中國將在奧運(yùn)會(huì)的核心場(chǎng)館區(qū)內(nèi)第一次實(shí)現(xiàn)交通的零排放，500多輛各類電動(dòng)汽車將為中外運(yùn)動(dòng)員、貨物運(yùn)輸提供服務(wù)——兩會(huì)期間，中國科技部部長萬鋼曾如是表示。
其實(shí)，自1972年慕尼黑奧運(yùn)會(huì)以來，幾乎每屆奧運(yùn)會(huì)都會(huì)有電動(dòng)汽車亮相，以展示主辦國科學(xué)技術(shù)和環(huán)保技術(shù)的最新成就。
將在北京奧運(yùn)會(huì)上亮相的電動(dòng)汽車“家庭成員”眾多，它們究竟有多先進(jìn)？為了管中窺豹，記者帶大家去領(lǐng)略一番其中的重要一員——我國自主研發(fā)的鋰離子動(dòng)力電池客車。
綠色科技——
讓公交車拔去“黑尾巴”
在北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛工程技術(shù)中心院外，停著一輛公交車。但這可不是普通的公交車，而是我國首批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)客車中的一輛，自2001年起，它就已經(jīng)開始在北京公交121線路上運(yùn)行了。
“電動(dòng)客車自試運(yùn)營以來，其車輛加速度、最高車速、續(xù)駛里程均達(dá)到了燃油公交車的水平�！彪妱�(dòng)大客車開發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、北京理工大學(xué)副校長孫逢春教授介紹說，由于沒有了發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)客車在行駛途中，真正實(shí)現(xiàn)了零排放、零污染，可以讓公交車拔去“黑尾巴。”
也正因如此，這種電動(dòng)車被大家形象地稱為“綠色電動(dòng)車”。
這種“綠色”是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
“技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)有二：”，孫逢春攤開一幅電動(dòng)客車的內(nèi)部構(gòu)造圖，向記者解釋說，“電動(dòng)汽車有兩大關(guān)鍵系統(tǒng)相異于傳統(tǒng)汽車：動(dòng)力系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)。”
首先需要攻克就是動(dòng)力系統(tǒng)——電動(dòng)客車的“心臟”。
“與傳統(tǒng)汽車不同，電動(dòng)汽車不直接使用燃油，全部或部分由電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)”，負(fù)責(zé)動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)的北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛工程技術(shù)中心副主任張承寧教授介紹說。
“1994年項(xiàng)目開始時(shí)，國內(nèi)外在這方面一直鮮有突破�！庇谑�，項(xiàng)目組便從研究已有的電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)做起，力圖研發(fā)出適合電動(dòng)大客車使用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
“美國的動(dòng)力系統(tǒng)是交流系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是重量輕、體積小、轉(zhuǎn)速高；缺點(diǎn)是低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩小，使得車的爬坡能力差，只有在中間這段速度效率比較好；日本、德國等的電機(jī)系統(tǒng)也存在著高效工作區(qū)比較小、成本高等通病。”說起各種電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的個(gè)中優(yōu)劣，孫逢春可謂是了如指掌。
“后來，我們發(fā)現(xiàn)無軌電車的系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車非常合適——它是串激系統(tǒng)，有低速轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也明顯——效率較低，只能達(dá)到約70％，也就是說，30％的電都浪費(fèi)掉了，而對(duì)于電動(dòng)汽車而言，其電能非常寶貴�！�
“稀土永磁電機(jī)的缺點(diǎn)是低速時(shí)轉(zhuǎn)矩小，但效率非常高，而且我國稀土資源比較豐富。”
孫逢春從中得到啟發(fā)，“能不能把無軌電車的這套控制系統(tǒng)和我國的稀土永磁電機(jī)的高效率都借鑒過來，用到電動(dòng)汽車的電機(jī)里面？”
這種設(shè)想最終轉(zhuǎn)變成了孫逢春帶領(lǐng)的課題組首創(chuàng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)續(xù)流增磁理論。這套系統(tǒng)僅用了2只大功率電子器件IGBT，而美國的交流系統(tǒng)，則要用7只這種昂貴器件，相比之下，成本低了很多。
“這套動(dòng)力系統(tǒng)是我國完全原創(chuàng)性的發(fā)明，形成了相對(duì)完整的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果體系，獲2004年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)�！睂O逢春介紹說，“它的控制系統(tǒng)簡單，效率高，容易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。同時(shí)，節(jié)能效果明顯，在整車耗電方面，同樣大小的車，它只有國內(nèi)外裝其它系統(tǒng)的車的一半。”
動(dòng)力系統(tǒng)解決了，但還有一個(gè)難題——能量管理系統(tǒng)，其核心就是電池。若無法解決電池缺陷，電動(dòng)汽車就只能停留在“概念車”的階段。
據(jù)介紹，十幾年前，日本索尼公司首先研制成功鋰電池，并形成壟斷局面。但當(dāng)時(shí)使用的鈷酸鋰材料的熱穩(wěn)定性差，存在著易燃易爆的致命弱點(diǎn)，經(jīng)過科技工作者不懈努力，我國中信國安盟固利電源等公司終于研制出以錳酸鋰為正極材料的100Ah動(dòng)力鋰電池，避免了鈷酸鋰電池的缺點(diǎn)。
這一研制成功，也使得我國的電動(dòng)汽車終于成為了行駛在馬路上的現(xiàn)實(shí)版本。
自2001年起至今，已累計(jì)有超過20輛電動(dòng)客車投入運(yùn)行。一度被質(zhì)疑的電動(dòng)客車速度慢、電池壽命短等問題已得到較好地解決。去年夏季考核運(yùn)營結(jié)果也表明，整車在高溫高濕條件下能滿足正常運(yùn)營要求。
“2008年夏天，北京奧運(yùn)會(huì)召開時(shí)，將有50輛裝備鋰離子電池的純電動(dòng)客車在奧運(yùn)中心區(qū)服務(wù)，這將是國際上第一次大規(guī)模使用鋰離子電池電動(dòng)客車�！睂O逢春說。
如何運(yùn)營——
電動(dòng)客車實(shí)現(xiàn)整車自動(dòng)化
我們的手機(jī)充一次電，大約需要兩個(gè)小時(shí)，如此大容量的電動(dòng)客車，電池充一次電需要多長時(shí)間？能不能快速完成？假如充電所需時(shí)間較長，如何保證電動(dòng)客車運(yùn)行不脫節(jié)？
“這就需要一個(gè)系統(tǒng)，能隨時(shí)解決電池沒電的問題。”孫逢春說。
“回想15年前的傳統(tǒng)燃油車，大卡車在長途出差時(shí)，后備貨箱里都要放好幾個(gè)油桶——加油站太少了。而加油站就是支撐傳統(tǒng)燃油車能夠普及的系統(tǒng)、平臺(tái)。電動(dòng)汽車的發(fā)展也需要這樣一個(gè)能夠支撐汽車自由自在運(yùn)行的服務(wù)體系。”
看著記者的一臉疑惑，孫逢春展示了他的解決方案：“電動(dòng)汽車駛?cè)氤潆娬�，兩只機(jī)械手便將汽車底盤里的電池組取出放入待充通道，隨即從已充通道取下?lián)Q入充滿電的電池組。整個(gè)過程只需要約8分鐘。一次充電可行駛200公里以上，時(shí)速可達(dá)80公里/小時(shí)。在換電池的過程中，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地把相關(guān)數(shù)據(jù)用無線傳輸和管理中心交換，比如何時(shí)、何地?fù)Q的，價(jià)錢是多少等。而這些技術(shù)都是現(xiàn)成的�！�
負(fù)責(zé)整車設(shè)計(jì)研發(fā)的北京理工大學(xué)林程教授不無得意地說：“我們研發(fā)的智能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)使得電動(dòng)客車實(shí)現(xiàn)整車信息化和自動(dòng)化。到時(shí)候，即便車上哪一塊電池出了問題，我們也能遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控�！�
“奧運(yùn)會(huì)對(duì)于電動(dòng)大客車來說，不是一場(chǎng)‘秀’，而是一個(gè)展現(xiàn)中國標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)會(huì)。我們要告訴全世界，電動(dòng)車應(yīng)該這樣運(yùn)行�！睂O逢春豪氣沖天。
賽后利用——
將主要應(yīng)用在城市公共服務(wù)用車
“到時(shí)，在奧運(yùn)中心區(qū)，奧運(yùn)官員、教練員、運(yùn)動(dòng)員將聽不到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轟鳴，聞不到汽車尾氣�！睂O逢春說，“賽后，這50輛奧運(yùn)電動(dòng)客車將作為北京專線旅游車。奧運(yùn)后，我們還將在市政府的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，計(jì)劃把北京的環(huán)衛(wèi)車逐步電動(dòng)化�！�
“我們十幾年的努力換來的不是‘花瓶’”，孫逢春強(qiáng)調(diào)。
最近，孫逢春等人更加忙碌了，他們不僅要搞研究，還要接待來自天津、沈陽、大連等城市的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專家，還有泰國的公司代表。這些來訪者只有一個(gè)目的，就是希望開展合作，應(yīng)用北京的電動(dòng)客車技術(shù)。
看來，還沒有等奧運(yùn)會(huì)開始，一些有先見之明的人士就已看到電動(dòng)客車產(chǎn)業(yè)化在中國的前景了。
采訪中，孫逢春算了一筆賬：歐4標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)低地板大客車一輛車價(jià)值110萬元，同配置的未配電池的電動(dòng)低地板大客車價(jià)值100萬元。目前的鋰電池售價(jià)在40萬-60萬元，批量生產(chǎn)后價(jià)格可以控制在30萬元左右。單從價(jià)格上比較，似乎傳統(tǒng)客車更有優(yōu)勢(shì)。然而投入運(yùn)行之后，同樣是12米長的客車，傳統(tǒng)客車每百公里耗油30-40升，合人民幣200元；電動(dòng)客車每百公里用電110千瓦時(shí)，僅合30元左右。因此，假如拋開熱島效應(yīng)、環(huán)境排放等因素，單從經(jīng)濟(jì)上考慮，純電動(dòng)客車也占有很大優(yōu)勢(shì)。
鑒于電動(dòng)汽車的技術(shù)條件和特點(diǎn)，孫逢春預(yù)測(cè)說，占領(lǐng)以城市公交車、各種各樣的工業(yè)用車、生活用車為主的城市用車市場(chǎng)將是未來電動(dòng)車發(fā)展的主要目標(biāo)。
業(yè)內(nèi)人士預(yù)估，將來的電動(dòng)車市場(chǎng)會(huì)很大。美國、日本、加拿大等國外車商已采取行動(dòng)，期望參與奧運(yùn)電動(dòng)客車項(xiàng)目。
國外跨國公司往往資金、技術(shù)實(shí)力強(qiáng)大，通過合資進(jìn)行品牌蠶食，利用專利壟斷來圍剿中國汽車產(chǎn)業(yè)，因此，孫逢春領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)從一開始就十分注意保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并且制定了電動(dòng)大客車開發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
林程介紹說，“我們已經(jīng)建立了對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)保護(hù)，并制定了一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。國外車商電機(jī)、電池系統(tǒng)和充電機(jī)等配件要上整車，就得符合我國的標(biāo)準(zhǔn)體系。這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在時(shí)機(jī)成熟時(shí)就可以成為國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)甚至國際標(biāo)準(zhǔn)�！�
在傳統(tǒng)汽車業(yè)上，目前大部分的中國汽車市場(chǎng)被外國品牌占領(lǐng)。而電動(dòng)汽車領(lǐng)域?qū)χ袊鴣碚f是個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇，將使我國的汽車工業(yè)在下一輪競(jìng)爭中取得優(yōu)勢(shì)�！罢l掌握標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，誰就掌握未來�！睂O逢春對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展前景滿懷信心。
