中國工程院院士楊裕生：用成熟電池做第三代增程式電動汽車
圖為中國工程院院士楊裕生作主題演講
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2018年1月21日，以“把握全球變革趨勢實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展”為主題的中國電動汽車百人會論壇（2018）進入第二天的會議議程。中國工程院院士楊裕生在上午的“定義未來引領(lǐng)變革”主題峰會上作主題演講。
以下為演講實錄：
各位同志，大家上午好！我今天想講一個題目就是“用成熟的電池做第三代增程式電動汽車”。
大家可能清楚我是20年前、66歲開始研究電池、研究軍用電池，后來擴展到在電動汽車，所以對于怎么發(fā)展電動汽車是從電池這個角度來考慮問題的。什么叫成熟的電池？我認為至少是安全的，不是試驗的，而是像一個成年人一樣。
最近大家可能很關(guān)注固態(tài)電池，實際上正確講應(yīng)該是全固態(tài)電池，但是現(xiàn)在把固態(tài)電池里面放一點少量的有機電解液，也叫做固態(tài)電池，實際上這個是有點不倫不類。真正的全固態(tài)電池安全性是高的，這個可能是10年以后的事情，把希望寄托在10年以后的電池，來發(fā)展當前的電動汽車，這是虛無縹渺。
現(xiàn)在補貼正在退坡，三年補貼就要退出，這三年日子怎么過？三年過了之后我們電動汽車怎么發(fā)展？我最近幾年一直在考慮，補貼退坡之后電動汽車怎么發(fā)展的問題。今天我提出這個問題主要就是想來討論在三年左右或者之后的電動汽車發(fā)展問題。
第一個問題，發(fā)展電動汽車，邁向汽車強國。習(xí)總書記講過，新能源汽車是我國汽車大國邁向汽車強國的必由之路，發(fā)展電動汽車的目的是節(jié)油減排，不是為發(fā)展純電動汽車或者是發(fā)展電動汽車而發(fā)展電動汽車，有一個很明確的目的是要節(jié)油減排，汽車強國必須依靠自主知識產(chǎn)權(quán)生產(chǎn)油耗最低、排放最少的電動汽車，要兼顧其他的性能。有的電動汽車只節(jié)油不減排，比如像特斯拉，在新加坡它被罰款，就是因為它追求長里程而多裝電池，車子就重，耗電多，而發(fā)電當中排放大量的二氧化碳，所以在新加坡他被罰款。我們國家也有類似的車子，裝700公斤的電池可以走300公里左右行駛里程，這也是不可取的。所以要切實對比各種電動汽車的節(jié)油減排。
第一個小問題，發(fā)展電動汽車解除“四大焦慮”。因為電動汽車國家補貼是最高的，大家也覺得它比較好做，所以發(fā)展的也最快。但是這種車第一個焦慮，里程焦慮。要多點電池依然怕斷電，電池多了車子重、不節(jié)電，夏天、冬天的空調(diào)用電嚴重會縮短里程。第二個，安全焦慮。電池多，而且比能量要提高，所以危險性大，燃燒爆炸的事故就多。剛剛有講到特斯拉，特斯拉已經(jīng)燒掉十幾輛車了，它的電池比能量比較高?，F(xiàn)在我們國家也在推動高比能量電池，實際這個方向昨天我在閉門會上也講到這個問題，到底應(yīng)該怎么考慮電池的安全和比能量的關(guān)系問題，值得研究。第三個，充電的焦慮。充電樁要密、投資要大，仍然難以滿足要求。第四個，價格焦慮。電池大、價格就高，補貼結(jié)束之后競爭力就降低了。所以當前純電動汽車宜做耗電少的微小型純電動汽車，在有補貼的時候可以發(fā)展特種車、物流車輛。補貼停止之后競爭力就會下降，所以發(fā)展純電動汽車的問題不容樂觀。
第二個，發(fā)展燃料電池的電動汽車還要經(jīng)過長期的努力。燃料電池要解決五大難題，一個是氫高能效、低排放的制備。第二，氫的安全運輸、儲存，建加氫站很貴，現(xiàn)在一個加氫站要兩三千萬，滿足幾十輛車的加氫需求。所以每輛車在加氫站的建設(shè)負擔上是相當重的，燃料電池的壽命不夠長、價格高，還有一些關(guān)鍵的技術(shù)，像質(zhì)子交換膜，這些材料技術(shù)還有待提高。
還有一個問題，燃料電池要用鉑金做催化劑，鉑金資源太少，要研究不用這個催化劑，這些問題要解決當前都需要時間，當前靠不上，不是三年、五年的問題，是十年、八年之后，研究是可以，但是把研究當成當前的、馬上就可以解渴的水來對待，這是不行的。
燃料電池的功率響應(yīng)慢，難以滿足行車的速度變化，需要用電池來調(diào)節(jié)，實際上已經(jīng)演變?yōu)橛萌剂想姵卦龀?，屬于增程類的一種車子。
插電式混合動力車，這是大馬拉小車，也就是說發(fā)動機很大，實際上并不需要那么大的動力。這個車子是兩個系統(tǒng)，一個燃料系統(tǒng)、一個燃油系統(tǒng)，兩大系統(tǒng)重量就重了，遠距離之后是用內(nèi)燃機，不節(jié)油減排，比較貴。當前是靠補貼、牌照吸引客戶，我是從上海出來的，我知道上海有一些人把插電式的車子買回去之后，把電池拿掉了，減輕重量，少耗油，當純油車來使用，甚至于還有個別的把電池賣掉，牌照又省了錢，電池補貼又拿到了，最后還收回了電池的錢，真是“一舉多得”。所以插電式混合動力不是一個真正的電動汽車。
第四，純深混。這種車子可以節(jié)油，以普銳斯為代表的可以節(jié)油百分之四五十，甚至可能更高。但是投資這樣的車子風(fēng)險比較大，因為新型齒輪加工要求高、加工費用高，豐田這個系列已經(jīng)賣掉1千多萬輛車，和它去競爭這種車子恐怕要有一定的膽量。
所以我的主張是，原則是要用好成熟的電池，發(fā)展安全節(jié)能減排的電動汽車，這是一個原則，不應(yīng)該改變的。技術(shù)路線，要以微小型純電動汽車為突破口，大中型車發(fā)展純電驅(qū)動的增程式。這個發(fā)展路線我大概在十年前提出來的，我覺得電池的發(fā)展證明這兩句話可能還是正確的?，F(xiàn)在微小型純電動汽車可以用安全成熟的鉛酸電池，也可以用鋰離子電池做高速車，由市場來決定。用增程式就可以解決純電動汽車的四大焦慮問題。
我下面介紹一下增程式汽車，過去把它叫做串混，我把增程式車發(fā)展分為三代：
第一代的增程式是純電動汽車上加裝了一個增程器，這是一個純電動汽車，上面加一個增程器，最典型的是寶馬i3，單純是為了增加行駛里程，等到電池原來的電用完之后，增程器就是發(fā)動機帶電動機，啟動了。這種增程器的電池比較重，因為是原來做純電動汽車的電池，增程器的油耗高、車子加重，耗能更大。寶馬i3加一個增程器要加15%的錢，百公里油耗大概是5.35升，所以油耗還不算太低，這是第一代的。
第二代的就有差別了，從圖看不出來有差別，第一代增程和第二代增程，但是電力系統(tǒng)優(yōu)化了，第一個是，發(fā)動機減少了，功率減少，第二是發(fā)動機能量優(yōu)化，就是動態(tài)范圍窄，在一個很窄的動態(tài)范圍里提高發(fā)動機的效率。第三是電池減少了、成本就降低了，車子減輕，更加節(jié)能。第二代的增程式電動汽車是燃油車和電動汽車的融合，改變了第一代單純延長續(xù)駛里程的局限性，能夠節(jié)能減排。我們國家的華龍去年生產(chǎn)的12米電動客車，市區(qū)運動模式，它的百公里油耗是12升，公路上是16.3升。加拿大的PlanB做的增程式卡車，百公里油耗是17升，日產(chǎn)Note緊湊型的用的E—Power動力系統(tǒng)，這次展覽會有展覽，是很典型的增程式，就是發(fā)動機帶發(fā)電機的系統(tǒng)，電池也是串聯(lián)的。它是用的三缸1.3升的發(fā)動機，百公里油耗2.7升，電池1.5千瓦時，1.5度電，按照現(xiàn)在的價格大概三四千人民幣。這樣的車發(fā)展起來價格就不是很了，能夠得到用戶的歡迎。note在日本，前年11月份上市之后賣的非常好。第二代增程式電動汽車電力很充足，電池組不會過充和過放，壽命延長，安全性高，磷酸鐵鋰鋰離子電池合用，安全性進一步提高。電池少，補貼突破取消的影響小，容易推銷。增程行駛的時候必然有車節(jié)油50%，大為省錢，可以不外充電，免建充電樁，而且能夠遠距離行駛。如果有充電條件的城市，百公里油耗節(jié)油率可以到80%以上。100公里路程內(nèi)，燃油車的生產(chǎn)，加油設(shè)施全集成，便于發(fā)展。解除了純電動汽車的四大焦慮問題，避免了插電式混合動力車大馬拉小車的不節(jié)能問題，增程式轎車的運行成本比較低，引用一家公司的計算結(jié)果，全壽命運行可以節(jié)省27萬元。還有免購置稅的優(yōu)惠政策。
第二代增程式也有美中不足的地方，一個是電池充電放電過程中有能量損耗，因為電主要是通過電池，第二是電池用量雖然比純電動汽車少，大概是40%左右，因為功率要滿足最高速度的要求，電池的用量仍然有純電動汽車的40%，車價仍然高于燃油車。第三，電池比較多，重量比較大，有減輕重量的潛力。第四，電池始終在高負荷工作，影響電池的壽命。
最后一個問題，講一講創(chuàng)新的第三代增程式電動汽車。江蘇公爵提出了一個新的模式，就是發(fā)動機發(fā)電直接驅(qū)動電動汽車，簡稱發(fā)電直驅(qū)電動汽車，就是第三代增程式車。它和第二代增程式不同，車上的發(fā)動機發(fā)的電不經(jīng)過電池，而是直接驅(qū)動電動機，差別就在下面這條橫線。發(fā)電機發(fā)出來的電在第三代是直接到電動機去，而原來的第二代要經(jīng)過電池組，繼承了第二代增程式的全部優(yōu)點，克服了它的缺點，節(jié)油率可以到60%甚至更高。
優(yōu)點是電池用量可以進一步減少、成本進一步降低，可以適用于各種車輛，均可以大量節(jié)能減排。有人可能會說，增程式還是要燒油，不是最終目標，我想有兩點說明，第一個，如果我國的汽車油耗都降到一半以下，全國年節(jié)油1億噸，我們這個汽車大國就變成汽車強國了，這是一個很大很大的進步。第二個，電動汽車最終未必是純電動汽車，可以不燒油，而燒醇類要以節(jié)能減排為衡量標準，而不是以燒油不燒油作為考核技術(shù)路線。最近國外有些公司紛紛提出來什么時候禁售燃油車，實際上這個話不完整，禁售傳統(tǒng)的燃油車，我覺得要講的完整比較好，尤其我們媒體不要跟著瞎炒作。
發(fā)展電動汽車的目的是節(jié)能減排，凡是節(jié)能又減排的車都應(yīng)該鼓勵發(fā)展，最后由市場來裁決。凡是不利于節(jié)能又減排的政策規(guī)章，都應(yīng)該改革，觀念都應(yīng)該更新。我對于未來可持續(xù)發(fā)展的低碳電動汽車有個設(shè)想，就是由太陽能發(fā)出來的能量，來驅(qū)動增程式電動汽車，這個能量運動的路線，第一個是光伏發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電，這是白天、黑夜有差別，發(fā)的電給動力電池充電，這樣能夠安全長壽、資源豐富、節(jié)能、環(huán)境友好、用量最少，動力電池要達到這樣的目的。
用太陽能制醇類或者制氫給燃料電池提供能量。太陽能生產(chǎn)植物秸稈來制醇類，這個醇類給內(nèi)燃機提供燃料。告訴大家一個消息，秸稈制醇類的成本現(xiàn)在已經(jīng)降到與糧食做酒精的成本很接近了，所以這條路將來發(fā)展下去，我們?nèi)珖?億噸的秸稈利用起來，就可以產(chǎn)生1億噸的酒精。用這樣的燃料，包括氫燃料或者醇燃料來做增程器，就是做燃料電池的能量，這樣熱效高、重量輕、不挑時、價格低、容易運行，這樣組成一個由太陽能到增程式電動汽車的一個發(fā)展的鏈條。
最后我想幾句結(jié)束語，第一，汽車企業(yè)要生產(chǎn)賣得出去的車，減少電池用量，主動消化補貼退坡的差額，確保不增加用戶的支出。第二，增程式是電動汽車銷售補貼退坡影響走向市場化的最佳技術(shù)路線，是建設(shè)汽車強國的利器。第三，發(fā)電直驅(qū)增程式電動汽車節(jié)能的關(guān)鍵是巧用電池和發(fā)動機，不苛求電池高比能量。我這里特別強調(diào)，不斷的提高電池的比能量是一條非常危險的路。
最后我的一本文集最近出版了，80歲的時候出了一本《縱論電動汽車和化學(xué)蓄電》，現(xiàn)在出的是《續(xù)論電動汽車和化學(xué)蓄電》，這本書把最近五年我對電動汽車的觀點，包括剛才的報告內(nèi)容收錄在里面，請大家指正。
謝謝！
?。ǜ鶕?jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審閱）
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