電池還是硬骨頭
1947年,日產(chǎn)汽車公司發(fā)布其歷史上第一款由鉛酸蓄電池驅(qū)動的Tama電動汽車。62年后,它公開展示一款5座掀背兩廂純電動汽車Leaf(樹葉),宣稱這是世界上第一輛可交付日常使用的零排放車輛。
在今天全球汽車業(yè)正在展開的對未來新能源汽車技術(shù)的這場角逐中,日產(chǎn)押寶于電動汽車。眾所周知的是,在約10年前的上一次技術(shù)創(chuàng)新中,豐田依靠普瑞斯混合動力汽車而暫時領(lǐng)先。
2009年10月26日,主要負(fù)責(zé)EV、HEV車載電池研發(fā)工作的日產(chǎn)汽車公司EV科技研發(fā)部工程總監(jiān)宮本丈司接受《汽車商業(yè)評論》的采訪。他說,Leaf巡航里程可達(dá)160公里 。
1958年出生的宮本丈司畢業(yè)于日本東北大學(xué)電化學(xué)專業(yè),在23歲時加入日產(chǎn)汽車。他從1997年7月開始任日產(chǎn)汽車先進(jìn)技術(shù)研發(fā)部EV、HEV研發(fā)部經(jīng)理,值得一提的是,當(dāng)年這家汽車制造商推出全球第一輛裝備柱型鋰離子電池的電動汽車Prairie Joy。
宮本丈司的簡歷上寫著多個頭銜,除了現(xiàn)職外,他還是日本汽車工業(yè)會電動車輛技術(shù)部副部長,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省NEDO“Li-EAD”(新一代汽車用高性能蓄電系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)項目)技術(shù)委員。
Leaf的電池由其與NEC合資組建的AESC電池公司提供,電機和電控在現(xiàn)階段亦由公司內(nèi)部制造。宮本丈司說:“將來如果量產(chǎn)到一定規(guī)模,我們會考慮尋找合作伙伴。目前還沒有任何計劃。”
諸如此類不太確定的言語在訪談中多次體現(xiàn)?;蛟S因為大家談?wù)摰囊嗍且粋€不太確定的未來技術(shù),至少目前看來還不太成熟和可靠。即便如此,沒有人愿意做技術(shù)創(chuàng)新的旁觀者,不管是國外汽車公司,抑或中國汽車公司。
日產(chǎn)汽車為Leaf的量產(chǎn)化確定了時間表:2010年首先在日本和北美銷售,2012年將推向全球。宮本丈司確認(rèn),推向中國市場的時間是2011年,其追求的目標(biāo)是“在2012年后日產(chǎn)的電動汽車產(chǎn)量和汽車產(chǎn)量可以相互匹敵”。
不知道日產(chǎn)汽車是如何計算這個銷量數(shù)字的?!镀嚿虡I(yè)評論》推測,Leaf銷售的第一站日本,即有可能會成為日產(chǎn)汽車推廣電動汽車的大本營,在這里,政府的激勵措施和優(yōu)惠政策看得見摸得著。
對此,日產(chǎn)(中國)副總經(jīng)理中川恒彥是這樣解釋的:電動汽車和它的原型車之間的價差,日本政府負(fù)擔(dān)價差的一半,剩下的一半,其中的1/2由地方政府負(fù)擔(dān)。比如以騏達(dá)為原型車,如果其電動車售價20萬元,對于價差的10萬元,日本中央政府補貼5萬元,剩下一半的1/2由地方政府補貼,所以,用戶最終能以12.5萬元買到騏達(dá)電動車。
但是這樣的政策在中國還沒有,這一點,看看豐田普瑞斯在中國市場上的價格和銷量就知道。
2009年11月,雷諾-日產(chǎn)CEO卡洛斯•戈恩在中國舉行的“2009清潔能源國際峰會”也暗示,中國政府缺乏鼓勵私人購買綠色轎車的措施是造成日產(chǎn)對在華生產(chǎn)電動車持回避態(tài)度的原因。
以下是《汽車商業(yè)評論》就電動汽車的現(xiàn)狀和未來對宮本丈司的采訪節(jié)錄,中川恒彥在采訪中也作了相應(yīng)補充。
全球應(yīng)統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
不管是日本、美國還是歐洲,現(xiàn)在都沒有一整套完備的電動車標(biāo)準(zhǔn)體系存在
《汽車商業(yè)評論》:在選擇技術(shù)路線時,豐田和本田側(cè)重于混合動力,日產(chǎn)選擇的是純電動車,日產(chǎn)做此選擇的原因是什么?日產(chǎn)的層疊式鋰離子電池正極材料是錳,這類電池性能如何?
宮本丈司:我先說一下純電動汽車的優(yōu)點。第一,它實現(xiàn)了真正的零排放。第二,它是電力驅(qū)動,只要有電源,都可以用。
它的缺點也顯而易見,就現(xiàn)階段的技術(shù)水平而言,它的續(xù)行里程不長,如日產(chǎn)Leaf是160公里。至于將來的技術(shù)會發(fā)展到什么程度,現(xiàn)在還不好說。
如果我們把現(xiàn)有車型都換成電動汽車,至少在現(xiàn)階段,我認(rèn)為有困難,如旅行車很難做成電動汽車,因為它需要長距離,還有跑車,也有困難。現(xiàn)在是傳統(tǒng)汽車和新能源汽車共存的時期。但如果考慮到二氧化碳減排目標(biāo),我們就需要考慮應(yīng)該普及多少輛電動汽車。
成本問題也是缺點。如果電動汽車整體價格不降到和普通汽車相同的話,它就很難普及,也很難達(dá)到二氧化碳的減排效果。我們從可靠性、耐久性和成本系統(tǒng)綜合考慮后,選擇了現(xiàn)在的錳酸鋰電池。
我希望您不要誤解,其實日產(chǎn)汽車從來沒有講過不做混合動力汽車。從投入研發(fā)的資源分配看,我們現(xiàn)在投入到混合動力汽車和電動汽車的力量是均等的?;蛟S因為我們對純電動汽車研發(fā)投入的精力,比別的公司相對更多一些,顯得我們有些偏向。在Leaf電動汽車導(dǎo)入中國市場的同時,我們也會同時考慮導(dǎo)入混合動力汽車。
Leaf的電池是日產(chǎn)跟NEC合作生產(chǎn),其他關(guān)鍵部件如電機、電控是自己生產(chǎn)還是合作生產(chǎn)?
宮本丈司:電機、電控和逆變器在現(xiàn)階段我們打算公司內(nèi)部制造,但將來如果量產(chǎn)到一定規(guī)模,我們會考慮尋找合作伙伴,目前還沒有任何計劃。
從技術(shù)角度分析,日產(chǎn)純電動汽車的產(chǎn)業(yè)化有無時間表?
宮本丈司:2010年Leaf首先會在日本和北美銷售,2012年將推向全球,推向中國市場的時間是2011年。我們在每個國家每個地區(qū)都設(shè)定了時間表。我們的目標(biāo)是,2012年后日產(chǎn)電動汽車產(chǎn)量和汽車產(chǎn)量可以相互匹敵。
將來日產(chǎn)還會推出純電動英菲尼迪和商用車,因為牽涉到產(chǎn)品戰(zhàn)略問題,我還不能向您詳細(xì)說明。
中國正在進(jìn)行電動汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定,上次工信部跟日產(chǎn)汽車簽訂備忘錄時曾說過,會在技術(shù)方面提供一些幫助,這方面進(jìn)展情況如何?
宮本丈司:如果各個國家都制定不同的標(biāo)準(zhǔn),對廠家的發(fā)展可能是個商業(yè)壁壘,我們希望能在全球范圍內(nèi)實施統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此,這不僅僅只是中國和日本之間的一個標(biāo)準(zhǔn)交流,而應(yīng)該是全球范圍內(nèi)的一個交流,比如像IEC或ISO類似的組織。我知道的是,中國政府相關(guān)人員和這些組織也保持有聯(lián)系和溝通。
中川恒彥:我想追加說明的是,不管是日本、美國還是歐洲,現(xiàn)在都沒有一整套完備的電動車標(biāo)準(zhǔn)體系存在。正因為這樣,日產(chǎn)汽車和中國汽車技術(shù)研究中心合作,對全球政策標(biāo)準(zhǔn)體系展開了一次調(diào)查,目前調(diào)查已結(jié)束,這次調(diào)查所形成的報告將作為標(biāo)準(zhǔn)制定的基礎(chǔ)。
在新能源汽車發(fā)展過程中,政策扶持是關(guān)鍵。您認(rèn)為就純電動汽車的發(fā)展而言,最迫切需要解決的問題是什么?
中川恒彥:電動汽車普及初期的成本較高,為讓普通用戶購買電動汽車,我們希望能得到政府的補助金,即扶持政策。
另一個重要的問題,就是基礎(chǔ)設(shè)施,家庭充電以及一些辦公樓的基礎(chǔ)設(shè)施的建立,也需要政府支持。
那么在推動電動汽車過程中,最大的難點是什么?日產(chǎn)汽車如何應(yīng)對?
中川恒彥:最大的難點還是成本。在技術(shù)發(fā)展過程中,成本仍然是最大的障礙。
如何解決成本問題?我們現(xiàn)在做的工作,首先在設(shè)計上,盡量尋找性價比最好的材料,做到最經(jīng)濟化。其次,研究電池再利用的商務(wù)模式。此外,為使電動汽車量產(chǎn)化,我們也正在和各地政府協(xié)商,希望能得到他們的支持,這些都是我們?yōu)榻档统杀舅龅囊恍┡Α?/p>
錳酸鋰電池目前最好
至少在現(xiàn)階段,磷酸鐵鋰電池材料本身的安定性還沒辦法解決
《汽車商業(yè)評論》:動力電池在批量生產(chǎn)過程中,如何保證產(chǎn)品一致性?
宮本丈司:產(chǎn)品一致性是電池生產(chǎn)過程中一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié),我們在生產(chǎn)環(huán)節(jié)方面的控制非常謹(jǐn)慎,這又回到日產(chǎn)為何選擇錳酸鋰電池,而非在中國呈主流的磷酸鐵鋰電池話題上,我們是從材料品質(zhì)的穩(wěn)定性來考慮的。我們認(rèn)為,至少在現(xiàn)階段,磷酸鐵鋰電池材料本身的安定性還沒辦法解決。
鈷酸鋰和磷酸鐵鋰都可能會出現(xiàn)內(nèi)部短路、過熱,甚至爆炸的情況,日產(chǎn)使用的錳酸鋰電池會不會出現(xiàn)這種情況?如何預(yù)防?
宮本丈司:電池內(nèi)部的電解液類似于汽油、煉油等液體,本身就具有可燃性,電池被破壞以及在非常極端的情況下,肯定會燃燒。
但對于電解液的選擇,每個廠家稍微有些不同。日產(chǎn)研發(fā)的層疊式鋰離子電池組有個類似于殼狀的裝置,具有保護機能,能保證某個電池組里某個電池單元發(fā)生問題時不涉及到其他電池單元。
相比較而言,錳酸鋰電池材料發(fā)生問題的幾率更低。它的安全性,不是一兩句話所能講完的,總之,我們從最小的電池單元開始,到每個電池模塊、每個電池組,乃至電池安裝的位置,都設(shè)置得有保護措施。
中國有種說法,磷酸鐵鋰電池很安全,實際上它只能說明這個磷酸鐵鋰的正極材料很安全,并不代表整個電池組的安全,更不能保證整輛車的安全,這跟設(shè)計有較大關(guān)系。
通用雪佛蘭VOLT也是從之前的磷酸鐵鋰電池傾向于現(xiàn)在的錳酸鋰電池,是不是可以說業(yè)界認(rèn)為錳酸鋰電池是目前最好的正極材料?
宮本丈司:從結(jié)果上來看,業(yè)界可以這樣理解。
我們知道,如果使用快充系統(tǒng),30分鐘就能充到80%的電量,但如果頻繁地使用快充系統(tǒng),會不會影響到電池的使用壽命?
宮本丈司:我們根據(jù)美國USLA4工況來做分析,也就是,在正常的上下班工況下,電池使用5年后還能保持80%的容量。
至于你提到的每次都用快速充電的方式,這種情況下,電池肯定會比正常充電短命很多,但具體是多大數(shù)字,我們沒做過試驗,沒法回答。
電池也會受溫度的影響,如果Leaf推廣到中國的東北去使用,其產(chǎn)品壽命會不會受影響?
宮本丈司:實際上高溫和低溫相比,高溫帶來的問題更多。因為電池過熱,會加速電池老化和整體壽命。但在溫度低的地方,比如投放到中國東北地區(qū)的車輛,我們會加裝一個加熱器。我們在研發(fā)中就考慮了這些問題。
至于在惡劣條件下,我們?nèi)绾巫岆姵貕勖3衷瓲钌踔裂娱L,這是我們正在研發(fā)中的課題。
電池在制造過程中以及廢棄后都會產(chǎn)生污染,日產(chǎn)如何解決這個問題?
宮本丈司:如果非法棄置電池,那肯定會造成非常大的環(huán)境問題。日產(chǎn)的做法是,在設(shè)計階段就考慮電池的再回收系統(tǒng)和再利用系統(tǒng),同時在銷售時還會有整體的管理系統(tǒng)。
未來幾年,日產(chǎn)汽車在電池這塊有何具體目標(biāo)?
宮本丈司:只要是開發(fā)電動汽車,續(xù)行里程的問題就會一直存在,我們希望能提高能量密度。對能量密度的具體目標(biāo)不好說,我當(dāng)然希望越大越好。另外一個永遠(yuǎn)的課題,就是電池劣化,正常情況下電池也會劣化,怎樣減緩其劣化速度,提高壽命,也是我們研發(fā)的重要課題。我說的只是兩個方向,而針對這兩個方向的研究有無數(shù)種,日產(chǎn)汽車也在做很多研究。
在電池管理系統(tǒng)方面,日產(chǎn)汽車有何經(jīng)驗值得借鑒?
宮本丈司:一輛電動汽車上的電池單元有100個至200個,而且每個電池單元的狀態(tài)都不同,所以管理非常重要。我們的系統(tǒng)是要監(jiān)控每個電池單元的不同情況,以便發(fā)生問題時對它做補正和修正。但這也并非你想象的那樣,不論多大情況的偏差我都可以控制,不是這樣的。我們必須保證電池的品質(zhì)在一定范圍內(nèi),才能通過電池控制系統(tǒng)來控制整體的安定性。作為電池組,它里面有很多個電池單元,如果電池單元本身的品質(zhì)就不安定,就沒辦法做成一個電池組。對日產(chǎn)來說,我首先要做好電動汽車電池單元,這是最基礎(chǔ)的一步,也是最重要的一步,也是做好電池管理系統(tǒng)的大前提。
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