2014年5月24日,習近平總書記在上??疾鞎r強調(diào),發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路,要加大研發(fā)力度,認真研究市場,用好用活政策,開發(fā)適應(yīng)各種需求的產(chǎn)品,使之成為一個強勁的增長點。
近年來,在國家和地方政府政策的引導和支持下,新能源汽車特別是新能源客車成為整個行業(yè)發(fā)展的一大熱點??傮w來看,盡管我國新能源汽車推廣應(yīng)用起步順利,但要實現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用還存在不少困難,需要政策和市場形成良性的共振。而發(fā)揮市場的主導作用,“開發(fā)適應(yīng)各種需求的產(chǎn)品”,實現(xiàn)百花齊放、優(yōu)勝劣汰,是當前促進新能源汽車推廣的應(yīng)有之義。作為整個新能源汽車推廣的排頭兵,新能源客車企業(yè)進行了積極且富有創(chuàng)新性的探索。其中,科嶺電動的增程式電動客車方案為加速新能源汽車的普及應(yīng)用提供了新的解題思路。
新能源客車在繼續(xù)升溫
一方面,自去年9月17日科技部等四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于繼續(xù)開展新能源汽車推廣應(yīng)用工作的通知》并明確了新能源汽車補貼標準(補貼新政),至今年2月兩批40個示范城市或區(qū)域共88個具體城市確定,新能源汽車迎來了新一輪爆發(fā)期,未來兩年僅新能源客車的計劃推廣量保守估計就高達6萬輛。同時,自去年年底以來,習近平總書記、李克強總理、馬凱副總理等黨和國家領(lǐng)導人均對新能源汽車的發(fā)展予以了高度關(guān)注,并提出了具體落實要求,新能源汽車被放到了前所未有的重視高度。另一方面,在政策的引導和支持下,新能源汽車已經(jīng)完成了前期市場導入,正在向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化邁進。據(jù)交通運輸部黨組成員、運輸司司長劉小明介紹,截至2013年年底,全國新能源公共汽電車已經(jīng)達到2.2萬輛。另據(jù)統(tǒng)計,今年一季度,我國新能源汽車產(chǎn)銷量達6853輛,同比增幅高達120%。今年以來,各大車企紛紛加碼新能源客車產(chǎn)業(yè)鏈,據(jù)已公布的數(shù)據(jù)顯示,國內(nèi)有關(guān)新能源客車產(chǎn)業(yè)鏈上的投資已超過252億元。
而部分先行企業(yè)已逐步掌握了一些核心自主技術(shù),為新能源汽車特別是新能源客車的大規(guī)模推廣提供了有力支撐。杜炬和他領(lǐng)導的山東省東營市科嶺動力有限公司(以下簡稱科嶺電動)正是突出代表。
增程式≠插電式一種更實用的電動化選擇
2014年5月14日,科嶺增程式純電驅(qū)動城市客車重磅上市(詳見本報5月14日6版、8版),甫一亮相便吸引了多方關(guān)注。不少公交公司的機務(wù)負責人以及客車企業(yè)的技術(shù)人員對科嶺電動打出的“一公里1元錢”的廣告語議論紛紛,半信半疑。
眾所周知,新能源汽車市場目前仍是政策主導的市場,如果離開國家和地方政府的財政補貼及稅收優(yōu)惠政策等支持,推廣起來仍然面臨不少現(xiàn)實困難。事實上,在去年9月發(fā)布的新能源汽車補貼新政中,已經(jīng)將新能源汽車的補貼聚焦于插電式混合動力和純電動汽車。因此,國內(nèi)主流客車企業(yè)均將新能源客車的研發(fā)重點轉(zhuǎn)向了插電式混合動力和純電動客車。盡管補貼新政中,增程式被納入插電式混合動力客車類別中也給予補貼,但并沒被行業(yè)內(nèi)認為是主流的技術(shù)路線。從各大主流客車企業(yè)去年9月以來推出的新能源客車新品來看,插電式混合動力客車成為絕對主力。從今年一季度國內(nèi)新能源客車市場的表現(xiàn)來看,插電式混合動力客車也成為實際銷量的主力。
因此,當2013年3月科嶺增程式純電驅(qū)動城市客車在沈陽首批下線時,因為其所代表的技術(shù)路線被業(yè)內(nèi)認為是“非主流”,當時并未引起太大的轟動。此前在客車業(yè),有關(guān)增程式的技術(shù)路線有好幾家主流客車企業(yè)都嘗試過,但后來是雷聲大雨點小,未能在行業(yè)內(nèi)形成氣候,顯得相對冷門。然而,這次科嶺電動的重磅上市,尤其是其打出的廣告語宣稱純電驅(qū)動、11.5米公交車竟然可以將能耗做到一公里1元錢,對行業(yè)帶來不小震動。據(jù)記者了解,目前,客車業(yè)內(nèi)常規(guī)11.5米公交車的能耗一般在一公里1.5元以上??茙X電動這家名不見經(jīng)傳的客車新軍,是如何做到的呢?近日,記者對其董事長杜炬進行了專訪。
專訪開始前,杜炬首先向記者展示了一份文件。內(nèi)容是關(guān)于河南洛陽將在4A景區(qū)內(nèi)大力推廣新能源汽車的文件,其中包括增程式純電驅(qū)動客車。
“我對新能源客車經(jīng)歷了從不懂到認知到逐漸上路到逐漸深入的過程?!痹谛袠I(yè)內(nèi)摸爬滾打十多年的杜炬如是說。在他看來,增程式電動車是以電動機為主、發(fā)動機為輔工作的汽車,它傳到變速箱上的動力完全由電動機提供,故可劃入純電驅(qū)動類汽車。跟插電式混合動力車的不同在于,增程式電動車的發(fā)動機的唯一作用就是發(fā)電。
杜炬對于增程式技術(shù)的觀點和中國工程院院士楊裕生的觀點不謀而合。在今年5月5日的中國電動汽車百人會成立大會上,楊裕生建議百人會高度重視增程式技術(shù)發(fā)展。楊裕生指出,增程式是純電驅(qū)動,與插電式是兩種不同類型的原理和結(jié)構(gòu),增程式電動車電池用量少,不足純電動車的一半,因而成本較低;電池始終控制于半充半放狀態(tài),安全性高,壽命長,油耗低,同時它不像深混車受外國專利束縛,沒有如行星式齒輪箱等難加工件,也沒有插電式車的大發(fā)動機;而且各種動力電池均可用,易于向無補貼過渡。尤其是大客車用增程式,更是錦上添花。據(jù)楊裕生介紹,在國家“863”計劃中,增程式大客車今年有2個課題項目將結(jié)題。
堅定看好增程式的杜炬是學電學專業(yè)出身,畢業(yè)后最初在洛陽摩托車廠工作,不僅對節(jié)能減排的感觸很深,而且認識到如果企業(yè)沒有核心技術(shù)與產(chǎn)品肯定不行。這也堅定了他后來堅持獨立自主搞研發(fā)的決心。1997年,他在日本京都縣聽了一個有關(guān)未來交通中車輛一定是電動車的講座,很受啟發(fā),于是,決定投身電動車的研發(fā)?;谠须妼W知識的積累,并通過鉆研及對日本市場的考察,杜炬發(fā)現(xiàn),快速充電不失為一種很好的解決方案。于是,1998年,中山電動研究所成立,主要做電動自行車的電池研究,并推出了“電瓶快餐”(Fastfoodforbattery),通過頻率的改變,讓電池的充電速度大大加快。但是,當他想把這種技術(shù)應(yīng)用到客車上時,發(fā)現(xiàn)有了瓶頸。
“主要的瓶頸在于行政審批上的困難?!倍啪嬲f,電動自行車一般用50—100瓦的功率充電,電動小汽車一般是3000瓦的功率充電,那么,客車如果要快速充滿電,功率就會加大很多,但大功率的供電點需要國家電網(wǎng)審批,很難實現(xiàn)推廣普及?!皬募夹g(shù)上來說,快速充電是可行的,但現(xiàn)實不可行。而且,快充不利于電池壽命的延長。企業(yè)做研發(fā)不能用理想的思維,必須尋找現(xiàn)實可行性方案?!睘榇耍啪鎸ΜF(xiàn)有各種電動車的技術(shù)方案進行了深入分析,通過優(yōu)缺點的對比,力圖尋找一種既能克服現(xiàn)有電網(wǎng)限制,又能突破電動汽車技術(shù)瓶頸的可行性方案。在他看來,這條技術(shù)路線必須符合中國國情和社會需要,適應(yīng)當前發(fā)展現(xiàn)狀,具備大規(guī)模推廣的可能。
綜合成本占優(yōu)幫助用戶算好經(jīng)濟賬
杜炬表示,在目前國家政策大力扶持的新能源汽車主流技術(shù)路線中,純電動車必須依賴充電站,而且未來大規(guī)模的充電需求對電網(wǎng)運行也有壓力。同時,交通擁堵等意外情況對純電動車的續(xù)駛里程要求非常高,可以說,目前不是多建幾座充電站,就能滿足純電動車大規(guī)模上路需求的。即使如此前熱炒的特斯拉,盡管有很多創(chuàng)新,但也同樣面臨電動車續(xù)駛里程、電池壽命制約使其行動范圍受限等問題。他經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn),無論是采用快速充電還是換電池模式,純電動汽車的技術(shù)瓶頸短期內(nèi)都難以突破,規(guī)模推廣易導致社會成本巨大、政府負擔重等問題,大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化步履維艱。而常規(guī)混合動力車從當前的實際應(yīng)用效果來看,技術(shù)系統(tǒng)比較成熟,但大多數(shù)車型的節(jié)油率偏低,同傳統(tǒng)柴油車相比,節(jié)油率一般不超過20%,節(jié)約的成本與增加的成本之間還難以找到很好的平衡。
杜炬認為,最有效也最簡單的解決方案是:在純電動汽車上增加一個較小功率的內(nèi)燃機和一個與之匹配的高效發(fā)電機構(gòu)成增程器(APU),在電腦的控制下,根據(jù)電池的荷電狀態(tài),適時地給電池充電,根除電池在缺電工況下運行的情況,當充電不方便時,可以用燃料發(fā)電保證車輛連續(xù)運行,同時提高能量利用效率,減少尾氣排放量,極大地提高了純電動汽車的可靠性、實用性、經(jīng)濟性,使純電驅(qū)動汽車產(chǎn)業(yè)化成為可能。
記者在采訪調(diào)查中發(fā)現(xiàn),目前被國家和地方政府大力發(fā)展的純電動大巴卻在很多公交公司面前“遭遇了滑鐵盧”,難以受到青睞,可謂“理想豐滿,現(xiàn)實骨感”。據(jù)了解,一輛普通的純電動大巴市場售價大約在200萬元,按照國家和地方的補貼政策,用戶購買車輛時可以享受最高100萬元的補貼(按照國家和地方補貼1:1的比例),而這個價格仍遠遠高于普通燃油大巴的購買成本。公交公司承擔著重要的城市公共交通運營任務(wù),為了滿足普通市民的出行需求,公共交通成為一種公眾服務(wù),雖然不是公益項目,但卻不具備自主盈利空間。我國大部分公交公司都依賴財政補貼過日子,數(shù)據(jù)顯示,僅2012年,北京公共交通公用事業(yè)的補貼就達170億元。很多公交公司在不具備財力購買售價高昂的純電動大巴的現(xiàn)實面前,對于購買純電動客車缺乏積極性自在情理之中。而這還未考慮純電動客車的運營及維護保養(yǎng)問題。
“究竟哪種技術(shù)路線好,還應(yīng)市場說了算。對于用戶來講,經(jīng)濟賬必須經(jīng)得起算?!倍啪嬲f,增程式電動客車一可以不依賴充電站,擺脫了當前大規(guī)模建設(shè)充電站的高資本投入及建站困難;二是在設(shè)計上采用增程器,解除了對電池容量的限制;三是增程器的大小與轎車的發(fā)動機相當,成本增加不多,且節(jié)能率高,使用成本低,從而使增加的成本可以降到用戶接受的程度,讓用戶找到利益平衡點。未來,科嶺電動車的產(chǎn)量只要超過5000輛時,就可以使增程器的成本進一步降低,從而做到即使在沒有政策補貼的情況下,也能與傳統(tǒng)燃料車的價格相當而綜合使用成本更低,且大幅度減少汽車廢氣排放,優(yōu)化城市空氣環(huán)境。
據(jù)介紹,在位于北京的交通運輸部公路交通試驗場,科嶺增程式純電驅(qū)動客車正在做檢測。一公里1元錢,正是源于綜合檢測數(shù)據(jù)以及此前在沈陽的實地對比測試。11.5米公交車,最大總質(zhì)量達18噸,采用LNG動力的增程器,在試驗場各種路面條件下,平均每百公里燃料費加上電費的成本不超過100元,公交工況下的節(jié)油率不低于50%,純電動公交工況下續(xù)駛里程不少于150公里,在配備100升油箱或150升氣罐情況下,一次充電加燃料行駛里程可達到500公里以上。而因為增程式電動車的增程器要比傳統(tǒng)柴油車的發(fā)動機小得多,相應(yīng)的維修保養(yǎng)費用也會大幅度降低。
國務(wù)院發(fā)展研究中心原黨組書記、副主任,中國電動汽車百人會理事長陳清泰表示,現(xiàn)在電動車技術(shù)路線還有多種選擇,知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)專利的壁壘尚未形成,國際標準在制定,商業(yè)模式有待開發(fā),規(guī)?;a(chǎn)正在醞釀,競爭格局不明朗,這一切為后發(fā)國家,特別是企業(yè)提供了技術(shù)追趕的機會,是后起者進入的最佳時間點。
恒溫平臺控制讓電動汽車更可靠
2014年5月11日,廣東深圳遭遇2008年以來最大降雨,多條公交線路停運。其中,停駛的新能源公交車占到了深圳所有新能源公交車的七成。該事件將電動汽車的電池與電氣化系統(tǒng)的合理布局問題凸顯出來。據(jù)了解,目前電池主要有上中下三種布局,各有優(yōu)劣。電池放置在頂部能避免涉水,但重心最為不穩(wěn),維修也不方便;放置在中部,涉水深度雖較高,但如果作為公交車,需要占用較多乘坐空間;放置在底部,涉水深度較低,重心卻最穩(wěn),維修時拆卸也最為方便。
杜炬表示,深圳大雨停運暴露出一些新能源公交車在設(shè)計上存在缺陷,而科嶺增程式電動公交車在設(shè)計之初就進行了充分而全面地考慮,將電池箱放置在整車環(huán)境相對最好的客廂內(nèi),而且控制器、發(fā)電機等關(guān)鍵部件也都放置在客車后部1.7米高位,在遇到像深圳這樣的路面積水時公交車輛都可以安全可靠地運行。不僅如此,科嶺電動的電池箱還采用鋁合金全封閉設(shè)計,內(nèi)裝絕緣、防火的液體,這種設(shè)計的好處在于,一方面不會有氣體排出,另一方面,使電池溫度控制在5至35攝氏度之間,這是電池正常工作的最佳溫度,使電池不易升溫,從而消除了起火和爆炸的隱患;北方地區(qū)冬天氣溫較低,電池箱里的自動加熱系統(tǒng)會在電池溫度低于5攝氏度時自動給電池加熱。電池布置在客廂內(nèi)也可以更好地預防外部撞擊。
“我們的增程式電動客車最大的特點就是將所有動力部件都建立在恒溫系統(tǒng)平臺之上,通過強制溫度控制方式,充分保證電池、電器的最佳工作溫度環(huán)境,讓所有功率器件都工作在可控的溫度平臺上,使車輛運行的可靠性大幅提高。”杜炬說,鋰電池對工作環(huán)境的要求很高,甚至可以用“嬌生慣養(yǎng)”來形容。據(jù)三星、LG、東芝等全球知名公司對鋰電池的測試結(jié)果顯示,充電的最佳溫度在0至45攝氏度之間,放電的最佳溫度是-20至60攝氏度之間。而在實際運營環(huán)境中,我國東北局部地區(qū)的冬季最低溫要低于零下30攝氏度,在夏季,我國很多地方的氣溫較高,地表溫度往往超過60攝氏度。而如果電池不能在合適的溫度區(qū)間工作,不僅充放電會受影響,從而影響電池使用壽命,而且容易導致電池內(nèi)阻升高,引發(fā)著火等安全事故??茙X電動通過改變行業(yè)目前普遍采用的風冷為水冷降溫方式,且加裝自動加熱裝置,使車輛的電動系統(tǒng)在炎熱天氣和嚴寒環(huán)境下均能正常工作?!氨M管采用鋁合金電池箱,改風冷為水冷,成本略有提高,但這種設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變卻保證了整車的穩(wěn)定性和可靠性?!倍啪嬲f。
此外,“通過增程器及電池管理系統(tǒng)(BMS),可以對每一節(jié)電池都實現(xiàn)有效控制,并對電池電量設(shè)置上限與下限值,當電池電量低于30%時,增程器會自動及時補充電能,確保電池組始終工作在最佳區(qū)域內(nèi),這樣,就解決了電池的健康使用問題?!倍啪姹硎?。
開啟用戶主導模式多方合力促推廣落地
眾所周知,對于新能源電動公交車而言,核心中的核心是電池。據(jù)了解,盡管不少客車企業(yè)此前已在增程式電動客車方面進行了富有成效的探索,但是,如何確保電池組中的每一塊電池都能始終工作在最佳狀態(tài),是一道難題??茙X電動找到了行之有效的解決方案。
“2001年2月6日,我記得很清楚,是正月初八,節(jié)后上班第一天,因為美國通用也在同一天申請增程式電動車的專利?!倍啪嬲f,在增程式電動客車方面,科嶺電動擁有自主核心技術(shù)和完全獨立自主的知識產(chǎn)權(quán),具有國家發(fā)明專利技術(shù)的交流永磁同步發(fā)電機及CAN總線系統(tǒng)以及智能管理系統(tǒng)能有效地實現(xiàn)整車系統(tǒng)效率最大化,提高能量轉(zhuǎn)化和利用效率。增程式電動車對電池的依賴程度變得沒有純電動車那么高,非常適應(yīng)當前電池性能還沒有突破瓶頸的現(xiàn)狀。增程式電動車在行駛中,發(fā)電機會給電池充電,電池始終運行在“半充”與“半放”狀態(tài)之間。這種運行狀態(tài)下,電池內(nèi)阻最小,發(fā)熱量小,安全有保障,循環(huán)壽命長;同時,還可以簡化電源管理系統(tǒng),可以采用相對廉價的鉛酸電池,淡化了電池生產(chǎn)一致性的問題?!霸龀淌诫妱榆囀切乱淮姵赝队们暗淖罴衍嚪N?!睏钤I缡钦f。
杜炬建議,對于新能源汽車推廣,國家應(yīng)加強政策落實督查,成立專門的新能源汽車管理機構(gòu)和科研機構(gòu),設(shè)立電動汽車學科,成立國家電動汽車研究院,并加強國際合作。他希望行業(yè)內(nèi)有更多的企業(yè)能加入到增程式電動客車的研發(fā)和推廣中來,這樣利于從技術(shù)、管理、服務(wù)等全方位促進增程式電動客車的產(chǎn)業(yè)化。同時,他也建議,國家補貼應(yīng)根據(jù)節(jié)能率和減排率來劃定,讓市場來選擇最合適的技術(shù)路線和產(chǎn)品,使政府引導與用戶意愿統(tǒng)一起來。
杜炬認為,城市公交的管理職能歸口到交通運輸部,對于從用戶層面來推進新能源公交車的普及具有重大意義,希望未來能出臺更多行之有效的辦法與措施來助推新能源客車的推廣。而就在中國電動汽車百人會成立大會上,劉小明代表交通運輸部部長楊傳堂發(fā)言時表示,今后,交通運輸部將進一步密切關(guān)注新能源車輛技術(shù)發(fā)展和趨勢,積極配合相關(guān)部委研究完善支持政策,為新能源汽車推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持和政策保障。同時,實施開展推廣應(yīng)用新能源車輛試點工程,以“公交都市”創(chuàng)建活動為平臺,選擇好創(chuàng)建城市分批開展新能源車輛推廣應(yīng)用試點工作,逐步提高新能源車輛在城市公交、出租汽車、中短途客運中的應(yīng)用比例。新能源客車推廣真正“落地”前景可期。
在杜炬位于北京東三環(huán)的辦公室里,有一個牌匾上寫著“綠福天下”四個大字?!斑@么多年的研究和實踐,我最大的感悟是增程式純電驅(qū)動是破解新能源汽車推廣難的最佳解決方案,增程式電動汽車是最容易產(chǎn)業(yè)化的新能源汽車。希望科嶺增程式純電動客車能夠成為城市交通一道亮麗的綠色風景線,造福全社會?!倍啪嬲f。
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