“新”技術(shù)車，實(shí)際上并不新，早在19世紀(jì)末，由于社會(huì)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的需求開始猛增，而德國(guó)、法國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商的產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)供不應(yīng)求，在這樣的背景下，很多地方都開始了替代汽油機(jī)動(dòng)力的研究，電動(dòng)機(jī)便成了當(dāng)時(shí)的一股主要力量。由于已經(jīng)有輪轂電機(jī)專利在手，波爾舍與他的團(tuán)隊(duì)便開始著手設(shè)計(jì)一款可以應(yīng)用輪轂電機(jī)的汽車。在做了諸多嘗試之后，他將輪轂電機(jī)放在了前輪，于1898年推出了一款前輪驅(qū)動(dòng)的雙座電動(dòng)車，命名為“Lohner-Porsche”（洛納-保時(shí)捷）。這款車的設(shè)計(jì)還沒有脫離當(dāng)時(shí)馬車車廂的造型，兩個(gè)前輪使用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)，每個(gè)輪轂電機(jī)提供不到3馬力（2千瓦左右）的動(dòng)力輸出，為電機(jī)供電的鉛酸電池裝在車廂下方，由于當(dāng)時(shí)的電池能量密度低，而且電池又大又笨重，因此車輛的行駛里程較短。但是，輪轂電機(jī)的動(dòng)力輸出非常直接，不存在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率、各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶來的動(dòng)力損耗問題，所以在效率上是無可挑剔的。

那個(gè)年代，汽車比賽的用途是用來證明誰的產(chǎn)品更好更可靠，波爾舍也開始關(guān)注各種當(dāng)?shù)氐谋荣?。?duì)于波爾舍來說，有了前驅(qū)的電動(dòng)車，為剩下的兩個(gè)輪子同樣裝上輪轂電機(jī)自然不是難事，為了參加比賽沖擊速度記錄，他也確實(shí)這么做了。于是，四個(gè)車輪都裝備有輪轂電機(jī)的“洛納-保時(shí)捷”電動(dòng)車便光榮地成為了世界上第一輛四輪驅(qū)動(dòng)的汽車，也是世界上第一輛擁有四輪制動(dòng)系統(tǒng)的汽車，這輛車子據(jù)說打破了一些速度記錄，在一百年前被人們用“飛快”來形容。不過“四驅(qū)”并沒在性能上給這輛車帶來更多優(yōu)點(diǎn)，為了給四個(gè)輪轂電機(jī)提供電力并保證足夠的行駛里程，這輛車僅僅是電池組的重量就有1.8噸，相當(dāng)于一輛奧迪A6L的整備質(zhì)量了。

雖然電動(dòng)車引起了空前的關(guān)注，但是電池過于笨重，行駛里程短的問題成了它最大的軟肋，如何能讓電動(dòng)車跑的更遠(yuǎn)又不用增加電池重量呢？指望當(dāng)時(shí)的電池技術(shù)是不可能了。在洛納-保時(shí)捷電動(dòng)車引起轟動(dòng)的同一年，波爾舍想出了“自產(chǎn)自銷”的辦法：給電動(dòng)車裝上一臺(tái)發(fā)電機(jī)！而用普通的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，這樣一來，就不需要再攜帶過多的電池組了。這就是最早的串聯(lián)混合動(dòng)力車，這種使用電能來傳遞能量的方式也被叫做“電傳動(dòng)”，目前已廣泛應(yīng)用在機(jī)車及大型工程車輛上。

由于石油的大量開采和廉價(jià)使用，使汽柴油驅(qū)動(dòng)成為汽車的傳統(tǒng)動(dòng)力，各大公司雖然都保留團(tuán)隊(duì)對(duì)傳統(tǒng)能源以外車型的研究和開發(fā)，但都沒有達(dá)到量產(chǎn)和大量使用的階段。但隨著對(duì)石油資源依賴度的提高，大氣污染和交通擁堵問題突出，發(fā)展新能源汽車成為調(diào)整我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的必然選擇，而國(guó)家電網(wǎng)、城市設(shè)施方面的管理集中，以及我國(guó)優(yōu)勢(shì)能源煤炭的資源集中，為新能源汽車特別是電動(dòng)汽車率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化提供了得天獨(dú)厚的條件。新能源汽車已列為國(guó)家七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，這是一個(gè)確定的發(fā)展方向。而降低對(duì)石油尤其是進(jìn)口石油的依賴，是電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)重要推動(dòng)力。中國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)集中，國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)等都是大型國(guó)有企業(yè)，相對(duì)集中的管理模式對(duì)電動(dòng)汽車基礎(chǔ)建設(shè)快速發(fā)展大有好處。環(huán)顧全球，中國(guó)在新能源汽車政策方面的推動(dòng)力度非常大，現(xiàn)在有20個(gè)新能源汽車實(shí)驗(yàn)城市，其中6個(gè)對(duì)私人能源消費(fèi)實(shí)施補(bǔ)貼，從政策角度、政府推動(dòng)意愿來看，中國(guó)很有希望成為第一批實(shí)現(xiàn)新能源汽車或者電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家之一。

二、新能源汽車的努力方向

1.突破發(fā)展瓶頸：電動(dòng)電池

要突破動(dòng)力電池核心技術(shù)，提高電池性能和壽命，降低成本。開發(fā)新型正極材料和高容量合金負(fù)極材料，加強(qiáng)電池管理可靠性研究和輕量化設(shè)計(jì)，提高電池比能量；重點(diǎn)開展電池優(yōu)化設(shè)計(jì)、工藝創(chuàng)新和裝備改進(jìn)，提高電池及關(guān)鍵材料的生產(chǎn)一致性；開發(fā)電池自激活電壓控制和熱控制等新技術(shù)，提高電池安全性；以改進(jìn)電極材料循環(huán)性為重點(diǎn)開發(fā)長(zhǎng)壽命電池體系；提升電池材料低成本制備技術(shù)，推進(jìn)電池零配件和系統(tǒng)組合件的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；?，降低成本。

2.建立社會(huì)支持體系

由于電池的實(shí)用性較低和配套設(shè)施不完備等，即使扣除補(bǔ)貼車價(jià)仍然過高等因素，公眾目前對(duì)新能源車大多還是采取懷疑和觀望態(tài)度。目前在用較多的新能源車都是政府在某區(qū)域范圍內(nèi)的公車、出租車或園區(qū)擺渡車等，是明顯的政府扶持項(xiàng)目。汽車廠商和零部件廠商目前針對(duì)新能源車輛的投資和研發(fā)投入仍然不足。

重點(diǎn)要全面構(gòu)建節(jié)能與新能源汽車共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)；建立節(jié)能與新能源汽車關(guān)鍵零部件自主發(fā)展體系；扎實(shí)推進(jìn)節(jié)能與新能源汽車試點(diǎn)示范；健全標(biāo)準(zhǔn)體系；開展充電設(shè)施建設(shè)，建立以個(gè)人和公共停車位分散慢充為主的充電系統(tǒng)，為新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化做好準(zhǔn)備。

3.消除傳統(tǒng)勢(shì)力和國(guó)際不利環(huán)境的影響

傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)正面臨日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境壓力，發(fā)展低排放、零排放的新能源汽車已是大勢(shì)所趨。在相關(guān)政策的扶持下，中國(guó)有40多家企業(yè)正在研發(fā)生產(chǎn)新能源汽車，而每輛車數(shù)萬元的消費(fèi)補(bǔ)貼，也使市場(chǎng)對(duì)新能源汽車的需求不斷加大。

歐美等國(guó)對(duì)中東等傳統(tǒng)能源市場(chǎng)進(jìn)行了大量的政治和軍事投入并存在大量的既得利益，并不是說歐美就反對(duì)新能源政策，但是確實(shí)有一股勢(shì)力不甘于傳統(tǒng)能源的失寵或被替代，美國(guó)對(duì)中國(guó)的清潔能源產(chǎn)品啟動(dòng)301調(diào)查，歐盟對(duì)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的反傾銷調(diào)查等，傳遞的信號(hào)是歐美等國(guó)并不總是支持中國(guó)改善環(huán)境的努力，也是部分團(tuán)體利益訴求的體現(xiàn)。各種調(diào)查也已導(dǎo)致國(guó)內(nèi)主要依賴出口的新能源產(chǎn)業(yè)受挫，該項(xiàng)調(diào)查將對(duì)我國(guó)風(fēng)能、太陽能、高效電池和新能源汽車行業(yè)造成較大影響。我們應(yīng)發(fā)揚(yáng)制度和體制上的優(yōu)越性，消除各種不利因素的影響，以新能源車為契機(jī)，形成我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的輝煌。

三、新能源汽車的技術(shù)方向

新能源車三個(gè)技術(shù)方向是混合動(dòng)力、純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電池車、燃料電池驅(qū)動(dòng)電池車，下面以目前已實(shí)用化的混合動(dòng)力和燃料電池驅(qū)動(dòng)電池車為例，了解其發(fā)展現(xiàn)狀：

1、混合動(dòng)力車

某款混合動(dòng)力車搭載了一臺(tái)18千瓦時(shí)鋰電池，與其相連的是一臺(tái)緊湊型電動(dòng)機(jī)，其最大功率100kW，峰值扭矩320N·m。這種結(jié)合方式可以讓該車僅僅依靠電力驅(qū)動(dòng)最長(zhǎng)行駛100公里；另外利用一臺(tái)1.0升三缸汽油渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)為鋰電池充電，最大功率67馬力（50kW），汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可以使續(xù)航里程再增加500公里。這款車百公里加速時(shí)間不到11秒，而最高時(shí)速經(jīng)過電子限速固定為150km。雖然行駛里程延長(zhǎng)是它的一大特點(diǎn)，但該車真正的突破是充電技術(shù)，利用獨(dú)特的20kW快速充電器，這款車僅需充電30分鐘就可行駛50公里，完全充滿電約需一個(gè)小時(shí)。如果用標(biāo)準(zhǔn)的3.3kW家用充電插座，充電時(shí)間需要6小時(shí)。

2、燃料電池車

氫燃料車對(duì)于中國(guó)汽車市場(chǎng)是非常好的解決方案。首先它是零排放，同時(shí)它又可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離行駛，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電池電動(dòng)車。在城市里，電池驅(qū)動(dòng)車的充電是非常方便的，需要時(shí)，到專用的充電樁進(jìn)行充電即可。但是對(duì)于中國(guó)這個(gè)地域廣闊的國(guó)家，設(shè)置覆蓋全境的充電裝置是一項(xiàng)很大的工程，這使得電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車在長(zhǎng)途行駛時(shí)就會(huì)出現(xiàn)困難，而燃料電池技術(shù)就可以解決這個(gè)問題。

某品牌的燃料電池車?yán)m(xù)航里程400公里，完全達(dá)到車輛行駛續(xù)航歷程。在德國(guó)，大約1000家加氫站就可以覆蓋全境，燃料電池車沒有任何問題。但是在電池技術(shù)上還有許多因素影響，包括電池的重量、電池的造價(jià)等。在歐洲和日本，政府正大力研究加氫的可行性，中國(guó)在幾年前也開始這方面的研究。對(duì)于公交車來說，它不需要不停地補(bǔ)充燃料，只需每天行駛完畢后回到總站進(jìn)行加氫。在德國(guó)很多城市已經(jīng)開始做這種嘗試，在漢堡已經(jīng)開始把氫燃料考慮成為公共汽車發(fā)展的方向，所以氫燃料還是有很大的前景。

氫燃料電池車在現(xiàn)階段的價(jià)格和使用成本肯定會(huì)貴一些，因?yàn)樵谕懂a(chǎn)初期受產(chǎn)量限制，而隨著產(chǎn)量的不斷提高，它的價(jià)格和使用成本都會(huì)降低，很有發(fā)展前景。例如加氫所需要的時(shí)間非常短，和普通加油時(shí)間是一樣的，而且行駛續(xù)航里程達(dá)到了400公里，可以滿足一般的駕車要求。