新能源汽车,哪种才是未来
新能源汽车哪种才是未来
首先,明确电动化是汽车发展的趋势和方向。电能是目前人类可以利用的最灵活的能源,没有之一。电能来源广泛,如火电、风电、光伏、生物等均可发电;电能传输灵活,仅用电线即可实现远距离大功率能量传输,甚至可以实现无线能量传输;电能转换应用方便,可以方便地转换成光能、机械能、热能等。就驱动而言,电能可以在装置(电机)中转换为机械能,同时该装置也可以将机械能转换回电能。来回转换的过程可以保持高效率。对于汽车来说,这种灵活的能量供给和回收方式非常适用。这就是增程式电动汽车能够存在的原因:不是使用燃油发动机发电,而是使用电力来驱动车辆。
就汽车电动化而言,主要有几条技术路线:BEV、HEV(MHEV)、PHEV、FCV等。
BEV(Battery Electric Vehicle),即所谓纯电动汽车,利用电池来储存电能,是目前的主流方向。
虽然电动机是汽车的天然朋友,但电池却是汽车的天然猪队友:广泛使用的主流锂离子电池能量密度只能达到200-300Wh/kg,而主流纯电动汽车百公里耗电量在15-20kWh,这意味着如果续航达到400-600km,需要60-80kWh的电池组,而仅这些电池的重量就达到300-400kg,不包括电池管理系统和其余电池包结构件。
对消费者不友好的方面是锂离子电池的低温衰减、车内加热空调的巨大功耗以及高速续航的衰减。在一些常见场景下(比如冬天开空调、上高速),纯电动汽车会受到影响。百公里耗电量翻倍,导致续航严重打折甚至减半,引发续航焦虑;与此同时,纯电动汽车的充电速度也严重限制了消费者的需求。目前主流的快充技术只能在30-50分钟左右充满电。 80%的电量相比3-5分钟的加油还是很不友好的。因此,纯电动汽车仍然存在里程焦虑、充电速度慢的问题。虽然是主流发展方向,几乎所有主流汽车厂商都推出了自己的BEV产品,但对于消费者来说仍然不是最好的解决方案。
HEV(MHEV)(混合动力电动汽车),即混合动力汽车。 HEV虽然已经实现了一定程度的电气化,但仍然以燃油作为其全部动力源,因此可以认为是电气化程度较低的产品,是过渡性产品。当然,现阶段以本田、丰田为代表的HEV产品因其深厚的技术积累和较高的技术成熟度,在市场上赢得了不少好评,但总体来看,HEV在汽车行业的占比却在不断下滑。逐渐被插电式混合动力汽车取代:丰田等老牌混合动力汽车制造商也推出了同车型的插电式混合动力版本。
PHEV(Plug in Hybrid Electric Vehicle),即插电式混合动力电动汽车,配备燃油发动机和电动机。电池组明显比纯电动汽车小,一般为纯电动汽车电池组容量的20%-30%,纯电动续航能力一般。 50公里-100公里时。 PHEV可以纯电力短距离行驶,长距离可以以HEV模式工作。没有里程焦虑。充电或加油可以作为补充能量的一种方式。因此,从消费者的角度来看,PHEV能够满足消费者的需求。的。正因为如此,几乎所有主流汽车厂商都推出了PHEV车型,并且市场上还有很多PHEV车型可供选择。当然,从技术角度来看,PHEV背着两套动力系统行驶,其整体行驶效率受到影响。同时,内燃机仍然使用燃油作为燃料,仍然会排放污染物,对环境不友好。从长远来看,改变的可能性不小。
FCV(Fuel Cell Vehicles),也就是燃料电池汽车。燃料电池汽车其实与PHEV类似,不过其燃油发动机的部分变成了燃料电池。燃料电池汽车可以说是在动力电池技术接近天花板的情况下一个比较公认的长期发展方向,因为燃料电池只需要添加氢气(或其他燃料),没有续航焦虑,对消费者比较友好,同时燃料电池本身无污染无噪音,对环境友好。目前,日本等发达国家FCV发展的不错,以氢气为燃料,已经形成了全套的制造、运输、储氢的系统,但是氢气本身为可燃性气体,对运输、储存等环节的要求很高,所以目前氢气本身的制造运输储存技术要求都比较高,总体成本也较高,目前其行驶成本要超过普通燃油汽车。
国内FCV发展虽然落后于日本、韩国、美国等先进国家,但政策上也对FCV进行了倾斜,从2016年氢能产业就已经纳入了国家能源战略,目前正处于发展快车道。新造车势力的爱驰汽车用甲醇重整制氢方式,替代氢气,也就是甲醇和水在车辆行驶过程中产生氢气,如此车辆只需要添加价格低廉的甲醇作为燃料,效率可达45%,核算下来行驶成本仅为普通燃油车的三分之一甚至更低,是个不错的发展方向,。当然,甲醇燃料目前并不像汽油柴油一样方便买到,但是其布局更为方便,可以依托现有的加油站系统,与充电桩的完全新建相比难度更小。
如果说,要对比一下甲醇和燃油增程,那么如上所说甲醇的优势在于成本和基础设施,而缺点就在于碳排放的担忧,但其实碳的排放一定比燃油增程少很多。所以,甲醇增程的确是一个不错的发展方向。爱驰汽车德国子公司Gumpert Aiways首款FCV——Gumpert Nathalie,以甲醇为燃料,具备1000公里续航,突破百公里2.5秒加速,最高时速可达300公里/小时以上。当然,这款车型也可以直接充电使用。
传统车企上汽集团也早就布局了FCV项目,早在2017年就一口气发布了荣威950 FCV等多款车型,其中荣威950 FCV的续航里程达到430km,能在零下20度情况下启动。
回到问题本身,如果从消费者的需求考虑,使用方便且没有里程焦虑的PHEV和FCV无疑是不错的方向;从环境的角度考虑,零排放无污染的BEV和FCV是理想的技术方案;两者综合,FCV的优势还是比较明显的。当然,总体来看,汽车工业到了一个分叉路口,电气化是共同的方向,但是现阶段各种不同类型的汽车百花齐放,争奇斗艳,未来究竟如何,值得期待。