目前,动力锂离子电池的比能量只约100瓦时/千克,铅酸电池只有其三分之一,不能支持纯电动汽车的长途行驶,即使大中型公共客车可以装载较多电池,充电一次行驶150公里左右可能是合理的里程,充其量200公里。于是,问题接踵而来———
一是车价问题。上海的纯电动公交车用大量锂离子电池和超级电容器,要190万元左右一辆,经计算,全寿期省下的油费和电费差价,远抵不上高昂的购车费,需要政府大量补贴。
二是如果少装电池,白天就需要快速充电或换电池,电网负荷加大,而且要新建许多充电站,此外,更换电池的服务设施投资也很大。
中高档乘用车耗能高,行驶里程要求长,于是科技部、工业和信息化部认为,当前中高档乘用车应该是“混合动力、插电式电动汽车”,是“两头挤”的对象,逐步挤向“新一代纯电动车及燃料电池方向发展”。我们认为,在当前蓄电池能量密度较低和电池成本较高的状况下,发展电动公交车和中高档乘用车,应该采用“增程式”电动模式作为策略性过渡。
增程式电动汽车,电池先由市电充电供行驶,也可由车上的小型内燃机在最佳工况下带动发电机发电,既可不断给电池充电,又可驱动电动机,长途行驶中更显其优势。这种车传到变速箱上的动力是完全由电动机提供,故可划入纯电驱动类汽车,是纯电动汽车的增程,可看成是将部分充电工作在车上进行。也有人认为它装有用油的发电机,应列入串联式类混合动力车,其实它的内燃机发电与电池供电是并联的关系,与串联式混合动力车在运行模式上是有区别的。
增程式电动汽车的节油率可达50%以上,原因是内燃机—发电机始终在最佳工况下运行,其发电的功率足够车辆在一定速度范围下稳定行驶,电池组提供足够的电功率帮助电动机驱使车辆起动、加速和爬坡,从而避免了常规汽车发动机“大马拉小车”的费油运行模式。此外,电池组的容量较大,能够有效地回收车辆刹车和下坡的能量。
增程式电动汽车与插电式混合电动汽车的差别,在于后者的内燃机动力直接送到变速箱,而不经过发电—电动的转换环节。插电式混合电动汽车在市内行驶时是纯电动汽车,可行驶40—50公里,但是,长距离行驶时全由内燃机提供动力,“大马拉小车”的运行模式耗油仍较高;而且两种动力耦合,系统复杂,加工要求高,故优势不大。
目前国内已有两种不同电池组的增程式电动公交车。第一类是以铅酸电池加电容器为能源。典型代表是北京科凌电动车有限公司的大客车。这种车用作城市公交,是考虑行驶平均速度极少超过50公里/小时,11米客车的功率仅需30千瓦左右,如果配一个有动态控制功能的30—40千瓦发电机组在车上补给电能,城市电动公交车就能连续运行,并可降低电池的用量,延长电池寿命,还可使用定型的发电机组,降低一次性投资。
这种车配用5万元铅酸电池和10万元超级电容器,制造成本约80万元,铅酸电池使用寿命可达5年以上;平均车速50公里/小时,100公里油耗不足19升。与同规格的燃油公交车在上述工况下平均100公里油耗40升左右相比,节油率大于50%。
第二类是以全锂离子电池为能源。典型代表是杭州赛恩斯科技有限公司的大客车。这种12米客车的电池组由26650型小容量磷酸铁锂电池串并联组成。由于所用锂离子电池有足够的比功率,故可免用超级电容器。该车配一个1.9升排量的发动机,连接一个发电机组补给电能,城市电动公交车就能连续长距离运行。长途行驶的耗油量为每100公里20升—22升,与同规格的燃油车的耗油量每100公里48升相比,节油率也大于50%。
上述两车的内燃机功率只相当于常规轿车的小型内燃机,功率小并且是在基本恒功率下运行,能量转换效率大幅提高,油耗和排放自然大降。增程式电动汽车的电池容量只需纯电动车的40%左右,成本大幅度下降;它可在原有停车场的原有车位上利用电网夜间的谷电充电,既够白天全天使用,又有利于延长电池寿命。不需白天快速充电,也不必更换电池,不仅免去新辟充电站的占地和换电池设施的建设,而且不需新增白天特大负荷的供电设施,还帮助电网“分散调峰”。
由此可见,增程式电动汽车与其他过渡车种相比,在能源利用效率、价格、使用的方便性等方面均具有明显优势。现有汽车发动机生产设备和加油、维修等保障体系仍有用武之地。
“增程式”能源模式完全可以用于中高档乘用车,预计可用500—800毫升排量的内燃机,100公里耗油可能在3升左右。
各种能源模式应在公平竞争中发展。国家对电动车的补助应以节油量为依据———相同节油量,补助应相同,而不应以车辆的制作成本高低作为补助的依据。
因此,应该充分利用增程式电动汽车强大的优势,力促其作为过渡车种迅速发展。我国电动车技术路线和产业化推进战略也应以大力发展“纯电驱动”的微小型、低速、短程乘用车为突破口,以增程式的大中型公共客车和中高档乘用车为主要过渡车种,向新一代纯电动车方向跨越式发展。
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