???電動車的歷史與現狀
????電動汽車的歷史其實早于內燃機汽車。當德國的戴姆勒和本茨于1883年發明汽油發動機汽車時,英國人羅伯特?戴維森已于10年前制造出了世界上最早的可供實用的電動汽車。在1900年時,電動汽車與內燃機汽車相比還占有壓倒性優勢。然而此后內燃機技術不斷取得突破,而電動車技術發展緩慢,激烈的市場競爭使內燃機汽車后來居上,成為汽車行業的絕對主流。
????目前,電動汽車技術也有了一定進步,在短途低速、城市公交及旅游區交通等特定用途已經得到應用,但是,主要由于電池性能和成本的限制,電動汽車在轎車領域內才剛剛起步,距離質量穩定、符合標準地大批量生產,依然還是“長路漫漫”。人們普遍青睞的高功率高性能電動轎車,更是徘徊于理想與現實之間。
????針對純電動車續航里程嚴重不足的現狀,有汽車公司提出制造雙模電動車,即PHEV(可外充電式混合動力)。PHEV的概念最早產生于美國,并早已有了一些改裝車、試驗車問世。這種汽車是在混合動力汽車上增加了純電動行駛工況,并且加大了動力電池容量,使車輛在純電動工況下可行駛50~90km,超過這一里程,則啟動內燃機工作。這實際上是介于混合動力汽車與電動汽車之間的一種過渡性產品,采用“短途用電、長途用油”的工作模式,特別適合于日均行駛里程有限且基本固定的工薪族使用。然而這種同樣要采用內燃機的雙模電動車,首先離不開傳統發動機技術,因此和傳統發動機一樣要面對能源挑戰,同時迄今為止也并沒有產業化的成功實例。
????電動車的發展瓶頸
????近幾年,我國對純電動車的研發投入不斷加大,一些技術難點正逐步被克服,但是仍有很多業內專家對當前的電動車技術及其產業化前景存有質疑,歸納起來電動車的發展瓶頸主要有以下幾個方面:
????一、電動車電池
????電動汽車對電池的要求極高,必須具有高比能量、高比功率、快速充電和深度放電的性能,而且要求成本盡量低、使用壽命盡量長。目前,鉛酸電池作為比較成熟的技術,因其成本較低,而且能夠高倍率放電,依然是唯一可供大批量生產的電動車用電池。但是鉛酸電池的比能量、比功率和能量密度都很低,以此為動力源的電動車不可能擁有良好的車速及續航里程。其它較成熟的電池,如鎳鎘電池和鎳氫電池,雖然性能好于鉛酸電池,但含有重金屬,價格較高,且用完遺棄后對環境會造成嚴重污染,都不適宜大批量生產。
????目前,越來越多的研究人員考慮采用鋰離子電池作為電動車的動力電池。鋰離子電池具有以下優點:工作電壓高(是鎳鎘電池、氫鎳電池的3倍)、比能量大(可達165WH/㎏,是氫鎳電池的3倍)、體積小、質量輕、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應、無污染等。
??? 在鋰離子電池中,磷酸鐵鋰電池較被看好,這種電池雖然比能量不及鈷酸鋰電池,但是其安全性高,單體電池的循環次數能達到2000次,放電穩定,價格相對便宜(相比于鈷酸鋰電池),可能成為未來電動車動力的新選擇。然而,即使是這種比較便宜的鐵鋰電池,其成本依然十分高昂。假如一款成熟的電動轎車按整備質量1.5噸、最高時速130Km/h,一次充電續駛里程200Km(60Km/h等速)來計算,所需的磷酸鐵鋰電池(76AH、工作電壓320V)將重達350Kg,僅僅電池的價格就大約在10萬RMB左右!即使在電池上取得重大突破的汽車公司,對外也承認他們的雙模電動車要比現有的同級別車型價格高出7~8萬元。那么有多少消費者愿意花15萬去買一款相當于夏利的動力的緊湊型車呢?這正是全世界電動車無法形成氣候的根本原因之一。總之,目前尚無一種高性價比的電池能夠同時滿足電動車產業化的性能與成本需要。
????二、其它技術瓶頸
????1、電池使用壽命短而更換成本高:現在國內多數鋰電池生產廠家提出免費質保期限只有一年,2008奧運會唯一指定鋰電池供應商中信國安的鋰電池,免費質保期限也只有二年。如前所述,即使是一輛性能相當普通的電動車,電池成本也要8~10萬RMB,如果一年或二年后消費者要自費更換電池,其費用將是多么巨大!
????2、電池適應性差:除了快速充電問題很難解決外,電池在低溫條件下容量將明顯降低,在高溫條件下(50℃)又需要泠卻才能正常工作,而這也是要消耗自身能量的。此外,隨著使用時間的延長,電池的各種性能將逐漸下降,其結果將造成電動車整車性能(車速、加速性、一次充電的續駛里程)不斷下降。
????3、充電便利性問題:對于無車庫的城市車主,在家充電并不方便;即便可以用家用220伏電壓充電,安全上也存在一定隱患。為根本解決這一問題,唯一的辦法是在小區、停車場建充電站,類似網絡的普及不是短期內能夠實現的。
????4、電量耗盡問題:目前憑借電壓判斷電量的方式并不準確,這也是世界性的技術難題。一旦誤判導致電量耗盡而拋錨,電動車將比內燃機汽車麻煩得多。
????5、電動車空調問題:電動空調的耗電功率在3~4kw,一般開啟空調,電動車的續駛里程至少要減少三分之一,換言之,原來能行駛90公里的電動車,當使用空調時最多只能行駛60公里。
????6、能量回收困難:在考慮行車安全的前提下,電動車在減速及制動時可以回收的能量很有限,目前最多只能回收這部分能量的20%。這對于需要不斷起停的城市工況,會對續航里程造成很大影響。
????三、運行經濟性
????純電動汽車不使用燃油,不受油價飛漲的影響,電力相對燃油較為便宜。但是由于電動汽車需要改變整個動力體系,這就需要承擔額外的成本來換裝電機、電池,特別是電池和電機控制系統的成本很高,必將帶動整車銷售價格的提高。為了滿足車速和續航里程的需要,又必須增加電池容量,這樣整車重量和成本還要增加。與此同時,現有內燃機的節能技術也在不斷進步,如果沒有政府的特殊政策扶植或一定數額的經濟補貼,用戶選擇購買價格昂貴的電動汽車就不見得劃算了。
????四、基礎設施建設?
??? 電動汽車商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并配備專用電纜及插座等是實現電動汽車產業化的關鍵。在一個城市內至少要建設十幾個到數十個公用充電站,才能滿足市區內的出租汽車、私家車、商務車快速充電的需要。此外停車場和社區內也要設立充電設備。
????上述這些基礎設施裝備需要系統規劃和巨額投資。以北京奧運會為例,50輛電動大巴的快速充電站總計占地5000平方米,共花費近億元,另有服務人員40人。顯然如果電動車實現大規模產業化,這些費用恐怕還是要分攤到電動車用戶頭上,這樣折算下來,那時的電費就不會像現在大家想的那么便宜了。
????五、電力供應問題
????電動車未來的發展也取決于電力供應是否充足。有專家指出,電動車對于像法國等核電充足的國家來說可能比較合適,因為核電是恒定發電的,電動車可以集中在夜間用電量小時充電,既省電又可平抑電網的峰谷差。但是我國的核電比例很小,且工農業均發展迅速,總體電量并不富余,這也將成為限制我國電動車發展的重要因素。
????早在2007年6月,《國家電網公司“十一五”節能減排綜合性工作方案》中就已規劃,預計到“十一五”末,國家電網公司經營區域內電動公交車運行線路將達到420條,電動公交車達到4200輛,電動出租車達到535輛。這個數目與我國已接近每年一千萬輛的汽車產銷量相比是微乎其微的,而且這個建網計劃也沒有把未來商業化前景更大的電動轎車列入服務對象,這說明國家對電動車的“普及”前景也是有客觀預計的。
????電動車的前景展望
????不可否認,電動汽車是未來汽車發展趨勢之一,但種種跡象表明,真正實現產業化的家用電動轎車距離我們還十分遙遠。電動車未來的發展取決于電池技術的革命,而任何技術的發展都是循序漸進的,現在就宣布電動車時代即將到來恐怕為時尚早。實際情況是,目前電動車使用的動力電池組的成本要占整車造價的二分之一,而且購車人在幾年之內就需要更換昂貴的蓄電池組或單體電池,這是電動車商業化尚無法突破的最大瓶頸。因此,企業如果把希望完全寄托于未來尚不明朗的電動車上,而不對傳統技術進行優化開發將是十分危險的。因為電動車技術有一點閃失或者滯后,企業就可能要遭遇巨大的生存風險!
????目前,國內以電池技術著稱的比亞迪汽車公司宣布將于年底上市一款PHEV。如前所述,這其實就是一種有純電力驅動工作模式的混合動力汽車,在結構和原理上都并無超越之處。這款雙模電動車據稱可以實現純電動驅動100km,但比亞迪并沒有明確是在何種工況下可以實現這一續航里程,而多次起停及加減速(這恰恰是城市的一般工況)對電池能量的消耗極大,理論上的最大續航里程往往并無意義,這就如同手機的理想待機時間均不可能達到一樣。同時,F3DM將比傳統動力汽車價格高一倍以上。在前面講到的諸如電池維護及更換成本高、充電便利性差、安全性低、電池適應性差和空調等問題沒有突破性解決方案的情況下,花兩倍的價錢買一款性能可能還不如傳統動力F3的F3DM汽車是否合算,恐怕就很值得懷疑。
????實際上,當前電動汽車的開發主要還是以實驗室研發為主,對各項關鍵技術指標在實際復雜運行環境下的質量控制很難得到批量驗證,即使某些關鍵技術有所進展,也并不意味著市場化隨之到來,因為汽車是一個完整的復雜系統,需要關鍵技術和傳統技術、關鍵部件和傳統配件的全面發展和結合,才能開發出真正可以市場化的高性能電動汽車。
??? 面對石油緊缺的壓力,傳統內燃機的技術改進,特別是節能技術的提高也在加快,柴油機多已采用成熟的燃油共軌技術,汽油機缸內直噴分層燃燒技術已逐漸推廣,汽油機均質壓燃先進技術也在日益完善。這些都削弱了電動車的節能優勢。
????基于上述情況,業內專家普遍認為:未來20年內,汽車動力系統仍將是傳統內燃機的天下。羅蘭貝格公司(世界最著名的咨詢公司之一)也預測,直到2020年,汽車動力系統仍是傳統內燃機占據主導地位,純電動車和混合動力電動車(也使用內燃機)的份額只占25%以下。
????可見,電動車商業化之路還很漫長;純電動汽車產品能不能為市場接受和認可,更需要時間的檢驗,這也已被電動車發展的歷史所證明。電力或許是未來汽車動力的首選,但這個未來至少不會在20年內到來,在此之前消費者恐怕只能面對并不完美的電動車產品。而對企業來說,如果不關注于傳統動力總成技術的開發和改進,而將全部精力都傾注于電動車技術,恐怕在近期就會面臨無法生存下去的危機。
????現實是嚴峻的,理想是誘人的。國家很重視新能源汽車的開發。世界頂尖技術頂尖人才都在向汽車新能源技術集中。這一科技難關會很快獲得突破。20年,時間并不漫長。20年后我們擁有理想的、物美價廉的電動車,也是值得憧憬的一種美好。
????給電動車以支持,讓全社會的理想盡早實現吧!