黃嘉剛淺談新能源汽車發展之路

   鋰電世界     近一段時間以來，因為《北京市示范應用新能源小客車管理辦法》的出臺，關于新能源車的討論就一直熱火朝天的進行著。關于電動車的應用問題也是呈現出了諸多不同的聲音，一時間電動車的火熱似乎讓所有人都覺得純電動車才是最終汽車新能源的唯一歸宿。但是從目前技術發展的角度來看，充電式純電動車也僅僅是實現零排放動力過程中的一個過渡。下一個汽車動力的時代將是燃料電池動力。

    在從傳統動力到新能源動力的轉型中，混合動力技術是第一個被市場所接納并迅速推廣的。自從豐田從1997年推出第一代普銳斯以來，混合動力技術就被眾多汽車企業當作邁向新能源的第一步加以發展。時至今日，普銳斯已經發展成為系列車型，各大汽車企業也都推出了各自的混合動力車型。混合動力的技術也開始逐步細化為并聯式混合動力、串聯式混合動力以及混聯式混合動力三種結構形式。但是無論是那一種結構形式，電動機在混合動力車型上的作用都還只是局限于輔助動力上，電動機的動力來源依舊是內燃機，其作用更多的在于降低內燃機不必要的燃料損失。所以根據電動機出力的不同混合動力車型在坊間又被分出了一個輕度混合動力的類別。傳統的混合動力車型很少有純電動模式，即使是近年來出現的可以實現純電動模式行駛的車型，其電動模式下的續航里程也僅僅為十幾公里?？梢哉f，混合動力車型的出現是內燃機動力朝著電動機動力進化的一小步，本質上依舊是一臺傳統的內燃機汽車。

    隨著技術的進步，電動機能夠帶來的動力輸出持續加大，同時與之匹配的電池組能量密度也持續加大，這也就使得混合動力車型對內燃機的依賴越來越小，純電動模式的續航里程越來越大。在這個時候混合動力車型開始進化出插電式的接頭，通過充電樁或者是家用電源便可以實現對電池的充電，這種搭載了更高能量密度電池并提高了電動機出力程度的車型被稱之為插電式混合動力車型。相比于普通的混合動力版本車型，插電式混合動力車型進一步弱化的內燃機的傳動功能，電動機開始成為整車的主要動力來源。在純電動模式下的續航里程也從普通混合動力車型上的十幾公里上升到了幾十公里。內燃機動力也從混合動力車型上的中小排量弱化到了小排量，油耗相比于混合動力車型進一步降低。插電式混合動力車型的出現讓電動機和內燃機的重要程度站在了同一起跑線上，同時可插電式的設計讓這類車型的本質上朝著充電式純電動車的方向靠攏了一步。

    充電式純電動車則是完成了內燃機進化的最后一步，在這一類車型上內燃機動力完全被電動機和電池組所取代。就單車而言真正實現了零排放和零燃油消耗。當然這里說的電動車并非是小作坊投產的鉛硅酸電池低速電動車，充電式電動汽車采用的是高能量密度電池的高速電動汽車。在純電動車上的主要技術難點已經不再說混合動力和插電式混合動力車型上的動力問題，電能管理技術和高能量密度電池技術成為了充電式純電動汽車所要解決的首要問題。電動機在這個時候顯然已經不是很重要。采用充電式純電動動力的車型隨著技術的進步額待解決的問題包括續航里程、充電時間、電池壽命。就產業發展來看充電式純電動車需要解決的問題還包括充電接口的標準化制定、基礎設施的建設等等。對于充電式純電動車型本身而言，充電時間和續航里程將成為制約其廣泛普及的自身缺陷，從產業角度來講，大規?；A設施建設帶來的投入也會讓充電式純電動車的發展最終放慢腳步，成為新能源浪潮中的一個實驗性產品。

    前文已經說過，在新能源車進入到電動能源領域之后，電池技術就成為了電動車發展過程中的重中之重。為了解決充電式純電動車續航里程較短、充電時間過長、基礎設施建設投入過大的問題，小型化燃料電池技術便應運而生，而這項技術也是目前能夠預見到的新能源汽車發展的最終階段。燃料電池的原理其實很簡單，目前小型化燃料電池多用氫作為燃料。氫燃料在燃料電池陽極板，也就是負極，經過催化層的作用，氫原子的一個電子被分離出來，失去電子后的氫離子通過質子交換膜到達燃料電池的陰極板，也就是正極。而不能通過質子交換膜的電子只能經過外部電力到達陰極板，在電子的運動過程中自然就在外電路產生電流。而這個電流經過逆變器以及控制器等裝置就能夠為電動機提供電能。到達陰極板之后的電子又與氫離子和氧原子重新結合為水。這也就是說，燃料電池在整個工作的過程中只需要提供氫燃料，產生的排放物是對環境毫無影響的水。

    相比于傳統內燃機動力，氫燃料電池的能量轉換效率能夠達到80%，而與此同時內燃機的能量轉換效率僅僅為20%左右。相比于充電式純電動車，氫燃料電池車型只要有提供氫燃料就可以實現長距離的環保出行，而一次氫燃料的加注時間也僅僅為三到五分鐘。從產業的角度來看，氫燃料電池基礎設施的建設相比于純電動車的基礎充電設施建設要便利得多，對現有加油站進行改造就可以實現氫燃料的加注。現在唯一要解決的就是氫燃料的貯存技術以及安全性的相關問題。而隨著技術的進步，更為環保和節能且更加具有實際操作價值的氫燃料電池汽車將在2015年迎來首款上市銷售的車型豐田FCV。

    種種跡象表明，在汽車新能源技術的發展上，混合動力、插電式混合動力、充電式純電動動力都只是新能源發展的過渡產品，充電式純電動車型更是因為其眾多的制約因素只能成為一個帶有實驗性質的產品。未來新能源的技術將角逐于小型化燃料電池技術上，國內的各大自主汽車企業有如投大力氣發展純電動車，倒不如靜下心來好好研究下氫燃料電池技術。