新能源汽車的安全性據(jù)美權(quán)威預(yù)測機(jī)構(gòu)Scotia Economics預(yù)測,如果可以更好地獲得貸款支持,2010年全球汽車銷量將會(huì)帶動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長,世界經(jīng)濟(jì)增長率可以回升至3%,從而為2011年汽車產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇打下基礎(chǔ)。中國在2009年一躍成為世界最大的汽車市場。中國將協(xié)同印度、巴西,成為2010年全球汽車產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍人物。1月9日,工信部副部長苗圩在第11屆北大光華新年論壇上表示,財(cái)政部和工信部都在積極推動(dòng)新能源汽車發(fā)展的政府補(bǔ)貼??赡苁?月份公布的新能源汽車補(bǔ)貼政府方案除了對公共交通給予了補(bǔ)貼之外,對私人購買新能源汽車也有補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。2009年,中國汽車市場發(fā)展迅猛,中國已經(jīng)成為世界上第一大汽車產(chǎn)銷大國,一年之內(nèi)增加1300萬輛新車,雖然拉動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì),但同時(shí)增大了交通安全隱患。2010年,隨著政府汽車購置稅及新能源汽車優(yōu)惠政策的延續(xù),中國的汽車市場還會(huì)火爆,車輛的巨增,讓我們高興的同時(shí)要不忘汽車安全。
新能源汽車技術(shù)發(fā)展迅猛
新能源汽車蓄電池將朝著“鎳氫――鋰離子――燃料電池”產(chǎn)業(yè)化路徑發(fā)展。從2009年7月1日起,以鎳氫蓄電池生產(chǎn)的混合動(dòng)力乘用車被歸類為成熟產(chǎn)品。短期看,因?yàn)榱姿徼F鋰離子蓄電池的技術(shù)尚不成熟,能夠兌現(xiàn)業(yè)績的要屬鎳氫動(dòng)力蓄電池。工信部出臺(tái)的新能源汽車準(zhǔn)入新標(biāo)準(zhǔn)也讓鎳氫蓄電池生產(chǎn)商看到了中短期的希望。鎳氫蓄電池的主流地位將可延續(xù)至2011年,但是2011年之后鋰離子蓄電池將逐漸占據(jù)鎳氫蓄電池的市場份額。以氫為動(dòng)力的燃料電池汽車(FCV)得到了世界各國政府和企業(yè)的高度重視,預(yù)計(jì)在未來的5-10年內(nèi)FCV將正式進(jìn)入市場。
1.鎳氫蓄電池
在鎳氫蓄電池領(lǐng)域,我國在技術(shù)和資源上均具有優(yōu)勢,其中,氫氧化鎳性能世界領(lǐng)先,稀土資源豐富,具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢,因此,發(fā)展鎳氫動(dòng)力蓄電池是我國目前最現(xiàn)實(shí)的選擇。
目前,國內(nèi)鎳氫蓄電池在汽車上的運(yùn)用仍處于研發(fā)匹配階段。長安杰勛、奇瑞A5、一汽奔騰、通用君悅等品牌轎車已經(jīng)在示范運(yùn)行。生產(chǎn)商科力遠(yuǎn)目前正與國內(nèi)奇瑞汽車、長安汽車等合作,首條生產(chǎn)線的產(chǎn)品主要供應(yīng)奇瑞汽車。
鎳氫蓄電池具有難以克服的缺點(diǎn),即記憶效應(yīng)。記憶效應(yīng)是指在蓄電池充放電過程中,會(huì)在蓄電池極板上產(chǎn)生許多小氣泡,時(shí)間一久,這些氣泡會(huì)減少蓄電池極板的面積,間接影響蓄電池的容量。鎳氫蓄電池的記憶效應(yīng)和充電發(fā)熱等方面的問題直接影響到該蓄電池的使用。除此以外,鎳氫蓄電池自放電率高、比能量較小,這些缺點(diǎn)的存在使鎳氫蓄電池只能是過渡產(chǎn)品。
在發(fā)展新能源汽車上,目前鎳氫蓄電池技術(shù)最成熟,鎳氫動(dòng)力蓄電池便宜、安全,已經(jīng)達(dá)到規(guī)?;a(chǎn)。未來2到3年內(nèi)仍將是新能源車的主流。
2.鋰離子蓄電池
鋰離子蓄電池是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的高容量可充電蓄電池,能夠比鎳氫蓄電池存儲(chǔ)更多的能量,比能量大,循環(huán)壽命長,自放電率小,無記憶效應(yīng)和環(huán)境污染。鋰離子蓄電池的正極材料是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰等,負(fù)極是碳素材料。根據(jù)鋰離子蓄電池所用電解質(zhì)材料不同,鋰離子蓄電池可以分為液態(tài)鋰離子蓄電池和聚合物鋰離子蓄電池兩大類,動(dòng)力鋰離子蓄電池主要包括鈷酸鋰離子蓄電池、鎳酸鋰離子蓄電池、錳酸鋰離子蓄電池、磷酸鐵鋰離子蓄電池等,因?yàn)樵牧镶挕㈡噧r(jià)格高和污染較重,性能活潑易爆炸,目前蓄電池業(yè)界的投入集中在成本低廉的錳酸鋰動(dòng)力蓄電池與磷酸鐵鋰動(dòng)力蓄電池上。
由于汽車用鋰離子蓄電池體積大,其散熱性變差,安全性大幅下降,如何解決該問題十分重要。目前最常用的鈷酸鋰離子蓄電池在大型化后,會(huì)有過熱著火或爆炸的危險(xiǎn),相對而言,正極材料為錳酸鋰和磷酸鐵鋰的鋰離子蓄電池安全性能更好。另外,液態(tài)鋰離子蓄電池電解液的有機(jī)成分為碳酸酯,閃點(diǎn)很低,沸點(diǎn)也較低,正極為強(qiáng)氧化性化合物,負(fù)極為強(qiáng)還原性化合物,當(dāng)蓄電池內(nèi)部壓力過大或過熱時(shí),會(huì)引起爆炸,或外殼破裂后與空氣接觸,因溫度高和鋰負(fù)極的高活潑性引燃起火。聚合物鋰離子蓄電池的安全性較好。從技術(shù)成熟度來講,錳酸鋰材料更為成熟,但磷酸鐵鋰的安全性和成本更好。
動(dòng)力蓄電池的容量決定了電動(dòng)汽車的續(xù)駛能力,鎳氫蓄電池的蓄電池能量密度是70―80Wh/kg,鋰離子蓄電池是150―200Wh/kg,后者是前者的2倍以上。蓄電池的充電壽命和記憶效應(yīng)決定了蓄電池性能,鎳氫蓄電池的充電壽命只有500―700次,鋰離子蓄電池的充電壽命有800―2000次,這將大大影響成本。二者對環(huán)境污染程度都很低。鎳氫蓄電池的安全性能比較好,鋰離子蓄電池的安全性能較差,但磷酸鐵鋰鋰離子蓄電池有重大改善。最終成本的比較,傳統(tǒng)汽車的能源效率可折算為50美元/kWh,但需要用油,鎳氫蓄電池混合動(dòng)力汽車的能源效率折算為300―700美元/kWh,鋰離子蓄電池電動(dòng)汽車的能源效率折算為180―220美元/kWh,不需要石油。因此,長期而言,產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向一定是鋰離子蓄電池電動(dòng)汽車。
磷酸鐵鋰動(dòng)力蓄電池正極材料的投資機(jī)會(huì)最被看好,磷酸鐵鋰材料目前在美國和加拿大已實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn),國內(nèi)企業(yè)比亞迪、天津斯特蘭、深圳貝特瑞、深圳天驕等有小批量供應(yīng)。而磷酸鐵鋰的關(guān)鍵原材料則是碳酸鋰,碳酸鋰由礦產(chǎn)資源提煉而成,在自然界中儲(chǔ)量有限,具有極強(qiáng)的地域性和稀缺性,屬于稀缺資源。因此,在新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中,碳酸鋰資源的戰(zhàn)略重要性就顯得尤為突出。
之前大家都很看好鋰離子蓄電池,但事實(shí)上,技術(shù)突破后才有大發(fā)展。鋰離子蓄電池肯定還需要突破,目前全國推廣時(shí)機(jī)未到。
3.燃料電池
燃料電池汽車的原理是讓氫、氧在催化劑作用下,通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,以此作為驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的能源;而傳統(tǒng)電動(dòng)車直接利用電能驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)轉(zhuǎn)。
一般來講,燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)化效率比普通內(nèi)燃機(jī)高出40%―60%,按照普通轎車百公里耗油量標(biāo)準(zhǔn)看,燃料電池轎車百公里需要?dú)鈶B(tài)氫1.2kg左右。據(jù)報(bào)道,寶馬公司7系氫內(nèi)燃機(jī)轎車具有氫與汽油兩用的燃料發(fā)動(dòng)機(jī),通過儀表板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)自由切換,當(dāng)氫燃料驅(qū)動(dòng)時(shí),0―100km/h速時(shí)間為9.5s,最高車速可達(dá)230km/h。
燃料電池汽車由于是通過氫與氧的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,因此生成物只有水,可以實(shí)現(xiàn)零排放或近似零排放。這樣既減少了機(jī)油泄漏帶來的污染,又降低了溫室氣體的排放,是一種符合節(jié)能減排要求的理想汽車。同時(shí),提高了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率,運(yùn)行過程平穩(wěn)、無噪聲。
燃料電池車的高昂成本使其短期內(nèi)很難走向市場。目前,國內(nèi)運(yùn)行的燃料電池汽車主要以示范車的客車為主,一般用在特殊場合展示、旅游觀光代步,還沒有實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)化。燃料電池轎車的研發(fā)和投產(chǎn)比燃料電池客車更難,既需要成熟的技術(shù),還要有更加完備的基礎(chǔ)設(shè)施。
對于行駛范圍廣泛、不固定的轎車而言,如果在其行駛途中不能及時(shí)找到加氫站,那么轎車就可能罷工了。然而基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),既涉及城市規(guī)劃、交通、電力等問題,又要解決投資和經(jīng)營者的獲利問題,同時(shí)還要有效解決加氫技術(shù)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問題。
4.混合動(dòng)力車
除了純電動(dòng)汽車外,還有一種是混合動(dòng)力車?;旌蟿?dòng)力汽車(簡稱HEV) 是指同時(shí)裝備傳統(tǒng)的汽油機(jī)或柴油機(jī)、電池或電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的汽車。通過在混合動(dòng)力汽車上使用電動(dòng)機(jī),使得動(dòng)力系統(tǒng)可以按照整車的實(shí)際運(yùn)行工況要求靈活調(diào)控,而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作,從而降低油耗與排放。
混合動(dòng)力汽車采用能夠滿足汽車巡航需要的較小發(fā)動(dòng)機(jī),依靠電動(dòng)機(jī)或其它輔助裝置提供加速與爬坡所需的附加動(dòng)力。其結(jié)果是提高了總體效率,同時(shí)并未犧牲性能。混合動(dòng)力車設(shè)計(jì)成可回收制動(dòng)能量。在傳統(tǒng)汽車中,當(dāng)司機(jī)踩制動(dòng)時(shí),這種本可用來給汽車加速的能量作為熱量被白白扔掉了。而混合動(dòng)力車卻能大部分回收這些能量,并將其暫時(shí)貯存起來供加速時(shí)再用。當(dāng)司機(jī)想要有最大的加速度時(shí),汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)工作,提供可與強(qiáng)大的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)钠鸩叫阅?。在對加速性要求不太高的場合,混合?dòng)力車可以單靠電機(jī)行駛,或者單靠汽油發(fā)動(dòng)機(jī)行駛,或者二者結(jié)合以取得最大的效率。比如在公路上巡航時(shí)使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。而在低速行駛時(shí),可以單靠電機(jī)拖動(dòng),不用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輔助。即使在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)仍可保持操縱功能,提供比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)更大的效率。
豐田率先商品化的混合動(dòng)力車“普銳斯”2009年上半年在美國銷售了21783輛,增幅為120%。在全球,“普銳斯”已經(jīng)賣出22萬輛。
混合動(dòng)力車比較適合中國的現(xiàn)實(shí)國情,一是混合動(dòng)力車并非什么遠(yuǎn)在天邊的高科技,又有成熟的商品化車型可借鑒。二是混合動(dòng)力車特別適合中國大城市交通普遍擁堵,汽車頻繁制動(dòng)的國情,節(jié)能治污的效果可以發(fā)揮到極致。但是,混合動(dòng)力車也有它的弱點(diǎn),一是它具有兩套動(dòng)力系統(tǒng),占地空間大,特別是小轎車的布置格外局促;二是由于汽車廠商研制成本高,導(dǎo)致汽車車價(jià)較高,不利于銷售。目前,SUV車上用混合動(dòng)力的形式較多。
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