新能源汽車(chē)技術(shù)研發(fā)：我們還有很多事情要做

張　雪

不知從什么時(shí)候開(kāi)始，“新能源汽車(chē)”這個(gè)詞變得炙手可熱起來(lái)，企業(yè)在說(shuō)，專(zhuān)家在談，媒體上更是鋪天蓋地的新能源汽車(chē)信息。混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)車(chē)、燃料電池汽車(chē)……這些近來(lái)的高頻詞匯讓很多人犯起了迷糊——新能源汽車(chē)到底是怎么回事?

其實(shí)道理很簡(jiǎn)單，所有類(lèi)型的新能源汽車(chē)都是為了同時(shí)解決兩個(gè)問(wèn)題，減少對(duì)石油資源的依賴(lài)、減少對(duì)環(huán)境的污染。

站在一個(gè)大的時(shí)間坐標(biāo)上，新能源汽車(chē)尚處在起步階段，各種技術(shù)都不盡完美：

現(xiàn)在主流的油電混合動(dòng)力汽車(chē)因?yàn)椴捎昧藗鹘y(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，二者相互配合能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，但是因?yàn)閭鹘y(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的存在，依然需要消耗石油資源，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定負(fù)擔(dān)。

純電動(dòng)車(chē)，采用電能驅(qū)動(dòng)，原理簡(jiǎn)單，但是電池技術(shù)是制約其發(fā)展的瓶頸。

燃料電池汽車(chē)，效率高，對(duì)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)小，困擾它發(fā)展的因素有燃料電池的使用壽命問(wèn)題。

除此以外，居高不下的成本問(wèn)題，可以說(shuō)是現(xiàn)階段所有新能源汽車(chē)都必須要面對(duì)的考驗(yàn)。

由于這些問(wèn)題的存在，國(guó)際上對(duì)哪種技術(shù)才是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向存在很多爭(zhēng)議。也正因如此，眾多國(guó)家都選擇了“多條腿走路”，同時(shí)推進(jìn)各種類(lèi)型新能源汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展。

我們國(guó)家也很早就確立了“三縱三橫”的研發(fā)格局，采取了整車(chē)企業(yè)牽頭、關(guān)鍵零部件配合、第三方監(jiān)理、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、政策法規(guī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)同步研究、基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)調(diào)發(fā)展的創(chuàng)新研發(fā)體制。

近年來(lái)，由一汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安、奇瑞等企業(yè)研發(fā)的各類(lèi)新能源車(chē)已經(jīng)相繼問(wèn)世，并且通過(guò)北京奧運(yùn)會(huì)、“十城千輛”等示范運(yùn)行項(xiàng)目，我國(guó)的新能源汽車(chē)技術(shù)正在經(jīng)歷著實(shí)踐的檢驗(yàn)。

科技部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼曾經(jīng)這樣總結(jié)：“現(xiàn)在，我國(guó)基本掌握了節(jié)能與新能源汽車(chē)核心技術(shù)，基本建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)平臺(tái)，基本形成了比較完整的關(guān)鍵零部件體系，開(kāi)發(fā)了一批節(jié)能與新能源汽車(chē)，實(shí)現(xiàn)了小批量整車(chē)生產(chǎn)能力。”

有技術(shù)不等于技術(shù)優(yōu)

一項(xiàng)技術(shù)從沒(méi)有，到被創(chuàng)造，到被基本掌握，不能不說(shuō)是一個(gè)讓人欣喜的進(jìn)步。但就新能源汽車(chē)來(lái)說(shuō)，基本目的是為了滿足人們未來(lái)的出行需求，因此，它就必然要面對(duì)產(chǎn)業(yè)化的問(wèn)題。而要真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，就不能滿足于掌握基本技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)技術(shù)從有到優(yōu)，從青澀走向成熟的跨越，這也將是我國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)未來(lái)的重點(diǎn)。

電動(dòng)車(chē)早在1 00多年前就誕生了，但是在現(xiàn)階段，純電動(dòng)車(chē)作為替代傳統(tǒng)汽車(chē)的備選之一，面對(duì)如下的問(wèn)題，就要達(dá)到更為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)：

充一次電能夠跑多遠(yuǎn)，能不能滿足人們正常的活動(dòng)范圍?它的使用壽命是幾年?它的售價(jià)是多少錢(qián)，今后的使用和維修成本高不高?

對(duì)這些問(wèn)題的解答和對(duì)答案的優(yōu)化過(guò)程，依靠的是核心技術(shù)的不斷進(jìn)步，就純電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，就是對(duì)電池技術(shù)的不斷突破：

鉛酸電池使用壽命短，鎳氫電池資源有限、成本較高，近幾年對(duì)鋰電池技術(shù)的探索逐漸興起。國(guó)際上對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)使用的電池有一個(gè)近期基礎(chǔ)目標(biāo)，“重量在250公斤以下，峰值功率100千瓦，功率密度400瓦每公斤，能量40千瓦時(shí)”。鋰電池被認(rèn)為有望將它實(shí)現(xiàn)。

“鋰電池技術(shù)的入門(mén)門(mén)檻并不高，但要做好卻并不容易。”清華大學(xué)新能源技術(shù)研究所新型能源與材料化學(xué)研究室主任何向明說(shuō)。事實(shí)上，鋰電池還是個(gè)相對(duì)“幼稚”的產(chǎn)品，發(fā)展了不過(guò)十幾年的時(shí)間，它有很多現(xiàn)象，目前科學(xué)家都無(wú)法解決，只能不斷探索。

而就我們國(guó)家現(xiàn)階段對(duì)于鋰電池技術(shù)的研究來(lái)說(shuō)，還有許多等待完善的課題，存在巨大的進(jìn)步空間。何向明表示：

“首先是內(nèi)阻的問(wèn)題，內(nèi)阻當(dāng)然越小越好，它意味著充放電過(guò)程中的消耗，目前我們國(guó)家最好的水平和國(guó)外最好的水平相差10倍。”“另一個(gè)是電池一致性的問(wèn)題。鋰電池有一個(gè)特性，過(guò)充電和過(guò)放電都不好，像手機(jī)等使用的單片鋰電池問(wèn)題容易控制，但汽車(chē)使用的鋰電池是若干個(gè)復(fù)雜地串并聯(lián)在一起的，如果一致性不好，就容易造成有的過(guò)充、有的充不足的現(xiàn)象，這會(huì)影響整個(gè)電池的使用壽命和成本。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)這個(gè)問(wèn)題都還沒(méi)有完全解決。”可見(jiàn)，純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)從“有”到“優(yōu)”，這些問(wèn)題必然要不斷探索突破。

和純電動(dòng)車(chē)相比，燃料電池汽車(chē)的工作機(jī)理也不復(fù)雜。在燃料電池里面有兩個(gè)電極，一個(gè)電極通上氫氣，另一個(gè)通上空氣(主要是其中的氧氣)，這時(shí)候它就可以通過(guò)中間的一個(gè)膜實(shí)現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，氫氧反應(yīng)生成水，在這個(gè)過(guò)程中生產(chǎn)電驅(qū)動(dòng)車(chē)行駛。

“我們國(guó)家在燃料電池汽車(chē)技術(shù)上的跟進(jìn)還是比較及時(shí)的，技術(shù)水平可以說(shuō)與國(guó)外沒(méi)有太大差距，某些方面還有優(yōu)勢(shì)。”清華大學(xué)汽車(chē)工程系車(chē)用動(dòng)力研究所所長(zhǎng)裴普成介紹，從2002年開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展階段，燃料電池客車(chē)和轎車(chē)相繼問(wèn)世，北京奧運(yùn)會(huì)期間幾輛自主研發(fā)的燃料電池客車(chē)已經(jīng)進(jìn)行了示范運(yùn)行，“跑下來(lái)的結(jié)果，氫氣的消耗量和出勤率都比較令人滿意。”

燃料電池汽車(chē)有自身的優(yōu)勢(shì)，清潔、高效，而且它的部件非常少，維護(hù)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)方便，很多人都看好它的應(yīng)用前景。然而從小規(guī)模的生產(chǎn)示范運(yùn)行到大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化，還需要在燃料電池的使用壽命上進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

“國(guó)際上對(duì)車(chē)用燃料電池第一階段的目標(biāo)設(shè)定為使用5000小時(shí)。”裴普成談到，目前許多國(guó)家的科研人員都在探索可以延長(zhǎng)燃料電池壽命的手段，他和他的研究團(tuán)隊(duì)主要是從燃料電池的使用方法上著手，已經(jīng)取得了比較明顯的成效。“我們要搞清燃料電池的特性，研究正確的使用方法，也就是說(shuō)要通過(guò)用好燃料電池，來(lái)延長(zhǎng)使用時(shí)間。目前我們的研究成果已經(jīng)得到了應(yīng)用，達(dá)到了延長(zhǎng)燃料電池壽命一倍多的效果。”他介紹說(shuō)。

除此以外，燃料電池汽車(chē)也有目前所有新能源汽車(chē)的“通病”——成本高。裴普成介紹，燃料電池汽車(chē)的成本主要高在催化劑上；“為做到目標(biāo)成本與內(nèi)燃機(jī)相當(dāng)，需要把催化劑鉑的用量降到每平方厘米(按膜的有效面積計(jì))0.3毫克，有報(bào)道說(shuō)美國(guó)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)做到了0.4毫克。此外，有不少人還在給鉑找替代品，譬如稀土元素。”這都是今后科研提高的方向。

技術(shù)上的突破應(yīng)該是沒(méi)有底線的，因?yàn)榧夹g(shù)上對(duì)于“好”的標(biāo)準(zhǔn)是在不斷提高的，“好”還可以“更好”。而每一個(gè)細(xì)小的技術(shù)進(jìn)步都會(huì)推動(dòng)新能源車(chē)在產(chǎn)業(yè)化的道路上向前邁進(jìn)一步。

新技術(shù)出現(xiàn)不等于舊問(wèn)題消失

這幾年，新能源汽車(chē)受到熱捧，有一個(gè)原因不能忽略，人們從它的身影中看到了中國(guó)汽車(chē)業(yè)縮短與世界汽車(chē)業(yè)先進(jìn)水平差距的希望。因?yàn)殇囯姵亍⑷剂想姵氐鹊刃履茉雌?chē)的核心技術(shù)在世界范圍內(nèi)都處在起步階段，我們國(guó)家對(duì)新技術(shù)的研究與其他國(guó)家相比基本是同步展開(kāi)的。

然而新能源汽車(chē)畢竟是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它需要各種新技術(shù)的支撐，但不意味著不再需要舊技術(shù)；新技術(shù)的出現(xiàn)也并不等于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)多年積累下的舊問(wèn)題會(huì)隨之消失、舊問(wèn)題不會(huì)對(duì)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生制約。

油電混合動(dòng)力汽車(chē)雖然增加了電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，但傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)依然需要發(fā)揮重要作用。不少業(yè)內(nèi)人士都指出，傳統(tǒng)汽車(chē)的一些關(guān)鍵技術(shù)水平仍將在很大程度上決定混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展水平。因此，除了電機(jī)、電池等新技術(shù)值得不斷探索，提高變速器等傳統(tǒng)汽車(chē)固有的關(guān)鍵技術(shù)同樣迫切。

談到這個(gè)問(wèn)題，裴普成也講起了一次令他印象深刻的經(jīng)歷：“我到日本參觀展會(huì)，他們的燃料電池上的螺釘螺母都有非常全的配套，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品可以說(shuō)是精雕細(xì)琢。”和國(guó)外相比，我們制造的產(chǎn)品就顯得有些粗糙，“我們現(xiàn)在生產(chǎn)的燃料電池單片都不錯(cuò)，但是因?yàn)楣こ袒洗嬖诘膯?wèn)題，裝出電池堆來(lái)，精密性、一致性都要差一些。”顯然，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)上的老問(wèn)題不可能隨著新能源技術(shù)的出現(xiàn)而消失，如果不加以解決，還會(huì)對(duì)新能源汽車(chē)的進(jìn)步產(chǎn)生制約。

老問(wèn)題的形成是一個(gè)過(guò)程，同樣，解決它們也需要一個(gè)過(guò)程。回避不得、心急不得，唯有踏踏實(shí)實(shí)地一點(diǎn)點(diǎn)改進(jìn)，不能妄想沒(méi)有解決的問(wèn)題自己消失。

其實(shí)，不論是為提高新技術(shù)而進(jìn)行的基礎(chǔ)性研究，還是為解決老問(wèn)題而做出的技術(shù)改善，都是一個(gè)需要耐心持續(xù)積累的過(guò)程，沒(méi)有捷徑可走。新能源汽車(chē)說(shuō)到底還是一個(gè)新生事物，積累很重要。畢竟，不積跬步無(wú)以至千里。