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电动车:已成共识的未来发展方向

2010-04-15  新闻来源:网易汽车  新闻作者: 周庆磊  新闻编辑: 陈宇

      未来的汽车会变成怎样?无论民众或艺术家有怎样的幻想,对全球主要汽车企业而言,他们的共识是——电能将是驱动未来汽车的主要能量。

      从这一点上看,混合动力只能说是传统内燃机汽车与纯电动汽车(electric vehicle,简称EV)之间,“进化”链条上的一环而已。但在网易汽车此次新能源的系列专访中,也有不止一位汽车企业技术负责人表示,电动车这种全新形态的汽车产品,目前依旧难以做到“亲民”。

      在2010年2月,日本举办的“2010年冬季汽车技术日”上,来自日本科尔尼公司(A.T.Kearney)的川原英司就预测2020年电动汽车(EV)和插电式混合动力车(PHEV)的合计销量将达到700万~800万辆,增长到全球市场的一成左右。

      而在这个总量中,纯电动车将占到100万辆左右。先不论这样的预测是否过于乐观,但一个可见的趋势是,因为在技术上具有共同、共享的特性,混合动力的快速普及,无疑正为电动车铺路,而各个汽车公司甚至各国政府,也将未来汽车的动力来源紧紧锁定在电能上。

      2012年迎来电动车高潮

      事实上自金融危机以来,经济和能源、环境压力重叠,某种程度上加速了汽车能源动力系统的电气化步伐。而在此前,尽管欧美日的汽车巨头都认同这一方向,但行动却各有不同。

      日系企业认为过渡期会很长,在混合动力投入巨大,并在10年间取得了不错的销量,金融危机后更是“瞬间”成为主流;欧系企业此前将更多精力放在挖掘内燃机潜力上,无论涡轮增压、缸内直喷还是柴油机,欧洲人的想法是将内燃机的热效率逐步提高,以实现与电动车在时间上的直接对接;美国人似乎对燃料电池更关心,在他们看来,在石油用完前,新技术有足够的发展时间,这也为今天美国汽车企业被批评“短视”埋下了伏笔。

      不过平心而论,全球各大汽车企业,在主要的新能源汽车技术上,其实都有不少的投入和技术储备,这也是金融危机后,各个企业能够快速产品“转向”的根本原因。

      对这些刚从困境中挣扎出来的汽车巨头而言,如果说混合动力汽车的丰田已经让丰田等日系企业抢去,那么电动车正成为下一个“必争之地”。这也直接促使跨国汽车企业推动传统汽车产业的战略转型,已经在国际上已经形成广泛共识的电动车开始趋热。

      根据各大汽车公司发布的产品上市计划,预计2012年前后将迎来国际电动汽车产业化发展的一次高潮。电动汽车一旦取得市场突破,必将对国际汽车产业格局产生巨大而深远的影响。

      因此顺应国际汽车工业发展潮流,把握交通能源动力系统转型的战略机遇,坚持自主创新,动员各方面的力量,加快推动电动汽车产业发展,对抢占未来汽车产业竞争制高点、实现我国汽车工业由大变强和自主发展至关重要,也十分紧迫。

      同样是在2月份日本召开的技术交流会上,日本德勤咨询(Deloitte Tohmatsu Consulting)公司的周磊更是表示,因为中国政府计划在2020年将HEV/EV等环保车的销售比例提高到新车的10~15%,届时的销量有望达到200万~300万辆。

      其中,中国力争截至2020年普及400万辆EV,将向运营商(Fleet User)支付每辆最多约6万元的补助金。尽管新能源汽车补贴政策推迟到7月出台,国内的电动车高潮显然也值得期待。

      电动汽车更难还是更简单?

      一个有趣的现象是,针对电动汽车技术,存在两种极端的观点:一种认为电动车事实上已经诞生100多年,甚至早于内燃机汽车,并不是什么复杂的东西;另一种则针锋相对,认为真正的纯电动汽车,在整体车身结构、材料、安全和强度要求等等方面,都与传统轿车差异巨大,但这种差异意味着更高的技术能力要求。

      其实简单而言,一辆作为商品定义的电动车,应该在结构上包括: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。并且这些系统应该是有机集成在一个底盘内,并能满足各种环境、温度、湿度、一定里程等使用条件下的稳定性和安全性要求。

      在电动的几大组件中,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。

      电动汽车时速快慢和启动速度取决于驱动电机的功率和性能,其续行里程之长短取决于车载动力电池容量之大小,车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸、锌碳、锂电池等,其体积,比重、比功率、比能量、循环寿命都各异。这取决于制造商对整车档次的定位和用途以及市场界定、市场细分。

      以驱动电机的输入电流、结构原理来分类,目前主要有直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分,再有交流步进电机等,它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。另外驱动电机之调速控制也分有级调速和无级调速,有采用电子调速控制器和不用调速控制器之分。

      而在整个电动汽车上,电动机还有有轮毂电机、内转子电机、有单电机驱动、多电机驱动和组合电机驱动等。此外电机及调速控制器的选用和配制对整车档次和价位也有影响。

      这样看来电动车似乎并不是太难的产品,但正如北京现代副总、技术中心主任苑文学所言,在汽车行业,做出一个能开动的养车,离实际生产的产品还差距很远,只能说完成了1/3的工作而已。

      “从技术开发到批量生产,这其中生产化的要求是非常高的,汽车工业是规模工业,产品往往以数十万辆计,如何保持这些产品性能和质量的一致性?如何保证量产车在各种环境下的使用可靠?这些要求就高了。”

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      电动车普及全球加速?

      除了日本市场上的企业和资讯公司对未来保持乐观,欧洲的一些研究机构和汽车企业,也对未来电动车的发展表现了极大的信心,甚至其中一些数据,让中国人都会有“大跃进”之感。

      2010年2月4日,法国总统萨科奇与德国总理默克尔在巴黎举行会谈,公布了今后10年内两国开展合作的80项具体目标。其中包括EV共同研究项目。双方计划在法国斯特拉斯堡(Strasbourg)市和德国斯图加特(Stuttgart)市的周边地区实施EV实证试验,包括充电器等基础设施在内,推进EV的欧洲规格标准化。

      这也是今年以来,欧洲电动车领域出现明显动向的开始。2月9日,27个欧盟(EU)成员国在西班牙的圣塞瓦斯蒂安(San Sebastian)市举行了EU竞争力理事会非正式会议,各国就在欧盟地区推进EV普及计划达成了基本协议。有关EV技术与基础设施等的标准化,以及欧洲投资银行(EIB)对研究开发提供支持等具体措施,将争取在2010年5月的欧盟竞争力理事会上达成一致。

      欧洲技术平台(European Technology Platform,ETP)的乘用车EV化蓝图。计划分3个阶段导入,2012年开始极小一部分,争取2016年累计导入100万辆,2020年累计导入500万辆。导入车型包括电动行驶距离达到50km以上的EV和PHEV(插电式混合动力车)

      为此德国政府也宣布了2020年之前在德国国内累计普及100万辆EV和PHEV的计划。德国弗劳恩霍夫系统创新研究所(Fraunhofer Institute for Systems andInnovation Research,简称FhG-ISI)的报告也显示,对于2020年德国电动车的保有量,西门子的预测为450万辆,德国政府预测100万辆,而FhG-ISI自己的预测是40万~180万辆。

      另外,关于EV在新车销量中所占的比例,咨询公司罗兰贝格(Roland Berger)认为会达到25%,在各公司的预测值中最高,而德意志银行(Deutsche Bank)的估计比较保守,认为会达到约5%。

      事实上,中国“十城千辆”这样的是示范运行项目,也起到类似的效果。国际汽车企业对于这一点也十分重视,这项旨在通过大规模补助金的发放,在公交车、出租车以及公务用车等公共服务领域普及环保车的机会,也被认为是在中国扩大企业影响力的契机。

      甚至在电动车领域,不仅中国的一些大型整车厂商正积极进行市场投放,那些一直生产电动三轮车和电动高尔夫球车等的中小厂商也正在进军价格为3万元左右的低速小型电动车。

      此前山东聊城的两三万元的电动车就是一例,尽管这些产品不符合国家汽车类产品的安全等规范,但丰田中国副总裁堀全克也承认,这个案例很值得研究,从某种程度上也反映了中国消费者的需求。

      “这说明,在一些特定领域,电动车的细分市场已经形成,需求是存在的,这也提醒汽车厂商要加快电动车的产业化步伐。”

      市场究竟需要怎样的电动车?

      在电动车这样的全新产品的市场导入期,往往也意味着不同可能性并存,尤其是目前新能源汽车的火热,也让更多的资金和企业进入这个领域。但市场究竟需要怎样的电动车产品?哪些基本要求是必须满足的?这个问题似乎并未得到充分讨论。

      长安集团新能源汽车公司的技术专家告诉网易汽车,未来生产的电动车,如果要做到符合产业标准和市场需求,则必须做到以下几项:

      一是电动车辆研发制造运营必须符合国家各项相关法规。整车、零部件性能必须满足国家技术标准和各项具体要求。

      二是电动车辆是以电为能源,由电动机驱动行驶的,不再产生新的污染,不再产生易燃、易爆的隐患。

      三是电动车辆储能用的电池必须是无污染、环保型的。且具有耐久的寿命,具备超快充电(2-3C以上电流)的功能。车辆根据用途确定一次充电的续行里程,以此装置够用电量的电池组,充分利用公用充电站超快充电以延长续行里程。

      四是电动机组应有高效率的能量转换。刹车、减速能量的直接利用和回收,力求车辆综合能源利用的高效率。

      五是根据车辆用途和行驶场合设定最高车速,且不得超过交通法规的限定值,以合理选择电动机的功率和配置电池组容量。

      六是车辆驾驶操作,控制简单有效、工作可靠,确保行车安全。机械、电气装置耐用少维修。车辆运营费用低廉。

      七是以目标市场需求为依据,提供实用、合适车型来满足需求,力求做到技术、经济、实用、功能诸方面的综合统一。

      而得到汽车企业普遍认同的,将来能够达到产业化、商业化的生产和推广要求,并为用户所欢迎的电动汽车,必须有准确的定位、恰当的用途、宜驶的区域、最佳的效能;市场上必须有合适的车型、经济的配置;这些车型必须有媲美传统汽车的可靠性能、便当的操控;电动汽车最关键的电池,要有环保的性能、耐久的寿命、够用的电量、超快的充电能力;而整个社会上,也要有完善的网络、到位的服务;最终实现在全使用周期内,电动车要有低廉的费用、最少的维修。

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      政策与技术“双动力”推进

      全球汽车工业为破解能源、环境制约,实现可持续发展,长期以来一直在积极探索和努力推动交通能源动力系统转型,这也让国际电动汽车发展明显加速。

      特别是2008年以来,面对金融危机、国际油价高位震荡和日益严峻的节能减排压力,世界汽车产业进入全面交通能源转型时期,发展电动汽车在成为国际取得高度共识的基础上,在各个企业和政府间得到加速推广。

      而在这种推广过程中,对电动车而言,技术和政策无疑的关于制造和销售的两大核心“推动力”。

      简言之,没有电池等关键技术的突破,长续航里程的电动车不能实现,则纯电动车将被束缚在城市或短途使用的细分市场内;如果政府的补贴和支持政策力度不足,则不仅技术的突破会需要更长时间,电动车“滚动式”发展的市场化起步也无从谈起。

      因此一个可见的趋势就是,世界各国政府都相继发布电动汽车发展战略和国家计划,进一步为产业发展指明了方向。

      美国奥巴马政府实施绿色新政,把电动汽车作为国家战略的重要组成,计划到2015年普及100万辆PHEV。

      日本把发展电动汽车作为“低碳革命”的核心内容,并计划到2020年普及包括电动汽车在内的“下一代汽车”达到1350万辆,为完成这一目标,日本到2020年计划开发出至少17款纯电动汽车、38款混合动力车。

      德国政府在2008年11月提出未来10年普及100万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车,并宣称该计划的实施,标志德国将进入电动汽车时代。

      可以说国家战略的发布实施,对产业发展有着十分重要的导向作用,必将进一步加快国际电动汽车产业发展的进程。

      最核心的动力电池组件,也得到高度重视,研发投入急剧增加,电动汽车技术瓶颈突破的预期大大增强。

      美国总统奥巴马2009年8月宣布安排24亿美元支持PHEV的研发与产业化,其中20亿美元用来支持先进动力电池的研发和产业化。

      日本政府更是提出“谁控制了电池,谁就控制了电动汽车”。并组织实施国家专项计划,在2011年以前将投入400多亿日元用于先进动力电池技术研究,2010年左右新型锂电池将规模应用于下一代电动汽车。德国从今年起启动了一项4.2亿欧元的车用锂电池开发计划,几乎所有德国汽车和能源巨头均携资加入。

      如奔驰这样的德国汽车企业,也向网易汽车表示,电池这样的核心部件,奔驰依旧采取了自主开发与外部采购并进的方式,并在全球寻找电池合作伙伴。但电池核心技术,奔驰不仅大笔投入,也表示将会保持相当的控制力度。

      市场层面,各国政府也在加大政策支持力度,全力推进电动汽车产业化。

      一方面,政府加大对消费者的政策激励,加快电动汽车的市场培育。如美国对PHEV实施税收优惠,减税额度在2500美元和15000美元之间。

      日本从2009年4月1日起实施新的“绿色税制”,对包括纯电动汽车、混合动力车等低排放且燃油消耗量低的车辆给予税赋优惠,一年的减税规模约为2100亿日元,是现行优惠办法减税额的10倍。

      英国从2009年4月1日起执行新汽车消费税,对纯电动汽车免缴消费税。法国对购买低排放(二氧化碳)汽车的消费者给予最高5000欧元的奖励,对高排放汽车进行最高2600欧元的惩罚。

      另一方面,政府通过加大信贷支持等措施,鼓励整车企业加快电动汽车产业化。

      美国政府对电动汽车生产予以贷款资助。2009年6月23日,福特、日产北美公司和Tesla汽车公司获得80亿美元的贷款,主要用于混合动力和纯电动汽车的生产。

      欧盟在2009年上半年发放70亿欧元贷款,支持汽车制造商发展电动汽车。此外,美国新的汽车燃油经济性法规和欧盟新车平均二氧化碳排放法规,对汽车的技术要求大幅提高,如果不发展电动汽车技术,汽车制造商将很难达到新法规的要求。

      虽然电池技术还有待革命性突破,但在这种“双动力”推动下,高性能锂离子电池的发展应用已经使纯电动车受益,各国政府和各大汽车公司也重新重视,产业化步伐不断加快。

      日产汽车公司宣布2010年在美国和日本销售纯电动汽车,计划于2012-2013年实现大规模上市,其量产车型“leaf”已经正式发布。三菱、雷诺、丰田、宝马等汽车公司也开发出小型纯电动轿车,并计划在2012年前后批量上市。美国、日本、法国、德国、以色列等国政府都制定了纯电动汽车推广计划,电动汽车充电系统建设项目也陆续启动。

      相信伴随巨大投入下的技术突破预期加强,以及政府在购买补贴、充电站等配套建设方面的政策不断出台,未来电动车的主流地位不仅会更加稳固,也会加快到来的步伐。

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