浅谈中国新能源汽车开发（2）

60-陈文鑫

3.新能源汽车取代传统内燃机汽车的基本思路

     我们开发新能源汽车的目标是以它来取代传统内燃机汽车，而不是满足于为用户提供一些新品种汽车的选择。但这一目标的实现可能需要很长一段时间，从不同的技术角度可能会产生许多开发方案，因此理清一个基本的开发思路是很必要的。

     3.1 开发出高效率、高能量、小尺寸的电池是最佳方案

     我们用一粒黄豆般大小的电池能使我们的手表运行2年，如果我们能研制出不大于内燃发动机尺寸、能让汽车行走哪怕是3个月、价格相当于或略大于3个月的油耗费用的电池，电动汽车取代传统内燃机汽车就指日可待了。

     这种电池能否充电、循环使用并不重要，如能充电最好，不能充电则每3个月更换一个，旧电池由厂家回收利用，就象我们现在使用干电池一样方便。

     人类现在能够为任何机械提供足够高的电压，足够大的电能，要把一定的电压、相当大的电能储存到一个小装置中去，并使之随时能输出电能，在技术上通过努力也能做到，但造价可能很高。

     对现在已经开发出来的多种高能电池，我们要做两方面的工作，一是进一步提高电能量密度，延长一次行驶里程；二是改进制作工艺，选择新材料、降低制作成本。

     即使高能电池价格较高，电动车整车的价格就一定会高吗？电动车以蓄电池驱动，也就没有了汽油发动机，没有气阀、活塞、没有正时皮带、没有曲轴，没有尾气排放，也就没有了排气管，电能传送方式取消了机械传动系。其零部件数量比汽油车零部件少很多。同时电动汽车达到了零排放，原先为内燃机汽车配备的排气净化系统也可以免除，总的说来电动汽车的一次造价低于内燃机汽车是可能的。电动汽车在起步阶段，其运行费用可能会高于内燃机汽车，政府完全可以因为电动汽车对环保的贡献而给予一定的政策优惠。

     3.2开发氢燃料为能源的电动汽车是次佳方案

     笔者之所以把开发以氢燃料为能源的电动汽车作为次佳方案，是因为如果我们有了性能优良、价格合理的高能电池为电动汽车提供电力，我们就不需要再费周折通过燃料电池将氢燃料转换为电能来获得动力。

     反过来，如果我们在较长的时间内还很难开发出理想的车用电池，则开发用氢为燃料的电动汽车不失为较好的候补方案。

     影响氢燃料为能源的电动汽车普及的主要因素也是燃料电池十分昂贵，改进制作工艺，选择新材料、降低造价是今后的主攻方向。

     普及氢燃料电动汽车的其他难点是解决好汽车上的氢储存问题和社会的制氢方案及供氢途径，前者是一个综合性的技术问题，后者既有重大的技术问题又有庞大的社会工程问题。

     氢储存若采用液态氢罐，一次储氢足以完成400公里的行程（如通用的氢动一号），问题是安全性风险，一旦发生事故，十分危险，电动汽车应配备防碰撞控制系统。若采用金属或纳米碳吸附氢，技术复杂，需要进一步探索研究。

     而社会的制氢和供氢问题，第一有待于廉价大规模制氢方案的研究和逐步走向成熟，其次要为建设庞大的加氢站注入可观的投资。

     在氢燃料电动汽车中，采用石油制品制取氢，虽然与我们要替代石油燃料的初衷相违背，但美国通用汽车公司之所以看重汽油重整技术，是考虑到在全社会建立起庞大的加氢站之前，能利用目前的加油站，这一思路有其现实性和合理性。

     3.3混合动力电动汽车是可以考虑的过渡方案

     在新能源汽车取代传动内燃机汽车的漫长过程中，不是一下子中止使用石油制品而是逐渐减少石油制品消耗的过渡方案是可行的，燃料电池电动车上装备重整器从石油制品中提取氢是一种过渡方案，采用传动内燃机和电池相结合的混合动力电动车也是一种过渡方案。前一种过渡方案石油制品作为氢的供源，对环境不造成污染，后一种过渡方案石油制品仍参与燃烧，仍将排放有害物质，这是两种不同性质的过渡方案。

     混合动力电动汽车仍将有石油制品参与燃烧排出有害物质使人们感情上对其产生厌恶，但考虑到汽车一下子达到零排放有困难，采用逐渐减少有害物质的排放的方案也是不得已而为之的办法。

     3.4其他过渡方案

     除了电动汽车，人们还对其他清洁汽车方案展开了研究，如含醇汽车（汽油中添加醇类）、燃气汽车（双燃料：汽油+液化石油气或汽油+压缩天然气；单燃料：液化天然气或压缩天然气）等。考虑到天然气的储量十分丰富，约是石油储量的1.5倍，相对石油来说，天然气消耗量较少，因此可以在一段时间里成为石油资源的替代品。同时液化天然气具有储存能量密度大，续驶里程长，环保性能优越、价格便宜、加气方式比较容易实现，因此笔者赞同把开发燃烧液化天然气的汽车作为过渡方案之一。然而这一过渡方案仍采用内燃机，仍采用化石燃料，仍有排放问题，与我们的最终目标不吻合。

     3.5大有发展前景的氢燃料内燃机汽车

     在人们从不同角度进行电动汽车开发活动的同时，宝马公司则把开发氢发动机作为新能源汽车开发的主攻方向，并在2000年汉诺威万国博览会上提供了10辆装有V12氢发动机的宝马750hL轿车作为定点运行班车，向人们展示了全新内燃机和全新能源氢燃料相结合的新一代汽车的光明前景。

     氢发动机以氢为燃料，采用汽油机一样的方式，由活塞压缩并使之燃烧产生动力。而从发动机排出的几乎全是水，co2排放量几乎为零。

     氢燃料内燃机汽车大规模使用仍然有待于制氢工厂的建设和加氢站的普遍建立，宝马公司认为不是等加氢站建立起来后再去开发氢燃料内燃机汽车，而是通过氢燃料内燃机汽车的逐渐普及去推动加氢站的建设。这和汽油机汽车发展初期加油站随其同步发展的情况是相似的。

     3.6几种新能源汽车方案发展态势预测

     下图为新能源汽车发展态势预测图。笔者将二十世纪后三十年及二十一世纪前五十年共八十年时间划分为三大阶段，2000年以前为新能源汽车研究开发阶段；2000年到2030年为几大类新能源汽车发展竞争阶段；2030年到2050年为新能源汽车开始取代传统内燃机汽车阶段。

     图中显示，开始，相对氢燃料电动汽车和混合动力汽车，纯电池电动汽车处于领先地位，但由于电池技术遇到较大困难，氢燃料电动车、特别是混合动力汽车相对发展较快，到2020年左右电动汽车中排在前面的是混合动力汽车，其次是氢燃料电动车，纯电池电动车进展缓慢，处在最下风。而氢燃料内燃机汽车由于氢发动机技术逐步完善而大踏步顺利发展。到2030年之后，随着电池技术的突破，纯电池电动汽车因低成本、制造简便而突飞猛进，与氢燃料内燃机汽车并驾齐驱，开始取代传动内燃机汽车，其他电动汽车过渡方案逐渐完成历史使命。2040年以后，由于电池技术更加成熟，成本更加低廉，动力更加充沛，整车制造更加简单灵活，与较为复杂的氢燃料内燃机汽车相比，更具有优越性，逐渐取得主导地位。

     此图仅为几种新能源汽车发展态势比较图，并无量的概念，另外，时间预测也未必很精确，肯定有些误差，特此说明。

新能源汽车发展态势预测图