动力系统组合各有利弊 新能源技术路线仍存选择障碍

发布日期:2019-09-09
核心提示:选电动、插电混动还是燃料电池,这是个问题。7月初在博鳌举办的2019世界新能源汽车大会上,这个问题同样引发广泛热议。与会的政

动力系统组合各有利弊 新能源技术路线仍存选择障碍

“选电动、插电混动还是燃料电池,这是个问题。”7月初在博鳌举办的2019世界新能源汽车大会上,这个问题同样引发广泛热议。与会的政产学研各界人士,阐述观点,分析利弊,提出建议,共同探寻适合我国实际的新能源汽车动力系统组合。

三种路线,谁是主流

十年前,新能源汽车在我国还属于新生事物,时至今日,从上游的原材料到中游的三电核心技术、系统和整车制造,再到下游的充电服务,以及出行服务、电池回收等,中国已经率先建立起全球最完整的新能源汽车生态体系。2018年,全球销售新能源汽车200余万辆,其中一半以上在中国。因此,中国的新能源汽车产业发展和市场动向已经成为世界行业的风向标,其一举一动,都牵动着全球产业和市场的神经。

“小型车看纯电动、中型车看插电混动,商用车看燃料电池”,以往在新能源汽车领域流传的这种说法,如今出现了更多不同的声音。

以动力电池起家的比亚迪,新能源汽车销量名列前茅,对于电动汽车也是情有独钟。“应全面推广电动汽车。”比亚迪股份有限公司董事长兼总裁王传福建议,将国内私家车电动化时间点设置到2030年之前。他还建议,主管部门应尽快制定全面电动化的中长期发展规划,推动电动化进程,并建议分领域制定时间表,比如2020年实现公交车全面电动化,2022年实现出租车全面电动化,2025年实现城市物流车和专用车辆全面电动化,2030年私家车逐步实现电动化。

此外,燃料电池也在业界有很多支持的声音。“要推动燃料电池汽车产业化。”全国政协副主席、中国科协主席万钢表示,燃料电池汽车具有清洁零排放、续驶里程长、加注时间短等特点,是适应市场要求的最佳选择,未来将推动燃料电池汽车产业化。

研究探讨产业发展问题,需要客观和包容的心态。“大型长途交通工具方面,燃料电池汽车有非常大的优势,城市短途小型化车辆方面,则纯电动汽车有相对优势,但没有必要认为纯电动和燃料电池车是非此即彼的关系。”同济大学校长助理、智能型新能源汽车协同创新中心主任余卓平向《中国汽车报》记者表示,尤其是大企业,纯电动、插混和燃料电池三种动力系统路线都要根据市场需要,作出相应的选择。

我国新能源汽车的发展,经历了快速成长的十余年。如今,纯电动、插电混动、燃料电池汽车虽然市场份额有大有小,但都在并行推进中。

优势不足,各有千秋

近年来,部分纯电动汽车发生的自燃事件,使消费者和业界对于新能源汽车动力系统怎样匹配更恰当,形成了共同的疑问。

“客观而言,目前阶段无论是电动、插电混动还是燃料电池,都有自身的优势与不足,但随着技术发展,这些问题理论上都可以逐步克服。”湖南大学材料科学与工程学院教授、博士生导师黄宏文向《中国汽车报》记者表示。

据介绍,纯电动汽车的优势,一是充电电力的来源多种多样。除了火电,还可以是水电、太阳能电力等清洁能源,还可以利用城市电力波谷充电。二是没有内燃机的高噪声和振动,也没有燃气燃烧的时滞,安静又平顺,且动力响应迅速。加之电动机低转速扭矩大,性能较强。三是成本相对较低。纯电动汽车的主要成本是电池,电机成本较低,所以即使增加一个电机实现四驱,成本也不会提高太多,同时,四个电机直接驱动四个车轮,解决了车辆转弯时的差速问题。四是节省空间,电池布置在车底,既可以大幅改善操控性,也可以增加储物空间,电动机本身维护成本也较内燃机低。五是相较于燃料电池,纯电动汽车应用的锂电池等技术较为成熟,并已大规模应用在电子电器等行业。六是全自动电控变得更容易,车联网、自动驾驶等新技术更容易实现。

纯电动汽车的不足,一是充电速度不够快,燃油汽车只要花几分钟时间加油,就可以实现续驶数百公里。而目前电动汽车最快的快充方式,也需要20分钟充电才能跑240公里,而且还有电流电压的要求。如果采用换电池的方法,则会因为各家电池标准不统一、必须大量建设换电站等因素,无形中拉高了成本。二是电池寿命不理想,这是因为锂电池本身不断衰减的特性决定的。三是电池成本虽然在逐步下降,但依然占整车成本的约三分之一。四是电池达到寿命期限需要回收再处理。五是需要大量建设充电桩。

插混汽车的优势,一是续驶里程更长,可以用比纯电动汽车更小的电池组和内燃机来实现长途旅行,降低里程焦虑。二是因为电池组减少,电池成本相应较低。三是对充电速度要求较低。四是其核心技术与常规动力类似,传统汽车企业更容易生产,无论生产方还是消费方都相对容易接受。

其不足之处,一是因为内燃机的存在,隔音、调校等方面的成本依然较高。二是变速器的存在,进一步增加了插电混合动力车的成本。三是相比纯电动汽车,有在平顺静音、动力响应、能耗排放上的差距。四是与纯电动汽车相比,技术相对复杂。

氢燃料电池汽车的优势,一是没有续驶和充电问题,相应地就没有了纯电动车笨重的电池组对性能和能耗的不良影响。二是没有纯电动汽车的大容量电池寿命和成本等问题。三是相对于常规混合动力,能耗可以进一步降低,且排放接近于零,可以忽略。四是氢气来源广泛,天然气、煤、石油、页岩气这些化石能源都可以制氢,是化工产业的副产物,也可以用风能、太阳能、生物制氢这些可再生方法,还可以用电力制氢。

其不足之处,一是目前大部分氢燃料电池的综合能量转化率,远没有纯电动高,效率一般较发电为低,相比纯电动汽车会增加行驶成本,综合看目前没有纯电动或插电混动经济环保。二是目前氢燃料电池技术还不够成熟,成本较高。三是目前缺乏加氢的基础设施,而且和充电站的建设一样,存在困境。四是早期基础设施推广阻力大,造成燃料电池汽车销量难以扩大。

未来发展,如何抉择

目前,不少国内外企业都根据自身实际和市场需求在谋划自己的新能源汽车动力系统匹配路线,坚持纯电动者有之,一直做插电混动者有之,开展燃料电池研发者也有之,更有兼容并蓄者。如何选择,不只涉及到技术成熟度,更有市场和效益问题。

在跨国公司,宝马虽然对氢能的研究很早,但迟迟不推出新车,其中最重要的原因就是盈利问题。宝马集团研发董事傅乐希表示,目前氢燃料电池车还不能盈利,后面的路还很长。但近来由于新能源汽车发展迅速,老对手奔驰也推出了燃料电池汽车,宝马已经开始与丰田合作,推出燃料电池汽车。而曾经一直坚持发展混动和燃料电池的丰田汽车,已在今年6月初宣布大力进军纯电动汽车市场,并将于明年向潜力巨大的中国市场推出十款纯电动汽车。为此,丰田首次与比亚迪和宁德时代签下动力电池采购大单。

在国内,各大传统车企及造车新势力在技术路线上的比拼也已开始,很多有实力的企业采取“复合路线”。即使是以往以纯电动为主的车企也在探索燃料电池技术。“北汽新能源已经正式进入全面新能源化2.0时代,并在稳步推进纯电动、混动、燃料电池的‘三线并举’技术路线。”北汽集团董事长徐和谊在接受《中国汽车报》记者采访时介绍,纯电动方面,北汽新能源将坚持持续技术积累和产品迭代,北京奔驰、北京现代的首款纯电SUV将于今年上市;混动方面,插混产品开发正在有序推进中,北汽越野车将是发力插混汽车市场的主力军;燃料电池方面,北汽福田不仅获得了国内首张氢燃料电池客车牌照,在交付车辆数量、示范运行里程等方面处于行业领先地位。

其实,三种新能源汽车动力系统匹配路线都贯穿着“新能源”的主题。“2035年是新能源汽车初步进入成熟阶段的重要节点,将基本上全面实现汽车动力电气化、能源低碳化、整车智能化。”中国工程院院士欧阳明高所言,点明了问题的核心,揭示了新能源汽车未来的发展目标。

“一是以改善生态环境为核心,兼容多种技术路线;二是激发企业的自主创新能力;三是处理好当前和长远、国内和国外的关系,走出一条更高质量更可持续的发展道路。”工信部副部长辛国斌在介绍2021~2035中国新能源汽车发展规划时表示。

“新能源汽车动力系统怎样匹配更恰当,不仅要看技术创新发展的阶段性成果,而且要看市场需求和成本、效益,还要兼顾社会利益,因此,选择电动、混动还是燃料电池,最有发言权的是消费者、企业和市场。”黄宏文认为。


 
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