大西北網(wǎng)訊 電動汽車(Electric Vehicle),是指以車載電源為動力,用電機驅(qū)動車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的汽車。一般采用高效率充電電池,或燃料電池為動力源。
車型介紹
電動汽車的種類:純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池汽車(FCEV)。
1、我國從“ 十五”時期開始實施新能源汽車科技規(guī)劃,“863”項目共投入20 億元研發(fā)經(jīng)費,形成了以純電動、油電混合動力、燃料電池三條技術(shù)路線為“三縱”,以多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)、動力蓄電池及其管理系統(tǒng)三種共性技術(shù)為“三橫”的電動汽車研發(fā)格局。共計200 多家整車及零部件企業(yè)、高校和科研院所,以及3000 多名科技人員直接參加了電動汽車專項研發(fā)。
目前我國電動汽車的研發(fā)取得明顯進展。已形成上千項專利,并開發(fā)出了多款電動汽車樣車。其中,比亞迪、奇瑞、長安等企業(yè)的插電式和油電混合動力汽車已具備上市銷售的條件。 2.、三大關(guān)鍵技術(shù)初步具備支撐發(fā)展電動汽車的能力發(fā)展電動汽車的關(guān)鍵在于我國企業(yè)能否掌握核心技術(shù)。電動汽車的關(guān)鍵核心技術(shù)有三個:一是動力電池,二是電機,三是控制系統(tǒng)。其中,動力電池最為關(guān)鍵,其性能指標和經(jīng)濟成本決定了電動汽車的商業(yè)化進程。動力電池研發(fā)產(chǎn)品的主要性能居國際先進水平,電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚,但需要解決一些薄弱環(huán)節(jié)。我國動力電池關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵材料和產(chǎn)品研發(fā)取得重大進展,與日本、美國、德國等國際先進水平比較,總體水平相當,比亞迪、力神、雷天等企業(yè)開發(fā)出的鎳氫和鋰離子兩種類型、多個系列的車用動力電池,能量密度、功率密度( 能量密度、功率密度是指單位重量的能量和功率,前者決定了電動汽車的續(xù)航里程和重量,后者決定了汽車的動力性)等主要性能指標居國際先進水平。電催化劑、復合膜、雙極板等關(guān)鍵材料也取得重要進展。
在我國,低速電動車并沒有受到國家發(fā)改委、工信部等主管部門的明令禁止,但是由于通常使用鉛酸電池(行業(yè)門檻低、起點低、環(huán)境污染較大,易使得附近居民血鉛超標)并非新能源鋰電池,且低速電動車續(xù)航能力有限(通常一次充電續(xù)航50~80km),所以并不符合國家工信部《純電動乘用車技術(shù)條件》中有關(guān)“質(zhì)量分配”等技術(shù)指標的要求,也不屬于國家《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012~2020年)》純電驅(qū)動汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型主要戰(zhàn)略取向中所鼓勵的對象。
當前,我國的低速電動車正處在一個迅猛且無序的發(fā)展狀態(tài),其中發(fā)展最快的省份包括山東、江蘇、河南、河北等。
隨著一、二線城市的傳統(tǒng)汽車逐漸飽和,三、四線和廣大城鄉(xiāng)結(jié)合部等區(qū)域城市逐步成為新的市場。乘用車正逐步向三、四線城市普及,而廣大的城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域,隨著生活水平的提高和道路交通狀況的完善,對交通便捷的需求增大。當前低速電動車的售價較低(通常在3萬~5萬元),續(xù)航里程滿足基本的需求(通常是50~80km),購置成本和后期維護成本均顯著低于傳統(tǒng)汽車。當前,大部分省份的低速電動車不用上牌、無需駕照,給年紀較大而又有購車需求的人節(jié)省了大量的考取駕照的時間,具有很大的便捷性。研究部認為低速電動車具有廣闊的市場發(fā)展前景。2012年,我國45~69歲的人群有3.26億,占總?cè)丝诒戎丶s29%。
從產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)看,我國是僅次于日本的全球第二大鋰電池(應用在純電動和插電式混合動力汽車上)生產(chǎn)國,占全球約25% 的市場份額。雖然目前的產(chǎn)品主要應用于手機、電動工具、電動自行車等領(lǐng)域,但產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大、產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)較好、生產(chǎn)工藝共性點多,具備大規(guī)模發(fā)展汽車用動力電池的條件。中信國安盟固利、比亞迪等企業(yè)已投資十多億元,建設(shè)磷酸鐵鋰或錳酸鋰動力電池的生產(chǎn)能力,比克、力神、北大先行、威利克、寰宇、海霸、萬向等企業(yè)也在加快投資。汽車用動力電池開始由研發(fā)進入到產(chǎn)業(yè)化階段,并出現(xiàn)了加快發(fā)展的勢頭。
動力電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化仍存在如下兩個薄弱環(huán)節(jié):一是原理性基礎(chǔ)研究相對薄弱,雖然目前的動力電池主要性能指標處在國際先進水平,但與理論值相比仍有數(shù)倍差距,在全球開展競爭性研發(fā)(如美國政府投入20 億美元用于電池的研發(fā))背景下,產(chǎn)業(yè)的有利地位十分脆弱,戰(zhàn)略機遇稍縱即逝。二是生產(chǎn)工藝技術(shù)的開發(fā)落后與電池技術(shù)的開發(fā),而且因存在大量的專有技術(shù)難以通過設(shè)備引進加以解決,因而影響電池產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性。
電機工業(yè)規(guī)模大,車用電機產(chǎn)業(yè)化起步較早,與國際先進水平差距不大。我國電機產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全球首位,中小型電機約有300 個系列,1500 個品種,產(chǎn)品量大面廣。汽車用電機驅(qū)動系統(tǒng)在性能、體積重量、環(huán)境溫度適用性、成本等方面有更高的要求,呈現(xiàn)出永磁化、數(shù)字化和集成化的發(fā)展趨勢。上世紀90 年代末,中科院電工所、華中科技大學、哈爾濱工業(yè)大學等單位分別研發(fā)出車用電機驅(qū)動系統(tǒng)。進入“十五”以后,車用電機的發(fā)展加速由技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品開發(fā),涌現(xiàn)出上海電驅(qū)動有限公司,株洲南車時代電動汽車股份有限公司等專業(yè)化公司。近年來,隨著電動汽車的發(fā)展,國產(chǎn)電動汽車電機性能有了很大提高,科學院電工所、華中科技大學、中船712 所等單位開發(fā)的車用電機取得重要進展。自主開發(fā)的車用電機,重量比功率超過1300瓦/ 千克,最高效率達到93 %,居國際水平。部分產(chǎn)品已應用到我國主要汽車生產(chǎn)企業(yè)的電動汽車中。
總體來看,車用電機的產(chǎn)業(yè)化起步早于動力電池,與水平最高的日本相比雖有差距,但隨著電動汽車的發(fā)展,車用電機產(chǎn)業(yè)有能力進一步提高性能,加速推進產(chǎn)業(yè)化。
電動汽車的控制系統(tǒng)研發(fā)取得進展,需要在關(guān)鍵部件等方面取得突破。電池管理系統(tǒng)是電動汽車電控系統(tǒng)的重要零部件,國內(nèi)很多高校、科研院所和企業(yè)積極開展電池管理系統(tǒng)的研發(fā)工作,并取得較大進展。北京航空航天大學、北京交通大學等高校和部分企業(yè)研制的電池管理系統(tǒng),已經(jīng)在國家多項示范項目及一汽、東風電動、長安、天津清源等企業(yè)中得到應用,積累了裝車經(jīng)驗和實際運行數(shù)據(jù)。從總體上看,我國開發(fā)的電池管理系統(tǒng)達到了功能要求,但在功能的完備性、狀態(tài)估計的準確性、工程應用的可靠性上與豐田、本田等企業(yè)相比還存在明顯差距??刂葡到y(tǒng)中關(guān)鍵部件IGBT(功率開關(guān)元件)的差距較大,國際上只有少數(shù)幾家企業(yè)具有研發(fā)和生產(chǎn)能力,國內(nèi)需求基本依靠進口,目前嘉興斯達、常州宏微等企業(yè)已開始投入車用功率半導體的研發(fā)。概括來說,在整個工業(yè)體系中,電動汽車是為數(shù)不多的具備一定技術(shù)能力的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。電動汽車的三大關(guān)鍵技術(shù),具備了一定的研發(fā)能力和加快推進產(chǎn)業(yè)化的條件,我國基本有能力依靠技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)電動汽車的產(chǎn)業(yè)化,在電動汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展。
我國在新能源汽車方面是非常積極的,這主要是因為:第一,傳統(tǒng)能源的短缺危機和環(huán)境保護的客觀要求,我國對外國的石油依賴度逐年提升,而此時正值汽車工業(yè)整體處于調(diào)整方向的階段,新能源汽車是整個產(chǎn)業(yè)的需求。第二,我國的傳統(tǒng)汽車工業(yè)尤其是乘用車起步較慢,一直處于相對落后的狀態(tài),如果繼續(xù)走歐洲等企業(yè)的路線,那么我們可能將繼續(xù)處于落后的狀態(tài)。第三,由于早期我國在電池、電機及電控等領(lǐng)域的技術(shù)積累,我國在發(fā)展新能源汽車方面具備一定的條件,所以,我國政府緊跟最新的形勢,制定了相關(guān)政策鼓勵和扶持新能源汽車的發(fā)展。
除了上述國家層面的政策之外,各地方政府也都發(fā)布了相關(guān)政策來鼓勵和支持新能源汽車的發(fā)展,比如,深圳將在國家補貼基礎(chǔ)上對插電式混合動力乘用車再追加3 萬元地方補貼,對純電動汽車追加6 萬元的地方補貼,新能源出租車將享受在5 年內(nèi)免費拿牌的待遇。杭州實行電池租賃補貼電池租賃費,整車租賃補貼50%租賃費,最高每輛1000 元/月,車輛為插電式混合動力的,電池容量超過10Kwh 的部分,給予2000 元/kwh 的補貼,最高3 萬元;車輛為純電動汽車的,電池容量超過20Kwh 的部分,給予3000 元/KWh 的補貼,最高6 萬元。同時,對整車提供3 年或6 萬公里的免費充電。團購或舊車置換還有額外補貼3000 元。上海將對汽車生產(chǎn)企業(yè),插電式混合動力乘用車補助3 萬元/輛,純電動車補助4 萬元/輛,而且還免費發(fā)放私車牌照。 經(jīng)過這些年的發(fā)展,我國的新能源汽車已經(jīng)有了長足的進步。相關(guān)政策更加務實,目標更加準確,尤其是在技術(shù)路線的選擇方面更加符合實際,由當初的以純電動為主,到現(xiàn)在的以插電式混合動力為當前階段的主要方向。具體推廣方式發(fā)生了改變,前期以公共交通領(lǐng)域的純電動汽車(含公交和出租車)為主,帶動相關(guān)的充電等配套設(shè)施建設(shè),然后在私人領(lǐng)域推廣插電式混合動力汽車。 根據(jù)汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),2012 年我國新能源汽車生產(chǎn)了12552 輛,其中純電動汽車11375 輛,插電式混合動力汽車1311輛。銷售系新能源汽車12791 輛,其中純電動汽車11375 輛,純電動汽車產(chǎn)銷量分別比2011 年增長98.8%和103.9%。
純電動汽車
純電動汽車(BEV):由電動機驅(qū)動的汽車。電動機的驅(qū)動電能來源于車載可充電蓄電池或其他能量儲存裝置。大部分車輛直接采用電機驅(qū)動,有一部分車輛把電動機裝在發(fā)動機艙內(nèi),也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉(zhuǎn)子,其難點在于電力儲存技術(shù)。本身不排放污染大氣的有害氣體,即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放,除硫和微粒外,其它污染物也顯著減少,由于電廠大多建于遠離人口密集的城市,對人類傷害較少,而且電廠是固定不動的,集中的排放,清除各種有害排放物較容易,也已有了相關(guān)技術(shù)。由于電力可以從多種一次能源獲得,如煤、核能、水力、風力、光、熱等,解除人們對石油資源日見枯竭的擔心。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電,使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用,大大提高其經(jīng)濟效益。有關(guān)研究表明,同樣的原油經(jīng)過粗煉,送至電廠發(fā)電,經(jīng)充入電池,再由電池驅(qū)動汽車,其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?,再?jīng)汽油機驅(qū)動汽車高,因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量,正是這些優(yōu)點,使電動汽車的研究和應用成為汽車工業(yè)的一個“熱點”。有專家認為,對于電動車而言,目前最大的障礙就是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及價格影響了產(chǎn)業(yè)化的進程,與混合動力相比,電動車更需要基礎(chǔ)設(shè)施的配套,而這不是一家企業(yè)能解決的,需要各企業(yè)聯(lián)合起來與當?shù)卣块T一起建設(shè),才會有大規(guī)模推廣的機會。
優(yōu)點:技術(shù)相對簡單成熟,只要有電力供應的地方都能夠充電。
缺點:目前蓄電池單位重量儲存的能量太少,還因電動車的電池較貴,又沒形成經(jīng)濟規(guī)模,故購買價格較貴,至于使用成本,有些使用價格比汽車貴,有些價格僅為汽車的1/3,這主要取決于電池的壽命及當?shù)氐挠?、電價格。
混合動力汽車
混合動力汽車指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車:
—可消耗的燃料;
—可再充電能/能量儲存裝置。
根據(jù)動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式可分為以下三類:
串聯(lián)式混合動力汽車(SHEV):車輛的驅(qū)動力只來源于電動機的混合動力(電動)汽車。結(jié)構(gòu)特點是發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電,電能通過電機控制器輸送給電動機,由電動機驅(qū)動汽車行駛。另外,動力電池也可以單獨向電動機提供電能驅(qū)動汽車行駛。
并聯(lián)式混合動力汽車(PHEV):車輛的驅(qū)動力由電動機及發(fā)動機同時或單獨供給的混合動力(電動)汽車。結(jié)構(gòu)特點是并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)可以單獨使用發(fā)動機或電動機作為動力源,也可以同時使用電動機和發(fā)動機作為動力源驅(qū)動汽車行駛。
混聯(lián)式混合動力汽車(CHEV):同時具有串聯(lián)式、并聯(lián)式驅(qū)動方式的混合動力(電動)汽車。結(jié)構(gòu)特點是可以在串聯(lián)混合模式下工作,也可以在并聯(lián)混合模式下工作,同時兼顧了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點。
?。ㄗⅲ弘S著混合動力電動汽車技術(shù)的發(fā)展,其類型不局限于以上幾種,還可按照其它型式劃分。)
目前那些通常采用傳統(tǒng)燃料的,同時配以電動機/發(fā)動機來改善低速動力輸出和燃油消耗。目前國內(nèi)市場上,混合動力車輛的主流都是汽油混合動力,而國際市場上柴油混合動力車型發(fā)展也很快。
優(yōu)點:
1.采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機的最大功率,此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機功率不足時,由電池來補充;負荷少時,富余的功率可發(fā)電給電池充電,由于內(nèi)燃機可持續(xù)工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。
2.因為有了電池,可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。
3.在繁華市區(qū),可關(guān)停內(nèi)燃機,由電池單獨驅(qū)動,實現(xiàn)“零”排放。
4.有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。
5.可以利用現(xiàn)有的加油站加油,不必再投資。
6.可讓電池保持在良好的工作狀態(tài),不發(fā)生過充、過放,延長其使用壽命,降低成本。
缺點:長距離高速行駛基本不能省油。
燃料電池汽車
燃料電池汽車:以燃料電池作為動力電源的汽車。燃料電池的化學反應過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物,因此燃料電池車輛是無污染汽車,燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高2~3倍,因此從能源的利用和環(huán)境保護方面,燃料電池汽車是一種理想的車輛。
單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組,以便獲得必需的動力,滿足車輛使用的要求。
近幾年來,燃料電池技術(shù)已經(jīng)取得了重大的進展。世界著名汽車制造廠,如戴姆勒-克萊斯勒、福特、豐田和通用汽車公司已經(jīng)宣布,計劃在2004年以前將燃料電池汽車投向市場。目前,燃料電池轎車的樣車正在進行試驗,以燃料電池為動力的運輸大客車在北美的幾個城市中正在進行示范項目。在開發(fā)燃料電池汽車中仍然存在著技術(shù)性挑戰(zhàn),如燃料電池組的一體化,提高商業(yè)化電動汽車燃料處理器和輔助部汽車制造廠都在朝著集成部件和減少部件成本的方向努力,并已取得了顯著的進步。
與傳統(tǒng)汽車相比,燃料電池汽車具有以下優(yōu)點:
1.零排放或近似零排放。
2.減少了機油泄露帶來的水污染。
3.降低了溫室氣體的排放。
4.提高了燃油經(jīng)濟性。
5.提高了發(fā)動機燃燒效率。
6.運行平穩(wěn)、無噪聲。
車輛特點
純電動汽車,相對燃油汽車而言,主要差別(異)在于四大部件,驅(qū)動電機,調(diào)速控制器、動力電池、車載充電器。相對于加油站而言,它由公用超快充電站。
純電動汽車之品質(zhì)差異取決于這四大部件,其價值高低也取決于這四大部件的品質(zhì)。純電動汽車的用途也在四大部件的選用配置直接相關(guān)。
純電動汽車時速快慢,和啟動速度取決于驅(qū)動電機的功率和性能,其續(xù)行里程之長短取決于車載動力電池容量之大小,車載動力電池之重量取決于選用何種動力電池如鉛酸、鋅碳、鋰電池等,它們體積,比重、比功率、比能量、循環(huán)壽命都各異。這取決于制造商對整車檔次的定位和用途以及市場界定、市場細分。
純電動汽車的驅(qū)動電機目前有直流有刷、無刷、有永磁、電磁之分,再有交流步進電機等,它們的選用也與整車配置、用途、檔次有關(guān)。另外驅(qū)動電機之調(diào)速控制也分有級調(diào)速和無級調(diào)速,有采用電子調(diào)速控制器和不用調(diào)速控制器之分。電動機有輪轂電機、內(nèi)轉(zhuǎn)子電機、有單電機驅(qū)動、多電機驅(qū)動和組合電機驅(qū)動等。電機及調(diào)速控制器的選用和配制對整車檔次和價位也有影響。公用超快充電站是純電動汽車商業(yè)化的基礎(chǔ)設(shè)施,將它做完善到位了才能使前者暢行無憂,反之則是它的短腿,受其制約和影響,歐洲、美國電動汽之商業(yè)實踐充分說明了這點。我們對此認識到了,但行動不力。另外,充電機與車載電池之電纜連接器問題必須規(guī)范,形成電池品種、電壓分檔、快慢(功率大小)諸要素的一致,否則純電動汽車及公用超快充電站無法有效無法對接,這個產(chǎn)業(yè)目前白紙一張,待我們?nèi)ラ_拓,但必須規(guī)劃、設(shè)計成型后實施,以免徒勞,以免勞民傷財。
純電動汽車之四大部件及公用充電站之大型充電機,專用電纜、線纜連接器乃至計費、收費系統(tǒng),這是汽車行業(yè)新的零部件,沒它們將是無米之炊,沒做到位、不完善則是短腿受其制約。同時與此相關(guān)的零部件制造商應以此形成產(chǎn)業(yè)鏈,共圖發(fā)展。
國家發(fā)政委“新能源汽車公告管理辦法和實施細則”已于2007年11月1日施行。“城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村農(nóng)用(專用)電動汽車通用技術(shù)條件”也在醞釀過程中,純電動汽車商業(yè)化在農(nóng)村已經(jīng)初現(xiàn)雛形,我們不該視而不見。
將來符合國際和符合市場需求的純電動汽車必定遵守以下幾項:1、電動車輛研發(fā)制造運營必須符合國家各項相關(guān)法規(guī)。整車、零部件性能必須滿足國家技術(shù)標準和各項具體要求。2、電動車輛是以電為能源,由電動機驅(qū)動行駛的,不再產(chǎn)生新的污染,不再產(chǎn)生易燃、易爆之隱患。3、電動車輛儲能用的電池必須是無污染、環(huán)保型的。且具有耐久的壽命,具備超快充電(2-3C以上電流)的功能。車輛根據(jù)用途確定一次充電之續(xù)行里程,以此裝置夠用電量的電池組,充分利用公用充電站超快充電以延長續(xù)行里程。4、電動機組應有高效率的能量轉(zhuǎn)換。剎車、減速之能量的直接利用和回收,力求車輛之綜合能源利用的高效率。5、根據(jù)車輛用途和行駛場合設(shè)定最高車速,且不得超過交通法規(guī)的限定值,以合理選擇電動機的功率和配置電池組容量。6、車輛駕駛操作,控制簡單有效、工作可靠,確保行車安全。7、機械、電氣裝置耐用少維修。車輛運營之費用低廉。8、以目標市場需求為依據(jù),提供實用、合適車型滿足之,力求做到技術(shù)、經(jīng)濟、實用、功能諸方面的綜合統(tǒng)一。
將來產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化為用戶所歡迎的電動汽車,必定符合以下幾點特征:準確的定位、恰當?shù)挠猛尽⒁笋偟膮^(qū)域、最佳的效能。合適的車型、經(jīng)濟的配置??煽康男阅堋⒈惝?shù)牟倏?。環(huán)保的電池、耐久的壽命、夠用的電量、超快的充電、完善的網(wǎng)絡(luò)、到位的服務。低廉的費用、最少的維修。
工作原理
[3]——電流——電力調(diào)節(jié)器——電動機——動力傳動系統(tǒng)——驅(qū)動汽車行駛
主要結(jié)構(gòu)
電動汽車的組成包括:電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)、驅(qū)動力傳動等機械系統(tǒng)、完成既定任務的工作裝置等。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心,也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)由驅(qū)動電動機、電源和電動機的調(diào)速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機汽車相同。
電源
電源為電動汽車的驅(qū)動電動機提供電能,電動機將電源的電能轉(zhuǎn)化為機械能,通過傳動裝置或直接驅(qū)動車輪和工作裝置。目前,電動汽車上應用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池,但隨著電動汽車技術(shù)的發(fā)展,鉛酸蓄電池由于比能量較低,充電速度較慢,壽命較短,逐漸被其他蓄電池所取代。正在發(fā)展的電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等,這些新型電源的應用,為電動汽車的發(fā)展開辟了廣闊的前景。
驅(qū)動電動機
驅(qū)動電動機的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機械能,通過傳動裝置或直接驅(qū)動車輪和工作裝置。目前電動汽車上廣泛采用直流串激電動機,這種電機具有"軟"的機械特性,與汽車的行駛特性非常相符。但直流電動機由于存在換向火花,比功率較小、效率較低,維護保養(yǎng)工作量大,隨著電機技術(shù)和電機控制技術(shù)的發(fā)展,勢必逐漸被直流無刷電動機(BLDCM)、開關(guān)磁阻電動機(SRM)和交流異步電動機所取代,如無外殼盤式軸向磁場直流串勵電動機
電動機調(diào)速控制裝置
電動機調(diào)速控制裝置是為電動汽車的變速和方向變換等設(shè)置的,其作用是控制電動機的電壓或電流,完成電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。
早期的電動汽車上,直流電動機的調(diào)速采用串接電阻或改變電動機磁場線圈的匝數(shù)來實現(xiàn)。因其調(diào)速是有級的,且會產(chǎn)生附加的能量消耗或使用電動機的結(jié)構(gòu)復雜,現(xiàn)在已很少采用。目前電動汽車上應用較廣泛的是晶閘管斬波調(diào)速,通過均勻地改變電動機的端電壓,控制電動機的電流,來實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速。在電子電力技術(shù)的不斷發(fā)展中,它也逐漸被其他電力晶體管(入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斬波調(diào)速裝置所取代。從技術(shù)的發(fā)展來看,伴隨著新型驅(qū)動電機的應用,電動汽車的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髂孀兗夹g(shù)的應用,將成為必然的趨勢。
在驅(qū)動電動機的旋向變換控制中,直流電動機依靠接觸器改變電樞或磁場的電流方向,實現(xiàn)電動機的旋向變換,這使得電路復雜、可靠性降低。當采用交流異步電動機驅(qū)動時,電動機轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可,可使控制電路簡化。此外,采用交流電動機及其變頻調(diào)速控制技術(shù),使電動汽車的制動能量回收控制更加方便,控制電路更加簡單。
傳動裝置
電動汽車傳動裝置的作用是將電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動軸,當采用電動輪驅(qū)動時,傳動裝置的多數(shù)部件常??梢院雎?。因為電動機可以帶負載啟動,所以電動汽車上無需傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的離合器。因為驅(qū)動電機的旋向可以通過電路控制實現(xiàn)變換,所以電動汽車無需內(nèi)燃機汽車變速器中的倒檔。當采用電動機無級調(diào)速控制時,電動汽車可以忽略傳統(tǒng)汽車的變速器。在采用電動輪驅(qū)動時,電動汽車也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車傳動系統(tǒng)的差速器。
行駛裝置
行駛裝置的作用是將電動機的驅(qū)動力矩通過車輪變成對地面的作用力,驅(qū)動車輪行走。它同其他汽車的構(gòu)成是相同的,由車輪、輪胎和懸架等組成。
轉(zhuǎn)向裝置
轉(zhuǎn)向裝置是為實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)彎而設(shè)置的,由轉(zhuǎn)向機、方向盤、轉(zhuǎn)向機構(gòu)和轉(zhuǎn)向輪等組成。作用在方向盤上的控制力,通過轉(zhuǎn)向機和轉(zhuǎn)向機構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)一定的角度,實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。多數(shù)電動汽車為前輪轉(zhuǎn)向,工業(yè)中用的電動叉車常常采用后輪轉(zhuǎn)向。電動汽車的轉(zhuǎn)向裝置有機械轉(zhuǎn)向、液壓轉(zhuǎn)向和液壓助力轉(zhuǎn)向等類型。
制動裝置
電動汽車的制動裝置同其他汽車一樣,是為汽車減速或停車而設(shè)置的,通常由制動器及其操縱裝置組成。在電動汽車上,一般還有電磁制動裝置,它可以利用驅(qū)動電動機的控制電路實現(xiàn)電動機的發(fā)電運行,使減速制動時的能量轉(zhuǎn)換成對蓄電池充電的電流,從而得到再生利用。目前國內(nèi)電動汽車在大功率載客汽車,給提供空氣制動設(shè)備有耐力NAILI滑片式空氣壓縮機,主要是壓縮空氣的制動方式。
工作裝置
工作裝置是工業(yè)用電動汽車為完成作業(yè)要求而專門設(shè)置的,如電動叉車的起升裝置、門架、貨叉等。貨叉的起升和門架的傾斜通常由電動機驅(qū)動的液壓系統(tǒng)完成。
充電站介紹
類似于手機充電的ICM 階梯波六段式充電,具有較好的去硫化效果,可對電池首先激活,然后進行維護式快速充電,具有定時、充滿報警、電腦快充、密碼控制、自識別電壓、多重保護、四路輸出等功能,配套萬能輸出接口,可對所有的電動車快速充電。 商場、超市、醫(yī)院、停車場、小區(qū)門口、路邊小賣部等公共場所。
汽車充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式,在充電設(shè)施推進過程中,亟待突破的難題就是充電服務網(wǎng)絡(luò)布點問題。電力部門依托現(xiàn)有的停車場設(shè)施,因地制宜地建設(shè)微電網(wǎng)、分布式、綜合化的可充、可換全功能充電站,可避免充電模式存在的兩個短板:一是充電時間長,二是停車環(huán)境有限。
歷史沿革
早在19世紀后半葉的1873年,英國人羅伯特·戴維森(Robert Davidsson)制作了世界上最初的可供實用的電動汽車。這比德國人戴姆勒(Gottlieb Daimler)和本茨(Karl Benz)發(fā)明汽油發(fā)動機汽車早了10年以上。
戴維森發(fā)明的電動汽車是一輛載貨車,長4800mm,寬1800mm,使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進行反應的一次電池。其后,從1880年開始,應用了可以充放電的二次電池。從一次電池發(fā)展到二次電池,這對于當時電動汽車來講是一次重大的技術(shù)變革,由此電動汽車需求量有了很大提高。在19世紀下半葉成為交通運輸?shù)闹匾a(chǎn)品,寫下了電動汽車在人類交通史上的輝煌一頁。1890年法國和英倫敦的街道上行駛著電動大客車,當時的車用內(nèi)燃機技術(shù)還相當落后,行駛里程短,故障多,維修困難,而電動汽車卻維修方便。
在歐美,電動汽車最盛期是在19世紀末。1899年法國人考門·吉納駕駛一輛44kW雙電動機為動力的后輪驅(qū)動電動汽車,創(chuàng)造了時速106km的記錄。
1900年美國制造的汽車中,電動汽車為15755輛,蒸汽機汽車1684輛,而汽油機汽車只有936輛。進入20世紀以后,由于內(nèi)燃機技術(shù)的不斷進步,1908年美國福特汽車公司T型車問世,以流水線生產(chǎn)方式大規(guī)模批量制造汽車使汽油機汽車開始普及,致使在市場競爭中蒸汽機汽車與電動汽車由于存在著技術(shù)及經(jīng)濟性能上的不足,使前者被無情的歲月淘汰,后者則呈萎縮狀態(tài)。
發(fā)展背景
電池是電動汽車發(fā)展的首要關(guān)鍵,汽車動力電池難在 “低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三個要求上。要想在較大范圍內(nèi)應用電動汽車,要依靠先進的蓄電池經(jīng)過10多年的篩選,現(xiàn)在普遍看好的氫鎳電池,鐵電池,鋰離子和鋰聚合物電池。氫鎳電池單位重量儲存能量比鉛酸電池多一倍,其它性能也都優(yōu)于鉛酸電池。但目前價格為鉛酸電池的4-5倍,正在大力攻關(guān)讓它降下來。鐵電池采用的是資源豐富、價格低廉的鐵元素材料,成本得到大幅度降低,也有廠家采用。鋰是最輕、化學特性十分活潑的金屬,鋰離子電池單位重量儲能為鉛酸電池的3倍,鋰聚合物電池為4倍,而且鋰資源較豐富,價格也不很貴,是很有希望的電池。我國在鎳氫電池和鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方面均取得了快速的發(fā)展。電動汽車其他有關(guān)的技術(shù),近年都有巨大的進步,如:交流感應電機及其控制,稀土永磁無刷電機及其控制,電池和整車能量管理系統(tǒng),智能及快速充電技術(shù),低阻力輪胎,輕量和低風阻車身,制動能量回收等等,這些技術(shù)的進步使電動汽車日見完善和走向?qū)嵱没?。我國大城市的大氣污染已不能忽視,汽車排放是主要污染源之一,我國已?6個城市被列入全球大氣污染最嚴重的20個城市之中。我國現(xiàn)今人均汽車是每1000人平均10輛汽車,但石油資源不足,每年已進口幾千萬噸石油,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,假如中國人均汽車持有量達到現(xiàn)在全球水平---每1000人有110輛汽車,我國汽車持有量將成10倍地增加,石油進口就成為大問題。因此在我國研究發(fā)展電動汽車不是一個臨時的短期措施,而是意義重大的、長遠的戰(zhàn)略考慮。
中國汽車駛?cè)?ldquo;無油”時代
新能源汽車的發(fā)展方向有多種,但其中之一的氫燃料電池技術(shù)不成熟,成本昂貴,是20年之后的技術(shù)。2007年1月,汽車和動力電池專家Menahem Anderman博士在美國參議院能源與資源委員會作證時下此結(jié)論。中國也沒有氫燃料電池反應所必需的鉑。雖然沒有公開申明,但據(jù)傳國家內(nèi)部決策層曾明確表示中國不適宜發(fā)展氫燃料電池汽車,只作為科研跟蹤項目。
另外就主要采用甲醇、乙醇等低成本液體燃料的技術(shù)來說,由于大量采用玉米、糧食作為原料,導致全球糧價連續(xù)上升,這也不可能成為中國的技術(shù)選擇。
還有一種燃料技術(shù)清潔柴油,即含硫量低的柴油(含硫量低于350ppm的柴油),使用能使動力平均比汽油機節(jié)約30%的能源。不過因為國內(nèi)的柴油品質(zhì)不佳,頻繁的油荒總是從柴油開始,此外柴油得不到國家政策支持。
從技術(shù)發(fā)展成熟程度和中國國情來看,純電動汽車應是大力推廣的發(fā)展方向,而混合動力作為大面積充電網(wǎng)絡(luò)還沒建立起來之前的過渡技術(shù)。今年中外車廠都先后推出了混和動力和純電動汽車。比亞迪先后展示了F6DM和F3DM雙模電動車和F3e純電動車。長安與加拿大綠色電池生產(chǎn)商Electrovaya 合作,共同拓展加拿大新能源汽車市場,首推奔奔純電動版。美國通用汽車公司推出了以電動為主的Chevy Volt混合動力車,Mini Cooper推出了其純電動版。2011年江淮同悅推出純電動版新車。
但混合動力車動力系統(tǒng)復雜,成本昂貴。比亞迪F3DM有兩套動力系統(tǒng),其公布的動力系統(tǒng)成本增加了5萬元,相當于每年要節(jié)省8千元的油費才能比傳統(tǒng)汽油車經(jīng)濟。不過混合動力車省油有限,豐田Prius省油大致10%-20%,奇瑞A5-ISG在北京奧運試運期間公布的省油參數(shù)為10%??梢运阋还P帳,假設(shè)家庭年行駛2萬公里,汽油車百公里油耗7.5升,年油費9450元,混合動力車省油20%節(jié)省了1890元,無法抵消其車價成本的增加。
混合動力的優(yōu)勢是保留了傳統(tǒng)汽油汽車的使用生活方式,根據(jù)汽油機和電動機混合程度,充電次數(shù)和傳統(tǒng)汽油汽車加油次數(shù)相當,或者不用充電。行駛距離也不受限制。
純電動車省去了油箱、發(fā)動機、變速器、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng),相比傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃汽油發(fā)動機動力系統(tǒng),電動機和控制器的成本更低,且純電動車能量轉(zhuǎn)換效率更高。因電動車的能量來源——電,來自大型發(fā)電機組,其效率是小型汽油發(fā)動機甚至混合動力發(fā)動機所無法比擬的。純電動汽車因此使用成本在下降。按比亞迪F3e純電動車公布的數(shù)據(jù),百公里行駛耗電12度,依照0.5元的電價算,百公里使用成本才6元。而其原形車F3汽油車百公里耗油7.6升,按目前6.2元的油價,成本是46.5元。相比之下,電動車的使用成本才是傳統(tǒng)汽油汽車的八分之一。
純電動車的缺點是它改變了傳統(tǒng)汽車的使用生活方式,需要每天充電。傳統(tǒng)的汽車使用習慣是大致一到兩周加一次油。而且每次出行也有幾百公里的距離限制,雖然一個家庭遠距離出行可能一年就這么幾次。
發(fā)展規(guī)模
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2014-2018年中國電動汽車行業(yè)市場需求預測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》研究顯示:在我國新能源汽車市場,電動汽車占主導地位。也是我國在汽車領(lǐng)域,實現(xiàn)彎道超車的重要舉措之一。2008-2013年,我國新能源汽車銷量逐年增長,年復合增長率約為28.05%。2013年,我國新能源汽車銷量約為1.76萬輛,同比增長37.60%。在電動汽車銷售方面,2011-2013年,我國電動汽車銷量逐年增長,占新能源汽車的比重也有所提升。2013年,電動汽車產(chǎn)量約為14243輛,占比為81.39%,銷量為14604輛,占比約為82.98%。[2]
主要技術(shù)
電機及控制系統(tǒng)
純電動汽車以電動機代替燃油機,由電機驅(qū)動而無需自動變速箱。相對于自動變速箱,電機結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、運行可靠。
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機能把高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速限制在一個窄的范圍內(nèi),這是為何傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車需要龐大而復雜的變速機構(gòu)的原因;而電動機可以在相當寬廣的速度范圍內(nèi)高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,在純電動車行駛過程中不需要換擋變速裝置,操縱方便容易,噪音低。
與混合動力汽車相比,純電動車使用單一電能源,電控系統(tǒng)大大減少了汽車內(nèi)部機械傳動系統(tǒng),結(jié)構(gòu)更簡化,也降低了機械部件摩擦導致的能量損耗及噪音,節(jié)省了汽車內(nèi)部空間、重量。
電機驅(qū)動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行駛中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu),驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件(電池、電機、電控)之一,其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標,它是電動汽車的重要部件。電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV 和純電動汽車EV 三大類都要用電動機來驅(qū)動車輪行駛,選擇合適的電動機是提高各類電動汽車性價比的重要因素,因此研發(fā)或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求,并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅(qū)動方式顯得極其重要。
電動汽車的驅(qū)動電機目前有直流有刷、無刷、有永磁、電磁之分,再有交流步進電機等,它們的選用也與整車配置、用途、檔次有關(guān)。另外驅(qū)動電機之調(diào)速控制也分有級調(diào)速和無級調(diào)速,有采用電子調(diào)速控制器和不用調(diào)速控制器之分。電動機有輪轂電機、內(nèi)轉(zhuǎn)子電機、有單電機驅(qū)動、多電機驅(qū)動和組合電機驅(qū)動等。
純電動車的動力電池
動力電池是電動汽車的關(guān)鍵技術(shù),決定了它的續(xù)行里程和成本。
1)純電動車所需的動力電池
用于電動車的動力電池應有的功能指標和經(jīng)濟指標包括:(1)安全性;(2)比能量;(3)比功率;(4)壽命;(5)循環(huán)價格;(6)能量轉(zhuǎn)換效率。這些因素直接決定了電動車的合用性、經(jīng)濟性。
2)超級電容器
超級電容器的優(yōu)勢是質(zhì)量比功率高、循環(huán)壽命長,弱點是質(zhì)量比能量低、購置價格貴,但是循環(huán)壽命長達50萬~100萬次,故單次循環(huán)價格不高,與鉛酸電池、能量型鋰離子電池并聯(lián)可以組成性能優(yōu)良的動力電源系統(tǒng)。
3)鉛酸電池
鉛酸電池生產(chǎn)技術(shù)成熟,安全性好,價格低廉,廢電池易回收再生。近些年來,通過新技術(shù),其比能量低、循環(huán)壽命短、充電時發(fā)生酸霧、生產(chǎn)中可能有鉛污染環(huán)境等缺點在不斷克服中,各項指標有很大提高,不僅可更好地用作電動自行車和電動摩托車的電源,而且在電動汽車上也能發(fā)揮很好的作用。
4)以磷酸鐵鋰為正極的鋰離子電池
負極為碳、正極為磷酸鐵鋰的鋰電池綜合性能好:安全性較高,不用昂貴的原料,不含有害元素,循環(huán)壽命長達2000次,并已克服了電導率低的缺點。能量型電池的質(zhì)量比能量可達120Wh/kg,與超級電容器并聯(lián)使用,可以組成性能全面的動力電源。功率型的質(zhì)量比能量也有70~80Wh/kg,可以單獨使用而不必并聯(lián)超級電容器。
5)以鈦酸鋰為負極的鋰離子電池
鈦酸鋰在充電-放電中體積變化極小,保證了電機機構(gòu)穩(wěn)定和電池的長壽命;鈦酸鋰電極點位較高(相對于Li+/Li電極為1.5V),在電池充電時可以不生成鋰晶枝,保證了電池的高安全性。但也因鈦酸鋰電極電位較高,即使與電極電位較高的錳酸鋰正極配對,電池的電壓也僅約2.2V,所以電池的比能量只有約50~60Wh/kg。即使如此,這種電池高安全性,長壽命的突出優(yōu)點,也是其他電池無可比擬的。
2013年第一季度,中國共生產(chǎn)新能源汽車2991輛,其中純電動汽車2691輛,對比上年同期增長62.6%;銷售新能源汽車3175輛,其中純電動汽車2874輛,對比上年同期增長57%。純電動汽車產(chǎn)與銷均實現(xiàn)了較快增長。在插電式混合動力產(chǎn)銷方面,第一季共生產(chǎn)300輛,銷售301輛。我國電動汽車行業(yè)保持快速發(fā)展。同時,為了實現(xiàn)十二五期間我國政府對電動汽車行業(yè)的發(fā)展目標,各個地方政府也出臺了更加詳細的支持措施。宇博智業(yè)了解到,目前北京市鼓勵私人購買新能源車政策修訂版已經(jīng)完成,新政策中取消了私人購買電動車就不能再購買傳統(tǒng)車型一項。北京市三年內(nèi)力推私人購買3萬輛電動汽車。北京市計劃在2015年前推動私人購買3萬輛電動汽車,并可能采用“購車送樁”模式,充電樁產(chǎn)權(quán)歸屬于消費者。2013年北京市將會啟動5000輛新能源乘用車推廣計劃,并表示其中包含了私人消費,并新建6000個充電樁。盡管我國電動汽車行業(yè)的發(fā)展還遇到技術(shù)等方面的難題,但是無可爭辯的是,中央政府和地方政府的合力將加速我國電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展,也有利于我國汽車行業(yè)徹底擺脫被外資品牌控制的格局,提升行業(yè)的國際競爭力,這也是我國政府積極推動我國電動汽車行業(yè)的重要動力。雖然電動汽車行業(yè)暫時遇冷,這主要是因為電動汽車行業(yè)的規(guī)模還不夠大,影響了與電動汽車使用等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展,對消費者購買電動汽車造成了已定的負面影響。但是隨著電動汽車行業(yè)的不斷發(fā)展,隨著電動汽車保有量的不斷增加,我們堅信電動汽車行業(yè)必定迎來市場的爆發(fā)。隨著關(guān)鍵技術(shù)方面的突破和電動自行車的性能不斷提升,讓電動自行車成為了摩托車和自行車的替代產(chǎn)品,而它的快捷、環(huán)保、方便和廉價,也讓更多的消費者認同,同時也激發(fā)了市場對于電動自行車的訴求。在日益增長的市場需求中,先前研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)迅速崛起,一些新的企業(yè)也開始進入,他們對電動自行車的投入也不斷加大,使得產(chǎn)能迅速擴展。
相關(guān)技術(shù)
技術(shù)概述
電動汽車是指以車載電源為動力,用電機驅(qū)動車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。它使用存儲在電池中的電來發(fā)動。在驅(qū)動汽車時有時使用12或24塊電池,有時則需要更多。
無污染,噪聲低
電動汽車無內(nèi)燃機汽車工作時產(chǎn)生的廢氣,不產(chǎn)生排氣污染,對環(huán)境保護和空氣的潔凈是十分有益的,幾乎是“零污染”。眾所周知,內(nèi)燃機汽車廢氣中的CO、HC及NOX、微粒、臭氣等污染物形成酸雨酸霧及光化學煙霧。電動汽車無內(nèi)燃機產(chǎn)生的噪聲,電動機的噪聲也較內(nèi)燃機小。噪聲對人的聽覺、神經(jīng)、心血管、消化、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)也是有危害的。
能源效率高,多樣化
電動汽車的研究表明,其能源效率已超過汽油機汽車。特別是在城市運行,汽車走走停停,行駛速度不高,電動汽車更加適宜。電動汽車停止時不消耗電量,在制動過程中,電動機可自動轉(zhuǎn)化為發(fā)電機,實現(xiàn)制動減速時能量的再利用。有些研究表明,同樣的原油經(jīng)過粗煉,送至電廠發(fā)電,經(jīng)充入電池,再由電池驅(qū)動汽車,其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠停俳?jīng)汽油機驅(qū)動汽車高,因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量。
另一方面,電動汽車的應用可有效地減少對石油資源的依賴,可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。除此之外,如果夜間向蓄電池充電,還可以避開用電高峰,有利于電網(wǎng)均衡負荷,減少費用。
結(jié)構(gòu)簡單維修方便
電動汽車較內(nèi)燃機汽車結(jié)構(gòu)簡單,運轉(zhuǎn)、傳動部件少,維修保養(yǎng)工作量小。當采用交流感應電動機時,電機無需保養(yǎng)維護,更重要的是電動汽車易操縱。
動力電源使用成本高續(xù)駛里程短
目前電動汽車尚不如內(nèi)燃機汽車技術(shù)完善,尤其是動力電源(電池)的壽命短,使用成本高。電池的儲能量小,一次充電后行駛里程不理想,電動車的價格較貴。但從發(fā)展的角度看,隨著科技的進步,投入相應的人力物力,電動汽車的問題會逐步得到解決。揚長避短,電動汽車會逐漸普及,其價格和使用成本必然會降低。
專家看法
我國磷酸鐵鋰電池研究工作已經(jīng)取得突破
北京理工大學電動車輛工程技術(shù)中心副主任林程
林程對記者說,車用鋰電池的要求更高。它要求車輛在各種使用條件下,都要保障安全性,不能發(fā)生明火、爆炸等事故。最先用于電動車的是動力電池,國內(nèi)在這一方面取得了很大突破,已初具產(chǎn)業(yè)規(guī)模。但5、6年前,裝有該電池的電動車經(jīng)常出現(xiàn)一些事故,這樣的電池也就逐漸被淡化?,F(xiàn)在,國內(nèi)對鋰電池的研究進步很快,特別是在電池安全性的問題上,取得了很大進展。
林程向記者介紹,鋰電池主要包括錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池。目前,國內(nèi)的錳酸鋰電池發(fā)展已初具規(guī)模。磷酸鐵鋰電池由于安全性更高、壽命更長,將成為未來鋰電池發(fā)展的重要方向,也是國外各汽車企業(yè)研發(fā)的重點。目前,國內(nèi)對磷酸鐵鋰電池的研究工作進展順利,特別是在一些專利上取得突破,這次為北京奧運會提供的客車用鋰電池就是自主研發(fā)的磷酸鐵鋰電池。
“當然與國外對鋰電池的研究相比,國內(nèi)的鋰電池研究工作還有一定差距,但是國內(nèi)對鋰電池的重視程度越來越高,未來將成為研發(fā)重點。”林程對記者說。
鋰電池大規(guī)模用于電動車還需一定時間
河南環(huán)宇集團鋰電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)副總工程師鄧倫浩
河南環(huán)宇集團是一家從電池零部件到電池塑料五金及相關(guān)電池制造、設(shè)備制造、電器制造等完整產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)集團,曾承擔過科技部鋰電池項目的研發(fā)工作。
“目前國內(nèi)鋰電池的研究工作和國外相比,差距主要體現(xiàn)在電池的控制系統(tǒng)和[font color=#0000ff]電源[/font]管理系統(tǒng)上。”鄧倫浩對記者說,現(xiàn)在國內(nèi)對鋰電池的研究處于各自開發(fā)的狀態(tài)。目前,有的公司已經(jīng)能夠為電動汽車提供相應的鋰電池配套產(chǎn)品,配套的鋰電池一般能跑200~500公里左右。
鄧倫浩告訴記者,現(xiàn)在國內(nèi)鋰電池的價格太高,電源管理系統(tǒng)的問題還沒得到很好地解決。電動汽車還面臨充電的問題。目前,家里的一般線路不能為電動汽車鋰電池充電,必須配一個小型的專用充電器,而且充電的時間很長,很麻煩。在國外,為了解決這一問題,一般都把充電站和加油站放在一起?,F(xiàn)在國內(nèi)的充電站還沒有大規(guī)模地建立起來。
鄧倫浩認為,目前國內(nèi)消費者對裝有鋰電池的電動汽車接受起來還有難度:“一輛普通電動汽車的價格大概是同等配置汽油機車的兩倍甚至更高,國內(nèi)消費者還沒有足夠的經(jīng)濟實力和心理準備來接受電動汽車。”
看好磷酸鐵鋰電池發(fā)展前景
中國電力科學研究院工程師莊童
莊童向記者介紹,電動汽車電池的研發(fā)工作經(jīng)歷了從鉛酸電池、鎳氫電池到鋰電池的發(fā)展過程,每一種電池各有利弊。
鉛酸電池出現(xiàn)得最早,使用的時間也最長,屬于蓄電池系列。鉛酸電池的安全性能最好,很少出現(xiàn)爆炸、著火等現(xiàn)象,只是儲能效果不太理想。后來,人們研制出了鎳氫電池,存儲電能和功率的效果都比鉛酸電池理想,但是由于鎳氫電池在充電過程中產(chǎn)生的氫氣容易發(fā)生爆炸,所以企業(yè)對鎳氫電池處在可用可不用的狀態(tài)。
到了2000年前后,人們研制成功了鋰電池。鋰電池存儲的電能是鉛酸電池的2~3倍,但是由于它含有的鋰離子活躍在金屬層表面,在空氣中容易出現(xiàn)自燃、爆炸等情況,危險性更高。所以現(xiàn)在各國對鋰電池的研發(fā)主要是控制它的安全性和穩(wěn)定性。
“一塊鋰電池大概能循環(huán)充電1000次左右,其中磷酸鐵鋰電池的儲能效果比鈷酸鋰電池和錳酸鋰電池的效果差一些,但是它的安全性能最好,儲能比鉛酸電池要高很多,所以現(xiàn)在磷酸鐵鋰電池最被看好。”莊童說。
國內(nèi)鋰電池研究存在三大問題
中國汽車工程學會電動汽車分會主任陳全世
陳全世在接受記者采訪時說:“現(xiàn)在國家對鋰電池的研究工作高度重視,‘863’計劃項目中,國家共投資6600萬元,全部用于鋰電池的研發(fā)工作。我們與**、美國等走在鋰電池研發(fā)前列的發(fā)達國家相比,中國在鋰電池的制造精度、設(shè)備、標準等研發(fā)細節(jié)上存在一定差距。”
陳全世告訴記者,目前國內(nèi)鋰電池研究存在三大問題。首先是制造的一致性問題。由于在鋰電池的制造工藝和設(shè)備上存在差距,使得國內(nèi)鋰電池的生產(chǎn)工藝參差不齊,制造標準還達不到一致性。電動汽車所用的鋰電池都是串聯(lián)或并聯(lián)在一起,如果一致性問題解決不好,那么所生產(chǎn)的鋰電池也就無法大規(guī)模應用于電動汽車。
其次是知識產(chǎn)權(quán)問題。目前國內(nèi)在磷酸鐵鋰電池的研究上已經(jīng)取得突破,但是由于美國在這方面有專利,所以雖然我們在一些環(huán)節(jié)上能夠自主研發(fā),但是在知識產(chǎn)權(quán)問題上,還不知如何應對。
第三是原材料的篩選問題?,F(xiàn)在用于鋰電池生產(chǎn)的原材料不可能全部進口,主要還是取自國內(nèi),但是國內(nèi)的原材料要通過國際認證,生產(chǎn)出的鋰電池才能被國際認可,所以在原材料認證環(huán)節(jié)上目前還存在一些問題。
大力發(fā)展電動汽車將增加能源供需緊張形勢
中國國際經(jīng)濟合作學會經(jīng)濟合作部副主任楊金貴
目前中國80%的二氧化碳排放來自燃煤,超過50%的煤炭消費用于火力發(fā)電,而同時,火力發(fā)電量占到總發(fā)電量的70%以上。加之目前我國煤炭發(fā)電平均效率只有35%,在這樣的情況下,發(fā)展電動汽車,無異于增加電力消耗,同時也就意味著增加碳排放量。隨著我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化步伐的加快,電力資源將更為緊張。而在風能、核能發(fā)電尚在發(fā)展階段的我國而言,大力發(fā)展電動汽車,勢必將增加能源供需緊張形勢,相反不利于低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展布局?!τ谡畞碚f,在不遺余力地支持電動汽車發(fā)展、支持相關(guān)企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的同時,更需要解決源頭問題。以電動汽車為例,用煤炭替換石油的作為并不可取,電動汽車成為低碳經(jīng)濟時代先鋒的前提是解決電力資源問題,否則,前景并不樂觀。
電動汽車前途渺茫
豐田汽車副會長內(nèi)山田武(TakeshiUchiyamada),內(nèi)山田武被譽為“普銳斯之父”。
他表示:“因為存在行駛距離、成本和充電時間等問題,電動汽車不是大多數(shù)傳統(tǒng)汽車切實可行的替代品。我們需要一些全新的東西,”
日本最大的兩家汽車廠商最近的舉動暗示,開發(fā)了超過100年的電動汽車雖有過數(shù)次短暫的復蘇,但仍未迎來巔峰期,或許永遠都做不到。同時,亞洲、歐洲和北美的汽車行業(yè)高管們開始關(guān)注新的替代能源:氫,氫汽車盡管不常見,卻大有前途?,F(xiàn)實情況是消費者仍對電動汽車不感興趣。盡管打出“綠色”出行概念,以及數(shù)十億美元的投資,電動汽車仍面臨很多問題,包括成本高昂、行駛距離短和缺乏充電站等。公眾對電動汽車缺乏興趣導致奧巴馬政府上周放棄2015年美國電動汽車保有量達到100萬輛的宏偉計劃。消費者對電動汽車不瘟不火的態(tài)度引發(fā)日產(chǎn)汽車首席執(zhí)行官CarlosGhosn去年12月宣布重大戰(zhàn)略調(diào)整,針對更加主流的混合動力汽車。Ghosn可能是汽車行業(yè)最公開支持電動汽車的人。
外界廣泛認為,Ghosn此舉是心照不宣地承認在電動汽車上的數(shù)十億美元押注未能達到銷售數(shù)十萬輛日產(chǎn)聆風的目標。日產(chǎn)汽車計劃追隨競爭對手豐田汽車。豐田汽車是全球最大的混合動力汽車生產(chǎn)商,料跳過純電動汽車,直接進軍下一個可能的綠色科技突破--氫汽車。氫汽車是一種燃料電池汽車,無污染,不消耗石油,將氫轉(zhuǎn)化為電力。豐田汽車副會長內(nèi)山田武(TakeshiUchiyamada)表示,相信燃料電池汽車比電動汽車更有前途。
電動汽車正處于艱難艱苦的“導入期”
全國清潔汽車行動協(xié)調(diào)領(lǐng)導小組辦公室專家組組長
電動汽車像所有的新興產(chǎn)業(yè)一樣,要經(jīng)歷這么四個階段。我認為,現(xiàn)在電動汽車還處于第二階段“導入期”,這也是電動汽車發(fā)展,必須經(jīng)過的一個,但是非常艱苦、艱難的一個時期。只有渡過這個時期,我們才能迎來快速發(fā)展的階段。這個階段里面,規(guī)?;氖痉?,是加快導入的一個重要的措施。
我國開展的大規(guī)模節(jié)能與新能源汽車示范對推動產(chǎn)業(yè)成長有很大的推動作用,已經(jīng)產(chǎn)生了積極的效果。我認為,我們發(fā)展電動汽車是我國汽車工業(yè)實現(xiàn)自主創(chuàng)新的機遇。必須要珍惜現(xiàn)在已經(jīng)取得的進展。充分認識差距堅持不懈努力,實現(xiàn)電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的既定目標。
我們要花很大的力量來促進電池技術(shù)的進步。目前,磷酸鐵鋰已經(jīng)到了成熟的階段,它合理的續(xù)駛里程是120公里。有望在2015年將三元材料推廣到市場,有可能把里程增加到200公里左右,如果真正解決了電動車電池技術(shù),將實現(xiàn)300公里。目前大家都在這方面努力工作。
對于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),我覺得還是應該以分散的慢充充電樁為主要的建設(shè)內(nèi)容,同時要適當?shù)亟鉀Q集中、快充充電站的技術(shù),電池組快速更換站,要根據(jù)實際的情況,針對特定的場景是適用的。另外在商業(yè)模式上,要做很多探討。從公共領(lǐng)域,從公交、出租、物流、環(huán)衛(wèi)方面要給予關(guān)注,公務用車今年勢頭非常好,國務院決定在中央政府首先采用新能源乘用車。私人用車要提倡多種形式,從私人整車購買、整車租賃,到電池租賃。這樣的話,就可以保持著整車的銷售價大大降低。以后將會有更多的經(jīng)營模式,2013年以后我們要認真去探討的。
商業(yè)揭秘
以下文章引自“杜馬新能源”
電動汽車是汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,這一點國內(nèi)外的學界、業(yè)者和各國政府誰都沒有懷疑過。但是,直到一年前,還沒有一家權(quán)威機構(gòu)能夠準確地說清楚,完全商業(yè)化運營的電動汽車究竟是哪種類型?采用哪種技術(shù)路線?
很顯然,致力于實現(xiàn)電動汽車商業(yè)化運行的主要國家及所屬公司,都在按照自己設(shè)計的路線向前推進。在插電式電動汽車被國際社會共同認可后,很快就發(fā)現(xiàn),還有很多問題沒有解決,仍然存在不同的發(fā)展方向和路線,電動汽車的全景并沒有因此而清晰。
在這種情況下,日本是以高效混合動力汽車和插電式純電動汽車的研究為主,代表車型是豐田公司的普銳斯、雷克薩斯和日產(chǎn)公司的葉子。而美國是以增程式電動汽車為主攻方向,代表車型是通用公司的Volt。中國則是全面開花,有比亞迪的雙?;旌蟿恿囆?,也有多家公司正在研發(fā)的插電式純電動汽車,還有吉利公司的超級電容汽車。究竟哪種車型、哪條技術(shù)路線可以通向完全的商業(yè)化呢?最新的研究表明,上述所有的車型和技術(shù)路線都不可能實現(xiàn)完全的商業(yè)化,它們無論將技術(shù)水平提高到何種地步,也必須依賴政府的補貼才能生存,因為上述所有的技術(shù)路線,都無法解決電池組在盲充情況下的循環(huán)壽命過低的問題,使電池折舊成本居高不下,不可能產(chǎn)生出對汽油燃料成本的競爭優(yōu)勢。因此,可以斷定,完全商業(yè)化運行的電動汽車的“真神”還沒有現(xiàn)身!到目前為止的所有車型,都只能以掙政府補貼為目標。
一. 電動汽車“真神”露相!
那么,電動汽車的“真神”究竟應該是什么模樣呢?其實歐洲和日本的公司早在5年前就描繪出來了,就是可快速更換電池的電動汽車。最早提出這種設(shè)想的歐洲和日本公司,原意是想通過快速更換電池實現(xiàn)能源的快速補充,但由于電池在車身內(nèi)的放置必須符合配重合理的要求,不能放在前后兩端,而在車身中部,只能放置在座位和底板下,在這個位置上,很難實現(xiàn)電池模塊的快速更換,除非對車身結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計,而這樣一來,就需要更新全套模具,重建生產(chǎn)線,沒有幾億元的投資和3年的周期是搞不出樣車的。就是有了樣車,還必須有完全與之吻合的出租電池并對電池質(zhì)量完全負責的充電站相配套,因此,要想實現(xiàn)在小型電動汽車上快速更換電池,就必須進行包括充電站的技術(shù)條件和運營方式在內(nèi)的系統(tǒng)設(shè)計,而這絕非汽車制造廠家所能完成的,更重要的是,這樣一來,汽車制造廠商就只提供不裝電池的裸車了,它就成了電動汽車的配角,也就很難拿到政府補貼了。這種結(jié)果是汽車巨頭不愿意看到的。因此,國外公司在提出換電池的設(shè)想后根本就沒有往下進行,在小型車上更換電池的方案就擱淺了,各國的大公司又回到了老路上去,各搞各的,力圖在不改變營業(yè)模式的前提下,搞出能夠直接替代燃油汽車的電動汽車。但可以肯定地說,目前汽車巨頭所堅持的技術(shù)路線,統(tǒng)統(tǒng)是意在套取政府補貼的游戲!不采取更換電池的技術(shù)路線,注定是死路一條!得出此結(jié)論的根據(jù)是:
1. 不更換電池,充電永遠是難題。與不更換電池車型配套的充電方式有三種,一是充電站,二是可在城市小區(qū)和停車位普遍設(shè)立的刷卡式充電樁,三是任意民用電插座。民用電插座不僅涉及電費計費問題,而且充電時間長,不可能成為主流充電方式。而在停車位設(shè)立刷卡式充電樁,幾乎所有的車輛都在下班后的同一時間充電,一旦電動汽車的擁有量達到一定規(guī)模,就會產(chǎn)生諧波,對城市電網(wǎng)構(gòu)成破壞性影響,電網(wǎng)將不堪此負。而充電站對車輛的服務,必須能在短時間內(nèi)完成,盡管各國都在研究快速充電的方法,也進行了快速充電的成功試驗,但是,快速充電對電池的破壞作用是無法杜絕的,用犧牲電池壽命作為代價來完成快速充電是不劃算的!
2. 不采用換電模式,電池壽命將大打折扣!鋰離子電池生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)表明:單體磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命可以達到5000次以上,按照2000次來設(shè)定出廠標準是完全可以實現(xiàn)的。而超過100個單體成組后的電池模塊,在人工維護的情況下,壽命只能達到1500次,如果每次充電可以行駛200公里,電池的里程壽命就可以達到30萬公里。這對于電動汽車的用戶來說,是完全能夠接受的。但是,如果沒有人工維護,采取盲充方式補給電能,電池組的循環(huán)壽命將急劇下降到200次左右,甚至會出現(xiàn)幾十次充電就損壞的情況。這對電動汽車來說是要命的事情。因此,國內(nèi)外的汽車制造廠家都試圖從電池質(zhì)量和電池管理入手,解決電池組的壽命問題。但是,提高電池的出廠質(zhì)量和一致性并不能從根本上延長電池壽命,因為無論出廠質(zhì)量和一致性再好的電池,都會在使用和充電過程中出現(xiàn)隨機性個體差異,最終導致電池組提前損壞。而電池管理系統(tǒng)如果細化到對每一單體電池進行監(jiān)測和控制,其造價將與電池相差無幾,這就意味著本來就很昂貴的電池,又增加了一倍的成本,而且,高性能的電池管理系統(tǒng)本身要消耗15~20%的能量,這就意味著電池里程壽命已經(jīng)損失了僅20%了,這還不算,就是安裝了高性能的電池管理系統(tǒng),也不可能將電池壽命提高到理想的千次以上,豐田普銳斯不超過3年10萬公里的電池壽命就是最好的例證。因此可以說,雖然通過提高電池質(zhì)量和優(yōu)化電池管理可以有限提高電池組的壽命,但想通過這個途徑使電動汽車在綜合成本上具有對燃油汽車的競爭優(yōu)勢,是根本不可能的,這條技術(shù)路線必將永遠依賴政府補貼。
3. 由于采用不換電模式,電池壽命就無法實現(xiàn)理想的指標,國外汽車巨頭就把主攻方向放在以電池為輔的混合動力和增程式電動汽車上,采用小電池承擔輔助功能,弱化了電池的作用。但由于混合動力汽車二元切換的復雜結(jié)構(gòu),使其成本永遠也降不到與燃油汽車相當?shù)某潭?,而其?jié)油性又非常有限,它絕對不可能成為電動汽車商業(yè)化的主流模式。美國通用公司推出的增程式電動汽車Volt,雖然比混合動力汽車前進了一步,由于結(jié)構(gòu)較為簡單,使制造成本明顯低于混合動力汽車,節(jié)油效果也更好一些,其市場前景比混合動力汽車更光明一些。但是,不進行維護的電池,仍然是致命的軟肋,只有配套電池的定期檢測、保養(yǎng)、維護和電池壽命質(zhì)量的保險,才有可能實現(xiàn)商業(yè)化。而這一切仍然需要在車輛結(jié)構(gòu)上解決電池組的快速裝卸問題、仍然需要保證電池壽命的租賃式運營模式與之配套。
4. 快速更換電池對電動汽車商業(yè)化的意義遠遠超出了國外車企最初的設(shè)想,按照歐日跨國公司當年的設(shè)想,快速更換電池僅僅是為了實現(xiàn)快速補充能源,他們沒有想到,這種方式是提高電池壽命的最佳途徑。此外,還有一個作用是盲充模式無法抗衡的,就是:由于電池的工作是電化學反應,對電池的沖擊要比機械磨損具有更大的離散性,機械磨損在不同個體間的差異非常小,作為汽車核心部件的發(fā)動機可以很容易實現(xiàn)絕大部分個體30萬公里以上的使用壽命,而動力電池則不然。即便是平均使用壽命達到了30萬公里,也仍然無法實現(xiàn)商業(yè)化操作。因為,超過30萬公里和不足20萬公里的個體都有可能達到30%,大量壽命不達標電池的車輛,將使汽車企業(yè)無法應對,價格比車身結(jié)構(gòu)還貴的電池賠是賠不起的,而不賠,將名聲掃地,只能慘淡退市,無異于自殺。這就是多家汽車企業(yè)的樣車早已下線,吆喝了許多年也不敢向私人用戶出售的根本原因。相比之下,在充電運營商用自己的電池而不是車主的電池在充電站循環(huán)使用,為車主提供服務,除了快速補電、提高電池壽命之外,無形之中帶來了第三個功能:只要電池的平均壽命達標,就可以實現(xiàn)商業(yè)化,要比不能換電車型必須使95%以上電池壽命達標,才能實現(xiàn)商業(yè)化,容易一百倍!
結(jié)論已經(jīng)不言而喻:在20到30年內(nèi),在燃料電池電動汽車的時代沒有到來之前,能夠快速更換電池的純電動汽車、增程式電動汽車和與之配套的電池租賃、電池維護、充電服務的運營模式,是電動汽車完全實現(xiàn)商業(yè)化的最佳途徑——這就是電動汽車已經(jīng)清晰可見的“真神”!
二、換電式電動汽車必須解決的技術(shù)和商業(yè)問題
換電式電動汽車所依賴的基本上都是成熟技術(shù),不存在難以突破的技術(shù)瓶頸,但要使這種技術(shù)路線實現(xiàn)商業(yè)化,還是有一些常規(guī)性的技術(shù)問題和運營模式問題需要配套解決。
1. 純電動汽車通常采用能量密度很高、安全性很好的磷酸鐵鋰電池,在目前的技術(shù)條件下,還沒有性能和價格上更優(yōu)越的電池材料可取代磷酸鐵鋰,指望發(fā)明新的電池材料在成本不顯著增加的前提下進一步提高能量密度,在短期內(nèi)是沒有希望的。在此前提下,可續(xù)駛150公里以上的純電動小汽車,其電池箱的重量將達到200公斤以上。為了配種合理,不能將電池箱安裝在車輛的前、尾兩端,只能安裝在車輛中部乘員座椅的下方,這就為快速更換電池出了難題。有三種可選擇的方案:①如果從上往下裝入電池,則需要乘員離開座位,并將座位掀開,十分不方便。②如果從下往上裝入電池箱,就必須設(shè)計出十分牢固的固定系統(tǒng),才能防止車輛在高速行駛和劇烈顛簸中電池箱的松動,而在一般情況下,電池箱牢固的安裝和快速更換相沖突,二者只能取其一,很難找到兩全的解決辦法。③從側(cè)面裝入電池箱,雖然可以使牢固性和快速裝卸同時實現(xiàn),但需要將車身覆蓋件和車架的模具全部更新,甚至生產(chǎn)線也需要進行傷筋動骨的大調(diào)整,沒有幾億元的投資是出不了樣車的,而樣車并不見得可以定型。無論是雞生蛋,還是蛋生雞,都存在著難產(chǎn)問題。因此,快速裝卸電池雖然只是一個常規(guī)性的技術(shù)問題,解決起來卻也有相當?shù)碾y度。這就是世界上至今沒有一輛可快速更換電池的純電動汽車問世的原因。
2. 燃油汽車的設(shè)計和改型,完全可以由汽車制造企業(yè)獨立完成,而電動汽車要想實現(xiàn)快速更換電池,卻必須和電池制造商、充電運營商共同探討、磨合、協(xié)商才能完成,否則,與電池的匹配、與充電站技術(shù)手段的吻合都會出現(xiàn)致命的錯位。因此,可以認為,快速更換電池不是一樁小事,而是相當復雜的系統(tǒng)工程。燃油汽車的發(fā)展,僅僅需要制造商與用戶的互動,就可以獲得足夠的信息和資源,而電動汽車的商業(yè)化,卻要求必須在汽車制造商、電池制造商、充電運營商以及用戶的互動中才能找到發(fā)展的方向和技術(shù)解決方案,其多元化生態(tài)系統(tǒng)的復雜程度至少比燃油汽車高兩個數(shù)量級。
3. 為可更換電池的電動汽車服務,充電站的主要功能并不僅是為車輛補充能源,還要進行電池維護,這是國外車電分離方案提出者根本沒有考慮的問題。加入這個功能,充電站的商業(yè)性質(zhì)就發(fā)生了革命性的改變,它所能提供的服務包括了電池的壽命保證,問題是誰有這個金鋼鉆?誰能為用戶提供電池壽命千次以上的質(zhì)量保證?這是一個關(guān)系到這種商業(yè)模式成敗的大問題。因此,電池維護技術(shù)就成了電動汽車車電分離技術(shù)路線最關(guān)鍵的核心技術(shù)。
4. 還有一個不可回避的與技術(shù)有關(guān)的問題,就是充電成本問題。假定電池維護技術(shù)已經(jīng)成熟,可以保證電池1000次以上的循環(huán)壽命,在包括電池折舊的總成本中,最大的部分電池折舊成本就能降到合理水平,每行駛100公里為20元左右。而充電時所消耗的電費基本上是個常數(shù),對五座電動小汽車而言,每行駛100公里所消耗的電費為7-10元,是一個很低的數(shù)字。剩下的就是充電站工程和設(shè)備折舊以及管理費用、財務費用了。按照國外的設(shè)計和我國在奧運期間建的充電站,每個充電站的投資高達上億元,使每次充電的折舊費高到毫無商業(yè)競爭力的程度。因此,必須設(shè)計出花錢少、效率高的廉價充電站,只有這樣,才能讓充電總成本明顯低于燃油費用,使電動汽車具有對燃油汽車的競爭優(yōu)勢,才能實現(xiàn)電動汽車的商業(yè)化。
5. 在快速更換電池的商業(yè)模式中,車主買到的是不含電池的裸車,充電站為車主提供電池租賃服務,在通常情況下,為100輛車提供服務,需要有2倍的電池用于周轉(zhuǎn),充電運營商作為電池租賃方本身將擁有全部電池的所有權(quán),這就是充電運營商一身擔起三個重擔:電池租賃、充電服務、電池維護。誰能承擔這個角色?汽車制造商不可能將電池的責任都攬到自己身上,電池生產(chǎn)廠商雖然可以承擔這個角色,但在商業(yè)化運行中,只有充電運營商專業(yè)化獨立運作,才能培育出高效率的團隊和商業(yè)品牌,充電運營商自成一家不可避免。目前,國家電網(wǎng)公司已經(jīng)高調(diào)宣布,要大舉進軍電動汽車充電站,規(guī)劃在全國大中城市建立電動汽車充電站網(wǎng)絡(luò)。但是,此充電站非彼充電站,國家電網(wǎng)的充電站沒有考慮快速更換電池,更沒有考慮電池維護,而是采用在占地面積很大的充電站中設(shè)立很多的充電樁,讓車輛自助式臥充。這種方式必須以電池盲充1000次不損壞為前提,而這樣的電池根本沒有。因此,可以肯定,這種充電站除了作為形象工程外將毫無用處。如果國家電網(wǎng)不改變設(shè)計,它不可能成為電動汽車領(lǐng)域里的成功者。但問題又來了,沒有可更換電池的車輛,怎么會有充電運營商?而沒有充電運營商的參與誰敢造可更換電池的車?是雞生蛋還是蛋生雞的問題延伸到了商業(yè)領(lǐng)域。
目前在河南省有一家叫做杜馬新能源科技有限公司的企業(yè)正在完全按照上述模式進行商業(yè)化運作,公司在電動汽車整車安裝、動力系統(tǒng)、電池模塊方面有國際性的技術(shù)突破,目前受到同行業(yè)的高度關(guān)注,有望率先領(lǐng)跑電動汽車行業(yè),大家很是支持目前擁有這種高科技技術(shù)的私營企業(yè),與國企一較高下。
發(fā)展趨勢
國外發(fā)展情況
世界各國著名的汽車廠商都在加緊研制各類電動汽車,并且取得了一定程度的進展和突破。
第一,日本一直以來,出于對能源危機和環(huán)境保護的關(guān)注及占領(lǐng)未來世界汽車市場的考慮,日本十分重視電動汽車的研制與開發(fā)。從目前世界范圍內(nèi)的整個形勢來看,日本是電動汽車技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個國家之一,特別是在混合動力汽車的產(chǎn)品發(fā)展方面,日本居世界領(lǐng)先地位。目前,世界上能夠批量產(chǎn)銷混合動力汽車的企業(yè),只有日本的豐田和本田兩家汽車公司。1997年12月,豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力轎車PRIUS。該轎車于2000年7月開始出口北美,同年9月開始出口歐洲,現(xiàn)在已經(jīng)在全世界20多個國家上市銷售。目前推出的產(chǎn)品已經(jīng)是多次改進后的第二代產(chǎn)品,其生產(chǎn)工藝更為成熟。根據(jù)豐田汽車公司的測試,PRIUS轎車在城市工況下比同等排量的花冠轎車節(jié)油44.4%;在市郊節(jié)油29.7%,綜合節(jié)油40.5%。有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,豐田汽車公司已占有全球混合動力汽車市場90%的份額。2004年9月15日,一汽集團與日本豐田汽車公司在北京舉行了混合動力汽車合作項目簽字儀式,宣布雙方在2005年內(nèi)。共同生產(chǎn)豐田PRIUS混合動力轎車。PRIUS混合動力轎車將在同年進入中國市場。
繼PRIUS混合動力轎車之后,豐田汽車公司還推出了ESTIMA混合動力汽車和搭載軟混合動力系統(tǒng)的CROWN轎車。豐田汽車公司在普及混合動力系統(tǒng)的低燃耗、低排放和改進行駛性能方面已經(jīng)走在了世界的前列。此外。本田汽車公司開發(fā)的Insight混合動力電動汽車也已投放市場.供不應求。2002年4月,本田汽車公司在美國市場上投放了Civic混合動力汽車。日產(chǎn)汽車公司近日宣布,將于2006年向美國市場銷售Ahima牌混合動力汽車,這是其于2002年與豐田汽車公司簽署聯(lián)合生產(chǎn)混合動力汽車協(xié)議的第一個產(chǎn)品。
第二,美國。美國的汽車公司在電動汽車產(chǎn)業(yè)化方面比來自日本的同行遜色不少,三大汽車公司僅僅小批量生產(chǎn)、銷售過純電動汽車,而混合動力和燃料電池電動汽車目前還未能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,來自日本的混和動力電動汽車在美國市場上占據(jù)了主導地位。
中國的發(fā)展情況
“十五”期間,國家從維護我國能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽車工業(yè)競爭力、實現(xiàn)我國汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮。設(shè)立“電動汽車重大科技專項”,通過組織企業(yè)、高等院校和科研機構(gòu),集中國家、地方、企業(yè)、高校、科研院所等方面的力量進行聯(lián)合攻關(guān):為此,從2001年10月起,國家共計撥款8.8億元作為這一重大科技專項的經(jīng)費。
我國電動汽車重大科技專項實施4年來,經(jīng)過200多家企業(yè)、高校和科研院所的2 000多名技術(shù)骨干的努力,目前已取得重要進展:燃料電池汽車已經(jīng)成功開發(fā)出性能樣車,燃料電池轎車累計運行4000km,燃料電池客車累計運行8 000km;混合動力客車已在武漢等地公交線路上試驗運行超過14萬km;純電動轎車和純電動客車均已通過國家有關(guān)認證試驗。
國家發(fā)政委“新能源汽車公告管理辦法和實施細則”已于2007年11月1日施行。“城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村農(nóng)用(專用)電動汽車通用技術(shù)條件”也在醞釀過程中,純電動汽車商業(yè)化在農(nóng)村已經(jīng)初現(xiàn)雛形。
將來符合國際和符合市場需求的純電動汽車必定遵守以下幾項:
1.電動車輛研發(fā)制造運營必須符合國家各項相關(guān)法規(guī)。整車、零部件性能必須滿足國家技術(shù)標準和各項具體要求。
2.電動車輛是以電為能源,由電動機驅(qū)動行駛的,不再產(chǎn)生新的污染,不再產(chǎn)生易燃、易爆之隱患。
3.電動車輛儲能用的電池必須是無污染、環(huán)保型的。且具有耐久的壽命,具備超快充電(2-3C以上電流)的功能。車輛根據(jù)用途確定一次充電之續(xù)行里程,以此裝置夠用電量的電池組,充分利用公用充電站超快充電以延長續(xù)行里程。
4.電動機組應有高效率的能量轉(zhuǎn)換。剎車、減速之能量的直接利用和回收,力求車輛之綜合能源利用的高效率。
5.根據(jù)車輛用途和行駛場合設(shè)定最高車速,且不得超過交通法規(guī)的限定值,以合理選擇電動機的功率和配置電池組容量。
6.車輛駕駛操作,控制簡單有效、工作可靠,確保行車安全。
7.機械、電氣裝置耐用少維修。車輛運營之費用低廉。
8.以目標市場需求為依據(jù),提供實用、合適車型滿足之,力求做到技術(shù)、經(jīng)濟、實用、功能諸方面的綜合統(tǒng)一。
9.目前,第一電動網(wǎng)是專注于新能源汽車行業(yè)的媒體網(wǎng)站,致力于成為全球最大的電動汽車信息服務及電子商務平臺。
行業(yè)發(fā)展
2010 年年初國際氣候組織曾對40 名電動汽車相關(guān)行業(yè)專家進行訪談,結(jié)果表明充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要程度在電動汽車發(fā)展眾多影響因素中排名第2,超過了購買價格因素,僅次于排名第1的電池技術(shù)提高因素。充電設(shè)施的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性作用各方已達成共識。
從國外發(fā)展情況來看,盡管國外主要發(fā)達國家的充電設(shè)施建設(shè)還處于起步階段,但是政府支持力度非常大。從國內(nèi)發(fā)展情況來看,我國充電設(shè)施建設(shè)主要參與者包括國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司、普天海油、中石化、比亞迪等企業(yè)。近幾年來,我國已經(jīng)投產(chǎn)了一定數(shù)量的充電站與充電樁,充電方式有快充、慢充、換電池等多種,先期的工作為后續(xù)建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗。目前,國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司、普天海油、中石化等企業(yè)已經(jīng)與多數(shù)地方政府簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議,制定了較為明確的建設(shè)目標和計劃,充電站建設(shè)開始呈現(xiàn)加速發(fā)展的勢頭。
盡管充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在國內(nèi)外普遍得到高度重視,但是目前世界各國都面臨著相關(guān)技術(shù)標準與運營模式不明確等一系列問題,我國亟待在試點基礎(chǔ)上加大研究和創(chuàng)新力度,探索一條適合我國國情的充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展道路。
混合動力及電動汽車的電池管理技巧
電池監(jiān)視器的主要功能是直接測量串聯(lián)電池的電壓,通常每個IC監(jiān)視12個通道。這類IC中還包括電池容量平衡控制和額外的測量輸入(如用于溫度的輸入)。為了管理高壓電池組,這類器件通常設(shè)計為通過菊花鏈式串行接口相互通信。電池管理系統(tǒng)中,通常不太可能集成到電池監(jiān)視IC中的元素就是嵌入式軟件。SOC算法是受嚴密保護的技術(shù),針對化學組成、尺寸、外形、工作條件和應用而定制。對于新型高壓、大功率電池組和嵌入式軟件而言,現(xiàn)有的算法可能并沒有價值,這使得故障機制效果分析(FMEA)變得復雜,此時系統(tǒng)設(shè)計工程師無法進行直接控制。圖1說明了由任意節(jié)電池組成的電池模塊的基本配置,其中電池管理系統(tǒng)的算法是軟件編碼的,并由開發(fā)商獨家控制。
通過對電動車行業(yè)現(xiàn)狀分析了解到,隨著電動車核心技術(shù)的突破,我國逐步發(fā)展由電動車代替燃油車,現(xiàn)已開發(fā)出了不同的電動小轎車、電動公交車、電動面包車、電動貨車等,并已逐步投入市場。電動車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,終將會為人類居住凈化環(huán)境做出貢獻。同時,電動車產(chǎn)業(yè)將是一個真正的朝陽產(chǎn)業(yè),具有廣闊的市場潛力和發(fā)展空間。
2013年第一季度,中國共生產(chǎn)新能源汽車2991輛,其中純電動汽車2691輛,對比上年同期增長62.6%;銷售新能源汽車3175輛,其中純電動汽車2874輛,對比上年同期增長57%。純電動汽車產(chǎn)與銷均實現(xiàn)了較快增長。在插電式混合動力產(chǎn)銷方面,第一季共生產(chǎn)300輛,銷售301輛。我國電動汽車行業(yè)保持快速發(fā)展。
同時,為了實現(xiàn)十二五期間我國政府對電動汽車行業(yè)的發(fā)展目標,各個地方政府也出臺了更加詳細的支持措施。宇博智業(yè)了解到,目前北京市鼓勵私人購買新能源車政策修訂版已經(jīng)完成,新政策中取消了私人購買電動車就不能再購買傳統(tǒng)車型一項。北京市三年內(nèi)力推私人購買3萬輛電動汽車。北京市計劃在2015年前推動私人購買3萬輛電動汽車,并可能采用“購車送樁”模式,充電樁產(chǎn)權(quán)歸屬于消費者。2013年北京市將會啟動5000輛新能源乘用車推廣計劃,并表示其中包含了私人消費,并新建6000個充電樁。
盡管我國電動汽車行業(yè)的發(fā)展還遇到技術(shù)等方面的難題,但是無可爭辯的是,中央政府和地方政府的合力將加速我國電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展,也有利于我國汽車行業(yè)徹底擺脫被外資品牌控制的格局,提升行業(yè)的國際競爭力,這也是我國政府積極推動我國電動汽車行業(yè)的重要動力。
雖然電動汽車行業(yè)暫時遇冷,這主要是因為電動汽車行業(yè)的規(guī)模還不夠大,影響了與電動汽車使用等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展,對消費者購買電動汽車造成了已定的負面影響。但是隨著電動汽車行業(yè)的不斷發(fā)展,隨著電動汽車保有量的不斷增加,我們堅信電動汽車行業(yè)必定迎來市場的爆發(fā)。
隨著關(guān)鍵技術(shù)方面的突破和電動自行車的性能不斷提升,讓電動自行車成為了摩托車和自行車的替代產(chǎn)品,而它的快捷、環(huán)保、方便和廉價,也讓更多的消費者認同,同時也激發(fā)了市場對于電動自行車的訴求。在日益增長的市場需求中,先前研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)迅速崛起,一些新的企業(yè)也開始進入,他們對電動自行車的投入也不斷加大,使得產(chǎn)能迅速擴展。
新日電動車股份有限公司策劃總監(jiān)朱建明認為,未來電動車產(chǎn)品的優(yōu)勢并不在于單一項的卓越,而是整個系統(tǒng)的最優(yōu)配置。新產(chǎn)品的研發(fā)進一步整合了新日近年來在技術(shù)、設(shè)計方面取得的成果,加入了智能動力系統(tǒng)、升級的安全系統(tǒng)等,能夠使騎行更加舒適,實現(xiàn)人機互動。同時,時尚元素也在新品設(shè)計中體現(xiàn)得更加淋漓盡致。
發(fā)展現(xiàn)狀
氣候變化、能源和環(huán)境問題是人類社會共同面對的長期問題。隨著美國表示回歸COP15(《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方第15次會議)和以中國、印度為代表的新興國家被納入到其中,以及主要國家積極實施能源和環(huán)境保護戰(zhàn)略,全球進入了真正解決人類社會共同問題的時代。交通運輸領(lǐng)域的溫室氣體排放、能源消耗和尾氣排放三大問題是否有效解決直接影響人類共同問題能夠有效解決,為此,全球主要國家政府、組織、汽車生產(chǎn)商、能源供應商、風險投資企業(yè)共同行動起來,推動全球汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和動力系統(tǒng)電動化戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,促進具有多層次結(jié)構(gòu)的電動汽車社會基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)形成和相應的政策、組織保障體系建設(shè),助推可持續(xù)發(fā)展電動汽車社會的形成。 [3]
作為世界能源消耗大國和環(huán)境保護重要力量,中國積極實施電動汽車科技戰(zhàn)略,促進汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和動力系統(tǒng)電動化轉(zhuǎn)型,培育和發(fā)展電動汽車社會,并取得了一定效果,但仍然面臨著政策環(huán)境亟需完善、工業(yè)基礎(chǔ)薄弱、國際競爭力弱、開放協(xié)同創(chuàng)新環(huán)境差、知識產(chǎn)權(quán)保護和標準化意識低、個別關(guān)鍵技術(shù)有待加強、車輛成本高、商業(yè)模式探索不充分等問題。本報告在簡要分析國外電動汽車社會發(fā)展現(xiàn)狀和階段特點基礎(chǔ)上,著重總結(jié)我國電動汽車社會的發(fā)展歷程,構(gòu)成我國電動汽車社會的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點,電動汽車社會建設(shè)所需的政策、標準、組織保障體系發(fā)展現(xiàn)狀,并結(jié)合新能源汽車戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育和發(fā)展,提出完善我國電動汽車社會發(fā)展的建議。
必要性
降低交通領(lǐng)域溫室氣體排放是解決全球氣候變化重要手段,是建設(shè)可持續(xù)發(fā)展電動汽車社會前提條件。世界主要國家政府、組織都制定了嚴格的汽車尾氣排放標準,旨在減少交通領(lǐng)域?qū)θ驓夂蚝铜h(huán)境造成的影響。以歐盟為例,溫室氣體排放問題是歐盟研究制定交通領(lǐng)域車用能源戰(zhàn)略重要因素,為達到2050年將溫室氣體排放量減少80%目標,歐盟對各大溫室氣體源頭進行任務分解,交通領(lǐng)域作為溫室氣體排放重要源頭之一,其減排目標是到2050年,與當前排放水平相比,二氧化碳排放量減少95%以上。因此,歐盟規(guī)定2015年之后新車的平均碳排放量需降至130g/km,并力爭到2020年降低至95g/km。為實現(xiàn)該標準,全球汽車生產(chǎn)商積極探索不同技術(shù)方案降低車輛碳排放,如柴油汽車/生物燃料汽車開發(fā)與應用(以歐洲柴油車和巴西生物燃料汽車的規(guī)模應用為代表)、傳統(tǒng)汽車技術(shù)進步(如汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)、機械+廢氣渦輪增壓復合技術(shù)、均值壓燃、雙離合器技術(shù)、加強起動機實現(xiàn)快速起停技術(shù)等)、汽車動力系統(tǒng)電動化轉(zhuǎn)型。
此外,美國洛杉磯光化學煙霧、世界石油危機、中東局勢動亂、北京陰霾天氣等一些事件對注重環(huán)境保護、保證國家石油安全提出了迫切要求,推動了世界范圍內(nèi)汽車技術(shù)進步,加速電動汽車社會建設(shè)。
柴油車和替代燃料汽車的規(guī)模應用、先進汽車技術(shù)的開發(fā)應用一定程度上能夠減少車輛碳排放,但從長遠角度無法完全滿足未來低碳交通需求。未來很長一段時間內(nèi),我國公路交通將采用傳統(tǒng)車輛、替代燃料汽車和新能源汽車并行發(fā)展,并最終發(fā)展為低碳甚至無碳公路交通方式,加上人類環(huán)保意識的提升、健全的政策法規(guī)和技術(shù)標準體系、充分的知識產(chǎn)權(quán)保護等,共同構(gòu)成我國電動汽車社會主體。
基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)
邁向電動汽車社會的過程是重組傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)、開展新事業(yè)的歷史機遇,需要傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)和銷售企業(yè)、電機產(chǎn)商、電子產(chǎn)商、材料產(chǎn)商、能源企業(yè)、IT企業(yè)等共同努力,需要國際組織、國家及地方政府共同推動。在這種彼此相互發(fā)展趨勢中,由整車企業(yè)主導、零部件企業(yè)附屬的傳統(tǒng)垂直整合型汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)價值鏈將被拋棄,取而代之是電動汽車制造商和為電動汽車社會服務的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),以及相應的水平分工式電動汽車產(chǎn)業(yè)價值鏈。在該新興電動汽車產(chǎn)業(yè)價值鏈中,整車制造商仍然擁有策劃、營銷過程中產(chǎn)生的附加價值,而研發(fā)、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的附加價值將由整車制造商和其它公司共同擁有,如AC Propulsion、Edrive、SFCV等。
在構(gòu)建電動汽車社會過程中,四層次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是國外電動汽車社會基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的典型特征。按由下到上的順序,第一層是包括發(fā)電站、輸電網(wǎng)、充/換點站、充電樁等在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施;第二層是應用主體,包括從電網(wǎng)接受電力并實際發(fā)揮功能的產(chǎn)品或者向電網(wǎng)傳輸電力的產(chǎn)品陣容,如電動汽車和能源網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中設(shè)置的蓄能電池、太陽能電池等;第三層是控制層,該層綜合考慮電動汽車和太陽能電池應用特點,通過整個電網(wǎng)來對電力的最優(yōu)分配進行控制;第四層是服務層,重點強調(diào)和應用有關(guān)的服務,如利用電動汽車進行拼車、按照固定價格回購太陽能電池所發(fā)的電等。
發(fā)展現(xiàn)狀
早在2000年時,在環(huán)境保護和國家石油安全戰(zhàn)略的推動下,建設(shè)電動汽車社會被提到日程,我國進入了電動汽車社會“科技引導”初期發(fā)展階段。該階段(“十五”時期和“十一五”前期)以電動汽車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)為主要特征,著重開展電動汽車關(guān)鍵技術(shù)原始創(chuàng)新和系統(tǒng)集成創(chuàng)新、測試環(huán)境建設(shè)、專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)、技術(shù)標準體系搭建、開放協(xié)同創(chuàng)新環(huán)境建設(shè)、科技成果轉(zhuǎn)化活動等一系列活動。
“十五”期間,以攻克電動汽車科技問題為切入點,在充分考慮到我國工業(yè)基礎(chǔ)薄弱、科研實力不強、企業(yè)R&D投入有限等現(xiàn)狀,發(fā)揮我國集中力量辦大事的社會主義制度優(yōu)越性,科技部創(chuàng)造性提出了“三縱三橫”電動汽車研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃布局,全面部署電動汽車關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),從而完成了我國電動汽車關(guān)鍵技術(shù)的原始創(chuàng)新和系統(tǒng)集成創(chuàng)新。“十一五”期間,在認真總結(jié)前期研究成果基礎(chǔ)上,聚焦電動汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺和關(guān)鍵零部件研發(fā),加強規(guī)模產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)。
問題及建議
“十二五”時期是我國電動汽車社會快速發(fā)展戰(zhàn)略機遇期,電動汽車社會的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展的好壞決定我國搶占未來全球經(jīng)濟新增長點的質(zhì)量,決定我國汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型是否順利實現(xiàn),是實現(xiàn)汽車工業(yè)由大變強的一個重要戰(zhàn)略機遇。
我國電動汽車社會發(fā)展態(tài)勢總體良好,但面臨著無發(fā)展經(jīng)驗和模式可借鑒、電動汽車制造價值鏈不完整、價值鏈體系內(nèi)利益方利益爭斗不止、技術(shù)基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力相對弱、企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)和標準戰(zhàn)略意識不夠、開放協(xié)同創(chuàng)新機制不暢、政策導向與技術(shù)戰(zhàn)略需優(yōu)化、示范推廣普及發(fā)力點不明確等問題,因此建議在“二十五”關(guān)鍵時期,加強以下方面研究和部署:
(一)開展電動汽車社會內(nèi)涵研究,積極探索、規(guī)劃電動汽車社會發(fā)展路線圖
我國在電動汽車技術(shù)研發(fā)活動及示范推廣工作上走在了世界的前列,尤其是電動汽車的示范推廣,沒有國外成功經(jīng)驗可以借鑒,為避免走錯路,貽誤時機,我國應加強國內(nèi)外政治、經(jīng)濟、社會和技術(shù)環(huán)境變化趨勢研究,情景分析不同變化趨勢對我國電動汽車的優(yōu)勢/弱勢、機會/威脅的影響(SWOT分析法),指導電動汽車社會發(fā)展過程中的決策。
(二)消化吸收國外有關(guān)電動汽車制造商價值鏈,結(jié)合我國電動汽車社會發(fā)展過程,形成分工合理、利益均衡、科技與金融有效結(jié)合的水平分工式電動汽車制造商價值鏈
相比傳統(tǒng)整車企業(yè)主導、零部件附屬的垂直整合型傳統(tǒng)汽車價值鏈,電動汽車制造商價值鏈具有水平分工特點。為完善水平分工的電動汽車制造商價值鏈,我國應建立相應引導政策,指導整車制造商應與關(guān)鍵零部件、系統(tǒng)總成單位在產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的分工,實現(xiàn)將部分高額附加價值轉(zhuǎn)移給零部件,如APU單元的集成設(shè)計與控制、電池包集成設(shè)計與管理等,最終達成全產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)各企業(yè)利益合理分配,從而提高所有企業(yè)的積極性。
此外,我國應積極引導、吸引大型國有企業(yè)資本、風險資本、民間資本進入到電動汽車產(chǎn)業(yè)價值鏈中,實現(xiàn)電動汽車科技與金融資本的深度結(jié)合。
(三)堅持有所為,有所不為,致力于突破面向普通消費者全天候環(huán)境使用的電動汽車產(chǎn)品的短板技術(shù)
電動汽車社會成熟度的重要衡量指標是電動汽車保有量占全社會汽車保有量的比例,目前,我國電動汽車保有量占全國汽車保有量比例不到1/5000,仍然處在電動汽車社會快速發(fā)展初期。究其原因,主要由于常規(guī)混合動力汽車的發(fā)動機控制技術(shù)、電動車用發(fā)動機快速起停技術(shù)、電池成本控制技術(shù)、電池材料制備技術(shù)、電池高壓電安全器件制造技術(shù)、高功率大電流IGBT技術(shù)、電池的低溫環(huán)境適應性技術(shù)、避免電池熱失控技術(shù)、整車高壓電安全防護技術(shù)、整車能量管理與主動安全控制等技術(shù)仍然無法滿足整車性能要求,而電動汽車總體性能必須遵循“木桶原理”,因此,上述任何一個關(guān)鍵技術(shù)成為短板都將影響電動汽車普及,阻礙電動汽車社會形成。
(四)調(diào)整新能源汽車補貼標準,將新能源汽車科技發(fā)展技術(shù)戰(zhàn)略和補貼標準有效掛鉤
“純電驅(qū)動”技術(shù)戰(zhàn)略是順應全球汽車動力系統(tǒng)電動化變革趨勢,是我國“十二五”時期電動汽車科技發(fā)展的重要技術(shù)戰(zhàn)略。為落實“純電驅(qū)動”技術(shù)戰(zhàn)略,科技部制定了“技術(shù)平臺一體化”、“車型開發(fā)兩頭擠”、“市場推進三步走”具體實施戰(zhàn)略。
(五)深化技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、產(chǎn)學研合作、聯(lián)合開發(fā)等合作形式的內(nèi)涵,建立電動汽車開放式協(xié)同創(chuàng)新機制
當前,開放式創(chuàng)新、組織網(wǎng)絡(luò)式發(fā)展、更大范圍地利用協(xié)作技術(shù)成為全球企業(yè)商業(yè)模式創(chuàng)新的重要趨勢。電動汽車社會的形成依賴高科技、材料、能源、通信等多產(chǎn)業(yè)聯(lián)合推動,需要多學科技術(shù)交叉融合,因此,開放式協(xié)同創(chuàng)新機制是當前我國電動汽車技術(shù)研發(fā)分散和核心技術(shù)競爭力弱等實際情況下的必然選擇。為此,在我國電動汽車社會發(fā)展過程中,應深化技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、產(chǎn)學研合作等形式的內(nèi)涵,調(diào)動全國優(yōu)勢資源,形成一個能真正代表國家水平的、開放的、相互尊重的電動汽車技術(shù)創(chuàng)新“國家聯(lián)盟”。
(六)加速國家標準制定,積極主導或參與國際標準制定,一方面,嚴防國際公司采用標準化戰(zhàn)略,降低我國產(chǎn)品國際競爭力;另一方面通過主導或參與國際標準制定,采用事實標準等策略,突破國際市場壁壘,培育我國電動汽車國際市場競爭力
在可持續(xù)發(fā)展電動汽車社會建設(shè)過程中,我國如何積極應對、引導標準化趨勢,是形成我國電動汽車國際競爭優(yōu)勢的重要因素,因此我國應從以下三個方面開展標準化工作:
1)平衡我國企業(yè)差異化需求和技術(shù)標準化總體趨勢,推動國內(nèi)標準化活動,并積極參與國際標準化活動。
2)積極應對國際對我國具備競爭力的部分乃至全部核心技術(shù)實施標準化活動,制定確保我國產(chǎn)品競爭力的實質(zhì)性優(yōu)勢戰(zhàn)略;對對我國造成發(fā)展障礙的國外技術(shù),在ISO、ITC等范圍內(nèi)實施標準化行動。
3)戰(zhàn)略上思考如何應對標準化趨勢,對于技術(shù)鏈上非附加價值高的技術(shù),采用類似德國寶馬汽車等相關(guān)企業(yè)所用的戰(zhàn)略,利用外銷以促進技術(shù)的廣泛應用,利用規(guī)模經(jīng)濟實現(xiàn)大幅降低成本
最新消息
日前,據(jù)來自寶馬(中國)的消息稱,其與國網(wǎng)上海市電力公司和上海世博發(fā)展集團三方攜手,將上海世博園區(qū)建成一個電動車推廣示范區(qū)。
實際上,這僅是寶馬頻頻“觸電”的一個縮影。在過去三年中,寶馬(中國)先后開展過MINI E和BMW ActiveE等純電動車實際道路測試,并據(jù)此搜集了足夠豐富的技術(shù)數(shù)據(jù)和客戶反饋。此番合作,無疑又是寶馬在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等層面為其電動車推廣作前期準備。接下來,寶馬能如愿嘗到電動車的甜頭嗎?
根據(jù)寶馬(中國)、國網(wǎng)上海電力(4.34, -0.01, -0.23%)公司及上海世博發(fā)展集團三方的合作規(guī)劃,50個公共充電樁將在超過5平方公里的示范區(qū)內(nèi)分期建成,覆蓋世博源、央企總部及綠谷區(qū)域。目前已有10個公共充電樁在世博購物中心等商業(yè)區(qū)安裝落成,可為BMW及其他品牌的電動汽車提供充電服務。 電動汽車
電動汽車
“上海世博園這個區(qū)域有著十分適合開展電動車示范區(qū)項目的地理條件,并且這里還建有BMW品牌體驗中心,這對于BMW i3的品牌與產(chǎn)品推廣都非常有利。”寶馬集團大中華區(qū)企業(yè)及政府事務副總裁吳燕彥如是闡述此次合作項目的地利優(yōu)勢。
眾所周知,目前充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善,是國內(nèi)新能源汽車大規(guī)模普及推廣的“攔路虎”之一。目前,全國各地都提出了充電樁的建設(shè)規(guī)劃,包括土地征用等投資算在內(nèi),今明兩年全國充電樁建設(shè)的投資額將超過600億元,其中關(guān)于充電樁設(shè)備的采購預算為120億元,投資規(guī)模大大超過市場預期。充電樁建設(shè)也將迎來高峰,全年充電樁總數(shù)有望達到10萬個,而去年同期這一數(shù)據(jù)僅為1.9萬個。
近期,政策部門也逐步釋放出信號,將加快新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),并將逐步放開充電樁等設(shè)施的建設(shè)準入條件。中央新能源汽車聯(lián)席會議中,把住建部、能源局、發(fā)改委、工信部、國土部、交通部、科技部都納入其中,并分別分配了任務。
當然,除在充電設(shè)置層面的合作之外,寶馬獲得的“先發(fā)優(yōu)勢”也十分明顯。依托此次合作項目,上海BMW品牌體驗中心及BMW 5S經(jīng)銷商可以優(yōu)先安裝充電樁,BMW可以依托這個優(yōu)勢,長期面向公眾開展BMW電動車的試乘試駕活動。“從5月30日起,全新純電動BMW i3公眾試駕將全面啟動,普通公眾可以在BMW i3在中國正式上市前,提前感受這款純電動新車的魅力。”吳燕彥表示。
除此之外,BMW i授權(quán)經(jīng)銷商將與當?shù)睾献骰锇橐黄穑瑸榭蛻籼峁淖稍兘ㄗh和可行性預評估,到實地勘察和提交安裝方案,以及安裝充電墻盒的專業(yè)服務。“我們在北京、上海、深圳和沈陽4個城市有7個BMW 5S經(jīng)銷商負責BMW i3的銷售和售后服務?,F(xiàn)在的反饋是大家對BMW i3還是很有興趣的,在5月,BMW i3陸續(xù)到店。從長遠來看,我們對BMW i3在中國市場的前景還是持樂觀態(tài)度的。”吳燕彥表示。
順勢而為
實際上,作為國內(nèi)較早扛起新能源汽車大旗的跨國車企,寶馬一直期望能嘗到電動車的“頭啖湯”。從上世紀70年代開始,寶馬便在電動汽車方面的不斷探索和嘗試。1972年,一輛以鉛酸蓄電池為動力的BMW 1602電動汽車被用作當年慕尼黑奧運會的引導車。1991年法蘭克福車展上,寶馬推出了BMW E1鈉硫電池驅(qū)動概念車。
而針對中國市場,寶馬也進行了較多的前期預熱。MINI E和BMW ActiveE這兩款電動車實路測試項目分別于2011~2012年,以及2013年至今在北京和深圳進行。兩個項目在包括用戶特征、用戶日常使用習慣、用戶接受程度以及對充電設(shè)施的需求等方面積累了第一手資料。
而在今年4月份的北京國際車展上,寶馬展出了純電動車i3和插電式混合動力跑車i8,按照寶馬(中國)的規(guī)劃,這兩款新能源車產(chǎn)品都將在9月通過進口方式導入中國。據(jù)了解,BMW i3整車僅重1255千克,比大多數(shù)緊湊型汽車都要輕,在7.2秒內(nèi)從0加速至100公里/小時,續(xù)航里程可以達到160公里。
得益于MINI E和BMW ActiveE兩個路試項目,寶馬可以更好地了解電動車市場和消費者的實際需求, 從而更好地推廣電動出行的概念。從前期的路試到示范運行, 再到9月份正式啟動BMW i3上市銷售,寶馬在國內(nèi)的新能源汽車布局也是“順勢而為”。
根據(jù)國家此前公布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020)》到2015年,純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產(chǎn)銷量力爭達到50萬輛。到2020年,這一數(shù)字提升至200萬輛。而據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2013年我國新能源車銷售17642輛,同比增長37.9%。其中,純電動汽車僅為14604輛。
在剛剛過去的5月份,國家稅務總局[微博]稱,正在研究制定新能源汽車購置稅優(yōu)惠政策,目的是鼓勵新能源汽車消費。關(guān)于購置稅優(yōu)惠方式,最可能的是借鑒新能源汽車補貼的方式,按照續(xù)航里程分級征收,純電動車根據(jù)續(xù)航里程分三個級別進行優(yōu)惠:分別是不低于250公里;不低于150公里;不低于80公里。
新能源汽車推廣政策以及基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善,也為寶馬(中國)在電動車方面的布局提供了保障。不過,對寶馬而言,其面臨的市場推廣難題依舊不小。“BMW i3在歐洲平均需要等待6個月,在中國i3同樣是供不應求。”吳燕彥表示,目前,寶馬位于萊比錫的工廠產(chǎn)能已經(jīng)由70輛/天提升至一天100輛。
除此之外,業(yè)內(nèi)人士普遍認為,電動車成本依舊比較高,再加上國內(nèi)充電設(shè)施建設(shè)依舊不完備,也使得消費者的購買意愿大打折扣。“政府有一個明確的戰(zhàn)略目標,要推動電動車的發(fā)展就應該有針對性地提供解決措施。”在吳燕彥看來,除了電動車補貼政策等之外,政府還可以在其他方面為電動車以“政策鼓勵”。例如,在限購限行的城市,電動車可以免予限購或者免予限行;或者預留電動車專用停車位停放電動車;再者,在交通擁堵的城市,劃出電動車行駛專道等。
從眼下的形勢看,除在電動車型導入以及示范運行方面進行全方位布局之外,寶馬在華電動車示范推廣方面顯然思考得更多。而未來寶馬能否如愿在華嘗到電動車的“頭啖湯”,則依舊要看其后續(xù)在示范運行以及在個人銷售方面的運作智慧。