清华大学教授宋健:纯电动汽车能源利用率实际上很低

2012年10月25日，众多业界同仁相聚北京“中国国际汽车零部件发展高峰论坛”，与国内外知名专家、学者等700余人齐聚一堂，围绕《创新—汽车零部件发展的必由之路》这一主题展开讨论。清华大学教授、汽车技术联合研究院院长宋健出席了本次论坛，并作了主题演讲。

清华大学教授、汽车技术联合研究院院长宋健

以下为演讲全文：

各位来宾、各位业界同仁，大家下午好，尽管快到晚上了。我是清华大学的宋健，今天主要就电动汽车共性的关键零部件技术发表一下我的看法。

现在电动汽车的各种以什么为主说的不是太明了，在这种情况下你去做一些共性零部件，各种电动汽车都做的零部件，我觉得风险会更小一些，原来我准备了或许会有一个小时左右的讲解，这次我还是省略一点，比较快地说一说吧。

谈到电动汽车，首先，什么样是电动汽车?简短地说，要有车载电源，有电机，同时还要符合汽车的各种运行条件，这样的才能叫电动汽车，最基本的一点，电动汽车是什么时候出现的?根据文献记载，在1873年，比起现在的燃油汽车，具有更悠久的历史，回顾一下，是为了回应我们国家的领导人有时候把电动汽车叫做新能源汽车，实际上电动汽车相比燃油汽车有更悠久的历史，所以叫“新能源汽车”不大合适。电动汽车在1900年以前比燃油汽车应用更广泛，只不过在1900到1920年期间，由于内燃机技术的进步，才在那时依靠性价比比电动汽车淘汰掉了，因此存在一个问题，为什么现在我们进一步提出来要做电动汽车。

现在市面上已有的电动汽车一般分成纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车，同时还有一些插电式、混合动力以及小型低速的电动汽车，为什么有这么多种类?我在这里要谈到一些关键零部件的共性技术，这些车上都有用的零部件技术。

第二个方面谈一谈为什么从上个世纪70年代开始，我们这一轮电动汽车也有40年左右的发展，为什么这个时候要重提发展电动汽车，当然是有三个方面，一是为了减少对环境的污染，二是想提高能源利用率，三是想减少能源安全的问题，汽车对环境的污染，我在这里就不详细谈了。第二个方面，想提高能源利用率，下面我就简单对比一下三种大类型的电动汽车的能源利用率大体是多少。

一是纯电动汽车，假如引用中性研究机构的研究观点，它的能源利用率从基本能源到车轮做工，差不多可以做到40%，而燃油汽车，比如汽油车，可以做到12-13%，柴油车可以做到15-16%，从这个角度来讲，考虑到我们国家的汽柴比，差不多是1比2，从这个角度来讲，纯电动汽车和燃油汽车从能源利用率的角度来讲基本相当，假如真是把空调和暖风算上，电动汽车比起燃油汽车，能源利用率实际是低的，没有节能效果;

而混合动力汽车呢?现在比较先进的混合动力汽车相比燃油汽车可以节能40-50%，从40%来说，混合动力汽车的能源利用率在所有电动汽车率实际是最高的。

第三种是燃料电池电动汽车，怎么算它的能源利用率?假如真是从氢气和氧气发生作用，能源利用率当然比较高，但氢气从哪里来?假如想从甲烷、天然气上转化为氢气，最后差不多可以做到15%左右，基本介于混合动力和纯电动之间，因此在所有这些种类里，能源利用率最高的是混合动力电动汽车。

发展电动汽车第三个意义当然是使得能源结构多样化，解决能源安全的问题，我自己感觉也是，从上世纪70年代以来，为什么有一轮发展电动汽车的热潮?主要也是为了解决能源安全问题，尤其是新能源，从核能、风能及太阳能(中获取能源)，当然，核能如果不发生事故，几乎是没有污染，还有风能、太阳能，假如能充分利用起来，这些都是很好的想法。

我今天主要谈的还是电动汽车的零部件，从动力传动系统、燃料电池、底盘系统等方面谈一谈，

我不是研究电机的，所以就不谈电机了，从电池的角度来讲，说实在的，做纯电动汽车最关键的要素是电池的问题，电池问题不解决，纯电动汽车几乎是不可能的，从目前能够稍稍量产的电池来讲，无论是磷酸铁铝、钴酸铝(音)，我认为都无法支撑纯电动汽车、插电式混合动力汽车发展，因为它不能满足性价比的要求，甚至于即使国家给6万块钱的补贴，它对于性价比的要求恐怕也是满足不了的，假如真想在纯电动汽车上有突破，必须要考虑三种电池，一个是锂硫电池，比容量在1-2.5KWH/Kg，锂硫电池目前的障碍主要在于反复充电，充电过程中它的硫可能会刺穿空间造成短路，一个纯电动汽车哪怕50公斤，50度电放上去就行了，按道理，50度电解决一个汽车200到300公里的续驶里程是没有问题的。

第二种是基于石墨烯比锂离子电池，比功率可达100KW/Kg，比容量160WH/Kg。

另一个就是锂空气电池，每公斤可以做到5000瓦时，电能利用效率高一点，比容量可达5KWH/Kg，和燃料汽车差不多，这三种电池如果能够生产，电动汽车也就有意义了。

当然，还有一个价格的问题，如果这些在技术上没有问题，也不是最早放在汽车上用，而是军事上，比如核潜艇，核潜艇带着一个核反应堆，多危险?要是打爆它，那就完了，如果在汽车上，仅仅是价格高一点，我觉得还是很好应用的。

第二点是燃料电池，燃料电池的原理是非常简单的，从阳极通点儿氢气，阴极通点儿氧气，在电催化的作用下最后就会变成电，但现在关键的因素就是电催化剂的问题，现在发现能做电催化剂的只有铂金，还没有找出第二种物质替代它，但一年多前我看奔驰发表了一个文献，只要它的量能做到一亿千瓦时，他可以把每千瓦燃料电池做到5000美元，反正我对这事儿非常有疑问，假如每千瓦能做到5000美元，实际每个千瓦就是300多美元，现在我们火力发电还得3000多元一千瓦呢，真要做到这个哪怕一亿千瓦，做到一百亿千瓦，市面上也有容量，我感觉是奔驰在吹牛，但既然人家这么说了，我也得提一提，要真是做出来这个东西，一个轿车上有40千瓦足够了，2000美元解决电源的问题，那就没什么好说的，燃料电池电动汽车肯定就是未来的发展，这东西，反正有人说了，我也不得不提一提，但我的疑问在这里，这要出来了，首先就去解决火力发电，燃煤发电机组统统都不需要了，拿天然气白做燃料电池就好了。

这些燃料电池种类就不去说了。

最后的是底盘系统，从我们做汽车来讲，很可能主要还是集中在底盘系统上，我把它归结在三个方面：一个是制动能量回收，一个是动力传动系统，三是转向系统。

这三者在电动情况下必须要有改变，一个是制动能量回收系统，在电动汽车上，制动能量回收系统担负着20%的节能任务，要是没有这套系统，你的混合动力系统，刚才说40-50%，那你就变成20-30%了，那20%就完全浪费了，实际上我们国家的制动能量回收系统，我不说国际上，就说中国，几乎到目前为止还不能够制造制动能量回收系统，为什么呢?你看看我们国家造的各种电动汽车，制动器都是那种摩擦制动器，都是传统的，没有做任何改变，要想真正做起来制动能量回收，必须是那种自动制动的，自动调节各个制动器之间制动力的系统，说得简单一点，最起码你要掌握ESP的制造和控制技术才行。

现在的制动能量回收系统，从国际上来讲，首先，基于线控制动的制动能量回收器，一些公司都有各自的系统，装配在一些汽车上，当然了，基于ABS的制动能量回收系统是我提出来的，利用我们汽车上现有的ABS，它实际是可以调节制动器的制动力的，这当然也是一种最经济的方法，现在，比如一个轿车的ABS，现在价格只有500块钱，你把车上装备这样一个系统，配合摩擦的制动系统，实际是可以做到自动调节制动器、制动力的，最后就可以尽可能多地回收。

当然，第三种也是我提出来的，一种是分布式的电子液压制动系统，靠这样的系统，每一个制动器，通过一个电机，再通过一个液压缸就可以做出一套制动系统来，并且有四套制动系统，有一个出了问题，还有三个可以工作，现在我们的燃油系统只有双管路，坏了一个就只有一个，两个制动器，这样制动容余也可以更大一点。

第二是所谓的动力传动系统，从目前来讲，只要是电动汽车，都是电机起步，发动机、怠速等都没有了，你为了节能，传动效率要求也是非常高的，因此，在真正进入新能源汽车时代，现在我们燃油汽车上普遍应用AT自动变速器基本就没有用了，这对做AT的企业来讲，真正进入新能源，我估计那样的企业必须得转型，从适合于电动汽车的自动变速系统来讲，今后最有前景的很可能就是这种AMT，机械式自动变速系统，因为它的传动效率最高，并且在真正电动车时代，你的档位数相比燃油汽车也可以大幅度降低，在这样的情况下，它就变得最有前景。

当然，CVT无级变速系统也是可以应用的，另还有一种电传动无级变速系统，EVT，这里就没有时间展开再说了，我这里展示的是我们自己开发的一种基于AMT的混合动力系统，现在也都用在大客车上，从应用效果来讲也还不错。

最后一种是所谓的转向系统，要进入电动汽车时代，电动车节能的另一块也就是发动机的怠速停机，因为在我们传统燃油车上很多液压动力转向系统，液压是靠发动机带着转的，真正进入电动车时代，要是没有电动转向系统，你在发动机，哪怕停车的时候，或者刹车制动能量回收的时候，发动机必须运转，要不然你的转向系统就会失灵了，所以必须得开发这样一个转向系统，从我们目前的转向系统来讲，一种是所谓的ETS，电动助力转向系统，经济型轿车上已经有了一定应用了;第二种是电动液压转向系统，最后它还是液压助力，只不过高压液压源是靠电机提供的。尤其是在大型商用车的情况下，一个重型卡车或公交车，助力系统需要三到五千瓦，假如直接用ETS，我们的助力电机也会做到5千瓦，这样价格就会非常贵，假如采用储能式的液压系统，就会大幅度降低成本;第三种是线控动力转向系统，时间关系，今天我就不展开介绍了。

我的介绍主要是这些，最后根据我前面说的，差不多就是一些结论：

第一，发展电动汽车的目的，为了节能、减排，最终还是为了解决能源安全的问题，我觉得这是一个趋势，所以我们必须得做这块工作;

第二，从目前及未来几十年，我自己感觉，由于混合动力汽车的能源利用率最高，并且可以实现超低排放，价格增加有限，在未来十几年、二十几年，我估计还是混合动力为主的市场。

结论：

不管开发什么样电动汽车，底盘系统的共性零部件都是要做的，也就是我们国家目前底盘系统的共性零部件大幅度滞后，以至于我们国家自己开发出来的混合动力汽车节能效率经常只有百分之十几、二十，最主要就是由于底盘系统共性零部件大幅滞后造成的，所以在这方面的工作要下大力气。

我的演讲就这些，谢谢。