電動汽車動力源發展 必須擺脫燃油汽車思維

田昭武

（廈門大學化學化工學院，廈門361005）

電動汽車動力源發展 必須擺脫燃油汽車思維

田昭武

（廈門大學化學化工學院，廈門361005）

田昭武廈門大學教授，物理化學家，中國科學院院士，第三世界科學院院士，英國威爾士大學名譽理學博士。歷任國際電化學會副主席、中國化學會理事長、廈門大學校長、福建省科協主席、固體表面物理化學國家重點實驗室主任。

新舊事物各有其核心優勢和劣勢。新事物如果套用舊事物的傳統思維，往往會抹殺自己的技術優勢而難于擺脫自身技術劣勢。

例如，人們依照傳統的思維習慣套用傳統燃油車從“單一發動機動力源和加油站方式”，延伸到“電動汽車純蓄電池動力源和快充電站方式”的思維，其貌似合理的目標即“要求電動汽車增多蓄電池以便純電續駛300～500 km，而且到快速充電站在幾分鐘內就完成充電，以免排長隊”，產生了當前電動汽車的緊箍咒——里程短、成本高、充電難。于是有人主張不顧高成本和高能耗，一味多載蓄電池以追求純電續駛300 km以上和更多的政府補貼。但過多的蓄電池導致整車重量、能耗、碳排放都超過燃油汽車。例如，特斯拉電動汽車蓄電池85 kW·h，重量超過全車的1/3、價格高、能耗嚴重超標，新加坡對其開出環保罰單便是一例。如此盲目提高純電續駛里程顯然違背電動汽車節能減排的初衷，但卻經常獲得媒體片面吹捧。

純電行駛高里程的思路源于套用燃油汽車“單一動力源”的思維到電動汽車，而把插電式混合電動汽車排除在外。近來更有人進而以高純電續駛里程的電動汽車碳排放超過燃油汽車為理由，否定一切電動汽車在環保方面的優越性。

1.擺脫燃油汽車“單一動力源”的思維，發揮增程式和超電容的優勢

各種插電式混合電動汽車之中，增程式電動汽車每年平均節油減排率最好。所用的小燃油機的唯一作用是帶動發電機，可在最佳轉速下連續工作，輸出的功率和扭矩也基本恒定，因而其效率、排放、可靠性等均處在較佳狀態，能提高效率而節油50%。大部分私人轎車只需按每日經常性行程配置蓄電池（約10 kW·h），降低了整車重量、能耗和成本。每年總里程中只有20%里程為非經常性需要而啟用能夠節油50%的增程式發電機模式，其余80%里程為節油100%的純電驅動模式，所以增程式電動汽車的每年平均節油率（按節油50%和100% 2種模式的權重平均）可達90%，緩解環境污染的效果接近純蓄電池電動汽車，是立足于當前蓄電池水平而破解“續駛里程短”的最佳方案。如果燃料電池經濟性改善，能夠替代燃油增程發動機，則可成為100%節油的全電動汽車。

另一種顯著減少車載蓄電池重量的途徑，是把電動汽車在啟動、加速或制動所必需的動力源短暫高功率需求交給車載超級電容器。超級電容器是高放電倍率及高循環壽命（均比能量型蓄電池高出2個數量級）。配置超電容優勢有以下3個方面：

1）高功率型蓄電池必須設計非常薄的電極極板和非常細的活性顆粒以減少內阻并保證活性材料利用率。蓄電池的功率要求降低后，可以改用能量型蓄電池，所以比能量提高（可達5成以上）。而且能量型蓄電池每千瓦時的制造成本低于高功率型蓄電池，生產技術遠比功率型蓄電池更為成熟，壽命較長、折舊費下降、運行成本降低。且能量型蓄電池功率不高，因而電動車安全性得以提高。

2）能夠更好地回收汽車制動能量，降低市內行駛每公里能耗20%，所需蓄電池能量和重量相應減少。

3）提高汽車啟動、加速、制動和爬坡性能。

增程式發電機、能量型蓄電池和超級電容器三結合動力源降低了電動汽車對蓄電池的依賴度，避免了電池比能量遠不如汽油的固有劣勢，破解了“里程短、成本高”難題。應該指出，燃油汽車近年也已突破其一貫的“單一動力源”的模式，而向輕混動力汽車發展，以避免其發動機的固有劣勢。

2.擺脫燃油汽車”加油站”的思維，發揮電網谷電優勢

建立快充電站網絡是套用加油站的思維，其問題有：1）快充電站投資高，占地多，耗時長，很難與電動汽車保有量同步發展；2）給電動汽車快速充電需要短時間強大的功率電力，須建專用充電網絡；3）快充電嚴重損害蓄電池壽命。

電網四通八達，優于“加油站網”。全國每夜谷電約可供億輛電動汽車充電之需。電動汽車回到夜間固定停車位后就與充電樁接上，自動在谷電時段內完成充電，更為方便。

在充電設施配套方面，每一輛電動汽車都要有夜間固定停車位是發展的前提。國務院已對充電設施提出明確方向：以使用者居住地、駐地停車位（基本車位）配建充電設施為主體；允許充電服務企業向用戶收費；在停車位方面，放寬準入，原則上不對泊位數量做下限要求。

利用城市各種零散空地和經濟杠桿的巨大潛力，發掘小微停車場，解決電動汽車夜間固定停車位，逐步走向夜間泊車規范化。電網、城市規劃、交通等部門，協同解決每輛電動汽車都有夜間固定停車位及充電樁的安裝和管理，解除電動汽車“充電難”之憂。可以發展符合中國國情的相關服務業，解決電動汽車用戶和充電管理方或停車位管理方的各種利益矛盾。

推陳出新的思維，可為克服技術性難題開辟新路，智庫和媒體要發揮引領的作用。市區大氣污染和霧霾威脅迫在眉睫，汽車大眾市場亟待開拓，蓄電池水平亟待提高，但措施一定要立足于當前的技術水平，降低電動汽車對當前蓄電池水平和政府補貼的依賴性，才能保證環境和石油危機和汽車經濟轉型及時順利實現，也有利于緩解鋰資源的緊張和整合鋰電池企業。

—— 摘自《科技導報》2016年第22期