【第一電動網(wǎng)】(專欄作者 夏軍)9月18日絕對是德國大眾汽車最黑暗的一天,公司被美國環(huán)境保護署曝光采用作弊軟件來通過美國的尾氣排放檢測。據(jù)來自美國監(jiān)管部門的指控,德國大眾汽車公司所售部分柴油汽車安裝了專門應(yīng)付尾氣排放檢測的“失效保護器”,這樣一來,它們在車檢時能以“高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)”過關(guān),而在平時使用中卻大量排放污染物。事件曝光之后,大眾CEO“蒙冤”下課,公司股價連續(xù)暴跌,除美國政府外,意大利、法國、德國本土、韓國、澳大利亞、瑞士等國都對大眾汽車展開深入排查,并已有國家啟動法律訴訟,形勢對大眾汽車非常嚴(yán)峻。
一、 大眾的危機,德國的危機
作弊門事件在美國涉及的車輛約為48萬輛,而全球約有1100萬輛汽車等待召回和升級,包括大約500萬輛“大眾”品牌汽車、210萬輛“奧迪”品牌汽車、120萬輛“斯柯達”品牌汽車和180萬輛輕型商用汽車。根據(jù)美國《清潔空氣法》,每輛違規(guī)排放汽車面臨至多3.75萬美元罰款,大眾在美國涉事的48萬輛車罰款總額有可能達到180億美元。而要召回全球的1100萬輛涉事車輛并進行升級,大眾需要花費65億美元以上的費用。大眾汽車已一次性撥備65億歐元(72億美元)做為丑聞曝光后的善后成本,考慮到全球各國政府的環(huán)保罰款,此起彼伏的民事訴訟,最終需要賠付和支出數(shù)額會遠高于此數(shù)額。此次事件還導(dǎo)致大眾公司所有涉事型號的車輛都已在全球各地停售,將對大眾公司未來的銷售業(yè)績造成巨大沖擊,新車型的開發(fā)、上市、并逐漸取代老車型的市場,需要相當(dāng)長的時間。
事件自曝光之日起,就一直在持續(xù)發(fā)酵中,給大眾汽車、給德國汽車產(chǎn)業(yè)、給德國制造業(yè)所造成的重創(chuàng),難以估量。一直以來,德國都以高品質(zhì)的精密制造業(yè)聞名于世,其中以汽車產(chǎn)業(yè)最具有代表性。丑聞發(fā)生后,德國總理默克爾敦促大眾方面對“排放門”事件做出完全透明的澄清,將事實真相盡快公諸于眾。德國綠黨要求大眾召回所有涉事車輛并進行改裝。德國《日報》網(wǎng)站9月22日報道稱,鑒于大眾汽車集團問題的嚴(yán)重性,說得重些:大眾汽車要是垮了,德國也就垮了。而德國要是垮了,歐洲也就垮了。報道認(rèn)為,這不只是大眾汽車的危機,這起丑聞不僅損害了德國其它汽車集團的聲譽,而且也破壞了整個德國工業(yè)的形象。“德國制造”這一德國工業(yè)品牌的聲譽為此蒙塵,既然連德國汽車制造工藝的旗幟大眾汽車和奧迪會靠作假來謀取出口業(yè)績,那么還有哪個德國品牌值得信賴呢?
大眾汽車不能倒,德國工業(yè)更不能倒,如何走出危機,不光要看企業(yè)的善后處理,還要看德國政府與歐盟、美國,以及其他國家政府的經(jīng)濟和政治博弈。甚至有些評論家說,能救大眾的,也許只有中國市場(中國政府)了,中國市場銷售了大眾三分之一以上的車輛,并且是其最主要的利潤來源。但此次事件,足以為原本就吃力應(yīng)對歐盟經(jīng)濟危機的德國,加上更為沉重的壓力和負(fù)擔(dān)。
二、 嚴(yán)苛的法律,內(nèi)燃機的困境
大眾作弊門事件不僅涉及大眾汽車一家公司,實際上隨著事件的深入發(fā)展,越來越多的全球汽車制造企業(yè)被卷入此次事件。德國汽車司機協(xié)會的一項最新測試顯示,除大眾外,雷諾、日產(chǎn)、現(xiàn)代、雪鐵龍、菲亞特、沃爾沃、寶馬、福特、捷豹、馬自達、奔馳、標(biāo)致、吉普等更多汽車制造商的柴油車也存在尾氣排放超標(biāo)的問題,但無法確認(rèn)其他汽車制造商是否也像大眾公司一樣使用了專門應(yīng)付尾氣排放檢測的作弊軟件。
英國《衛(wèi)報》等多家報紙9月30日援引德國汽車司機協(xié)會的測試情況報道,該協(xié)會對79款不同品牌的汽車進行實際路況尾氣測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中只有四分之一符合歐洲現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)。德國汽車司機協(xié)會的測試顯示,歐美、亞太等地多家汽車制造商的柴油車存在氮氧化物排放超標(biāo)的問題。
對于大眾汽車這樣的全球汽車巨頭來說,他們不知道一旦作弊事件被曝光,企業(yè)所遭受的損失將難以估量嗎?如果他們知道后果,為什么還會選擇這種做法?為什么突破“尺度”的汽車企業(yè)幾乎囊括了所有主流車企?
這一切的源頭其實是來自于環(huán)境保護和節(jié)能減排的壓力,全球變暖、環(huán)境破壞、氣候極端變化已經(jīng)成為人類生存與發(fā)展的巨大威脅,可以說如果本世紀(jì)不解決環(huán)境保護問題,地球就可能變成一個不適宜人類居住的星球,未來地球上還有沒有人類都要打上問號。在諸如經(jīng)濟、政治、軍事等很多問題上,各國政府都會互相扯皮,協(xié)調(diào)行動的案例很少,但是在環(huán)境保護這個事上,確實是各大經(jīng)濟體都很有緊迫感,相互合作制訂了明確的目標(biāo)和行動計劃。碳耗用量高是導(dǎo)致全球變暖的元兇,石化能源燃燒帶來的大氣污染、溫室效應(yīng)等氣候變化問題已受到全球各國政府的普遍關(guān)注。在此背景下,“低碳經(jīng)濟”、“低碳技術(shù)”日益受到重視和推廣,化石能源作為能源消費中的重要和主要能源形式,實行能源節(jié)約利用和能源清潔使用已成為全人類的共識。
2001年9月歐盟的《交通白皮書》指出,在歐盟,一半以上的石油用于交通,而且這個比例還會繼續(xù)增長。在美國、中國、日本等全球主要經(jīng)濟體,石化能源也主要用于交通運輸領(lǐng)域。所以推動交通領(lǐng)域的低碳技術(shù),降低對石化能源的依賴,鼓勵使用對環(huán)境影響較小的交通方式,已經(jīng)成為各國政府的普遍措施。除了為清潔能源技術(shù)提供各種資金補貼和政策優(yōu)惠之外,各國政府還對汽車油耗、尾氣排放等通過法律法規(guī)的形式做出強制性約束,以促使汽車制造企業(yè)采取切實有效的措施來推動技術(shù)進步,達到節(jié)能減排的目標(biāo)。
如2014年歐盟議會通過的折衷案強制要求2020年95%的新車尾氣二氧化碳排放量為95克/公里,到2021年初全部新車都要達到這個要求,相對應(yīng)的是2015年汽車二氧化碳平均排放仍然高達130克/公里,這要求5年后的二氧化碳排放量要在當(dāng)前基礎(chǔ)上降低約27%。
從車輛的平均油耗來看,中國政府制定的2020年新增乘用車平均燃油消耗目標(biāo)是5L/百公里,而2015年的指標(biāo)是6.9L/百公里,5年后的油耗指標(biāo)比當(dāng)前降低約28%。
美國政府制定的2020年新增轎車燃油經(jīng)濟性指標(biāo)是5.5L/百公里(大型SUV,廂式貨車,輕型卡車等不不包括在內(nèi)),2015年的指標(biāo)是7.4L/百公里,5年后的油耗指標(biāo)比當(dāng)前降低約26%。
歐盟沒有制定明確的油耗指標(biāo),根據(jù)2020年二氧化碳排放量指標(biāo)95克/百公里來折算,2020年歐盟區(qū)域銷售的車輛,其燃油消耗指標(biāo)約為4.2L/百公里。
中美歐的油耗指標(biāo)和環(huán)保法律,逼迫所有車企都要在5年后大幅度降低投放市場新車的平均油耗,否則將面臨罰款,禁止銷售等一系列懲罰措施。車企的技術(shù)路線有兩條,一條是在現(xiàn)有的內(nèi)燃機+變速箱的動力總成上做文章,挖掘剩余潛力,另外一條路就是采取新的動力總成技術(shù),加入電驅(qū)動或完全采用電驅(qū)動。
此外,歐盟國家為限制汽車廢氣排放污染物對環(huán)境造成的危害而共同采用的汽車廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)(NRMM),當(dāng)前對幾乎所有類型的車輛排放的氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)和懸浮粒子(particulate matter;PM)都有限制。對每一種車輛類型,汽車廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)有所不同。從2014年開始,歐盟開始執(zhí)行歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn):
美國的汽車尾氣排放法規(guī)分聯(lián)邦政府的法規(guī)和加利福利亞州的法規(guī),其各個階段的排放法規(guī)對污染物的限制要求和歐洲標(biāo)準(zhǔn)大致類似,具體數(shù)值根據(jù)地域情況會有一些差異。美國的汽車尾氣排放法規(guī)中,汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)EPA 2010是2010年開始實施的。
我國的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)一直參照歐洲,尾氣排放的國標(biāo)是根據(jù)我國具體情況制定的國家標(biāo)準(zhǔn),歐標(biāo)的要求略高于國標(biāo)。我國機動車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中污染物排放限值大體等同于歐盟排放標(biāo)準(zhǔn),故國內(nèi)也沿用類似稱呼。國三、國四標(biāo)準(zhǔn)是參照歐三、歐四汽車排放標(biāo)準(zhǔn),中國輕型汽車國三、國四排放標(biāo)準(zhǔn)在污染物排放限值上與歐Ⅲ、歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)完全相同,但在實驗方法上作了一些改進,在法規(guī)格式上也與歐Ⅲ、歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)有很大差別。2015年1月1日,我國在全國范圍內(nèi)開始實施國四排放標(biāo)準(zhǔn)(晚于歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)近10年)。
從汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求來看,歐盟和美國是走在世界前列的,我國由于技術(shù)發(fā)展水平較低,在標(biāo)準(zhǔn)的制定和執(zhí)行方面要落后歐美幾年的時間,加上我國的汽柴油品質(zhì)一直不高,在尾氣排放方面與歐美有相當(dāng)大的差距。
大眾的尾氣排放作弊門事件就是被美國環(huán)境保護署的EPA檢測抓出來的,EPA排放測試從本質(zhì)上來說與我國在年檢中進行的尾氣檢測類似,美國EPA的檢測會通過車載數(shù)據(jù)采集和尾氣采集兩種相結(jié)合的方式進行。大眾汽車具體的作弊方法是,車輛會通過發(fā)動機的工況來分析是否處于尾氣排放檢測狀態(tài),此狀態(tài)與日常駕駛的工況會有較為明顯的差異,如果判斷出是尾氣排放檢測狀態(tài),相關(guān)系統(tǒng)的軟硬件讓車輛處于一個非正常的工況(特效全開)來減小排放,如此尾氣檢測合格,就可以合法的進行銷售和上路。如果車輛處于日常的駕駛狀態(tài),那么那些降低排放的“特效”就關(guān)掉了,尾氣排放自然會大大超標(biāo)。
問題來了,為什么為了降低排放的裝置在平時不開啟呢?這不是掩耳盜鈴嗎?
這里面涉及到環(huán)保、成本和動力的問題,歐洲汽車企業(yè)為了應(yīng)對上述非常嚴(yán)格的尾氣排放法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),近年來大力發(fā)展“清潔”柴油技術(shù),柴油發(fā)動機的汽車得到大規(guī)模普及。
柴油機和汽油機的燃燒方式不同,柴油是壓燃,不使用火花塞。這會導(dǎo)致在柴油機里沒有足夠的氧氣來進行燃燒,會排放出很多種粘稠物質(zhì),比如氮氧化物、沒有充分引燃的燃料以及顆粒物。氮氧化物會在陽光照射下變成臭氧,二氧化氮和臭氧會引發(fā)哮喘、呼吸道疾病甚至死亡。
一些車企開始用 SCR(selective catalytic reduction, 選擇性催化還原) 技術(shù)來進行排放優(yōu)化。它的工作原理是:在一個蜂窩狀容器里,清洗系統(tǒng)向柴油廢氣噴灑由 30%尿素和 70%水混合而成的液體,在化學(xué)反應(yīng)下,它可以把氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮氣、氧氣、水以及少量的二氧化碳。這個技術(shù)可以降低 90%的碳氧化物排放,這樣就可以滿足排放法規(guī)了。但是這項技術(shù)有明顯缺點:成本高,并且需要加“外掛”,一個用來盛放尿素溶液的液罐。所以,一般在中重度柴油機里采用。
輕型柴油發(fā)動機一般采用 EGR+DPF 技術(shù),EGR 的全稱是廢氣再循環(huán)技術(shù),DPF 是顆粒捕捉器,這是目前柴油乘用車的基本配置。大眾被檢測出問題的 2.0TDI 發(fā)動機,就是采用 EGR+DPF技術(shù)。廢氣再循環(huán),把發(fā)動機燃燒后排出氣體中的一部分分離出來,然后重新導(dǎo)入進氣系統(tǒng)進行二次燃燒。對于柴油機來說,好的地方在于再循環(huán)的廢氣含氧量少了,二次燃燒就變慢了,富氧燃燒的情況少了也就能降低氮氧化物產(chǎn)生。但是不好的地方在于,富氧燃燒少了,燃燒壓力低了,車輛動力就肯定變?nèi)趿?。為了平衡這個矛盾,需要一個機制來控制動力和排放的關(guān)系。這個機制是 EGR 閥,由它來控制廢氣循環(huán)的量。EGR 全開,廢氣通過的最多,排放最低,但是動力最差。如果EGR關(guān)閉,廢氣全部排入大氣,車輛動力最強。
在大眾排放作弊門這件事上,我們看到了目前內(nèi)燃機技術(shù)發(fā)展已經(jīng)遇到了一個很大的瓶頸,人類追求更快的速度,更好的駕駛性能,就要求發(fā)動機有更強勁的動力,可環(huán)境保護的壓力又要求發(fā)動機有更少的石化能源消耗,更低的污染物排放,同時人們還追求良好的經(jīng)濟性,不希望成本增加。要平衡動力、環(huán)保、經(jīng)濟性這三個要求是非常困難的,困難到以大眾汽車這樣的世界巨頭都無法克服,不惜鋌而走險進行作弊的地步。以現(xiàn)有的內(nèi)燃機技術(shù)和能量轉(zhuǎn)換效率來看,一切似乎已經(jīng)逐漸走到盡頭,于是各大車企在不能犧牲動力的情況下,紛紛成為環(huán)保的“祭品”。近年來,不管是CVVT、DVVT、渦輪增壓、缸內(nèi)直噴,還是清潔柴油發(fā)動機,都是在挖掘內(nèi)燃機那已所剩不多的潛力,汽車在發(fā)明一百多年之后,急需要進行一次動力領(lǐng)域的技術(shù)突破,將產(chǎn)品提升到一個更高的層級,從而打破發(fā)展的瓶頸。
三、 新能源汽車,駛?cè)肟燔嚨?/strong>
與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車日漸步履蹣跚相對應(yīng)的是,新能源汽車發(fā)展速度正呈現(xiàn)幾何級數(shù)的增長,從高科技玩具逐漸走入我們的日常生活。
2015年8月,我國新能源汽車生產(chǎn)2.45萬輛,同比增長近4倍。2015年1~8月,新能源汽車?yán)塾嬌a(chǎn)12.35萬輛,同比增長3倍。其中,純電動乘用車生產(chǎn)5.21萬輛,同比增長2倍,插電式混合動力乘用車生產(chǎn)3.28萬輛,同比增長4倍;純電動商用車生產(chǎn)2.83萬輛,同比增長8倍,插電式混合動力商用車生產(chǎn)1.02萬輛,同比增長96%?;?015年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,中國已超過美國,成為全球最大的新能源汽車市場??紤]到我國新能源汽車的銷量一般都在第4季度集中爆發(fā),2015年全年銷量超過20萬輛應(yīng)該沒有太大懸念,甚至有激進的預(yù)測,全年銷量將達到25~30萬輛。
新能源汽車的發(fā)展,并不是中國一枝獨秀,而是在全球各地都呈現(xiàn)出良好的勢頭。自2009年以來,全球新能源汽車市場呈現(xiàn)火爆發(fā)展的態(tài)勢,其中以插電式混合動力汽車(PHEV)和純電動汽車(EV)的增長最為迅速,2013年全球新能源汽車銷量約20萬輛(不含輕/中/重型混合動力),其中美國接近10萬輛,占據(jù)半壁江山,日本、中國、法國、荷蘭緊隨其后。2014年新能源汽車銷量依然趨勢強勁,其中由于中國政策的刺激作用,使得新能源汽車銷量迅猛增長,全球年度總銷量約為35萬輛。2015年,隨著中國新能源汽車?yán)^續(xù)高速增長,全球新能源汽車的總銷量預(yù)計會超過60萬輛。
我們看到,此前的新能源汽車市場,除了豐田在混合動力汽車領(lǐng)域耕耘多年(2014年豐田普銳斯全球累計銷量已突破700萬輛),日產(chǎn)在電動汽車領(lǐng)域有所斬獲之外(Leaf一度是純電動汽車銷量榜冠軍),其他的主流玩家是特斯拉,比亞迪這類新型的高科技企業(yè)。傳統(tǒng)汽車制造巨頭更多的是處于一種觀望態(tài)勢,雖有產(chǎn)品推出,卻更多的是為了彰顯一種關(guān)注環(huán)保的姿態(tài)和展示技術(shù)的一種途徑,并未下定決心大力推廣新能源汽車的快速普及。大眾汽車排放作弊門事件,將成為一個巨大的催化劑,極大的刺激那些騎墻觀望的車企,丟掉幻想,加速推動新技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。
據(jù)國際能源署(IEA)統(tǒng)計,到2020年,全球新能源汽車銷量將達到600萬輛。如果我們以2014年的銷量為基數(shù),按照每年80%的增長速度計算,2020年全球新能源汽車的銷量將超過1100萬輛。在全球汽車市場總量保持穩(wěn)定的情況下,新能源汽車的快速增長,無疑將加速汽車行業(yè)的洗牌,改變汽車行業(yè)原有的格局,涌現(xiàn)出很多新興的企業(yè)和新型的商業(yè)模式,并將持續(xù)而深刻的改變?nèi)藗兊南M習(xí)慣和生活方式。
注:由于節(jié)油和降低排放的效果有限,以上關(guān)于新能源汽車的銷量統(tǒng)計和預(yù)測均未包含輕/中/重型混合動力汽車(HEV),而只包含插電式/增程式混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車。[page]
四、 電氣化驅(qū)動,不可逆轉(zhuǎn)的趨勢
新能源汽車是以傳統(tǒng)燃油車作為對照的汽車類型,廣義上來講,不單純以汽油或柴油為燃料,不依賴或不完全依賴內(nèi)燃機為動力的汽車,都可以歸入新能源汽車。
新能源汽車主要有:混合動力汽車HEV(含插電式和增程式)、純電動汽車BEV、燃料電池汽車FCEV、替代燃料汽車等。
從節(jié)能和降低污染物排放的效果來講,新能源汽車要好于傳統(tǒng)燃油車,其效果從低到高依次是替代燃料汽車、混合動力車、純電動汽車、燃料電池汽車。各國都把純電動汽車和燃料電池汽車作為遠期的發(fā)展目標(biāo),期望實現(xiàn)完全的電氣化驅(qū)動。
由于新能源汽車的動力來源有一定比例的電能,按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放,其污染物數(shù)量大大低于內(nèi)燃機汽車的排放,而且電廠是固定不動的,是集中的排放,清除各種有害排放物較容易處理,并已有了非常成熟的技術(shù)。由于電力可以從多種清潔能源獲得,如核能、水力、風(fēng)力、太陽能、熱能等,可以進一步降低能源的污染物指數(shù)?;?013年的數(shù)據(jù),汽油發(fā)動機汽車與純電動汽車的二氧化碳平均排放量分別為147克/公里和41克/公里。隨著全球各國不斷加大對清潔能源發(fā)電的投資和清潔能源發(fā)電占比逐年提高,未來如果電力來源全部來自于清潔能源,那么電動汽車行駛時有望實現(xiàn)真正的零排放。
從能源轉(zhuǎn)換效率來看,能量轉(zhuǎn)換經(jīng)過兩個階段:第一階段,某種能源從產(chǎn)地取出,經(jīng)過生產(chǎn)變成汽車使用的某種“燃料”(汽柴油或電能),然后輸送到加油站或充電站,最后加注到汽車的油箱或儲能裝置里,我們簡稱WTT( Well To Tank )過程。第二段,再從油箱或儲能裝置(如電池等),經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)(內(nèi)燃機或電動機)轉(zhuǎn)換為機械能,經(jīng)過傳動機構(gòu)將動力到送到汽車車輪來驅(qū)動汽車,我們簡稱TTW( Tank To Wheel )過程。能量轉(zhuǎn)換的全過程簡稱WTW。根據(jù)相關(guān)機構(gòu)的研究,乘用車的能量轉(zhuǎn)向效率是:汽油發(fā)動機汽車WTT的效率85%,TTW的效率是17.9%,兩者相乘得到WTW的效率為15%;純電動汽車WTT效率42%,TTW的效率為67%,得到WTW的效率為28%??梢钥吹剑冸妱悠嚨腤TW能量轉(zhuǎn)換效率幾乎是汽油發(fā)動機汽車的2倍,隨著未來發(fā)電技術(shù)和電驅(qū)動技術(shù)水平的提高,能源轉(zhuǎn)換效率還會進一步提升。
1、 混合動力汽車
混合動力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的,同時配以電池、電動機/發(fā)動機來改善動力輸出,降低燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同,主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種。
混合動力根據(jù)電功率占車輛驅(qū)動動力的比例又可以分為微(弱)混、輕混、強混、插電式混合動力等幾種類型,相關(guān)對比如下:
混合動力汽車仍然以現(xiàn)有內(nèi)燃機的技術(shù)為基礎(chǔ),通過增加電池和電機模塊,實現(xiàn)輔助驅(qū)動、制動能量回收,以及電力行駛的功能,在一定程度上達到節(jié)油和減排的效果。在混合動力車型中,以插電式混合動力和增程式混合動力的節(jié)油效果最好。
2、 純電動汽車
純電動汽車,顧名思義就是完全依賴電力驅(qū)動的汽車,大部分車輛直接采用電機驅(qū)動,有一部分車輛把電動機裝在發(fā)動機艙內(nèi),也有一部分車輛采用輪轂電機技術(shù),將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi),因此使得電動汽車的機械部分大大簡化。
純電動汽車采用單一的能量來源,沒有多能源混合的復(fù)雜工作模式,同時省去了復(fù)雜且可靠性較低的機械變速裝置,就技術(shù)難度來說,大大低于混合動力汽車,但是相對成本也非常的高,單次充電的續(xù)航里程也還達不到傳統(tǒng)燃油車的水平。
作為未來幾十年道路交通工具的主要發(fā)展方向,純電動汽車得到了各國政府和主要汽車制造企業(yè)的扶持和推動,隨著成本的逐步降低,續(xù)航里程的不斷提升,以及充電設(shè)施的加速建設(shè),大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)已經(jīng)基本具備。
3、 燃料電池汽車
燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料,通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流,依靠電機驅(qū)動的汽車。其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用,而不是經(jīng)過燃燒,直接變成電能或的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物,因此燃料電池車輛是無污染汽車,燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高2~3倍,因此從能源的利用和環(huán)境保護方面,燃料電池汽車是一種最為理想的車輛。
單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組,以便獲得必需的動力,滿足車輛使用的要求。 近幾年來,燃料電池技術(shù)已經(jīng)取得了重大的進展,已經(jīng)有商業(yè)化的產(chǎn)品推行市場,世界著名汽車制造廠,如大眾、戴姆勒-克萊斯勒、福特、豐田和通用等公司都在進行相關(guān)技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。
4、 代用燃料汽車
代用燃料汽車是指用壓縮天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG) 、液化天然氣(LNG) 、甲醇、乙醇、二甲醚、生物合成燃油、氫氣等作為燃料的汽車。
代用燃料汽車本質(zhì)上仍然是內(nèi)燃機汽車,只是將能源從汽油或柴油換成了代用燃料,實現(xiàn)了能量多元化,并在一定程度上可以降低污染物排放。缺點是仍然采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機驅(qū)動技術(shù),TTW效率低,對于整體的能量轉(zhuǎn)換效率并無提升,并不是一種理想的發(fā)展方向。
五、 八仙過海,各顯神通
全球各主要經(jīng)濟體,如美國、中國、歐洲、日本等國家和地區(qū),對新能源汽車的發(fā)展方向和趨勢的認(rèn)同基本一致,但是在具體的發(fā)展策略上則有所不同。
在發(fā)展方向上,目前汽車行業(yè)基本上圍繞混合動力,純電動和氫燃料電池這三個方向展開布局,進行技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化的積累。天燃?xì)馄嚭鸵掖计嚨刃履茉雌嚕捎诠?jié)能和減排效果非常有限,雖在一些國家和地區(qū)獲得了一定的發(fā)展,但不可能成為市場主流。
結(jié)合全球各國的產(chǎn)業(yè)特點、技術(shù)積累、用戶習(xí)慣和資源優(yōu)勢等,在新能源汽車的發(fā)展路線上,各國的選擇又有所不同,都力求充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,既占領(lǐng)技術(shù)的制高點,影響他國的新能源汽車發(fā)展方向,又能夠提高商業(yè)化門檻,獲得最大化的商業(yè)利益。
多數(shù)國家都將未來新能源車發(fā)展方向鎖定在純電動汽車和燃料電池汽車上面,而把混合動力當(dāng)作一種過渡產(chǎn)品。所不同的是,有些國家試圖跳過混合動力這個階段,直接進入純電動驅(qū)動時代,而有些國家則堅持在內(nèi)燃機的技術(shù)基礎(chǔ)上,采用混合動力技術(shù),逐步改良和創(chuàng)新,直至過渡到純電動驅(qū)動時代。
在純電動汽車和燃料電池汽車(主要是氫燃料電池)這兩個能量來源的選擇方面,由于涉及到能源體系的問題,也顯得比較復(fù)雜。各國的電網(wǎng)都已發(fā)展了很多年,電力設(shè)施很完善,基本覆蓋所有區(qū)域,電力供給充足,只要在用電終端鋪設(shè)充電設(shè)備,就可以給電動汽車充電,所以純電動汽車的商業(yè)化難度要小一些。如果以氫燃料電池作為動力,那么從氫燃料的制取、存儲、運輸、充填等都要從零開始,等于要再造一個能源體系,而且要把這個能源網(wǎng)絡(luò)覆蓋一個國家的每一個角落,需要投入的資源很龐大,需要的時間也會非常的漫長,所以氫燃料電池汽車的商業(yè)化難度要大很多,速度也會較純電動汽車慢一些。
1、 美國
美國在新技術(shù)的開發(fā)方面歷來走在世界前沿,歷屆政府十分重視清潔能源和新能源汽車的發(fā)展,并力圖掌握核心技術(shù)優(yōu)勢。從老布什、克林頓、小布什到奧巴馬,美國政府先后在HEV、EV、生物質(zhì)能、氫燃料電池等領(lǐng)域全面下注,通過財政資助、稅收政策、政府法案等多個方面,推動新能源汽車的發(fā)展。此外,美國各州政府還有更為苛刻的法案和更為激進的優(yōu)惠政策,來普及新能源汽車。
在2015年之前,美國一直是全球最大的新能源汽車市場,全球各汽車制造廠商的新能源汽車都布局美國市場,客觀上起到了示范作用。美國三家本土汽車企業(yè)通用、福特和特斯拉則各有自己的技術(shù)特點和發(fā)展方向。
2、 歐洲
歐洲在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車領(lǐng)域占據(jù)很大的技術(shù)優(yōu)勢,在新能源汽車的發(fā)展方向上,也選擇從汽油車到柴油車,再向混合動力、增程式/插電式混合動力、純電動、燃料電池汽車逐步過渡的方法,充分利用自己的技術(shù)優(yōu)勢,逐步降低燃油消耗和污染物排放。
在當(dāng)前的歐洲汽車市場,12V起停系統(tǒng)和48V輕混系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為新售車型的主流配置,配合內(nèi)燃機技術(shù),可以滿足現(xiàn)階段的汽車尾氣排放指標(biāo)。在未來的發(fā)展方向上,各大車廠基本以插電式混合動力、純電動、燃料電池汽車為發(fā)展方向。
3、 日本
日本以豐田為代表的企業(yè),在混合動力領(lǐng)域進行了多年的精耕細(xì)作,普銳斯一度是混動動力汽車的代名詞,截止到2014年6月,豐田在全球售出的混合動力汽車?yán)塾嬤_到700萬輛,可以說全球已售出的新能源汽車大半都出自豐田公司,由此可以想見豐田對新能源汽車發(fā)展所做出的貢獻。緊隨豐田身后,本田也是混動技術(shù)的堅定支持者,1999年,本田推出第一代Insight混合動力車,與豐田普銳斯形成競爭。同年,本田率先在歐洲及美國引入Insight混合動力車,成為首家在歐洲及美國市場銷售混合動力車的汽車制造商。之后,本田相繼推出飛度混動版、雅閣混動版等多款混動車型。在新能源汽車領(lǐng)域起步較晚的三菱,日產(chǎn)等公司則對插電式混動,純電動汽車更為積極,相繼推出產(chǎn)品面向市場,日產(chǎn)的純電動汽車leaf在美國市場長期與特斯拉的Model S爭奪銷量榜第一的位置。
在燃料電池汽車領(lǐng)域,豐田和本田依然掌握了非常深厚的技術(shù)優(yōu)勢,豐田已推出可量產(chǎn)的產(chǎn)品,將燃料電池汽車的商業(yè)化進度進一步加速。而三菱,日產(chǎn)則是純電動汽車的堅定支持者。
4、 中國
我國在新能源汽車的自主創(chuàng)新過程中,堅持了政府支持,以核心技術(shù)、關(guān)鍵部件和系統(tǒng)集成為重點的原則,確立了以混合電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車為“三縱”,以整車控制系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)、動力蓄電池/燃料電池為“三橫”的研發(fā)布局,通過產(chǎn)學(xué)研緊密合作,推動我國新能源汽車的發(fā)展。
由于我們在內(nèi)燃機技術(shù)方面遠遠落后于歐洲、日本和美國,并且面臨豐田等公司在混動技術(shù)上的壁壘,實際上我國從一開始就避開了技術(shù)難度最為復(fù)雜的混合動力汽車發(fā)展路徑,在中短期主攻純電動汽車方向,長期則將燃料電池汽車作為未來的發(fā)展方向之一。
近年來,由于充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)較慢,充電設(shè)施嚴(yán)重不足,我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)又逐步轉(zhuǎn)向插電式混合動力這一技術(shù)難度相對較低,節(jié)能和減排效果較為明顯的產(chǎn)品方向,形成了純電動汽車和插電式混合動力汽車兩翼齊飛,乘用車和商用車齊頭并進的局面。根據(jù)2015年1~8月份的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,中國已經(jīng)超越美國,成為全球新能源汽車第一大市場。
我國汽車制造企業(yè)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機和變速箱等技術(shù)方面遠遠落后于國外競爭對手,造成了我國汽車行業(yè)大而不強的局面,核心技術(shù)始終被國外所把持,市場也是拱手讓給別人。在新能源汽車領(lǐng)域,我國汽車企業(yè)在混合動力技術(shù)方面缺乏積累,大多企業(yè)開始時選擇技術(shù)門檻較低的純電動汽車作為切入點,并逐步滲透到插電式混合動力車型,取得了一定的發(fā)展成就。
在燃料電池汽車領(lǐng)域,由于我國汽車企業(yè)的技術(shù)儲備嚴(yán)重不足,且氫氣的制取、運輸、存儲等方面還沒有展開有效的探索,因此商業(yè)化的步伐會遠遠落后于歐美日等國家和地區(qū)。
六、 哪兒有困難,哪兒就有機遇
新能源汽車的發(fā)展,絕不可能是一番坦途,我們也應(yīng)當(dāng)看到,與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車相比,新能源汽車在許多方面仍然存在明顯的缺陷和不足,需要通過技術(shù)的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不斷的加以改善。
以純電動汽車為例,行駛里程短,充電困難,可靠性與安全性偏低,價格昂貴仍然是當(dāng)前及未來一段時間所存在的問題,也是大規(guī)模普及所需要解決的難題。以燃料電池汽車為例,氫燃料的制取和存儲,加氫站的建設(shè),氫氣的安全性問題等,也都是現(xiàn)實的制約因素。
但我們應(yīng)該以發(fā)展的眼光來看待當(dāng)前存在的問題,趨勢一旦形成就不能在短時間內(nèi)逆轉(zhuǎn),新能源汽車的發(fā)展趨勢已經(jīng)確立,它的發(fā)展方向已不再受短期的因素所干擾。這意味著大量的資源將往這一領(lǐng)域集中,政策、資金、人才等都已具備,技術(shù)的發(fā)展與突破都會呈現(xiàn)出加速的趨勢,市場規(guī)模的增長也會呈現(xiàn)指數(shù)趨勢。如果以傳統(tǒng)的思維來看待新的技術(shù)和產(chǎn)業(yè),難免陷入先入為主的困境,總是懷疑和猶豫,跟不上節(jié)拍,很難真正把握未來的發(fā)展趨勢。那些善于把握機會的企業(yè),會堅持自己的方向不動搖,把困難視為機遇,突破別人畏懼的領(lǐng)域,逐漸的成長成為行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展和社會的進步。
汽車行業(yè)的電氣化驅(qū)動,已從涓涓細(xì)流發(fā)展成為滾滾洪流,彰顯了我們這個時代對于清潔能源的迫切需求,也帶給我們巨大的歷史機遇,去重塑產(chǎn)品,商業(yè)和社會。
來源:第一電動網(wǎng)
作者:夏軍
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