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三问何为汽车强国
2017年09月14日 06:00 中国汽车报网 杨裕生

  笔者从65岁开始研究电池,75岁开始关注电池如何更好地应用在电动汽车上,10年来对于电动汽车怎么发展发表过很多观点和意见,但仍然认为自己是汽车的外行。旁观者清,笔者想从外行的角度来谈谈电动汽车的发展,从电动汽车的相关问题看整个汽车行业的发展。

   一问:怎样才算汽车强国 

  笔者认为,汽车强国一是要依靠自主知识产权生产汽车,实现生产过程和使用过程能耗最低、排放最少;二是要能自主设计并生产最先进的零部件;三是能不断提出引领世界汽车发展的新思路、新观念、新技术。最集中表现的是第一条,后两条是基础。

  在传统燃油车方面,我国是汽车产销大国,但非汽车强国。过去靠市场并没有换来技术,部分国有汽车企业安于从合资企业给的二流技术中分一杯羹,缺乏自力更生的精神。在现实面前,中国车企终于醒悟,核心技术是买不来的,迈向汽车强国必须自力更生、全面掌握先进的核心技术。但是光有觉悟还远远不够,关键要看行动。当前,燃油车仍是汽车市场的主力,也是汽车强国的支柱,所以必须首先让传统燃油车由大变强。汽车大国,不能安于产销量大,因为产销量里很多是合资品牌的产品,自主品牌占的比例还不够。

  发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。新能源汽车是未来的发展趋势,汽车强国也应是电动汽车技术先进的国家。发展电动汽车的目的是节能减排,汽车强国必须能依靠自主知识产权生产能耗最低、排放最少的电动汽车,并能兼顾其他性能。

  因此,作为汽车强国,不但传统汽车要强,电动汽车更要强。

    二问:我国实现汽车强国的路径 

  都说动力电池是电动汽车的心脏,因此有人把电动汽车发展不好归咎于电池比能量太低。这个问题要重新分析。在发展高性能动力电池的同时,必须巧妙地用好现有的动力电池。现在发展高性能电池是为了未来使用,所以如何把现有的电池用好是最现实、最重要的问题,也是走汽车强国之路必须要重视和采纳的思路。虽然镍氢电池比能量只有50瓦时/公斤,但日本丰田公司利用镍氢电池安全性高、比功率高、寿命长等优势,发展深混合动力车普锐斯及其系列产品,节油率逐步提升到50%,市场不断扩大,截至今年1月底丰田旗下混动车型累计销量已超过1000万辆。所以,不要埋怨电池比能量不高,而是我们没有把电池用好。

  去年底日产汽车推出了NOTE e-POWER紧凑型混动车,用一台排量1.3升的小型燃油发动机给发电机提供动力,发电机给1.5千瓦高比功率电池充电,由电池供电驱动电动机。这是一个串混,其电池也不是很特殊的高功率,而且免去了从外部充电。通过轻量化设计、开发反应灵敏的电机控制、优化能源管理等手段,这款车百公里油耗只有2.7升。丰田和日产发挥了燃油车发动机等高水平的技术积累,善用比能量不高的现成电池,创新开发出高节油率、长里程、高安全性、不需充电的电动车,这是汽车强国的表现。在这些事例面前,说电池不行的借口都是苍白无力的。

  汽车强国首先要有若干家实力强劲的汽车企业,日本、德国、美国之所以能成为汽车强国,是因为拥有好几家世界一流企业。我国汽车企业必须要有强企的规划和发展战略,这是最根本的汽车强国路径。落实汽车强国的发展战略,一定要落实到强企,什么时候一汽、东风、上汽、长安、北汽等大企业真正成为了世界强企,中国就实现了汽车强国梦。

  从用好电池出发,笔者在“十一五”期间曾提出我国电动汽车的发展路线:纯电动汽车以微小型车为突破口,大中型汽车发展增程式电动车。这里所说的增程式是节油的增程式。早期包括宝马i3和通用的沃蓝达增程式电动车,都是在纯电动车上另外装一个增程器,其他东西不变,这属于不节油的增程式,只是为了延长行驶里程,可称为第一代增程式。十年前笔者接触到了节油的增程式电动车,从发动机到电动机都做了相应的改进,并通过控制系统与电池有机地组合在一起,可以达到高度节油的目的,这样的增程式可称为第二代。

  笔者至今仍认为自己当初提出的发展路线是正确的。近些年欧洲和日本发展微小型车,证实了前半句。微小型车包括低速和高速两种车辆类型。一汽的电动乘用车发展战略里也有类似内容,小于1吨的车发展纯电动,大于1吨的发展插电式或混合动力。可见,纯电动车发展微小型车已经达成了共识。节油率高的增程式电动车这些年日渐增多,证实了后半句。比如,我国沈阳华龙公司的12米增程式客车,市区公交模式百公里油耗12升,公路模式百公里油耗16.3升,今年已批量生产;加拿大的增程式卡车百公里油耗17升,经济性高,污染排放减少70%。

  有人认为增程式要烧油,不是最终发展目标。对此,笔者想提醒两句话。一是如果我国汽车的油耗能降到现在的一半以下,还算不上汽车强国吗?二是目标要宏伟,但步伐要稳健,燃料电池车或纯电动车是将来的目标,但现在则应脚踏实地地搞节能减排,切实地对比技术路线。

  燃料电池电动车用氢做能源是一种理想状态,可以比拟为人类社会发展的共产主义阶段,要长期坚持。不过,目前要解决五大难题:一是氢的高能效、低排放的制备,如果制氢要产生大量排放,本身就违反了发展电动车的初衷;二是氢的安全运输、分布、存储技术;三是燃料电池寿命不够长、价格高;四是离子交换膜等关键材料技术差;五是铂资源少,要研究无铂催化剂。这五个问题需要在很长的研究过程中努力解决。在达到较高成熟度之前让燃料电池汽车大量上路,好比在社会主义初级阶段实现共产主义分配原则,是冒进的行为,不是当前的汽车强国之路。

  同样,发展纯电动车要消除四大焦虑:一是里程焦虑。为了里程长就要多装电池,这样车身会加重、电耗会提高,这类车节油不节电,加重了排放,如特斯拉就是浪费能量、增加排放的典型,由于排放超标在新加坡被罚款。此外,纯电动车夏、冬两季使用空调时加重了里程焦虑。二是安全焦虑。电池装得多,比能量又要高,里程越长的车潜在的危险性越大,所以容易发生自燃事件,如特斯拉已经发生了14起自燃事故。三是充电焦虑。当前遍布的充电桩仍然满足不了消费者需求,不管是慢充还是快充都没有彻底解决好问题,如快充使用的局限性大,对电网的冲击也大,而且缩短电池寿命。四是价格焦虑。现在电池价格下降有限度,电池用量大的纯电动车价格高、竞争力低,且电池难与车身使用寿命相同,换一套新电池成本非常高。上述四大焦虑相互纠结,形成了难解的四大矛盾,这决定了除微小型外,纯电动车不是进入汽车强国的主路。

  插电式混合动力车则是大马拉小车。这类车上有两套动力系统,都很重。远距离行驶用内燃机,不节油、不减排;两套动力系统加起来价格较贵,如果补贴取消,这类车很难畅销。

  全混合动力车则以丰田的普锐斯为代表,但我国一味跟跑很难成为汽车强国。而且两种动力组合很复杂,行星齿轮加工费用高,因此在发展汽车强国的道路上不必和丰田竞争搞全混合动力车。

  相比之下,笔者更看好第二代节能的增程式电动车。这类车优点突出,电池组不会过充、过放,安全性高,且延长了使用寿命;不需要外充电,免建充电桩,可以远距离行驶;电池少,成本降低,容易推广;节油率在50%以上;继承了燃油车的生产和运行体系,尤其是发动机技术很重要。很多企业都认识到增程式电动车是应对无补贴时代的好车种,尤其是在“双积分”和节油联合的考核机制下,增程式电动车可帮助企业在节油上达标。因此,增程式电动车不仅是发展电动车的正确路线,而且是迈向电动汽车强国的优选方案。当然,第二代增程式技术还可继续改进,以进一步提高节油率,这项工作已经在着手进行中。

    三问:汽车强国最需突破的核心技术 

  一是必须要有大而强的电池工业和技术力量,坚持安全第一。锂离子、铅酸、镍氢等电池各有千秋,应该继续研究并提高技术。此外,还要大力发展安全性和比能量双高的新型电池。目前,我国正在往这方面努力,形成了一种新的体系:水溶液电解质,电池比能量或将达到100瓦时/公斤,它不会燃烧爆炸,安全性较高,未来应发展这类电池。笔者建议扩大电池相关专业的招生,转行从事新能源汽车的从业者要加强电化学理论基础。技术人员电化学理论基础不够强,对电池的创新发展是很大的障碍。

  二是汽车强国要妥善解决电池污染问题。所有的电池都使用化学材料,电池处理不当会污染环境。铅酸电池行业曾出现过的问题,就是由于管理不善、监管不力造成的,近几年经过几大部委联手整治收效明显,未来还要推广湿法处置技术。现在锂离子电池行业的污染问题很多,必须认真对待。认为锂离子电池是绿色的这一观点是错误的,有的电池厂表示挥发的吡咯烷酮得到了回收,但实际上只回收了60%~70%,剩下的都排向了大气。随着废锂离子电池的大量产生,处置氟污染问题必须加以重视。

  三是汽车强国必须发展高水平的零部件产业。这个问题已是老生常谈了,在此笔者想重点谈一下联盟的问题。我国10家大型车企曾联合成立了“新能源汽车产业联盟”(T10),当时笔者就认为虽然联合起来可以影响政府的政策,在这一点上利益相同,但成员之间是竞争对手,在技术上会互相保密,不可能联合和公开。所以,要强调纵向联盟,如生产自动变速器的企业可以和若干家整车厂形成联盟。

  四是按照最高时速120公里设计中国的汽车。笔者建议,为了节能减排,中国的各类汽车(含电动汽车)应按照高速公路允许最高时速120公里的标准,自主设计动力和车身强度。而现在的车辆都是按照“外国老师”的教法设计的。所以,要摆脱传统,减少过高的冗余功率,这样既节能又减排。为什么运输车能轻易改装,就是因为功率、强度都有很大的冗余量,买来之后可随便改,改了之后就超载,希望汽车行业能重视这个问题。

  此外,笔者还想提三点建议。一是改革对国有汽车企业领导的考核制度,将企业发展质量、车辆的节能减排水平列为第一位,而不是只考核增加产值多少;同时要将逐年增加的电动车销售比例列为考核指标。二是建立汽车全生命周期能耗、排放的计算标准,将汽车减排列为与节油同等重要的考核位置,消除单纯追求纯电续驶里程的片面观念,避免引导纯电动车向节油而不减排的错误方向发展,要在统一衡量节油与减排的思想指导下设计汽车。三是总结、吸取我国汽车业发展的经验教训,特别是过去三十年来合资为主发展汽车的经验教训,搞清楚为什么大而不强。

  (作者系中国工程院院士)

  (编辑:李卿)

责任编辑:胡晓实
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