日本新能源调研之二

日本新能源调研之二—技术路线之争：HEV、EV、燃料电池；镍氢与锂电池对于未来汽车行业的发展方向究竟是混合动力车(HEV)、电动汽车(EV)还是燃料电池汽车(FCV)，日系企业本身存在分歧；以丰田本田为代表的一派认为混合动力车已经能够满足目前要求，经济性和性能也达到了较好的平衡；而长期看燃料电池车将成为下一代汽车标准；而在HEV方面没有技术优势的其他车厂则想避开丰田在HEV方面的专利保护和产业优势，直接发展电动汽车(EV)则是顺理成章的选择。方面，丰田优势明显，已经在技术上形成了一定的专利门槛，根据公司自己的说法，包括本田和通用的HEV车型都使用了大量丰田的专利。由于本田自己的产业优势所在，因此其看好混合动力甚于电动汽车是顺理成章的；除此之外，电动车的价格太贵、纯电动车消耗贵金属量和稀土太大、续航能力低都是丰田不看好纯电动车的原因；而从日产等企业的角度看，迅速发展纯电动汽车以避免被丰田在HEV领域拉开太大差距则是目前的竞争策略。根据不久前的41届东京车展上的消息，日产将要以量产为目标投放四个车型；从长期看，目前的HEV和EV都无法实现长距离运行，因此发展燃料电池成为日本企业的终极选择，尽管目前仍存在成本昂贵、技术不成熟、加氢站建设困难等因素，支持燃料电池汽车的厂商，包括丰田认为混合动力车HEV→插电式混合动力车PluginHEV→燃料电池车FuelcellVehicle是比较理想的技术迁移路径；电池技术方面，丰田则认为充电一次行驶30KM的通勤用HEV已经可以满足多数人的日需要，要达到这一目标，镍氢电池已经足够，不需要冒险尝试锂电池；事实上，目前按照Prius的车身，就算装满锂电池也只能跑200公里，到不了500km的续航距离，因此，“目前镍氢电池已经够用，锂电池替代镍氢的必要性不大”；对于中国这样主要依靠火电的大国，他们认为发展纯电动车意义不大，一则中国地域广大，EV续航距离太短；更重要的是，依靠高污染高排放的火电来驱动汽车，一边减一边排，没有意义。相反，像法国这种以核电为主的国家，由于夜晚电力过剩，用来充电经济性比较强，从这个角度看，法国雷诺发展EV有一定天然优势；至于日产，由于政府关系较好，能够争取到政府对EV的支持政策，也有可能发展起来要提高能效，除了电池材料的选择外还要做很多工作，比如选择摩擦力更低的HEV专用轮胎能够省油10%；大灯和仪表盘都采用更节能的LED等，这些都能够增加续航力，减少能耗；其他领域：HEV里的高压大容量IC元器件也是技术含量较高的部分，目前日本电装和三菱等企业在这一领域占据垄断地位，利润空间可观；未来实现自驱动轮毂的话，其电机也是值得关注的领域；另外，自身资源匮乏使得日本企业一直担心原材料的供应，包括锂、钴、稀土等。Prius近况全面改进后的普锐斯燃效为38.0km/L，由于采用的是10及15模式这种面向日本国内的检测方法，因此很难与其他车型进行对比，但公司表示“作为量产汽油车达到了全球最高”；混合动力系统与上一代车型基本相同，但在马达与动力分配机构之间增加了1级减速箱。由此，将马达的最高转速从上一代的6500rpm提高到了1万3900rpm。马达采用了也适用于纯电动汽车（EV）的60kW输出功率，是本田“Insight”的6倍。如果按下“EV模式”开关，则可在马达驱动下，以最高55km/h的速度行驶最长2km的距离。在通常模式下，如果保持慢加速，则加速到约70km/h为止无需启动发动机。混合动力系统的开发思路是“彻底停止发动机”。这与Insight“不是停止发动机，而是关闭阀门”的做法形成鲜明对照。为此，该车型将水泵及空调压缩机改为电动，并从曲轴上去掉了传动带。由于在电池余量充足的情况下可随时启动空调，因此，可取消发动机而无需担心空调。利用压缩机为电动式的特点，可用与开启车门锁时同样的遥控开关来启动空调。由于不起动发动机、没有误起动之虞，因而这种方式在该车型上得到采用。这种方式有以下一些限制：必需在离B立柱上的传感器0.7～1.0m的距离内才能使用，为防止电池消耗最多只工作3分钟左右。尽管如此，与打开车门、坐上座席、踩制动器、起动发动机后空调才开始运行的上一代车型相比，舒适性还是得到了提高；空调还做了另一项改进，在车顶以选配方式设置太阳能电池，以驱动原本就有的风扇用于空调，借此在日照充足时进行换气，降低空调的负荷；该车的车架采用新MC，前轮的转向节在AurisCorollaRumion车型中为铸铁造，此次将其改为铝合金造，从而减轻了重量。富士重工的富士重工业公布了前后轮各配备一个马达的双马达式混合动力概念车HybridTourerConcept，其特点在于拆除后轮马达系统后可简单地转换为小型车混合动力系统。而且，如果拆除发动机等前轮马达系统，并且加大后轮马达功率，该车还可以轻松扩展为电动汽车。混合动力系统为串并联方式，由容量为1kwh的锂离子充电电池和前、后方马达系统组成。“除提高约50％的燃效外，四轮驱动还能够提供更好的行驶性和驾车乐趣”；前方系统包括2L排量发动机、与发动机直接连结的10kW小功率驱动/再生马达、与马达相连的无级变速箱（CVT）、离合器等。CVT与左右轮车轴借助离合器连接。当松开离合器，利用发动机带动马达时，马达能够发挥发电机的作用，向锂离子充电电池充电，同时带动后方马达行驶。即串联方式；踩下离合器时则是发动机与马达带动前轮的并联方式。发动机采用了目前正在开发的直喷式水平对置涡轮增压发动机。CVT与“力狮”、“EXIGA”相同。这种前方系统单独使用可以称之为单马达式并联方式混维持增持评级——可再生能源行业研究报告敬请参阅最后一页之特别声明3合动力系统。后方系统配备了20kW功率驱动/再生马达。用以驱动后轮。概念车的前、后方系统通过传动轴连接，基本为四轮驱动。行驶模式大致分为四种。分别是两种驱动模式和减速时的两种再生模式。各模式都主要使用后方马达。这是因为前方马达与发动机直接连结。因此，马达工作时会带动发动机，效率低于后方马达。两种驱动模式分别是：（1）在起步到低速行驶期间松开前方的离合器，单独使用后方马达行驶的EV行驶；（2）在上坡等需要大驱动力的路段，踩下离合器带动前方发动机和马达的四轮驱动。两种再生模式分别是：（1）在减速等加速度较小的情况下，松开离合器，由后方马达单独承担再生工作；（2）在加速度较大的情况下，踩下离合器，由两个马达共同完成再生工作。使用再生模式可以使燃效提高10％以上。不使用Pt的燃料电池大发工业目前正在研究使用水合肼（N2H4・H2O）的燃料电池车，与此前使用氢燃料的燃料电池相比，其燃料电池不仅能够使用载量小的液体燃料，而且无需铂（Pt）等昂贵的贵金属催化剂；其特点在于使用阴离子交换膜，而不是现有使用氢燃料的固体高分子型燃料电池（PEFC）常用的阳离子交换膜。采用OH-，而非质子（H+）从空气极到燃料极移动的方式发电；燃料电池组中的反应要求向燃料极供应水合肼，向空气极供应空气和水。因此，在空气极需要使用加湿器供应空气。反应后，由于燃料极一侧会生成氮和水，空气极侧会产生穿透电解质膜的水合肼，因此，燃料电池配备了气液分离器和分水器；水合肼不仅能量密度高于气态和液态氢，而且燃料电池电动势约为1.6V，比氢高2.5倍。与汽油发动机相比，虽然能量密度只有汽油的1/3左右，但是，由于发动机效率仅为百分之十几，因此，只要把燃料电池的效率提高到发动机效率的3倍左右，行驶性能就有望与发动机相当。