張曉東
通過發展純電動汽車躋身世界汽車制造強國之列,是中國汽車產業的夢想 。然而,當國際領先車企紛紛把研發重心轉為混合動力之際,本來就不成熟自信的國產新能源汽車是否會陷入十分尷尬的境地?
今年上半年,歐洲電動汽車銷售量同比激增76%,超越美國成為全球最大的電動汽車市場。其中插電式混合動力汽車的銷量占全部銷量的47%。
事實上,這樣的現象不僅僅是在歐洲,當前各國的插電式混合動力車銷量增長都非常迅猛。隨著各大車企加大插電式混合動力車型的研發力度,有汽車行業專家表示插電式混合動力汽車銷量或將很快趕超純電動車的銷量。
全球最大的汽車部件廠商博世預計,在2020年預計售出的1210萬輛電動車輛中,650萬輛是混合動力(HEV),310萬輛是插電式混合動力(PHEV),純電動(EV)僅為250萬輛。
國際汽車界普遍認為,常規混合動力能夠為插電混合動力做技術積累,插電混合動力能為純電動做基礎設施和用戶行為上的鋪墊。所以混合動力的發展確實有利于發展純電動汽車。這一技術本來算是向純電動汽車過渡的權宜之計,而現實的、短期的問題是純電動續航里程不足,無法滿足消費者需求,因而限于現實問題,目前各國的汽車市場銷售情況就是混合動力汽車為主流,純電動汽車為支流。
其實,從汽車產業的歷史來看,到底誰是主流車型并不是一成不變的。19世紀末,汽車剛剛誕生之時,就涌現出了蒸汽汽車、純電動汽車、汽油汽車等許多種動力傳動系統,可謂百花齊放。之后,隨著高速公路、加油站等基礎設施的完善,燒汽柴油的汽車才逐漸占據主流市場。
世界各國的主流觀點認為化石能源會在可預見的時間內會逐漸減少,而電動車輛増加的原因之一在于環保規定越來越嚴格。不過,據有關專家預測,即使到了2050年,汽車的主要動力來源也仍然是發動機。而直接驅動車輪的卻不僅限于發動機,可以有很多種動力來源。
混合動力的普及
新一代環保車主要包括純電動車(EV)、插電式混合動力車(PHEV)及燃料電池車(FCV)等車型,其中,油電混合動力以日本、美國市場發展最為成熟。美國、歐洲和日本都有各具特色的技術路線。在純電、插電和混合動力上,由于價格低以及基礎設施的完善,美國市場上純電動車型最受歡迎。
日本選擇油電混合動力技術作為優先發展路線,豐田生產的普銳斯推出已經超過15 年,在全球累計銷量超過 800 多萬輛。在混合動力汽車技術、產業化、銷量方面日本均處于國際領先地位。目前豐田已有27款混合動力(HEV)乘用車、1款插電式混合動力車(PHEV)在90多個國家和地區銷售。
據日本全國輕型車協會聯合會公布的15年上半年乘用車銷量顯示,高居榜首上半年的普通乘用車銷售冠軍是銷量高達12萬1240輛的豐田混合動力汽車“Aqua”。
《能源》記者在采訪中了解到混合動力如此受歡迎是因為,日本很多汽車企業認為,混合動力是新能源汽車技術的根基。在混合動力基礎上,減去發動機成為純電動汽車,增加電池容量和電源插口可以改裝成插電式混合動力車型,換裝氫燃料電池和發動機成為氫燃料汽車。
在歐洲,更多的汽車企業則選擇插電式混合動力作為自己目前新能源汽車技術的主流,這是因為歐洲的汽車企業在發動機和變速器上有著濃厚的技術沉淀和悠久的研發歷史。
寶馬汽車開發負責人Gerhard Thiel在日本的新車發布會上強調稱,插電式混合動力可以顯著提高車輛的行駛性能和燃效性能。具體來說,通過提高加速性能和反應速度、強化牽引控制,以及通過混合動力提高能源效率等,可以實現比發動機車更出色的性能。
混合動力汽車的關鍵是混合動力系統,它的性能直接關系到混合動力汽車整車性能。經過十多年的發展,混合動力系統總成已從原來發動機與電機離散結構向發動機電機和變速箱一體化結構發展,即集成化混合動力總成系統。
一位行業研究人員向《能源》記者提供的資料顯示,如果以混合動力總成的動力傳輸路線分類,混合動力汽車可以分為三類:第一類是串聯式混合動力汽車(SHEV),主要是由發動機、發電機和電動機三個部分組成動力總成,不過這一結構的燃油經濟性還有待提高,這種動力系統在城市公交上的應用比較多,轎車上較少使用。
第二類則是并聯式混合動力電動汽車(PHEV),這種結構相對來說比較簡單,成本也較低。由發動機與電動機、發動機或驅動電機兩大動力總成組成。這種裝置更接近傳統的汽車驅動系統,機械效率損耗與普通汽車差不多。這種系統的混合程度較高,目前技術已經成熟,應用廣泛。本田汽車生產的混動版雅閣和思域就采用了這種工作方式。
最后一種就是混聯式混和動力電動汽車Split Hybrid Electric Vehicle(PSHEV),由于這一結構包含了串聯式和并聯式的特點,所以業內也稱為串并聯式。相對于另外兩種結構來說,這一結構的聯結方式系統復雜,成本高。值得一提的是,全球銷量第一的混合動力汽車,豐田普銳斯采用的就是這種工作方式。
另外,如果按照電機的輸出功率在整個系統輸出功率中占的比重,也就是常說的混合度的不同,又可以分為輕度/微混合動力(Mild hybrid)、中度混合動力(Power assist hybrid)、全混合動力(Full hybrid)、插電混合動力(Plug-in hybrid)四類。
一位汽車業的資深人士評價說,目前在還找不到理想的高質量比能量和質量比功率的車載電源之前,電動汽車的發展暫時受到阻撓。因此,發展混合動力汽車既可以看作是一種過渡車型,也可以看作是一種獨立車型。
混合動力路在何方
雖然目前看來純電動汽車是終極環保車之一,然而與汽油車相比,純電動汽車的性能(行駛距離和充電時間)以及性價比非常低,以至于其地位并不穩固。使純電動汽車全面普及的條件是實現超越現有鋰離子電池的高性能電池。目前各國、研究機構和企業都在推進相關研發。
如果不能在電池上取得突破,純電動汽車就無法實現飛躍發展。日前中國工程院院士楊裕生日前就曾公開表示,當前長里程的純電動汽車不宜作為我國的發展重點。
在材料領域的尖端研究和技術開發方面,日本擁有壓倒性的強大競爭力,因此,新的突破確實極有可能會在日本出現。
電動汽車普及的關鍵在于電池。放眼世界,能真正推進車載電池業務的只有日本和韓國。目前,日韓之間還存在技術差距,而且中美歐電池廠商的實力較弱。
我國把發展純電動作為主線,有一個重要原因,就是希望通過在純電動技術領域與外國企業展開競爭,實現彎道超車。智車優行CEO沈海寅接受《能源》記者采訪時表示,從技術因素上講,傳統的發動機到電機,可以說已將“心臟”對汽車的限制降到最低了。即使是最差的電機只要功率夠,也比最好的發動機表現得要好。
近百年來,發動機的核心技術一直被歐美日的汽車制造廠商所壟斷,中國的自主車企在技術方面一直無法趕超獲得充分的自主發揮。沈海寅說,但是如果利用電池電機技術,中國車企就可以和傳統車企站到一條起跑線上,并有可能獲得更大的機會和自主權。中國汽車產業在內燃機時代落后了,在電動汽車時代迎來了一次超越的機會,智能化和互聯網可能是汽車產業再次實現轉型創新和彎道超車的戰略性機遇。
不過,反觀全球市場,純電動,混合動力和燃料電池這三種新能源汽車中,現階段只有混合動力汽車投入了大規模使用,盡管純電動汽車被很多人當成新能源汽車的希望,但油電混合技術因為綜合性能高、技術成熟應用性強,更適合當前節能減排的主題。
一位不愿具名的汽車專家向《能源》記者表示,當前的純電動汽車存在續航能力、成本高等目前難以突破的技術瓶頸,他更看好未來混合動力汽車的發展前景,他認為這是最具實際開發意義的低排放和低油耗汽車。
另據記者了解,國內一些車企也已經開始研發插電式混合動力技術,預計還會有更多的廠商將加快新能源技術投入與應用。endprint