三种动力电源结合突破电动汽车产业瓶颈

　　中国科学院院士 厦门大学教授 田昭武

　　与过去两年电动汽车热火朝天的发展态势相比，今年以来，业内外对电动车产业的态度渐趋冷静，反思的声音增多。目前，对电动汽车表示担心或反对的声音主要集中于“蓄电池技术性和经济性等关键问题近期难以突破”。针对这个核心技术问题，我认为，通过增程式发电机、能量型蓄电池和超级电容器三者分工协作，是当前电动车动力源的最佳解决方案。

　　电动汽车的动力源已突破单一蓄电池的范畴

　　电动汽车产业化的瓶颈在于动力电源，不论政府部门、企业或用户，一致期盼动力电源蓄电池早日有所突破。而汽车的动力电源需求具有大幅度功率波动的特性，用单一蓄电池难以应对需求。

　　由于电动汽车对动力电源的要求具有多元性，当前已经出现于市场的电动汽车动力源早已突破单一蓄电池的范畴。例如增程式发电机和超级电容器都是电动汽车新的动力电源。

　　增程式发电机可以在汽车行驶中发电以应对用户对非经常性续驶里程数百公里的动力源需求，所以增程式电动汽车（例如奇瑞增程型瑞麒M1－REEV、雪佛兰Volt等）是不必担心续驶里程太短和缺少充（换）电站网络的电动汽车。

　　超级电容器是高功率能源，可以应对汽车大幅度波动的功率需求和制动能量回收的需求（例如上海雷博、北京科凌等），使蓄电池避开强电流充放电的冲击而延长循环寿命并降低运行成本，更重要的是，这种电动车只须采用能量密度较高的能量型蓄电池，从而使电动汽车经济性和安全性难题得以缓解。

　　当前电动汽车动力源的最现实方案

　　把电动汽车需求的能量和功率分别由增程式发电机、能量型蓄电池和超级电容器三个角色分工协作，是解决当前电动汽车动力源的最佳方案。这样做不仅能够满足用户“续驶里程长且充电方便”的技术性需求，也有利于缓解昂贵蓄电池的经济性和安全性难题，使电动汽车产业化立足于蓄电池当前现实水平。

　　增程式发电机能够在电动汽车行驶中发电，配置的蓄电池能量只须按每日经常性里程（如80公里以下）设计，这样不仅能够降低购置成本，还有效减轻了车载蓄电池重量，既减少了每公里能耗，又适合于在夜间停车位或家庭停车库以电网谷电进行慢充电，用户和电网两利，不必苦苦等待快速充（换）电站建设，从而破解了“电动汽车续驶里程短且充电难”的难题。

　　增程式电动汽车每年平均节油率十分可观。增程式电动汽车的小燃油机的唯一作用是发电，可连续工作在最佳转速下，输出的功率和扭矩也基本恒定，因而其效率、排放、可靠性等均处在较佳状态，能提高效率而取得节油50%的效果。对大部分市区汽车用户而言，每年总里程中只有20%里程为非经常性需要而启用能够节油50%的增程式发电机模式，其余80%里程为节油100%的纯电驱动模式，所以增程式电动汽车的每年平均节油率（按节油50%和100% 两种模式的权重平均）可达90%。

　　超级电容器是高循环寿命（比蓄电池高出两个数量级以上，可达10万次至20万次）、高功率而能量不高的动力源，能够较好地回收汽车制动能量，降低每公里能耗20%，并提高汽车启动、加速和爬坡性能。

　　此外，有了超级电容器，就可以采用能量型蓄电池替代高功率型蓄电池。相对于高功率型蓄电池，能量型蓄电池的能量密度提高了一倍左右，同时技术成熟度更高。高功率型蓄电池必须设计非常薄的电极极板和非常细的活性颗粒以减少内阻并保证活性材料利用率，当前工艺上较不成熟。而能量型蓄电池每千瓦时的制造成本低于高功率型蓄电池，生产技术远比功率型蓄电池更为成熟。而且能量型蓄电池寿命较长，折旧费下降，运行成本降低。用能量型蓄电池实现对高功率型蓄电池的替代，可以实现同等里程少用蓄电池，从而降低蓄电池重量和购置成本。

　　我国电动车产业化的近期出路

　　增程式发电机、能量型蓄电池和超级电容器三者结合，高功率型超级电容器的能量不高，没有燃烧爆炸危险；另一方面，受益于增程式发电机和超级电容器，车载蓄电池较少，且能量型蓄电池功率不高，因而电动车安全性得以提高。

　　综上所述，增程式发电机应对非经常性的续驶里程难题，超级电容器应对高功率难题，能量型蓄电池在电动汽车中担负合适的零油耗零排放的能量型角色。这样的三结合便可以显著改善当前蓄电池比能量太低、成本高、循环寿命短和安全性差的难题。

　　同时，增程式发电机和超级电容器都是立足于蓄电池当前水平就可能解决电动汽车产业化的技术性和经济性难题的关键，是我国电动车产业化的近期出路。为此我建议有关政府部门和企业关注并扶持这两个新兴产业，努力创新以拥有自主知识产权，促进它们伴随着安全的电动汽车动力蓄电池产业共同起飞。