純電動車未必是最終目標增程式將是未來主力

“純電動車未必是最終目標”，在電車資源主辦的2019第二屆中國（成都）新能源汽車高峰論壇上，中國工程院院士楊裕生表示。他認為，電動汽車要賣得出去，不論高速或低速，必須減少電池用量，提高安全性，降低車價；而不是片面追求長里程純電動、多裝電池，或拼命提高比能量。

據不完全統計，2018年國外電動汽車自燃起火的事故有7起，其中特斯拉占5起；根據國家監管部門對輿情的數據統計，截至2018年10月底，國內新能源汽車起火事件達40余起。

一、電動汽車頻發燃燒事故的根源分析

（一）電池技術原因

電動汽車起火的表觀原因是電池技術問題，純電動汽車多采用三元正極鋰離子電池。2018年5月，歐美各發生一起同一品牌的純電動汽車燃燒事件，用的是鎳鈷鋁酸鋰三元鋰離子電池，共造成3死1傷。這是因為三元鋰離子電池燃燒后火勢蔓延太快，乘客來不及逃生，車外人來不及救援。

目前，三元鋰離子電池的檢測標準取消了“電池針刺試驗”項目，允許在乘用車上敞開使用，甚至可在商用車上使用，這是應該慎重考量的。電池正極上的活性物質（氧化劑）不同，發生熱失控的溫度則不同，正極材料的熱失控溫度越低，則電池的安全性越差，其中三元正極電池的安全性最低。國內外的車輛燃燒事故概率也說明，三元電池難脫干系。

電池組與汽油箱一樣是一種含高能物質的部件，在一定條件下就會發生安全事故。與其他電池不同的是，鋰離子電池中的電解液是用易燃的有機溶劑配制而成的；正極氧化劑和負極還原劑之間只隔一層微米級厚的隔膜，一旦內部短路，就會產生大量熱量；為了追求高比能量，隔膜越用越薄，導致內部短路事故越容易發生。充放電時，電池內阻生熱，功率越高，生熱越多；尤其是三元正極材料在達到一定溫度時還會分解出氧，正極上的氧化劑與電解液發生化學反應，大量的化學反應熱將造成熱失控，產生大量氣體，使得氣壓升高，最終造成電池破裂、燃燒。

（二）發展路線原因

選擇不同的發展路線會使電動汽車具有不同的安全性。近年來，我國以長里程純電動車作為發展重點，這帶來了一些問題。長里程純電動車有五大焦慮： （1）里程焦慮。長途駕駛時需多帶電池，仍擔心斷電，但攜帶電池越多，則車的自重越大，會進一步增加電的消耗；夏季、冬季開空調也會導致一次充電行駛里程嚴重縮短。（2） 安全焦慮。電池多，比能量又要升高，則危險性加大，安全與里程的矛盾尖銳。（3）充電焦慮。為滿足出行需要，要求充電樁布置緊密，不僅費錢而且費地；即使安裝的充電樁數量多，仍難滿足要求。（4）價格焦慮。電池用量大則會導致車輛價格較高，競爭力降低。（5）電池焦慮。電池的壽命比整車短，用戶需要額外購買第二套、第三套電池。

我國停止對電動汽車的補貼后，里程越長、原補貼越高的電動汽車就越難以銷售。所以，耗電少、安全與里程矛盾小的微小型純電動車將成為未來發展趨勢。

（三）補貼政策原因

現行電動汽車的補貼金額與純電動里程掛鉤，導致出現“人造三元風”；此外，補貼還與電池比能量掛鉤，使得三元材料中的鎳用量增加，鎳-鈷-錳的比例從3:3:3逐步變為5:2:3、6:2:2、8:1:1，能量密度雖然得到提高，但卻導致危險性增大。有人認為，純電動里程車應該追趕燃油車，這就導致過度安裝電池，汽車安全性下降。

（四）思想方法原因

電動汽車發展的主要矛盾是安全與里程的對立，其中，矛盾的主要方面是安全，矛盾的次要方面是里程。現在將安全性作為矛盾的次要方面來對待，這是造成汽車燃燒事件頻發的思想方法原因，也是造成發展路線、政策、技術發生問題的根源。電動汽車發展路線和政策的偏向，導致錯誤地大用、急用三元鋰離子電池，激化了安全與里程的矛盾，其后果是電動汽車燒車事件頻發；而車身加重會導致耗電多，實際排放高，背離了電動車節能減排的宗旨。

二、正確對待頻發燒車現象

建議政府部門要如實、詳細地統計并公布燒車事件，切實總結經驗教訓，找出改進方向，真正變壞事為好事。

任何部門和企業都不得掩蓋燒車事件，要勇于擔當責任，恪守誠信。

三、用增程技術解決安全與里程的矛盾

要解決安全與里程的矛盾，應使用安全成熟的電池來發展節能減排的電動汽車。正確的技術路線是以微小型純電動車為突破口，對于大中型車，則應發展純電驅動的增程式技術。微小型純電動車可選用鉛酸電池做成低速車，也可選用鋰離子電池做成高速車，這主要由市場決定。

增程式電動車可以解決純電動車的五大焦慮，市場化最可行。按技術發展，可將增程式電動汽車技術劃分為三代。

（一）第一代增程式電動汽車技術

第一代增程式電動汽車技術是在現成的純電動車上加裝增程器（即發電系統），只為增加行駛里程，電能耗盡后通過增程器發電來給電池充電，典型的例子是寶馬i3。這類汽車的電池重，增程器功率大，增程器與電池簡單串聯，不追求節能；車的自重比原純電動車大，耗能更多。

（二）第二代增程式電動汽車技術

第二代增程式電動汽車技術對電力系統進行了優化，具有以下特點：發動機排量減小，并且在最佳能效下以恒定功率運轉；電池用量減少，使得成本降低，補貼退坡或取消造成的影響小，更易推銷；車的自重小，更節能；電池組不會過充和過放，壽命延長，安全性提高；磷酸鐵鋰電池的性能合乎要求，安全性進一步提高；比燃油車節油50%以上，大幅降低運行成本，如果有充電條件，城市工況下每100km的節油率達80%以上；全部繼承了傳統燃油車的生產及加油設施，便于發展。總之，增程式電動汽車技術解除了純電動車在里程、安全、充電、價格、電池等方面的五大焦慮。

第二代增程式電動汽車技術是燃油車與電動車的融合，改變了第一代增程式電動汽車技術單純延長續駛里程的局限性，更節能減排。用此技術已生產出多種樣車，有的已實現小批量產，效果都很好。但它也有美中不足之處，包括：增程器發電給電池充電，電池給電動機供電，電流全部流過電池組，電池充電—放電過程中至少有10%的能量損耗；電池用量雖比純電動車少，但因功率要滿足最高車速要求和電能要滿足59km以上純電動的需要，電池的用量仍約為純電動車的40%，車價仍略高于燃油車；電池較多，仍有減重節能潛力；電池常在高負荷下工作，壽命受到影響。

（三）第三代增程式電動汽車技術

江蘇公爵新能源汽車有限公司提出的“發動機發電直接驅動電動車”，可稱為第三代增程式技術，車上發電機產生的電能不必經過電池而是直接驅動電動機。第三代增程式技術具有第二代的所有優點并可減免電池充電—放電過程中10%的能量損耗；電池用量可進一步減少，車自重輕，電耗降低；電池的大電流工作機會減少，壽命延長；同時由于電池用量少，成本進一步降低，再加之節油率高，車輛的全壽期總費用可遠低于同級別燃油車的水平。此技術適用于各種車輛，具有很好的節能減排效果。

增程式技術可以使得汽車的油耗降低，如果我國汽車的油耗降低一半以上，每年則可節約原油2億噸，環境將得到大幅改善，能源安全性得到提高，我國將由汽車大國向汽車強國邁進一大步。

有人會說，增程式還是要燒油，不是電動車發展的最終目標。我認為，未來的增程式電動車可以完全不燒油，而是將太陽能通過生物質轉換得到的乙醇作為發電機的燃料，不增排CO2；車上用電也由太陽能提供。因此，消除了純電動車“五大焦慮”的增程式電動汽車技術不是“向純電動汽車的過渡”，而是電動汽車未來的主力方向。

四、結論

（1）電動汽車發展的主要矛盾是安全與純電動里程間的矛盾。

（2）電動汽車要賣得出去，不論高速或低速，必須減少電池用量，提高安全性，降低車價，而不是片面追求長里程純電動、多裝電池，或拼命提高比能量反而增加了危險性。

（3）電動汽車要堅持節能減排的宗旨，并且要解決好安全與里程這一主要矛盾。主要辦法包括：一是純電動乘用車微小型化；二是發展增程式技術，用于各種電動車；三是低速車應允許用鉛蓄電池；四是發展磷酸鐵鋰電池，進一步提高其壽命和充電倍率。

（本文根據楊裕生院士在“2019第二屆中國（成都）新能源汽車高峰論壇”上的講話整理而來。本刊轉載時，請楊裕生院士作了訂正）