危险刹车信号灯;急刹爆闪灯

电动车论坛

 找回密码
 注册
搜索
热搜: 活动 交友 discuz
查看: 3721|回复: 0
打印 上一主题 下一主题

影响电动汽车发展的蓄电池性能比较

[复制链接]
跳转到指定楼层
1#
发表于 2004-12-20 08:24:29 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
影响电动汽车发展的蓄电池性能比较

   
  蓄电池是电动汽车的动力源泉。目前,制约电动汽车发展的关键因素是动力蓄电池不理想。电动汽车蓄电池的主要性能指标是比能量、比功率和使用寿命等。要使电动汽车能与内燃机汽车相竞事,关键是开发出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的蓄电池。
铅酸蓄电池
  铅酸蓄电池已有100多年的历史,广泛用作内燃机汽车的起动动力源。它也是成熟的电动汽车蓄电池,目前约有8%~90%的采用率。它可靠性好、原材料易得、价格便宜;比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点;一是比能量低,所占的质量和体积太大,且一次充电行驶里程较短;另一个是使用寿命短,使用成本过高。
镍镉电池
  目前,镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池其比能量可达55W·h/kg,比功率超过190W/kg,可快速充电,循环使用寿命较长,是铅酸蓄电池的两倍多,可达到2000多次,但价格为铅酸蓄电池的4-5倍。它的初期购置成本虽高,但由于其在能色量和使用寿命方面的优势,因此其长期的实际使用成本并不高。使用中要注意做好回收工作,以免重金属镉成环境污染。
镍氢蓄电池
  镍氢蓄电池和镍镉蓄电池一样,也属于碱性电池,其特性和镍镉蓄电池相似,不过镍氢蓄电池不含镉、铜,不存在重金属污染问题。目前生产电动汽车镍氢蓄电池的公司主要是Ovonie公司,它现有80A·h和130A·h两种单元电池,并由此构成30kw·h和50kw·h两种规格的电池。其比能量达75-80W·h/kg,比功率达160-230W/kg,循环使用寿命超过600次。这种蓄电池曾装在几种电动汽车上试用,其中一类车一次充电可行驶345km,有一辆车一年中行驶了8万多公里。由于价格较高,目前尚未大批量生产。估计随着镍氢蓄电池技术的发展,其比能量可超过80w·h/kg,循环使用寿命可超过2000次,远景价格可降至150美元/Kw·h。通用汽车公司已把它作为今后几年电动汽车优先考虑蓄电池。   钠硫蓄电池
  钠硫蓄电池也是近期普遍看好的电动汽车菩电池,美国福特汽车公司的Mnivan电动汽车就是使用钠硫蓄电池的。它已被美国先进电池联合体(USMABC)列为中期发展的电动汽车蓄电池,德国ABB公司生产的B240K型钠硫蓄电池,其质量为17.5kg,蓄电量19.2Kw·h;比能量达109W·h/kg,循环使用寿命1200次,装车试验时最好的一辆车无故障地行驶了2300km。钠硫蓄电池主要存在高温腐蚀严重,电池寿命较短。性能稳定性及使用安全性不太理想等问题。
  锂电池列为电动汽车蓄电池的长期开发目标,锂电池的种类繁多,常见的有色锂离子电他、高温锂熔直盐电池、锂聚合物电池和但聚合物固体电解质电池等,锂离子电池比能量的理论值为570W·h/kg,它目前达到的性能指标是:比能量为100w·h/k8,比功率200w/kg,循环使用寿命为1200次,充电时间2-4小时。
锌空气电池
  锌空气电池的潜在比能量在200w·h/kg左右。美国DEMI公司为电动汽车开发的锌空气电池的比能量已达160W·h/kg左右,但它目前尚存在寿命短、比功率小、不能输出大电流及难以充电等缺点。美国的CRX电动汽车装的就是锌空气电池,该车为弥补它的不足,还装有镍镉蓄电池以帮助汽车起运和加速CRX车的锌空气电池组质量为340kg,充足电后可存储45kw·h的能量,同时装备CRX的重达159kg的镍锡蓄电池充足电后有4kw·h能量。充电12分钟可使CRX电动汽车行驶65km,充电一小时则可行驶160km。
飞轮电池
  飞轮电池是90年代才提出的新概念电池,它突破了化学电池的局限,用物理方法实现储能。众所周知。当飞轮以一定角速度旋转时,它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能,就很像标准电池。飞轮电池中有一个电机,充电时该电机以电动机形式运转,在外电源的驱动下,电机带动飞轮高速旋转,即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能;放电时,电机则以发电机状态运转,在飞轮的带动下对外输出电能,完成机械能(动能)到电能的转换。当飞轮电池公出电的时,飞轮转速逐渐下降,飞轮电他的飞轮是在真空环境下运转的,转速极高(高达200000r/min),使用的轴承为非接触式磁轴承。据称,飞轮电池比能呈可达150W·h/kg,比功率达5000-10000W/kg,使用寿命长达25年,可供电动汽车行驶500万公里。美国飞轮系统公司已用最新研制的飞轮池成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车,一次充电可行驶600km,由到96km/h加速度时间为6.5秒。
燃料电池
  燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。它不经历热机过程,不受热力循环限制,故能量转换效率高,燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100%,实际效率已达60%~80%,是普通内燃机热效率的2—3倍。现在应用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质于交换膜燃料电池(PEMFC),它以纯氢为燃料,以空气成龙为氧化剂。在1993年加拿大温哥华科技展览会上,加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一辆以PEMFC电池为动力的电动公共汽车。载客20人,可行驶160km/h,最高速度72.2km/h。德国奔驰汽车公司也研制了以PEMFC电池为动力的电动汽车。

电动汽车对电池的基本要求

   
比能量
  比能量是保证EV能够达到基本合理的行驶里程的重要性能,2h放电率时电池的比能量至少不低于44Wh/kg。
充电时间
  电池对充电技术没有特殊要求,能够实现感应充电。电池的正常充电时间应小于6h,电池能够适应快速充电的要求,电池快速充电达到额定容量50%时的时间为20min左右。
连续放电率和自放电率
  电池能够适应快速放电的要求,连续1h放电率可以达到额定容量的70%左右。自放电率要低,电池能够长期存放。
运行环境
  电池能够在常温条件下正常稳定地工作,不受环境温度的影响,不需要特殊的加热、保温热管理系统,能够适应EV和HEV行驶时振动的要求。
安全可靠性
  电池应干燥、洁净,电解质不会渗漏腐蚀接线柱、外壳。应不会引起自燃或燃烧,在发生碰撞等事故时,不会对乘员造成伤害。废电池能够回收处理和再生处理,电池中有害重金属能够集中回收处理。电池组可以采用机械装置进行整体快速更换,线路连接方便。
寿命和维护
  电池的循环寿命不低于1000次,在使用寿命限定期间内,不需要进行维护和修理。


电动汽车的基本结构

   
   电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
电源
  
  电源为电动汽车的驱动电动机提供电能,电动机将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前,电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池,但随着电动汽车技术的发展,铅酸蓄电池由于比能量较低,充电速度较慢,寿命较短,逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍铬电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等,这些新型电源的应用,为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。
驱动电动机
  驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机,这种电机具有"软"的机械特性,与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花,比功率较小、效率较低,维护保养工作量大,随着电机技术和电机控制技术的发展,势必逐渐被直流无刷电动机(BCDM)、开关磁阻电动机(SRM)和交流异步电动机所取代。
电动机调速控制装置
  
  电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的,其作用是控制电动机的电压或电流,完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。
早期的电动汽车上,直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的,且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂,现在已很少采用。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速,通过均匀地改变电动机的端电压,控制电动机的电流,来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中,它也逐渐被其他电力晶体管(入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斩波调速装置所取代。从技术的发展来看,伴随着新型驱动电机的应用,电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用,将成为必然的趋势。
  在驱动电动机的旋向变换控制中,直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向,实现电动机的旋向变换,这使得孔子哈电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时,电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可,可使控制电路简化。此外,采用交流电动机及其变频调速控制技术,使电动汽车的制动能量回收控制更加方便,控制电路更加简单。
传动装置
  电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴,当采用电动轮驱动时,传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动,所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换,所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时,电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时,电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。
行驶装置
  行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力,驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的,由车轮、轮胎和悬架等组成。
转向装置
  专项装置是为实现汽车的转弯而设置的,由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力,通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度,实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向,工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。
制动装置
  电动汽车的制动装置同其他汽车一样,是为汽车减速或停车而设置的,通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上,一般还有电磁制动装置,它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行,使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流,从而得到再生利用。
工作装置
  工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的,如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。

花大力气自主开发电动汽车值吗

   
  “十五”国家863计划电动汽车重大专项从2001年10月正式启动,首批74项课题于2002年1月开始攻关,已如期完成了第一次零部件和试验样车的阶段验收。攻关一年后,再来看——
对话人:
  国家863计划电动汽车重大专项总体组组长
  同济大学汽车学院院长
  新能源汽车工程中心主任万钢
  863计划电动汽车重大专项总体组组长、同济大学汽车学院院长、新能源汽车工程中心主任万钢教授已经记不清到北京开了多少次电动汽车的会。1月14日,他又一次来北京,讨论2003年的课题规划。抓此机会,记者与万钢进行了一次关于电动汽车热点问题的对话。
电动汽车根本就是能源安全问题
  中国汽车报:目前有一种说法,认为电动汽车不那么热了,企业对此也不积极了。
  万钢:不能说企业对电动汽车不积极。863计划电动汽车专项已经有上百家企业、高校和研究所参加,如“三大集团”、长安、奇瑞汽车公司,以及电机、电池企业,几乎包括了全国的与此相关的企业。而电动汽车攻关一年来,总投入3亿多元经费,其中国家投入1亿5千多万元,剩下的投资都是地方和企业出的,或是社会人士入的股份。
  中国汽车报:人们总觉得电动汽车远水不解近渴。
  万钢:你采访过我很多次了,也谈了很多次电动汽车,注意过我经常说的两句关于电动汽车的话吗?
  (记者困惑地摇摇头。)
  万钢:我每次讲到电动汽车,总要强调两句话,即电动汽车,一事关国家能源安全,二事关减轻大气污染,维护社会可持续发展战略。
  中国汽车报:这两句话我是记得,但它跟眼前的具体事情结合不起来。
  万钢:所以电动汽车首先是由国家考虑的问题,不是主要由企业考虑的。我曾向李岚清副总理汇报过电动汽车的进展情况。李岚清副总理听了不到一小时,就把关键点出来了,他说,电动汽车根本就是国家能源安全问题,能源安全是世界上每一个政治家最关心的问题。说得多好。
  解决中国能源问题,电动汽车是一条出路。谁都希望老百姓全开上汽车,可是总得有人考虑油从哪里来。国家利益与企业利益有时会不一致,就像对于国家的环保法规,国家总希望加严一些,企业总希望放松一些。其实从国家角度看,863计划所投的资金也仅仅是撒了一把米,起一个导向的作用,国家的投入也集中于关键技术,远远不够电动汽车产品的研发。
  对于电动汽车,国家和企业都要看得长远一些,不能等到油用干了,才去开发电动汽车。这是一个5年、10年以后才能有定论的事情,今后还会碰到一连串难题。我认为,肯定能干成,只是进度不会那么快。
  中国汽车报:在加入WTO后的第一年,中国汽车高速增长,企业赚了大钱,更想往传统汽车上投资,扩大规模,早得利么。谁知电动汽车何时有回报?
  万钢:我们应该戒除浮躁。当年汽车刚被发明时,也是长期得不到推广,价格极贵。起码在30年以后,汽车才大量取代了马车。这些历史恐怕人们都忘记了。电动汽车的发展也是一样的道理。
是战略上跨越,不是战术上跨越
  中国汽车报:您在德国奥迪公司做的是传统汽车的开发、规划和管理,成绩非常大。为什么回国后要搞电动汽车?
  万钢:我希望在一个新的领域做出新的贡献。
  中国汽车报:跨越式发展战略是您比较早提出来的,是不是因为中国的传统汽车不行了,把希望只寄托在电动汽车上?
  万钢:这需要理解跨越式发展的概念。我说电动汽车能够实现中国汽车工业跨越式发展,是指战略上的跨越,而不是战术上的跨越。
  举一个例子,我刚进奥迪公司时(大约1991年),做过安全碰撞的虚拟仿真计算。当时,没人相信计算机可以减少实车碰撞次数,可以让大量的碰撞试验在计算机上做。可奥迪坚持下来,开发奥迪A6、A8、A3等车型的碰撞仿真计算方法。2000年我离开奥迪时,奥迪汽车安全试验室已由过去一天撞一辆车,改为现在三天撞两辆车,况且奥迪车的品种由过去的三大车型十几种变型车增加到六大车型四五十种变型车了,采用计算机仿真技术,大大节约了开发成本,缩短开发周期。现在奥迪的规矩是不在计算机上计算不进行实车碰撞,碰了还要算,对比结果。十年以前几乎没人认识到计算机的好处,第一次在计算机上碰撞与实车碰撞的效果相差甚远,真是咬着牙关去做,也就成功了。等别人做出成果时再做就晚了。这就叫做跨越式发展。
  电动汽车是一项战略性开发。战略开发与产品开发有所区别。战略开发从零开始,从无到有。人家有朝一日将电动汽车推出来,我们也能推出。中国汽车工业要想主导未来的市场,必须走这条路,它是为下一阶段汽车结构的变化而做的事情。但具体的电动汽车产品还是要按汽车开发规律去做,按照节点计划踏踏实实地去做,一步也不能跨越。
  中国传统汽车的优势确实很弱,不过发展非常快。跨越式发展不是不在传统汽车上下工夫,而是国家和企业的着重点不同,并不要求所有企业一窝风地开发电动汽车。要看企业的实力和战略计划,毕竟电动汽车攻关投入巨大。
自主发展不能跟在别人后面走
  中国汽车报:最近有消息说,美国通用扬言要放弃电动汽车攻关。有人开始疑问:中国还有必要做吗?
  万钢(笑了):通用要放弃的是纯电动轿车,集中力量发展燃料电池汽车。我们爱引用这样一句话:“走你自己的路,让别人去说吧。”中国汽车不能老跟着国外走。
  中国汽车报:是的,我们一边说着自主,一边要跟着国外走。
  万钢:这就是自主发展究竟指什么?自主发展首先要有自己的眼光,不能靠别人说一句话,就干。国外的意见要听,还要有自己的主见。否则我们只需等通用、福特、戴-克、大众、丰田把战略一公布,跟着干就得了。不过那样也不行,因为这5家公司的战略也不一样。
  科技部部长徐冠华反复强调,电动汽车要鼓励创新,鼓励原创。强调的是自主的认识,对市场、对未来技术发展和形势的认识,而不是一味地跟踪。要经过自己头脑的再三思考,对事物知根知底。这是花多少钱也买不来的。
  我在德国呆久了,很欣赏西方人的方法:鼓励独立的思维。他们看一个人,就看你是否能够独立工作、独立思维。特别是置身于信息时代,面对正、反两方面信息的干扰,独立思考更不容易。
  中国汽车报:有人说,科技部拿出10个亿去做电动汽车,不如用这笔钱提高自主开发能力。
  万钢:10亿元做电动汽车只是一个市场导向。企业有没有自主开发能力不在于国家投不投钱,而在于市场,在于企业有没有长远眼光。如果国家投的钱合乎企业的战略目标,企业就会参与,而有些企业没有这个战略,即使国家投钱也不会去做。电动汽车专项要攻关一些关键技术,为重点企业做一个铺垫,电动汽车全面产业化还需要相当长的时期。
  有一位汽车界同行曾经问我,开发一辆新车需要多长时间?我说现在最快需要28个月。他说那不行,我明天就要车。我说,那你前几年干什么去了?你不做积累,今天想了,明天就要,只好去引进,去买人家的车,自然谈不上自主开发。
  现在大多数企业都已经很注意开发传统汽车了,为什么还要国家投入?国家的钱也要讲求效率,花小钱,办符合国家长远发展的大事。搞电动汽车不是不看好传统汽车,也不是不支持传统汽车的自主开发了。
  搞电动汽车同样也为了提高中国汽车工业自主开发能力。在开发的方法、管理上,电动汽车都要按产品开发规律做,一步一步,一个节点连着一个节点,逐项验收合格,不能急于求成。我们借鉴了很多传统汽车开发方法,比如,也要筛选一大批零部件,集中采购,零部件不能只有一家,这同传统汽车一样。我认为,在研发电动汽车的同时,在自主开发的方法、管理、体制上,我们也能探索出一条崭新的路。
  中国汽车报:过去的攻关项目普遍为通过鉴定即大功告成。电动汽车专项以产业化为目标,可是电动汽车的大批量上市又十分漫长,这似乎有矛盾。
  万钢:产业化还不是商业化,商业化要做开拓市场的工作,特别是电动汽车上市初期应有国家政策的引导。“十五”期间,按照计划,可以实现不同产品在不同阶段、不同区域的小批量产业化。比如纯电池电动汽车在一些小城市使用,混合动力电动大客车在城市区间使用应该没有问题了。中国市场大,环境不一样,很适合不同种类的电动汽车使用,会有一些特殊用途的电动汽车,比如电动的场馆车、场地车、清扫车等。
  这一次攻关的特点是,在开发的全过程中把成本考虑进去了,在开发时就想到了市场,做成本分析,考虑用户的接受程度。第二个特点是不急于出样车,强调每一个节点的验收,尊重开发规律,把开发人员的思想和观念统一起来。2002年的验收项目很严格,效果也很好。靠攻关聚集了一批人才,拉起了一支开发队伍。仅以上海燃料电池动力系统有限公司为例,包括了两批人,一批是专职人员,一批是同济大学汽车学院和新能源工程中心的人员,还有国内外的高级专家、教授参与。

电动汽车:真能成为中国汽车工业的出路?

   
  “电动汽车技术从90年代起步,在各国政府和各大汽车公司的推动下得到飞速的发展。尽管目前在价格、技术成熟度方面还不能与传统内燃机汽车比拟,但电动汽车具有深厚的发展潜力,将最终在今后10-20年中逐步取代传统汽车。”在不久前由国家科技部组织的一次电动汽车试验总结报告会上,国家863计划电动汽车专项组组长万钢这样回答记者的提问。
  2002年,中国轿车产销量因超过40%的增长而被称为“中国轿车元年”。尽管汽车生产商因销量大增而欢天喜地,消费者因品种增加而选择余地更大,但由此造成的现实与未来的交通拥堵、原油进口以及环境压力却不能不让人感到担忧。统计资料显示,中国从1994年已开始成为石油纯进口国。2000年进口石油7000万吨,成品油3000万吨,进口石油价格达25亿美元;2001年进口石油大约8000万吨;2002年的统计数字还没有出来,但预计不会少于9000万吨。另据联合国调查,世界上污染最严重的10个城市中有7个在中国。近几年我国汽车保有量持续快速增长,汽车尾气已成了大气污染的罪魁祸首,有预测报告说,到2010年,我国许多大城市的汽车尾气排放量将比现在增长一倍。
  面对严重的形势,中国政府与世界其他国家一样,也在为传统内燃机汽车寻找新的出路。2001年,经过多方论证和广泛征求意见,中国科技部启动了国家、地方和企业配套资金合计约24亿元人民币的电动汽车重大科技专项。这个专项中的一个重要措施就是在广东汕头建立了“国家电动汽车试验示范区”。此后的两年,记者两次对该基地进行了采访。
试验结果并不令人乐观
  “国家电动汽车试验示范区”是1998年6月9日在广东省汕头市正式开通的。试验示范区主要任务有4项:1.探讨在中国条件下推广应用电动汽车的社会条件和支持环境;2.为新开发的电动汽车进行公证的性能评价和探索推广应用的经验;3.与国外伙伴进行试验,为进一步合作提供基础;4.为国家发展电动汽车提供决策上的依据。
  试验车辆按三种模式运行:出租车、公交车和公务车。共24辆,其中丰田公司的5辆RAV4EV作出租车使用;通用汽车公司的2辆EV1和3辆S-IOEV车作公务用车;国产的5辆中巴车作公交汽车在汕头市区至菜芜码头之间作区域运行;其余几辆均作公务用车使用。四年半中(至2002年10月底)总共运行101.8957万公里。
  毫无疑问,这四年半的试验取得了大量的数据,对中国今后制定电动汽车技术标准起到了非常重要的作用。但是,从经济效益的角度看,报告认为“其运行经济性无法与燃油汽车相比。”
  在所有参加试验的车型中,丰田公司的RAV4EV被公认为是电动汽车方面的佼佼者,“有突出的技术特征,是一辆改装很成功的纯电动汽车。”但即使如此,它的经济运行结果仍不能令人满意。记者手上有两份试验报告,一份是两年以前的,一份是去年底公布的。对比一下,结果几乎一模一样。
  RAV4EV是一种纯电动客货两用车,被称为21世纪的环保车,它单纯以电力为驱动能源。由于试验期长达4年多,所以报告只选择了从1999年5月1日到2000年7月31日为止的15个月的试验数据。在这15个月中,RAV4EV在试验区内以出租车的形式运行,平均每月营运25天左右,每天营运8小时/里程150-180公里,中午充电2-3小时。
  报告算了一笔账,在15个月中营运收支结算结果:5辆出租车总收入260282.74元,平均每辆车月收入3470.44元,月支出9491.17元,支出结算亏损6020.73元。
  报告的结论是:纯电动汽车受一次充电续驶里程短以及造价高的影响,其应用领域受到限制,比较适合的是市内客货两用车、市内公交车和其他市内用车。应重点发展混合动力汽车。
电动汽车将出现在北京奥运会
  两年以前,在第一次采访这个项目时,记者曾就亏损问题询问过一位科技部主管此项工作的前负责人。在两位记者的一再“逼问”下,他回答的中心意思是,如果能够开发出我们自己的电动汽车,那我们就可以通过申请专利、制定技术标准等方式,在与跨国公司的谈判中拥有更多的筹码,狙击跨国公司在中国的“跑马圈地”,保护民族汽车工业和中国的合法权益。虽然试验项目出现亏损,但积累了宝贵的数据,为今后中国汽车工业的发展打下了基础。特别是在电动汽车领域,我们有可能与跨国公司“平起平坐”。
  而作为一位科学家,我国电动汽车重大科技专项总体组组长万钢通过多年在电动汽车研究方面的实践,则更深刻地认识到中国发展电动汽车更重要的意义。
  万钢说,发展电动汽车的根本意义首先在于能源结构的多元化。美国自由汽车计划(FreedomCar)提出,由于石油资源分布的不均匀性和各国对石油需求的不平衡,在今后的发展中各国都应考虑减少对石油单一资源的依赖性,改变目前石油资源的过度消耗;其次,由于经济发展程度不同,各国汽车保有量差别很大,美国目前已达千人750辆,而目前中国千人仅14辆,到2050年达到千人188辆,届时中国的人口会达到14.78亿,汽车保有量将超过4亿辆。汽车需求量增加将带来石油进口量的增加,因此,这是汽车业人士现在就必须思考解决的问题;第三,电力作为一种二次能源的载体,可以由太阳能、水力、风力、煤电、核电产生,通过电网输送到千家万户,供工业、农业和居民使用。各国可以根据其资源分布,着重发展相应的电力技术,形成供求总量的平衡;第四,氢气也是一种二次能源载体,它同样可以通过电解水、天然气、煤、油、甲醇等获得。通过氢能源供应网络,可以解决电网目前尚未解决的机动车能源供应问题,从而形成氢能源结构。
  万钢也承认,为了减少尾气排放对大气的污染,各国已经相继出台了更严格的排放法规,汽车制造企业为减少尾气污染而对传统内燃机汽车采取的复杂技术改造已经导致了传统汽车的造价不断上升,利润空间越来越小,长此以往显然不仅不利于汽车工业的发展,也不利于汽车的普及。发展电动汽车不仅是维护国家能源安全、保障社会持续发展的迫切需要,也是增强民族汽车工业国际竞争力的重要战略措施。
  但我们知道,一些颇具实力的外国汽车制造商们很早就开始过电动汽车的研发工作,但至今没有实质性的结果,中国的汽车工业水平与国际一流相比,相差了近20年,我们有能力在电动汽车方面取得突破性进展吗?
  万钢对此很有信心:“在过去5年中,中国科技部在电动汽车关键技术、关键零部件、纯电动汽车整车开发和示范运行方面做了很大努力,并取得了明显的进步。”
  万钢说,在电动汽车重大专项中,我们的目标是建立一个“三横三纵”研究开发模式。“三横”是指纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的整车,“三纵”是指电池、电机和控制系统的关键零部件。
  纯电动汽车在科技部“九五”研发的基础上,将在2003年推出小批量产品,并在特定区域中进行商业化示范运行;混合动力汽车的重点是开发大型客车,提高公共交通和城市间长途交通客车的燃油经济性,规划2005年完成产品开发,2006年投放市场;燃料电池汽车是世界各大汽车公司目前研究开发的热点,同样也是我国重大专项的研究重点。
  万钢说,国家计划在今后5年中,重点研发燃料电池客车、轿车动力系统和样车,并于2008年在北京奥运会上示范运行。
发展电动汽车需要政策强力支持
  对于电动汽车投入大、价格高、行程短、经济效益差、技术不够成熟等问题,试验报告认为,政府在运行机制上还缺乏更强有力的措施,在政策上也缺少更多的扶持。
  报告呼吁,电动汽车虽然有着巨大的社会效益,但毕竟在它大批量投产之前,不会有很好的经济效益,在这种情况下,就需要发挥政府行为的主导作用,发动社会各方面支持电动汽车事业;
  由于电动汽车投入大,任何一个企业单独承担都有困难?像通用公司一年五六十亿美元的利润,已经投入数十亿美元研制电动汽车,尚感到力不从心,还需政府投入数亿美元支持,并同时与丰田汽车、Bp石油公司等合作开发电动汽车。中国是发展中国家,企业经济实力小,更需要发挥国家可以集中财力办大事的优势,加大对电动汽车事业的经济支持;
  电动汽车是一项利国利民的朝阳产业,需要集中财力、物力,加快其发展速度。光靠政府的投入是不够的,需要吸收企业,尤其是经济实力较强的企业参与,还要吸收汽车产业部门参与并成为牵头单位,他们在改进电动汽车技术和完善售后服务工作方面都有特殊的保证作用;
  电动汽车是一种多科学的社会化的大产业,更需要各方面人才的配合。目前“863”课题形成的官、产、学、研结合的模式,正是发展电动汽车产业的好模式。为了更好推广电动汽车,必须加快技术性能完善和成熟的进程,发挥技术的保证作用;
  世界各国发展高新技术产业的通用做法就是利用优惠的产业政策进行扶持。在推广电动汽车方面,中国政府实施的优惠政策应该包括无偿提供停车场地、发给电动汽车正式营运牌证、提供输变电网站、免收养路费、免征电动汽车购置税和进口税等。
  对此,万钢说政府已经在考虑并实施一些具体的计划。
  在资金投入上,国家总投资约10亿元,地方和企业还有配套资金,总的规模约24亿元。投入方式分产品方案阶段、产品可靠性耐久性阶段、产品工程阶段。这些阶段所需投资量将呈指数形式增长。在今后3年中,将加大投资力度,保证研发成果产业化。
  在研发形式上,采取整车开发单位牵头,协调零部件企业配合的管理模式。为了组成一个优化团队,允许在每一个关键零部件上选择2-3家具有不同技术特征的研发单位,承担同一种关键零部件的配套课题。
  在零部件开发上,在竞争的基础上进行强势联合,推动整车企业和零部件企业在整车研发方面建立伙伴式联盟关系,在整车大企业间则推动在测试方法和技术标准方面的战略合作关系。
  在车型开发方面,北方车辆厂和北京理工大学在尼奥普兰的底盘上开发大客车;一汽和东风在各自原有的底盘上开发混合动力公共汽车和大型客车;上汽奇瑞和上海交大、天津汽车和中国汽车工业研究所负责纯电动轿车开发;东风电动汽车公司负责开发混合动力轿车;燃料电池客车由清华和北京客车总厂合作研究;燃料电池轿车则由上汽集团、同济大学及信息产业部电机研究所等单位共同投资成立的一家新公司承担。
中国发展电动汽车有很多优势
  汽车方面的一些专家认为,中国发展电动汽车的确有很多优势。
  目前我国燃料电池发动机发展趋势很好,已从过去单电堆研究发展到带有支持系统和控制系统的燃料电池发动机系统研发能力。目前,参与研究的四个燃料电池研究所和高科技企业均已完成了它们的第一代样机。与此同时,还建立了燃料电池实验室和燃料电池发动机试验室。
  我国的高功率型动力蓄电池进展也很迅速。就目前的阶段成果与国外相比,有较大的价格优势。目前有关部门正组织力量对动力蓄电池进行集中测试,在可靠性、耐久性进一步研究的基础上,可以形成较为完善的汽车用动力蓄电池供应系统。
  在电机和驱动系统研究上也取得了相应的进展。我国政府重点鼓励稀土永磁电机的开发,因为我国在上述基础材料领域具有资源优势,可以降低将来产业化时车辆的造价。
  在电动汽车的四轮驱动方面也取得了一些进展。多年来,世界各大汽车公司和大学都在轮毂电机、四轮驱动技术革新做了很多尝试。上海燃料电池汽车动力系统公司和同济大学新能源汽车工程中心也于2002年5月试制成功了一辆四轮驱动微型汽车功能模型车。该车型将电机驱动、制动、测速、悬架集成于四个相同的独立模块,采用国产燃料电池发动机、轮毂电机和锂离子电池,并自行开发了整车控制策略及其相应的软、硬件,实现了转速闭环控制和电子差速,形成以锂离子电池、燃料电池为动力的电—电混合驱动形式。在此基础上,该公司还将自行开发集驱动、制动、测速、转向为一体的电动轮驱动模块、独立悬架和整车中央控制块,并形成不同成本价格、可配置成电池驱动、电池—发动机和电池—燃料电池混合驱动的微型电动汽车。
  万钢说:“我和我的学生们也研制了一个四轮驱动微型汽车的实施方案,四轮汽车采用框架结构,四轮独立悬挂,可以形成纯电池驱动、电池+发电机混合动力,及燃料电池+蓄电池电电混合驱动。面对电动汽车未来年轻的客户群体,我们发挥工业设计专业年轻学生的想象力,设计了各种不同外形的微型轿车。”
  “我们也对氢设施的建设方案进行了深入的研究,在总结我国推广清洁燃料汽车(LPC)经验的基础上,提出了一个建立氢设施的设想。”万钢说,在推广燃料电池汽车的过程中,氢需求和氢设施建设的发展过程是不同步的。最佳投资方式是需求在先,投资在后,这其中有个时间优化问题。“我们所设计的转换路径,首先使用现有化工企业副产品氢气,然后利用现有的氢气制造设施制氢。第三步是建立多种形式氢气重整站和车载型氢气重整设施。最后,形成氢气供应网络。”“我们已对上海现有化工副产品氢气资源进行详细调查,结论是:如果出租车全面使用燃料电池车的话,上海现有化工副产品氢气量足以满足未来20年上海发展燃料电池汽车的需求量。”
  此外,来自其他方面的消息表明,我国在车用电池的攻关上也取得了群体性突破。在锂电池的攻关方面,我们已将每安时控制在1美元。中国雷天绿色电动源?深圳?有限公司成功地研究开发出大功率、低成本的锂离子动力电池,顺利通过了国家电池权威检测机构的检测,11项指标全部合格,填补了国内空白。我国还研制出锌-空气电池和电容电池,前者变充电为换料,简化了更换程序,后者是物理电池,效能比化学电池高,是一种寿命长、充电快而简单的超级电池。
发展电动汽车需要改变观念
  电动汽车开发曾经历过两次高潮,一次是二战期间,当时汽油都用于战争;另一次是第一次中东战争期间,美国联合其他国家开发电动车。目前各国电动车研发水平差距并不太大,基本在一条起跑线上。
  导致我国电动车研发热最直接的原因是2008年奥运会开出20亿元电动汽车订单,规定奥运会电动车只能在国内生产制造,而国内生产商也想借机实现技术上的层级飞跃,从而促使电动车在今年步入快车道。
  目前电动汽车分为三种:纯电动汽车、燃料电池电动汽车和混合动力电动汽车。纯电动汽车是指以车载电源?蓄电池?为动力,用电机驱动车轮行驶;燃料电池电动汽车是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的能量转化装置,它的特点是能量转化效率高,约是内燃机的2-3倍,生成物是水,不污染环境,缺点是造价太高,目前仅燃料电池的价格就要2.5万美元;混合动力电动汽车是装有两个以上动力源的汽车,最常见的是在城里用电机驱动,在城外用内燃机驱动。
  在电动汽车领域,丰田汽车和通用汽车公司算得上是佼佼者之一。有消息说,丰田公司开发的混合动力轿车“先驱者”已经销售了10万辆,其中有7万辆在日本。还有消息说,日本庆应大学与日本科技协会已经共同研制出世界上跑得最快的电动汽车,虽然目前还在试验阶段,但时速已经超过了300公里。这辆名为KAZ的汽车长6.7米,宽1.95米,共有8个车轮,引擎为600马力,由84块锂电池提供电力,从零加速到每小时100公里只需7秒。而在去年1月的北美车展上,通用汽车推出的四轮驱动电动汽车概念车Autonomy,则显示了电动汽车技术的发展趋势。
  在20世纪早期,电动汽车在美国的销售量曾大于燃油汽车。通用汽车的第一辆电动汽车可以追溯到1912年。但当时只有少数电动汽车每次充电后可以行驶超过50英里,并且人们要花一天时间给它们充电。在卡迪拉克启动电机于1912年被采用后,电动汽车退出了通用的生产线,这一情况席卷了整个业界,内燃机变得更加切实可行。1916年,通用汽车制造了它的最后一辆电动卡车。
  在随后的几十年间,汽车制造商们就一直致力于优化内燃机,工程师们改进了所有车辆的功能和舒适性,并加装了安全装置。但是,在此期间,一些汽车制造商们并没有放弃对电动汽车的研究。1966年,通用汽车在2辆电动试验车上展示了在这些技术上的先进成就。
  直到80年代末,电动汽车技术才再一次变得可行。1987年,通用汽车的太阳能跑车Sunraycer,以提前第二名两天半的成绩赢得了澳大利亚太阳能汽车挑战赛。更重要的是,它使通用汽车的工程师们认识到怎样使电动汽车的性能更为有效。在1990年洛杉矶汽车展上,通用汽车展示了一种名为“冲击(Impact)”的电动概念车。当年末,加州颁布了一项法律,要求每一家汽车生产厂商在该州销售的2%的轿车必须为零排放车。加州不久把这一要求推迟到2003年执行,比例增加到10%。1993年,通用汽车发表了一个长期计划,预计在2004年开发一种比当时的技术还要节油3倍的量产原形车。
  汽车技术专家认为,人们积累了100多年来对内燃机的知识,知道什么行的通,什么行不通,但对于电动汽车却并非如此——人们必须重新设计车辆耐久性和检测标准,而且最重要的是使电动汽车变得切实可行。
  从中国的国情出发,在推广电动汽车的过程中,除了要建立一系列有利的政策法规外,社会观念的改变也是一个重要的环节。汽车作为一种高价值消费品,除了其运输功能以外,在某种程度上还表示了占有者的社会地位。在过去的年代中,高功率,大空间的名牌轿车成为表示其占有者社会地位的象征,成为年轻人追求的目标。因此,“我们有必要吸引更多的年轻人参与电动汽车的开发和推广。”现在有越来越多年轻人的节能环保意识日益提高,在欧洲,年轻人已经以驾驶个性化环保型微型汽车为荣,奔驰SMART轿车的热销就充分证明了这一趋势。
  在传统内燃机雄霸天下的时代,保持一份清醒的头脑,这可能才是中国汽车工业的希望吧。

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

小黑屋|手机版|Archiver|电动车论坛 ( 京ICP证041302号 )

GMT+8, 2025-3-13 01:09 , Processed in 0.078001 second(s), 15 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表