純電動(dòng)車未必是最終目標(biāo)增程式將是未來主力

“純電動(dòng)車未必是最終目標(biāo)”，在電車資源主辦的2019第二屆中國(guó)（成都）新能源汽車高峰論壇上，中國(guó)工程院院士楊裕生表示。他認(rèn)為，電動(dòng)汽車要賣得出去，不論高速或低速，必須減少電池用量，提高安全性，降低車價(jià)；而不是片面追求長(zhǎng)里程純電動(dòng)、多裝電池，或拼命提高比能量。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2018年國(guó)外電動(dòng)汽車自燃起火的事故有7起，其中特斯拉占5起；根據(jù)國(guó)家監(jiān)管部門對(duì)輿情的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年10月底，國(guó)內(nèi)新能源汽車起火事件達(dá)40余起。

一、電動(dòng)汽車頻發(fā)燃燒事故的根源分析

（一）電池技術(shù)原因

電動(dòng)汽車起火的表觀原因是電池技術(shù)問題，純電動(dòng)汽車多采用三元正極鋰離子電池。2018年5月，歐美各發(fā)生一起同一品牌的純電動(dòng)汽車燃燒事件，用的是鎳鈷鋁酸鋰三元鋰離子電池，共造成3死1傷。這是因?yàn)槿囯x子電池燃燒后火勢(shì)蔓延太快，乘客來不及逃生，車外人來不及救援。

目前，三元鋰離子電池的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)取消了“電池針刺試驗(yàn)”項(xiàng)目，允許在乘用車上敞開使用，甚至可在商用車上使用，這是應(yīng)該慎重考量的。電池正極上的活性物質(zhì)（氧化劑）不同，發(fā)生熱失控的溫度則不同，正極材料的熱失控溫度越低，則電池的安全性越差，其中三元正極電池的安全性最低。國(guó)內(nèi)外的車輛燃燒事故概率也說明，三元電池難脫干系。

電池組與汽油箱一樣是一種含高能物質(zhì)的部件，在一定條件下就會(huì)發(fā)生安全事故。與其他電池不同的是，鋰離子電池中的電解液是用易燃的有機(jī)溶劑配制而成的；正極氧化劑和負(fù)極還原劑之間只隔一層微米級(jí)厚的隔膜，一旦內(nèi)部短路，就會(huì)產(chǎn)生大量熱量；為了追求高比能量，隔膜越用越薄，導(dǎo)致內(nèi)部短路事故越容易發(fā)生。充放電時(shí)，電池內(nèi)阻生熱，功率越高，生熱越多；尤其是三元正極材料在達(dá)到一定溫度時(shí)還會(huì)分解出氧，正極上的氧化劑與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，大量的化學(xué)反應(yīng)熱將造成熱失控，產(chǎn)生大量氣體，使得氣壓升高，最終造成電池破裂、燃燒。

（二）發(fā)展路線原因

選擇不同的發(fā)展路線會(huì)使電動(dòng)汽車具有不同的安全性。近年來，我國(guó)以長(zhǎng)里程純電動(dòng)車作為發(fā)展重點(diǎn)，這帶來了一些問題。長(zhǎng)里程純電動(dòng)車有五大焦慮： （1）里程焦慮。長(zhǎng)途駕駛時(shí)需多帶電池，仍擔(dān)心斷電，但攜帶電池越多，則車的自重越大，會(huì)進(jìn)一步增加電的消耗；夏季、冬季開空調(diào)也會(huì)導(dǎo)致一次充電行駛里程嚴(yán)重縮短。（2） 安全焦慮。電池多，比能量又要升高，則危險(xiǎn)性加大，安全與里程的矛盾尖銳。（3）充電焦慮。為滿足出行需要，要求充電樁布置緊密，不僅費(fèi)錢而且費(fèi)地；即使安裝的充電樁數(shù)量多，仍難滿足要求。（4）價(jià)格焦慮。電池用量大則會(huì)導(dǎo)致車輛價(jià)格較高，競(jìng)爭(zhēng)力降低。（5）電池焦慮。電池的壽命比整車短，用戶需要額外購(gòu)買第二套、第三套電池。

我國(guó)停止對(duì)電動(dòng)汽車的補(bǔ)貼后，里程越長(zhǎng)、原補(bǔ)貼越高的電動(dòng)汽車就越難以銷售。所以，耗電少、安全與里程矛盾小的微小型純電動(dòng)車將成為未來發(fā)展趨勢(shì)。

（三）補(bǔ)貼政策原因

現(xiàn)行電動(dòng)汽車的補(bǔ)貼金額與純電動(dòng)里程掛鉤，導(dǎo)致出現(xiàn)“人造三元風(fēng)”；此外，補(bǔ)貼還與電池比能量掛鉤，使得三元材料中的鎳用量增加，鎳-鈷-錳的比例從3:3:3逐步變?yōu)?:2:3、6:2:2、8:1:1，能量密度雖然得到提高，但卻導(dǎo)致危險(xiǎn)性增大。有人認(rèn)為，純電動(dòng)里程車應(yīng)該追趕燃油車，這就導(dǎo)致過度安裝電池，汽車安全性下降。

（四）思想方法原因

電動(dòng)汽車發(fā)展的主要矛盾是安全與里程的對(duì)立，其中，矛盾的主要方面是安全，矛盾的次要方面是里程?，F(xiàn)在將安全性作為矛盾的次要方面來對(duì)待，這是造成汽車燃燒事件頻發(fā)的思想方法原因，也是造成發(fā)展路線、政策、技術(shù)發(fā)生問題的根源。電動(dòng)汽車發(fā)展路線和政策的偏向，導(dǎo)致錯(cuò)誤地大用、急用三元鋰離子電池，激化了安全與里程的矛盾，其后果是電動(dòng)汽車燒車事件頻發(fā)；而車身加重會(huì)導(dǎo)致耗電多，實(shí)際排放高，背離了電動(dòng)車節(jié)能減排的宗旨。

二、正確對(duì)待頻發(fā)燒車現(xiàn)象

建議政府部門要如實(shí)、詳細(xì)地統(tǒng)計(jì)并公布燒車事件，切實(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，找出改進(jìn)方向，真正變壞事為好事。

任何部門和企業(yè)都不得掩蓋燒車事件，要勇于擔(dān)當(dāng)責(zé)任，恪守誠(chéng)信。

三、用增程技術(shù)解決安全與里程的矛盾

要解決安全與里程的矛盾，應(yīng)使用安全成熟的電池來發(fā)展節(jié)能減排的電動(dòng)汽車。正確的技術(shù)路線是以微小型純電動(dòng)車為突破口，對(duì)于大中型車，則應(yīng)發(fā)展純電驅(qū)動(dòng)的增程式技術(shù)。微小型純電動(dòng)車可選用鉛酸電池做成低速車，也可選用鋰離子電池做成高速車，這主要由市場(chǎng)決定。

增程式電動(dòng)車可以解決純電動(dòng)車的五大焦慮，市場(chǎng)化最可行。按技術(shù)發(fā)展，可將增程式電動(dòng)汽車技術(shù)劃分為三代。

（一）第一代增程式電動(dòng)汽車技術(shù)

第一代增程式電動(dòng)汽車技術(shù)是在現(xiàn)成的純電動(dòng)車上加裝增程器（即發(fā)電系統(tǒng)），只為增加行駛里程，電能耗盡后通過增程器發(fā)電來給電池充電，典型的例子是寶馬i3。這類汽車的電池重，增程器功率大，增程器與電池簡(jiǎn)單串聯(lián)，不追求節(jié)能；車的自重比原純電動(dòng)車大，耗能更多。

（二）第二代增程式電動(dòng)汽車技術(shù)

第二代增程式電動(dòng)汽車技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，具有以下特點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)排量減小，并且在最佳能效下以恒定功率運(yùn)轉(zhuǎn)；電池用量減少，使得成本降低，補(bǔ)貼退坡或取消造成的影響小，更易推銷；車的自重小，更節(jié)能；電池組不會(huì)過充和過放，壽命延長(zhǎng)，安全性提高；磷酸鐵鋰電池的性能合乎要求，安全性進(jìn)一步提高；比燃油車節(jié)油50%以上，大幅降低運(yùn)行成本，如果有充電條件，城市工況下每100km的節(jié)油率達(dá)80%以上；全部繼承了傳統(tǒng)燃油車的生產(chǎn)及加油設(shè)施，便于發(fā)展?？傊龀淌诫妱?dòng)汽車技術(shù)解除了純電動(dòng)車在里程、安全、充電、價(jià)格、電池等方面的五大焦慮。

第二代增程式電動(dòng)汽車技術(shù)是燃油車與電動(dòng)車的融合，改變了第一代增程式電動(dòng)汽車技術(shù)單純延長(zhǎng)續(xù)駛里程的局限性，更節(jié)能減排。用此技術(shù)已生產(chǎn)出多種樣車，有的已實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)，效果都很好。但它也有美中不足之處，包括：增程器發(fā)電給電池充電，電池給電動(dòng)機(jī)供電，電流全部流過電池組，電池充電—放電過程中至少有10%的能量損耗；電池用量雖比純電動(dòng)車少，但因功率要滿足最高車速要求和電能要滿足59km以上純電動(dòng)的需要，電池的用量仍約為純電動(dòng)車的40%，車價(jià)仍略高于燃油車；電池較多，仍有減重節(jié)能潛力；電池常在高負(fù)荷下工作，壽命受到影響。

（三）第三代增程式電動(dòng)汽車技術(shù)

江蘇公爵新能源汽車有限公司提出的“發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車”，可稱為第三代增程式技術(shù)，車上發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能不必經(jīng)過電池而是直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。第三代增程式技術(shù)具有第二代的所有優(yōu)點(diǎn)并可減免電池充電—放電過程中10%的能量損耗；電池用量可進(jìn)一步減少，車自重輕，電耗降低；電池的大電流工作機(jī)會(huì)減少，壽命延長(zhǎng)；同時(shí)由于電池用量少，成本進(jìn)一步降低，再加之節(jié)油率高，車輛的全壽期總費(fèi)用可遠(yuǎn)低于同級(jí)別燃油車的水平。此技術(shù)適用于各種車輛，具有很好的節(jié)能減排效果。

增程式技術(shù)可以使得汽車的油耗降低，如果我國(guó)汽車的油耗降低一半以上，每年則可節(jié)約原油2億噸，環(huán)境將得到大幅改善，能源安全性得到提高，我國(guó)將由汽車大國(guó)向汽車強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)一大步。

有人會(huì)說，增程式還是要燒油，不是電動(dòng)車發(fā)展的最終目標(biāo)。我認(rèn)為，未來的增程式電動(dòng)車可以完全不燒油，而是將太陽能通過生物質(zhì)轉(zhuǎn)換得到的乙醇作為發(fā)電機(jī)的燃料，不增排CO2；車上用電也由太陽能提供。因此，消除了純電動(dòng)車“五大焦慮”的增程式電動(dòng)汽車技術(shù)不是“向純電動(dòng)汽車的過渡”，而是電動(dòng)汽車未來的主力方向。

四、結(jié)論

（1）電動(dòng)汽車發(fā)展的主要矛盾是安全與純電動(dòng)里程間的矛盾。

（2）電動(dòng)汽車要賣得出去，不論高速或低速，必須減少電池用量，提高安全性，降低車價(jià)，而不是片面追求長(zhǎng)里程純電動(dòng)、多裝電池，或拼命提高比能量反而增加了危險(xiǎn)性。

（3）電動(dòng)汽車要堅(jiān)持節(jié)能減排的宗旨，并且要解決好安全與里程這一主要矛盾。主要辦法包括：一是純電動(dòng)乘用車微小型化；二是發(fā)展增程式技術(shù)，用于各種電動(dòng)車；三是低速車應(yīng)允許用鉛蓄電池；四是發(fā)展磷酸鐵鋰電池，進(jìn)一步提高其壽命和充電倍率。

（本文根據(jù)楊裕生院士在“2019第二屆中國(guó)（成都）新能源汽車高峰論壇”上的講話整理而來。本刊轉(zhuǎn)載時(shí)，請(qǐng)楊裕生院士作了訂正）