新能源汽車市場的火爆,在一定程度上掩蓋了其所存在的問題。當前,國內新能源汽車企業受市場規模、成本控制所限,缺乏系統性的研發設計、生產和測試評價體系,導致產品質量一致性、安全可靠性等方面未達到市場及消費者的實際要求。如何在市場大規模化啟動的重要時期,優化新能源汽車整車及關鍵部件測試評價體系,不斷提升品質和用戶體驗,已經成為行業和企業的關注焦點。
《中國制造2025》提出,在推動節能與新能源汽車產業發展的戰略目標中,純電動汽車和插電式混合動力汽車須取得產業化重大進展。即到2020年,自主品牌純電動和插電式新能源汽車年銷量突破100萬輛,在國內市場占70%以上;到2025年,與國際先進水平同步的新能源汽車年銷量300萬輛,在國內市場占80%以上。
在核心配套能力方面,到2020年,動力電池、驅動電機等關鍵系統達到國際先進水平,在國內市場占有率80%;到2025年,動力電池、驅動電機等關鍵系統實現批量出口。
以上對以電動汽車為基礎的新能源汽車提出了基本的戰略目標。顯然,在目前我國已經站上全球第一新能源汽車產銷國地位之際,只要有政府的持續支持,按理說到2025年實現300萬輛新能源汽車年產銷量不是什么難事。因為從基數上說,2015年中國新能源汽車產銷量已達30萬輛以上,占當年整體汽車產銷量的比例已超1%以上,新能源汽車真正產業化的進程已經開始。
一致性與可靠性是支撐新能源產業的基礎
在國內,每當一個行業或一個大的細分子行業進入到產業化階段之后,其發展增速通常要持續數年甚至10年以上的快速增長。由此看,從2015~2025年的10年間,整體新能源汽車由年產銷30余萬輛到300萬輛,雖然是近似10倍的關系,但從增長空間來看問題不會太大,因為畢竟到2025年時300萬輛大概只占到了整體汽車產銷量的十分之一左右。
那么,有可能影響到新能源汽車產業達標的因素是什么呢?產品的一致性和可靠性也許是一個真正的問題,這在我國傳統汽車發展的過程中已經成為產業必須認真面對的棘手問題。在5月19~20日于常州舉辦的2016·第四屆“國際電動汽車及關鍵部件測評研討會”上,以“測試評價助推產品技術升級”為主題,與會的60余家整車企業,120余家關鍵零部件企業以及30余家新能源專用車和充電基礎設施建設運營、租賃企業,對相關問題進行了充分的探討。由中國汽車技術研究中心(以下簡稱中汽中心)主辦的這一論壇達成基本共識———新能源汽車產業的健康可持續發展不僅要依靠政府的支持,根源還在于產品,整車及部件產品須經過科學系統的設計研發和測試驗證。
中國工況涵蓋新能源汽車
對于新能源汽車整車的測試,國內于2015年9月份已經完成了中國工況開發論的研究,2015年11月底啟動了實際工況數據采集,2016年4月份初建立了采集城市的網絡。中汽中心資深首席專家李孟良介紹了由工信部牽頭組織的《中國工況實際行駛數據采集、監控與分析平臺研究開發》情況。據悉,目前這一項目已經在國內30個城市展開了實際工況數據的采集工作。據了解,中國工況信息系統目前的數據量累計了40萬公里,初步獲得了大量數據。目前,30個城市的數據采集工作已完全鋪開,預計在今年5月底完成。可以說,在中國汽車工況信息收集、制定完成后,不僅是惠及傳統汽車,新能源汽車也將獲得符合中國實際交通狀況的基礎數據,對于測試評價新能源汽車產品將起到極為重要的作用。
關于電動汽車部分,李孟良介紹,中國工況項目組實施了電動汽車的動力系統的監控,完全可以通過這個平臺實時監控新能源汽車和電池狀態,通過電池的預警,判斷電池的安全,評估電池的級別。同時,通過這些數據可以分析充電行為,并通過一些布局結構來支持充電設施的布局決策。
電磁兼容的影響不可小覷
對于當前大家普遍擔心并極其關注的電動汽車的電磁兼容問題,來自豐田汽車電子控制基礎技術部電波實驗室的主任兼日本汽車工業協會(JAMA)EMC分委會委員淺井大介紹,對于電磁兼容(EMC)實驗相關的內容,包括兩個部分,第一是抗擾,即對外界電磁環境的耐受性;第二是放射,強調的是對自身放射噪聲的抑制。這兩點結合在一起,統稱是EMC性能。淺井大認為,汽車一直存在著電打火這樣的部件射出來的噪聲對周圍廣播電視產生影響的問題,現在車載的通信裝置也漸漸多了起來,因此對車內的自身接受器等通信裝置的保護也提出了要求。
對于電磁干擾所形成的噪聲,根據豐田的經驗,即使是同樣一臺混合動力汽車單元,如果是搭載在不同的車輛上,也會產生大概10分貝以上的差異。究其原因,主要是因為受到車上其他電子設備的匹配關系,還有搭載的車輛環境、線纜的各種影響,造成車輛噪音放射效率的諧波不同。因此,淺井大認為,依照整車的基礎,進行電動車輛的EMC測試十分關鍵。
令國內廣大新能源車主高興的一件事是:中汽中心將于今年下半年推出插電式混合動力汽車的測試評價(PHEV-TEST),明年年初推出純電動汽車的測試評價(EV-TEST)。據了解,即將于近期發布首次測試評價結果的PHEV-TEST體系將包括六個方面,分別是續航電耗、油耗、排放噪聲、電磁輻射、充電性能、動力性能。其中,有關電磁輻射部分一共占有15%的權重,說明該項內容已經成為與續航電耗、油耗等相提并論的關鍵因素之一。
安心電池可解用戶后顧之憂
在有關汽車動力電池的測試評價部分,中汽中心試驗研究所新能源試驗室主任王芳指出,相關企業必須在了解電芯的基本情況下,了解綠色區域是什么,不能觸碰的紅點在哪里,然后附加電池管理系統的設計,最終加上系統的保護。她希望相關廠商能夠盡量挑選高品質的產品,滿足安全性能,充分的電池性能和高水平的BMS管理,從而解除用戶的后顧之憂。
對于當前一些有關電動汽車發生失火的現象,王芳指出,一個基本要求是,當電芯發生失控的時候,系統發生熱失控速度要能減緩下來,不是要求電池最終不熱失控,但在發生安全事故之前,車上的人能夠有足夠的逃生時間,這是必須要求的安全理念,沒有討價還價的余地。
對于一致性,王芳認為,在測試性能方面,一致性非常重要,它不僅與性能相關,同時與安全性也非常相關,跟其他的各方面都有關系。通過中汽中心所進行的大量測試,電池一致性差異會給電池的功率特性、內阻特性帶來很大的變化,在不同的快充、快放之后再看電池能量效率,電芯一致性對此有很大的影響。此外,不同體系的電池有不同的特點,系統在不同溫度下,在不同倍率的時候,所測試出來的能量效率表現特征是不一樣的。試驗數據表明,相比較而言溫度是能量效率發揮最大的影響因素,包括內阻受溫度影響的一些變化還是非常大的。
燃料電池汽車可與純電動汽車比肩
談到新能源汽車未來的發展趨勢,國家“千人計劃”專家、同濟大學教授章桐指出,汽車未來的驅動趨勢之所以是電動化,一個是因為驅動的效率,一個是因為制動能量的回收。他認為,驅動電氣化是以后汽車動力系統發展的主要趨勢。
章桐表示,從整個汽車工業來說,希望有一個理想的統一的能源載體,這個能源載體可以是電,也可以是氫氣,各有所長。目前用電的好處是,電池技術相對來說比較成熟一些,電網的架構已經存在。但是目前電動汽車存在兩個問題:一個是電池的容量有限,另一個是充電時間很長。總的來說,電動汽車的蓄電池和燃料電池應該是互補的發展過程。
另外,電能和氫能可以互換互補,電和氫氣都是二次能源。從用戶角度來說,目前惟一能夠跟傳統汽車相媲美的就是燃料電池汽車。
從《中國制造2025》對于燃料電池汽車的戰略目標看,到2020年,生產1000輛燃料電池汽車并進行示范運行;到2025年,制氫、加氫等配套基礎設施基本完善,燃料電池汽車實現區域小規模運行。章桐認為,這一目標應該實現。
新能源產業也應有頂層設計
新能源汽車產業,既是國家七大戰略性新興產業之一,又是《中國制造2025》當中的十大領域之一。中汽中心副主任、科技部863計劃“節能與新能源汽車”重大項目總體組專家吳志新認為,我國新能源汽車產業也應該有一個頂層設計,這個領域如果沒有一個大家能夠達成共識的技術路線指引,對于戰略性新興產業的發展是不利的。
目前,包括美國、日本、歐洲一些汽車強國,都在制定自己的新能源汽車技術路線圖,或者叫做電動化交通路線圖。吳志新認為,中國發展新能源汽車,除了解決能源與環保問題之外,更重要的是希望通過節能新能源汽車,或者通過新能源汽車來實現我們國家汽車工業的轉型升級,由汽車大國邁向汽車強國。他希望在新能源汽車領域,各個相關部門應合力提出支持政策環境的需求,最終形成能夠適合我國實際情況、科學指導我國純電動汽車和插電式混合動力汽車健康快速可持續發展,實現汽車強國的綱領性技術文件。