2017年7月,法國和英國政府相繼宣布,計(jì)劃從2040年開始,全面停止出售汽油車和柴油車。此前,荷蘭和挪威提出從2025年就開始禁止在本國銷售傳統(tǒng)的汽油和柴油車,以確保2025年之后所有新車都是新能源車。瑞士、德國、比利時(shí)、印度和美國的加利福尼亞州則宣布了2030年燃油車的禁售計(jì)劃。隨著世界各國在燃油車的退出上均設(shè)立了明確的時(shí)間點(diǎn),新能源車對(duì)燃油車的替代和發(fā)展也將是大勢(shì)所趨。 12月20日,中國《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖年度評(píng)估報(bào)告2018》(以下簡稱“報(bào)告”)在北京正式發(fā)布,由中國汽車工程學(xué)會(huì)和豐田汽車公司聯(lián)合編著。報(bào)告評(píng)估了自2016年12月以來,中國的新能源汽車在關(guān)鍵零部件和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)進(jìn)展。
目前在市面上見到的新能源汽車多為插電式混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車等主要以電能提供動(dòng)力的汽車。廣義來說,我們所知道的油電混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)車,和燃料電池汽車都屬于電動(dòng)車。其中,燃料電池是一種把燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置,燃料電池車最終是靠電驅(qū)動(dòng)的,因此本質(zhì)上也屬于電動(dòng)汽車。目前燃料電池汽車主要包括氫燃料電池車以及甲醇燃料電池車。
2017年中國新能源汽車銷售77.7萬輛,比2016年增長53%,占2017年汽車總銷量的2.6%。2018年1-6月新能源汽車銷售41.2萬輛,汽車銷量1406.6萬輛,占比2.93%。根據(jù)目標(biāo),到2025年至2030年間,電動(dòng)車將占20%的新車銷量(或絕對(duì)量100萬輛)。
不管是從銷量占比還是技術(shù)突破,距離2020年目標(biāo)都尚有差距。中國汽車工程學(xué)會(huì)產(chǎn)業(yè)研究部副部長馮錦山表示,要實(shí)現(xiàn)2020年的目標(biāo),部分領(lǐng)域仍然存在一定挑戰(zhàn)。
電池性能的突破距離目標(biāo)尚有差距
馮錦山介紹,自2016年12月以來,純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力汽車的續(xù)駛里程基本已經(jīng)達(dá)到400公里,國內(nèi)純電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程超過300公里的比例達(dá)到80%。
純電動(dòng)車在續(xù)航里程和動(dòng)力電池方面的進(jìn)步主要是得益于能量密度的提升,其中以磷酸鐵鋰為正極材料的電池能量密度達(dá)到180Wh/kg,三元材料的電池能量密度達(dá)到240Wh/kg,馮錦山認(rèn)為,目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較高的水平。但離350Wh/kg的目標(biāo)還有比較大的差距,實(shí)現(xiàn)下一步的技術(shù)突破有一定挑戰(zhàn)。
電動(dòng)車動(dòng)力電池發(fā)展評(píng)估 來自《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖年度評(píng)估報(bào)告2018》 鋰電池的能量密度(Wh/kg)是指單位重量的電池能儲(chǔ)存的能量多少,主要由電池的材料特性決定。按普通鉛酸電池的能量密度約為40Wh/kg計(jì)算,如果使用鉛酸電池驅(qū)動(dòng)家用汽車行駛200公里以上,則需要將近1噸的電池。因此把電池重量控制在一定范圍的前提下,電池的能量密度越大,汽車的續(xù)航里程就越長。
中國汽車工程學(xué)會(huì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)部部長趙立金表示,近兩年來,動(dòng)力電池的技術(shù)開發(fā)發(fā)展的趨勢(shì)主要是向高能量密度、快充和低成本三個(gè)方面進(jìn)行發(fā)展。
對(duì)于電池的快充性,路線圖制定的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)循環(huán)壽命3000次以上的快充電池。
“實(shí)驗(yàn)室也一直在做這方面的工作,尤其面向300Wh/kg(能量密度的電池)的應(yīng)用目標(biāo),安全性問題比較突出?!壁w麗金表示,從目前的進(jìn)展來看,對(duì)于純電動(dòng)車電池用的能量密度和循環(huán)壽命,距離2020年提的指標(biāo)還有非常大的挑戰(zhàn),難度也非常高。馮錦山也表示,平衡電池的壽命和安全性目前面臨比較大的突破瓶頸。
燃料電池汽車方面,馮錦山認(rèn)為,目前很多技術(shù)進(jìn)展仍來自于高校,說明燃料電池汽車尚在從研發(fā)向產(chǎn)業(yè)化過渡。但不管是電池的性能,還是減壓閥、加氫裝置等等,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)都已實(shí)現(xiàn)了起步。
“從現(xiàn)在的進(jìn)展來看,有可能會(huì)提前實(shí)現(xiàn)2020年的目標(biāo)?!?馮錦山表示。
燃料電池發(fā)展評(píng)估 來自《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖年度評(píng)估報(bào)告2018》趙立金表示,燃料電池的發(fā)展趨勢(shì),是向大功率、提高壽命和低溫冷啟動(dòng)發(fā)展,乘用車和商用車應(yīng)實(shí)基本現(xiàn)零下20度的啟動(dòng)。在膜電極、催化劑等燃料電池的關(guān)鍵材料的產(chǎn)業(yè)化方面,目前通過跟外資合作,部分產(chǎn)品已達(dá)到2020年的性能。但實(shí)現(xiàn)這些材料的自主研發(fā),還有非常大的挑戰(zhàn)。
此前社會(huì)和業(yè)界對(duì)汽車電動(dòng)化的看法不一,也缺少實(shí)質(zhì)性的措施、計(jì)劃和行動(dòng)。馮錦山認(rèn)為,從這兩年的發(fā)展來看,電動(dòng)化成為了必選項(xiàng)。
“電動(dòng)化將是國內(nèi)外車企的必然選擇,或者說必由之路?!瘪T錦山表示。
關(guān)聯(lián)技術(shù)“錦上添花”
除了運(yùn)行時(shí)的設(shè)備,燃料補(bǔ)給的便捷程度也是支持汽車電動(dòng)化的必要環(huán)節(jié)。到了未來的“禁燃油車”時(shí)代,現(xiàn)在路邊隨處可見的加油站,都將逐步被充電樁和加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施替代。
報(bào)告顯示,截至2018年6月,中國各類充電樁總量接近60萬個(gè),是全球充電設(shè)施發(fā)展最快的國家。馮錦山認(rèn)為,未來充電技術(shù)將向高功率、柔性化、智能化方向發(fā)展。目前常規(guī)的直流電技術(shù)正處于不斷提升的階段,150-200kW直流充電一體機(jī)已研發(fā)成功;電動(dòng)汽車入網(wǎng)技術(shù)(V2G)目前仍處于起步和測(cè)試示范階段。而更遙遠(yuǎn)的無線充電技術(shù),尚處于試驗(yàn)示范階段,推廣應(yīng)用緩慢。
燃料電池車方面,截至2017年底,全球加氫站數(shù)量為332座,其中日本擁有91座,北美擁有68座,歐洲擁有139座。中國運(yùn)行的加氫站有10座,在建的約20座。
截至2017年底,中國的十座加氫站分布 來自:《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖年度評(píng)估報(bào)告2018》 被譽(yù)為“氫能車之父”的豐田汽車公司專業(yè)合伙人、日本九州大學(xué)國際碳中性能源研究所客座教授廣瀨雄彥此前曾向澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者表示,中國的加氫站建設(shè)在政策方面更加嚴(yán)格。這種嚴(yán)格并非完全出于技術(shù)安全性的考量,而是考慮到人們對(duì)氫能的認(rèn)識(shí)不充分而產(chǎn)生的顧慮。廣瀨雄彥認(rèn)為,隨著人們對(duì)各種類型電動(dòng)汽車的認(rèn)識(shí)更加深入,中國在加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的完善上,將會(huì)迎來更快的發(fā)展。
除了圍繞新能源汽車的突破之外,諸如人工智能、自動(dòng)駕駛等關(guān)聯(lián)技術(shù)在近兩年也發(fā)展迅猛,馮錦山表示,智能化與電動(dòng)化一樣,也將成為汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。
2018年被認(rèn)為是新能源汽車爆發(fā)的“元年”,而2017年則是人工智能的“應(yīng)用元年”。報(bào)告顯示,人工智能語音系統(tǒng)、高精度地圖和汽車雷達(dá)等技術(shù)的發(fā)展,都將助力汽車的智能化發(fā)展。尤其在車聯(lián)網(wǎng)方面,馮錦山介紹,目前5G時(shí)代尚未到來,但已有企業(yè)推出了技術(shù)解決方案和平臺(tái),將支持現(xiàn)階段智能網(wǎng)聯(lián)的示范。
“最近幾年整個(gè)變化比過去20年還要大,特別是人工智能、自動(dòng)駕駛、網(wǎng)聯(lián)技術(shù),在汽車上的應(yīng)用?!?馮錦山表示,特別是在人工智能等數(shù)字化技術(shù)的情況下,汽車將更注重與城市系統(tǒng)的融合。所以下一步修訂技術(shù)路線圖以及子領(lǐng)域技術(shù)路線圖的修訂,還將更著重考慮這些系統(tǒng)之間的融合。