新能源汽車技術(shù)研發(fā)：我們還有很多事情要做

張　雪

不知從什么時(shí)候開始，“新能源汽車”這個(gè)詞變得炙手可熱起來，企業(yè)在說，專家在談，媒體上更是鋪天蓋地的新能源汽車信息。混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)車、燃料電池汽車……這些近來的高頻詞匯讓很多人犯起了迷糊——新能源汽車到底是怎么回事?

其實(shí)道理很簡單，所有類型的新能源汽車都是為了同時(shí)解決兩個(gè)問題，減少對(duì)石油資源的依賴、減少對(duì)環(huán)境的污染。

站在一個(gè)大的時(shí)間坐標(biāo)上，新能源汽車尚處在起步階段，各種技術(shù)都不盡完美：

現(xiàn)在主流的油電混合動(dòng)力汽車因?yàn)椴捎昧藗鹘y(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，二者相互配合能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，但是因?yàn)閭鹘y(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的存在，依然需要消耗石油資源，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定負(fù)擔(dān)。

純電動(dòng)車，采用電能驅(qū)動(dòng)，原理簡單，但是電池技術(shù)是制約其發(fā)展的瓶頸。

燃料電池汽車，效率高，對(duì)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)小，困擾它發(fā)展的因素有燃料電池的使用壽命問題。

除此以外，居高不下的成本問題，可以說是現(xiàn)階段所有新能源汽車都必須要面對(duì)的考驗(yàn)。

由于這些問題的存在，國際上對(duì)哪種技術(shù)才是汽車產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向存在很多爭議。也正因如此，眾多國家都選擇了“多條腿走路”，同時(shí)推進(jìn)各種類型新能源汽車技術(shù)的發(fā)展。

我們國家也很早就確立了“三縱三橫”的研發(fā)格局，采取了整車企業(yè)牽頭、關(guān)鍵零部件配合、第三方監(jiān)理、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、政策法規(guī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)同步研究、基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)調(diào)發(fā)展的創(chuàng)新研發(fā)體制。

近年來，由一汽、東風(fēng)、長安、奇瑞等企業(yè)研發(fā)的各類新能源車已經(jīng)相繼問世，并且通過北京奧運(yùn)會(huì)、“十城千輛”等示范運(yùn)行項(xiàng)目，我國的新能源汽車技術(shù)正在經(jīng)歷著實(shí)踐的檢驗(yàn)。

科技部部長萬鋼曾經(jīng)這樣總結(jié)：“現(xiàn)在，我國基本掌握了節(jié)能與新能源汽車核心技術(shù)，基本建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的節(jié)能與新能源汽車技術(shù)平臺(tái)，基本形成了比較完整的關(guān)鍵零部件體系，開發(fā)了一批節(jié)能與新能源汽車，實(shí)現(xiàn)了小批量整車生產(chǎn)能力?！?/p>

有技術(shù)不等于技術(shù)優(yōu)

一項(xiàng)技術(shù)從沒有，到被創(chuàng)造，到被基本掌握，不能不說是一個(gè)讓人欣喜的進(jìn)步。但就新能源汽車來說，基本目的是為了滿足人們未來的出行需求，因此，它就必然要面對(duì)產(chǎn)業(yè)化的問題。而要真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，就不能滿足于掌握基本技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)技術(shù)從有到優(yōu)，從青澀走向成熟的跨越，這也將是我國新能源汽車技術(shù)未來的重點(diǎn)。

電動(dòng)車早在1 00多年前就誕生了，但是在現(xiàn)階段，純電動(dòng)車作為替代傳統(tǒng)汽車的備選之一，面對(duì)如下的問題，就要達(dá)到更為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)：

充一次電能夠跑多遠(yuǎn)，能不能滿足人們正常的活動(dòng)范圍?它的使用壽命是幾年?它的售價(jià)是多少錢，今后的使用和維修成本高不高?

對(duì)這些問題的解答和對(duì)答案的優(yōu)化過程，依靠的是核心技術(shù)的不斷進(jìn)步，就純電動(dòng)車來說，就是對(duì)電池技術(shù)的不斷突破：

鉛酸電池使用壽命短，鎳氫電池資源有限、成本較高，近幾年對(duì)鋰電池技術(shù)的探索逐漸興起。國際上對(duì)純電動(dòng)汽車使用的電池有一個(gè)近期基礎(chǔ)目標(biāo)，“重量在250公斤以下，峰值功率100千瓦，功率密度400瓦每公斤，能量40千瓦時(shí)”。鋰電池被認(rèn)為有望將它實(shí)現(xiàn)。

“鋰電池技術(shù)的入門門檻并不高，但要做好卻并不容易?！鼻迦A大學(xué)新能源技術(shù)研究所新型能源與材料化學(xué)研究室主任何向明說。事實(shí)上，鋰電池還是個(gè)相對(duì)“幼稚”的產(chǎn)品，發(fā)展了不過十幾年的時(shí)間，它有很多現(xiàn)象，目前科學(xué)家都無法解決，只能不斷探索。

而就我們國家現(xiàn)階段對(duì)于鋰電池技術(shù)的研究來說，還有許多等待完善的課題，存在巨大的進(jìn)步空間。何向明表示：

“首先是內(nèi)阻的問題，內(nèi)阻當(dāng)然越小越好，它意味著充放電過程中的消耗，目前我們國家最好的水平和國外最好的水平相差10倍。”“另一個(gè)是電池一致性的問題。鋰電池有一個(gè)特性，過充電和過放電都不好，像手機(jī)等使用的單片鋰電池問題容易控制，但汽車使用的鋰電池是若干個(gè)復(fù)雜地串并聯(lián)在一起的，如果一致性不好，就容易造成有的過充、有的充不足的現(xiàn)象，這會(huì)影響整個(gè)電池的使用壽命和成本。目前國內(nèi)外對(duì)這個(gè)問題都還沒有完全解決?！笨梢?，純電動(dòng)汽車技術(shù)要實(shí)現(xiàn)從“有”到“優(yōu)”，這些問題必然要不斷探索突破。

和純電動(dòng)車相比，燃料電池汽車的工作機(jī)理也不復(fù)雜。在燃料電池里面有兩個(gè)電極，一個(gè)電極通上氫氣，另一個(gè)通上空氣(主要是其中的氧氣)，這時(shí)候它就可以通過中間的一個(gè)膜實(shí)現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，氫氧反應(yīng)生成水，在這個(gè)過程中生產(chǎn)電驅(qū)動(dòng)車行駛。

“我們國家在燃料電池汽車技術(shù)上的跟進(jìn)還是比較及時(shí)的，技術(shù)水平可以說與國外沒有太大差距，某些方面還有優(yōu)勢。”清華大學(xué)汽車工程系車用動(dòng)力研究所所長裴普成介紹，從2002年開始進(jìn)入快速發(fā)展階段，燃料電池客車和轎車相繼問世，北京奧運(yùn)會(huì)期間幾輛自主研發(fā)的燃料電池客車已經(jīng)進(jìn)行了示范運(yùn)行，“跑下來的結(jié)果，氫氣的消耗量和出勤率都比較令人滿意?！?/p>

燃料電池汽車有自身的優(yōu)勢，清潔、高效，而且它的部件非常少，維護(hù)簡單、生產(chǎn)方便，很多人都看好它的應(yīng)用前景。然而從小規(guī)模的生產(chǎn)示范運(yùn)行到大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化，還需要在燃料電池的使用壽命上進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

“國際上對(duì)車用燃料電池第一階段的目標(biāo)設(shè)定為使用5000小時(shí)。”裴普成談到，目前許多國家的科研人員都在探索可以延長燃料電池壽命的手段，他和他的研究團(tuán)隊(duì)主要是從燃料電池的使用方法上著手，已經(jīng)取得了比較明顯的成效。“我們要搞清燃料電池的特性，研究正確的使用方法，也就是說要通過用好燃料電池，來延長使用時(shí)間。目前我們的研究成果已經(jīng)得到了應(yīng)用，達(dá)到了延長燃料電池壽命一倍多的效果?！彼榻B說。

除此以外，燃料電池汽車也有目前所有新能源汽車的“通病”——成本高。裴普成介紹，燃料電池汽車的成本主要高在催化劑上；“為做到目標(biāo)成本與內(nèi)燃機(jī)相當(dāng)，需要把催化劑鉑的用量降到每平方厘米(按膜的有效面積計(jì))0.3毫克，有報(bào)道說美國實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)做到了0.4毫克。此外，有不少人還在給鉑找替代品，譬如稀土元素?！边@都是今后科研提高的方向。

技術(shù)上的突破應(yīng)該是沒有底線的，因?yàn)榧夹g(shù)上對(duì)于“好”的標(biāo)準(zhǔn)是在不斷提高的，“好”還可以“更好”。而每一個(gè)細(xì)小的技術(shù)進(jìn)步都會(huì)推動(dòng)新能源車在產(chǎn)業(yè)化的道路上向前邁進(jìn)一步。

新技術(shù)出現(xiàn)不等于舊問題消失

這幾年，新能源汽車受到熱捧，有一個(gè)原因不能忽略，人們從它的身影中看到了中國汽車業(yè)縮短與世界汽車業(yè)先進(jìn)水平差距的希望。因?yàn)殇囯姵?、燃料電池等等新能源汽車的核心技術(shù)在世界范圍內(nèi)都處在起步階段，我們國家對(duì)新技術(shù)的研究與其他國家相比基本是同步展開的。

然而新能源汽車畢竟是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它需要各種新技術(shù)的支撐，但不意味著不再需要舊技術(shù)；新技術(shù)的出現(xiàn)也并不等于汽車產(chǎn)業(yè)多年積累下的舊問題會(huì)隨之消失、舊問題不會(huì)對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生制約。

油電混合動(dòng)力汽車雖然增加了電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，但傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)依然需要發(fā)揮重要作用。不少業(yè)內(nèi)人士都指出，傳統(tǒng)汽車的一些關(guān)鍵技術(shù)水平仍將在很大程度上決定混合動(dòng)力汽車的發(fā)展水平。因此，除了電機(jī)、電池等新技術(shù)值得不斷探索，提高變速器等傳統(tǒng)汽車固有的關(guān)鍵技術(shù)同樣迫切。

談到這個(gè)問題，裴普成也講起了一次令他印象深刻的經(jīng)歷：“我到日本參觀展會(huì)，他們的燃料電池上的螺釘螺母都有非常全的配套，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品可以說是精雕細(xì)琢。”和國外相比，我們制造的產(chǎn)品就顯得有些粗糙，“我們現(xiàn)在生產(chǎn)的燃料電池單片都不錯(cuò)，但是因?yàn)楣こ袒洗嬖诘膯栴}，裝出電池堆來，精密性、一致性都要差一些。”顯然，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)上的老問題不可能隨著新能源技術(shù)的出現(xiàn)而消失，如果不加以解決，還會(huì)對(duì)新能源汽車的進(jìn)步產(chǎn)生制約。

老問題的形成是一個(gè)過程，同樣，解決它們也需要一個(gè)過程?；乇懿坏?、心急不得，唯有踏踏實(shí)實(shí)地一點(diǎn)點(diǎn)改進(jìn)，不能妄想沒有解決的問題自己消失。

其實(shí)，不論是為提高新技術(shù)而進(jìn)行的基礎(chǔ)性研究，還是為解決老問題而做出的技術(shù)改善，都是一個(gè)需要耐心持續(xù)積累的過程，沒有捷徑可走。新能源汽車說到底還是一個(gè)新生事物，積累很重要。畢竟，不積跬步無以至千里。