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谁才能主宰新能源汽车的未来,中日韩上演三国杀

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近期,新款丰田燃料电池重卡在洛杉矶揭幕,奥迪加快推进燃料电池汽车的研发进度。在以特斯拉为代表的纯电动汽车日渐成为新能源汽车市场主流的当下,两大车企抢先布局氢燃料电池汽车的原因离不开氢燃料电池的高能量密度和高续航里程。

电动汽车与燃料电池汽车谁是新能源汽车未来?比亚迪唐EV、现代NEXO、丰田Mirai
续航里程接近。失去续航里程高的优势,氢燃料电池汽车出路何在?

一、电动汽车时代来了

锂电池能量密度之困

氢云链认为,二者竞争维度不同,从技术成熟度论输赢是短视。短期看,充电网络优于充氢网络,一二线城市电动车有优势,在三四线城市和农村电动车没有十分明显优势;长期看,发展氢能汽车对国家和区域经济发展贡献更大、有政策补贴、符合国家能源安全战略、不污染环境,氢能汽车优势更大;从成本看,电池材料体系进步和氢能生态建设都有难度,成本下降速度快者决定未来!

最近几年,关于电动汽车的新闻越来越多的见诸于媒体,电动汽车已经从一个高科技玩具,走入了我们的日常生活,成为普通的交通工具。在几乎所有的汽车制造巨头都已入围之后,电动汽车时代正坚定的向我们走来。当然,任何一个新的产品,要走向成熟,成为市场主流,都会经历一个曲折的过程。智能手机完全取代功能手机花了接近十年的时间,而汽车的技术复杂性和使用复杂性都远远超过手机,那么,电动汽车的普及就是一个更为漫长的过程。

目前纯电动汽车一般采用磷酸铁锂电池或三元锂电池。国内目前主流磷酸铁锂电池能量密度150Wh/Kg左右,三元锂电池则达到200Wh/Kg,而特斯拉Model
3使用的2170锂电池能量密度可达300Wh/Kg,但也仅仅为汽油能量密度的1/40。目前国内纯电动汽车续航里程一般在200-400公里之间,领先者如比亚迪能够达到600公里(如比亚迪唐EV600),作为电动汽车领头羊的特斯拉续航里程则接近600公里,在极限测试中,测试人员曾驾驶特斯拉model3行驶了超过1000公里。

近日,比亚迪新一代的唐EV600已经到店,该款车宣称最大续航里程约为600公里!唐不是一款新车,技术成熟,这说明EV600的续航里程已经能够达到FCV标准(丰田MIRAR宣传的最大续航里程约为600公里,现代NEXO约为609公里),考虑到EV600动力性能是FCV两倍以上,在使用上FCV对比EV600优势只剩下补充续航速度快这一点,而且随着电池快充方案的进步,这一优势将越来越小。

电动汽车也有“广义”和“狭义”之分,广义的电动汽车,包括以各种类型的电池为动力的汽车;狭义的电动汽车,主要指以锂电池为动力的汽车,这是当前的市场主流。一直以来,存在氢燃料电池与锂电池的“广义”路线之争,持续很多年还未见胜负。从能量密度来说,氢燃料电池远远超过锂电池,以当前的氢燃料电池技术,在不需要额外增重的情况下,已经可以实现充一次氢气行驶500公里以上的距离,达到甚至超过了燃油车的续航里程,未来还有进一步提升的空间。而以当前的锂电池技术,电动汽车最大续航里程,是特斯拉的ModelS,可以达到400公里,因为使用了大量的锂电池,车身很重,价格也很昂贵,非一般人可以承受。那为什么各大汽车公司推出的商业化电动汽车,基本都是以锂电池为主,而鲜有氢燃料电池的电动汽车投放市场?

数据是很理想,现实却很残酷!让我们先看一下什么是现代版马拉火车。在去年,蔚来出动燃油板车运送充电车服务的新闻刷爆网络,蔚来为保证用户体验,蔚来员工星夜兼程用烧燃油板车拉着“充电宝”跟随用户给蔚来汽车充电。

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这里面涉及到能源的体系问题,各国的电网都已发展了很多年,电力设施完善,电力供给充足(发电量随时可以调节),只要在用电终端铺设充电设备,就可以给锂电池电动汽车充电。可是如果以氢燃料电池作为动力,那么从氢燃料的制取、存储、运输、充填等都要从零开始,等于要再造一个能源体系,而且要把这个能源网络覆盖一个国家的每一个角落,甚至覆盖整个地球,需要投入的资源太过庞大,需要的时间也会非常的漫长,这中间还有很多不可测和不可控的因素。所以氢燃料电池的发展并不是卡在技术上面,而是卡在整个氢能源体系的构建上面,这是企业自身无法完成的事情,必须依靠政府动用社会的力量,可是政府干这事的意愿也不足,没有足够的理由去改变现有的能源格局,所以商业化就显得步履蹒跚。

图1 移动板车运送充电车服务

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新葡萄京娱乐场手机版,电池、电机、电控是电动汽车的三大核心部件,在技术、成本、可靠性等方面已经成为左右电动汽车发展的关键因素。这其中又以电池为最,以纯电动汽车为例,电池成本通常占到整车成本的4成左右,重量占到整车重量的1/4,与50%以上的可靠性和安全性问题直接挂钩。这回我们要讲的电池故事有点不同,不再是传统的汽车老牌帝国德、美、日上演好莱坞大片式的全球争霸,而是东亚的三个小伙伴中、日、韩玩三国杀游戏,地道的东方套路,其他角色都是跑龙套的。

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唐EV600与现代NEXO参数对比EV续航里程增长迅猛

本文以目前的市场主流锂电池电动汽车作为切入点,主要讲锂电池的技术路线之争,关于氢燃料电池和锂电池的道统之争,牵涉到企业的利益博弈和政府的政治考虑,需要很长的篇幅,不在本文的讨论范围。

上述测试的400、500、1000的续航里程数在实际应用中大打折扣,尤其在低温或空调开启的情况,实际续航里程将更加不忍直视。例如,蔚来汽车的ES8前期爆出在120公里时速下,续航里程仅为178公里,令人大跌眼镜。而且燃油汽车在消耗燃油同时整车重量也会下降,但电动汽车在消耗电量的同时,整车重量却没有变化,这让电动汽车在续航里程上十分吃亏。

在2016年三元技术成为主流之后,EV续航里程增长迅猛,主流车企的车型最大宣传里程达到一年一个大台阶!

如何进一步增加电动汽车的续航里程?一般有三种思路:在现有锂电池能量密度的条件下增加电池组中电池单体的数量;增加锂电池的能量密度;使用新一代的动力电池。

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思路会增加汽车重量,降低汽车经济性,并需要增加电池包的体积,侵占汽车其他系统的空间,同时增加了BMS的设计难度;若BMS的热量管理水好可能引发锂电池爆炸!思路需要改进电池技术,但在同时满足安全、性能及成本约束下,进一步提升锂电池的能量密度是很有难度的,有专业人士认为目前使用的锂电池能量密度已经接近极限,而且过度追求高能量密度将难以保证安全性;思路不能救急,实验室中的固态电池可能要到3年之后才能正式商业化,降低成本、提高良率更加久远。

近年主流EV续航里程 来源:公开资料

表1 磷酸铁锂电池/三元锂电池能量密度、对应汽车

除了电池能量密度上升之外,整车轻量化、电驱动、BMS的技术进步也为续航里程的上升做出贡献。

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