在線充駛向春天？

王蘭

價(jià)格、電池容量以及充電便利性等問題成為制約我國純電動汽車發(fā)展的瓶頸。王秉剛表示，純電動在線充城市客車可以改變這種境遇，是我國較佳的電動汽車產(chǎn)品路徑。

今年兩會，對于汽車圈來說，新能源汽車無疑是焦點(diǎn)中的焦點(diǎn)。國家政策的扶持，市場的日漸成熟，促使我國車企紛紛加大了新能源汽車的投入。預(yù)計(jì)，近幾年，我國新能源汽車依然會保持強(qiáng)勁發(fā)展趨勢。而電池成本高、續(xù)駛里程不夠長、充電不方便的問題，阻礙了我國新能源汽車的大發(fā)展。

如何突破發(fā)展瓶頸？純電動在線充城市客車為什么是我國電動汽車的最佳產(chǎn)品路徑？純電動在線充城市客車實(shí)際運(yùn)營情況如何？

日前，在武漢舉辦的《純電動在線充公交車推廣經(jīng)驗(yàn)交流會暨2015第三屆全國公交駕駛員節(jié)能技術(shù)大賽第一次工作會議》上，與會專家與公交車代表就中國純電動公交車推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)進(jìn)行了熱烈的討論。國家863節(jié)能與新能源汽車重大項(xiàng)目監(jiān)理咨詢專家組組長、原中國汽車技術(shù)研究中心主任王秉剛，國家863電動車重大專項(xiàng)動力電池測試中心主任王子冬，北京理工大學(xué)博士周輝均對我國純電動在線充城市客車的綜合表現(xiàn)給予了充分肯定。

發(fā)展前景如何？

國家863電動車重大專項(xiàng)動力電池測試中心主任王子冬指出，我國新能源汽車推廣工作將迎來新階段。“2014-2020年是我國新能源汽車發(fā)展的歷史機(jī)遇期。近期，財(cái)政部、科技部、工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委啟動了2013-2016年新能源汽車推廣工作。申報(bào)的城市與地區(qū)近40個(gè)，包括的城市約70個(gè)。期望推廣新能源汽車數(shù)量約30萬。已確認(rèn)38個(gè)城市或區(qū)域?yàn)樾履茉雌囃茝V應(yīng)用城市?！?/p>

2014年4月23日，在中國汽車論壇上工信部部長苗圩曾進(jìn)一步明確，中國將堅(jiān)持發(fā)展新能源汽車戰(zhàn)略不變，以純電驅(qū)動為發(fā)展戰(zhàn)略取向不變，政府扶持政策趨向不變，中國政府將進(jìn)一步加大支持力度，健全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，完善財(cái)稅政策，推進(jìn)節(jié)能與新能源汽車的發(fā)展。

而且，繼去年國家密集出臺多項(xiàng)政策支持新能源汽車發(fā)展后，今年的《政府工作報(bào)告》中也有三處提到新能源汽車，并將其作為經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。

回顧2014年的汽車市場，可以說新能源汽車實(shí)現(xiàn)了“大躍進(jìn)”式的發(fā)展，新能源汽車?yán)塾?jì)生產(chǎn)8.39萬輛，同比增長近4倍。在客車細(xì)分市場，新能源客車更是逆勢上揚(yáng)，表現(xiàn)強(qiáng)勁，在客車行業(yè)整體下降的環(huán)境下，全年共計(jì)銷售新能源客車18637輛，同比增長80.54%。新能源客車的高熱，很大原因是借助了政策的東風(fēng)，無論是從環(huán)保民生角度，還是從能源戰(zhàn)略角度，我國推廣新能源汽車的政策依然值得期待，因此，這幾年，新能源客車需求持續(xù)增長的確定性較高。業(yè)內(nèi)相關(guān)人士預(yù)測，2015年，新能源客車的市場增幅依然可觀。

從國際上新能源汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化水平的比較來看，我國新能源客車技術(shù)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模居世界第一位。涵蓋了插電式、增程式、純電動等多種技術(shù)路線，以及慢充、快充、電池更換、在線充電、雙源快充等多種能源補(bǔ)給方式。北美國家推廣的新型能源動力汽車主要采用了混合動力系統(tǒng)，總保有量達(dá)到1萬輛；歐洲主要采用混合動力系統(tǒng)與插電式混合動力系統(tǒng)，開始應(yīng)用在線快充系統(tǒng)（鈦酸鋰負(fù)極電池與超級電容），推廣數(shù)量約2500輛。日本主要以混合動力客車為主，推廣數(shù)量約1萬輛。從國際新能源汽車發(fā)展趨勢來看，新型鋰離子電池和新體系電池技術(shù)發(fā)展迅猛，以新一代電力電子器件為基礎(chǔ)的電機(jī)驅(qū)動控制將在2020年實(shí)現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，智能化電動汽車技術(shù)下一個(gè)十年將有可能大大改變整個(gè)汽車工業(yè)格局，燃料電池汽車高端技術(shù)已開始進(jìn)入市場。

存在哪些新挑戰(zhàn)？

我國電動汽車發(fā)展前景一片光明，現(xiàn)階段還存在哪些新挑戰(zhàn)？

王子冬的答案是，第一，電動車動力電池遭遇低溫充電難。目前的電動車，特別是電動公交車、電動出租車、私人電動車等大部分使用的是鋰電池。北京、青島、長春、唐山、包頭的新能源汽車示范運(yùn)行工作，都不同程度遇到了冬季充電困難的問題，使得冬季電動公交車的運(yùn)力下降，很難保證正常運(yùn)行?！耙环矫?，低溫環(huán)境下電池性能下降，好一點(diǎn)的下降10-15%，差一點(diǎn)的下降35%，這與材料狀態(tài)、電池結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、外殼結(jié)構(gòu)、熱管理系統(tǒng)功能有關(guān)。另一方面，低溫充電容易產(chǎn)生析鋰現(xiàn)象，發(fā)生不可逆反應(yīng)，使得電池容量和能量大幅度下降。嚴(yán)重的鋰枝晶會刺穿隔膜，使電池短路，發(fā)生安全事故?！蓖踝佣貜?qiáng)調(diào)低溫充電的弊端。第二，電池安全性較差。動力電池的安全對于電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。近年來，隨著各種節(jié)能與新能源汽車試點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)營數(shù)量的增多，安全事故時(shí)有發(fā)生，事故的分布從縱向看在加工、制造、化成、擱置、運(yùn)輸、測試、使用、充電維護(hù)、回收各個(gè)環(huán)節(jié)上，都出現(xiàn)過問題。從橫向看國內(nèi)外在手機(jī)、電腦、電動自行車、電動摩托車、電動轎車、電動公交車、混合動力車等領(lǐng)域應(yīng)用過程中，也都出現(xiàn)過問題。第三，充電難、電池成本高。第四，電動車開發(fā)、使用、推廣的商業(yè)模式還未成熟。第五，電池不能長壽命使用，一致性、可靠性略差。

王子冬在分析我國電動汽車存在哪些新挑戰(zhàn)的時(shí)候，尤其強(qiáng)調(diào)了電動車安全的重要性?！澳壳?，動力電池出現(xiàn)問題多數(shù)是在充電時(shí)發(fā)生，低溫充電增加了出現(xiàn)問題的概率。如何提高動力電池的可靠性與安全性成為當(dāng)前業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)?！彼J(rèn)為，所謂電池的一致性和可靠性是指，生產(chǎn)過程中對電池一致性的控制能力，可以通過自動化生產(chǎn)設(shè)備和“正確的生產(chǎn)工藝”得以控制（尋找到能夠控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝方法這點(diǎn)很重要）。另外電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要符合大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)設(shè)備的要求。而且，在使用過程中對電池一致性的控制能力也同樣重要。比如，合理的電池結(jié)構(gòu)減少低溫環(huán)境下的電池自身溫度不平衡?；蛘卟捎帽M可能減小電池接觸電阻的連接方式，提高電池組的功率性能，同時(shí)減少電池的局部升溫?；蛘咦⒅孛恳粋€(gè)電池表面的冷卻效果，選擇科學(xué)、合理的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，使整個(gè)電池組的溫度場得以均勻，以保證電池組在低溫環(huán)境中使用過程中的環(huán)境一致性等。

對于被提及最多的電池成本過高的問題，王子冬認(rèn)為需要客觀看待，他對《汽車觀察》記者說：“汽車電池的問題是個(gè)永久話題，而不是根本問題，技術(shù)進(jìn)步會不斷有新電池問世，而剛出來的新電池成本一定比較高，所以動力電池的成本會經(jīng)常出現(xiàn)由高到低，再由低到高，周而往復(fù)循環(huán)下去的規(guī)律?！?

如何突破發(fā)展瓶頸？

近年來，對于我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，被詬病最多的就是電池成本高，續(xù)駛里程短，充電不便利的問題，它已經(jīng)成為制約我國純電動汽車發(fā)展的主要瓶頸。該瓶頸如何突破？

王子冬說：“純電動在線充城市客車是當(dāng)前最好的新能源產(chǎn)品路徑，可以大大緩解電池成本高，續(xù)駛里程短，充電難等各種挑戰(zhàn)?！彼ㄗh，我國新能源汽車的推廣要有一個(gè)輕重緩急的順序，新能源汽車可先從公交大巴、出租、租賃包括一些城市的輕型物流，郵政等細(xì)分汽車起步。甚至有條件的話，進(jìn)入到部分單位用車，包括政府用車，或者其他用車領(lǐng)域，來加強(qiáng)私人消費(fèi)者對新能源汽車的認(rèn)識，然后再進(jìn)入私人購買領(lǐng)域。

“電動公交車是我國新能源汽車最活躍的創(chuàng)新領(lǐng)域。無論節(jié)能，還是減排，電動公交都是最佳選擇。”王秉剛與王子冬的觀點(diǎn)一致。會上，他對我國正在運(yùn)營的慢充式、換電式、插電式、增程式、快充式、在線充電式共六種不同電動公交技術(shù)路徑方式進(jìn)行了綜合比較?！巴ㄟ^比較這六種電動公交車的技術(shù)方案發(fā)現(xiàn)，在安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、方便性四個(gè)方面，只有在線充電式電動公交的表現(xiàn)最佳?！?/p>

“治理霧霾成為公交車電動化的強(qiáng)勁動力與壓力，緩解交通擁堵公交優(yōu)先是唯一的選擇?！蓖踝佣f。

“推廣純電動公交車有利于降低碳排放。國四柴油車每年7萬公里里程，在城區(qū)內(nèi)直接排放污染物1.1噸，純電動客車排放為零。首先，公交車承擔(dān)著城市客運(yùn)的主要任務(wù)，約承擔(dān)城市客運(yùn)60%的運(yùn)力。我國城市公交客車的總量大約50余萬輛，并呈逐年增長的趨勢。而且隨著城鎮(zhèn)化的進(jìn)程，公交車的保有量將會實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長。其次，機(jī)動車的尾氣排放已成為城市空氣的主要污染源，其中公交車占有顯著比例，尤其對PM2.5的貢獻(xiàn)非常突出。通過比較各類車型的污染物排放發(fā)現(xiàn)，大客車是氮氧化物和PM2.5的重要的貢獻(xiàn)者。車輛排放對PM2.5的貢獻(xiàn)，北京是36%，上海是25%。其中公交車又占著很重要的比重，所以說改善空氣品質(zhì)，公交車電動化勢在必行?！蓖醣鼊傆脭?shù)據(jù)證明了公交優(yōu)先，純電動公交優(yōu)先的論點(diǎn)，他對純電動在線充城市客車的推廣表現(xiàn)出非?？隙ǖ膽B(tài)度?！霸诰€充電模式如果可以進(jìn)一步普及，不僅有利于節(jié)能減排的實(shí)施，也能有效降低運(yùn)營成本。與普通純電動車相比，在線充電式汽車可以減少電池組用量，而且電池使用方式更合理，從而大大降低電池成本?！?/p>

有關(guān)專家曾指出，在當(dāng)前環(huán)保形勢嚴(yán)峻及世界石油資源匱乏的情況下，解決大氣污染問題，須改變交通工具結(jié)構(gòu)，無軌電車應(yīng)成為城市綠色公交的首選。據(jù)了解，純電動在線充城市客車是現(xiàn)代意義上的汽車，具有純電動汽車的全部特征，但不是無軌電車。純電動在線充城市客車已經(jīng)包含了純電動汽車的核心組件即大三電：電機(jī)、電控、電池，小三電：電動空調(diào)、電動轉(zhuǎn)向、電動剎車。無軌電車與純電動汽車的最大區(qū)別是，無軌電車沒有車載動力電池；純電動在線充城市客車與其他類型純電動城市客車的區(qū)別是，純電動在線充城市客車的補(bǔ)電方式由過去的兩種（固定的電樁充電、換電）的基礎(chǔ)上又增加了一種利用架空線網(wǎng)取電方式。

“在線充電、固定的電樁充電、換電模式都有自己的特點(diǎn)、有自己的不足，有自己的適宜條件和范圍?，F(xiàn)階段，對于“點(diǎn)對點(diǎn)”式城市公交的實(shí)際情況而言，10米-12米純電動城市客車的取電方式，在線充電比固定的電樁充電、換電模式更適宜、更方便、更節(jié)約一些，公交用戶的接受度要高得多。”北京公交代表發(fā)表了自己的觀點(diǎn)。

“純電動在線充城市客車技術(shù)是純電動城市客車技術(shù)與無軌電車技術(shù)的結(jié)合，能夠利用無軌電車線網(wǎng)為車輛進(jìn)行在線充電，克服了現(xiàn)有電池技術(shù)瓶頸和充（換）電設(shè)施不足的缺點(diǎn)。純電動在線充城市客車符合公交運(yùn)營需求，是城市交通電氣化可持續(xù)發(fā)展的有效解決方案，符合國家節(jié)能環(huán)保新能源汽車發(fā)展方向?！蔽錆h公交公司代表表現(xiàn)出積極的態(tài)度。

實(shí)際運(yùn)營怎樣？

無論是國家政策的扶持，還是專家有力的數(shù)據(jù)分析，純電動在線充城市客車的發(fā)展已然迎來了春天。我國實(shí)際推廣運(yùn)營情況如何？

據(jù)了解，通過在線充電、無線電池組供電方式，可以積極有效地?cái)U(kuò)大城市公交服務(wù)的覆蓋面，實(shí)現(xiàn)城市公交體系的智能調(diào)控，實(shí)現(xiàn)城市公交車輛運(yùn)行的零排放，為降低城市霧霾做貢獻(xiàn)。由于有了在線充電，電池組的溫度可以始終保持在10℃以上，解決了冬季鋰電池不能充電的問題，延長電池組的使用壽命，降低運(yùn)營成本。在線充可以利用城市直流電網(wǎng)體系建設(shè)小型電動車充電站，解決電力基礎(chǔ)建設(shè)投入過大的難題。

“武漢結(jié)合自身特色，發(fā)展純電動在線充模式，是城市公交較為科學(xué)的模式，這條路選對了?！敝茌x博士說。

王子冬認(rèn)為，目前我國城市公交系統(tǒng)采用電動車是工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。他建議，各地根據(jù)自身實(shí)際情況選擇并探索適合本地區(qū)新能源汽車尤其是純電動公交車推廣應(yīng)用的技術(shù)路線和商業(yè)模式。探索降低電動公交成本方案，使用安全快充的電池例如短距離快充、在線充電等。以確保安全，對公交車實(shí)施100%監(jiān)控。

可喜的是，我國純電動在線充城市客車的研發(fā)已經(jīng)取得商業(yè)化成功，揚(yáng)子江牌純電動在線充城市客車已經(jīng)投入運(yùn)營。2014年，武漢市公交集團(tuán)投入200臺“在線充”公交車，分別配置在電8路、電5路、電9路、530路上。2015年還將增加800臺純電動公交車。“武漢市發(fā)展純電動在線充城市客車，在國內(nèi)已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注，北京、上海、杭州、濟(jì)南也正在借鑒和發(fā)展這種模式。揚(yáng)子江純電動在線充城市客車的運(yùn)營，標(biāo)志著公交電動化運(yùn)營模式的新發(fā)展時(shí)期?！蔽錆h市公交集團(tuán)電車公司負(fù)責(zé)人自信的說。

據(jù)揚(yáng)子江汽車在線充項(xiàng)目組徐作琴介紹，純電動在線充城市客車具有如下技術(shù)特點(diǎn)。一，充電方式靈活，電池淺充淺放。淺充淺放的充電模式使電池容量始終保持在一個(gè)良好區(qū)間，從而維護(hù)電池活性，延長電池使用壽命。二，采用制動能量回饋策略。電池供電模式，回饋電流直接回饋到電池組中；線網(wǎng)供電模式，回饋電流通過高壓充電機(jī)回饋到電池組。三，儲能系統(tǒng)和線網(wǎng)耦合方式。儲能系統(tǒng)和線網(wǎng)通過共陰極二極管模塊耦合，保證線網(wǎng)供電模式和電池供電模式無縫切換。

純電動在線充城市客車具有哪些運(yùn)營優(yōu)勢？東風(fēng)揚(yáng)子江汽車（武漢）有限責(zé)任公司銷售公司總經(jīng)理云家棋指出，在線充車輛具有良好的公交運(yùn)營適應(yīng)性。車輛日行駛里程（≥200公里），滿足公交各種線路運(yùn)營需求。車輛座椅布置數(shù)量達(dá)到38座，站立區(qū)承載面積可達(dá)到8.7m2，最大承載人數(shù)達(dá)到107人，車輛運(yùn)營能力超過傳統(tǒng)車輛?！半姵乜杀ＷC使用8年，同車同壽命。車輛動力性能滿足滿載狀態(tài)下在20%的坡道上正常運(yùn)行的要求；適應(yīng)城市公交道路條件，滿足公交頻繁起停工況的要求；能夠全天候、全年候地正常運(yùn)行，并適應(yīng)各類氣候條件。車輛故障率低于傳統(tǒng)車輛故障率，車輛日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用為傳統(tǒng)車輛的一半，無需增加專業(yè)充電操作及管理工作人員?！痹萍移鍖冸妱釉诰€充城市客車充滿自信。

“純電動在線充城市客車是目前新能源產(chǎn)品技術(shù)路線路徑之一，有其明顯的區(qū)域特點(diǎn)，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件推廣應(yīng)用。汽車電動化是未來發(fā)展方向，能源的提供方式會有許多種，在線充電式是其中的一種方式。”王子冬對純電動在線充城市客車給出了專業(yè)的解讀。