水氢汽车或将解决电动车安全与里程矛盾密度板

2020-05-22 06:35

在今年电车资源主办的新能源汽车高峰论坛上,中国工程院院士杨裕生表示“纯电动车未必是最终目标”。他认为,电动汽车要卖得出去,不论高速或低速,必须减少电池用量,提高安全性,降低车价;而不是片面追求长里程纯电动、多装电池,或拼命提高比能量、增加危险性。

2019年或许是新能源(含替代能源)汽车从一枝独秀转向多花齐放的起点。2018年底,《汽车产业投资管理规定》明确指出“纯电动汽车投资项目是指以电动机提供驱动动力的汽车投资项目,包括纯电动汽车(含增程式电动汽车)、燃料电池汽车等投资项目。”这意味着,以电动机提供驱动动力的汽车在未来将发挥举足轻重的作用。

增程式方案解决电动车发展瓶颈

杨裕生院士通过对纯电动车的技术现状和瓶颈进行分析,认为增程式电动车可以解决纯电动瓶颈的市场化方案。

首先,锂电池技术原因造成电动汽车频发燃烧。电动汽车起火的第一个原因是电池技术原因,主要采用了三元锂离子电池。Tesla用三元电池,到前年年底烧车十几辆。2018年特斯拉又烧5车,5月烧的ModelS两车,3死1伤。三元锂离子电池火势蔓延太猛,来不及逃生、救援。杨裕生表示,目前三元锂离子电池的检测标准取消了动力电池针刺实验项目,竟然允许在乘用车上敞开使用,甚至可在商用车上用,这是蛮干。此外,电池正极上的氧化剂不同,发生热失控的温度不同,正极材料热失控温度越低,电池的安全性越差。杨裕生认为,三元正极电池安全性最低。中外车辆燃烧事故概率也说明,三元电池难脱干系。

三元锂离子电池安全性何以低于其它电池?杨裕生表示,电池组像汽油箱那样,是一种含高能物质的部件;是电动汽车安全性问题的主要诱因。锂离子电池中的电解液是用易燃的溶剂配制而成;正极氧化剂和负极还原剂只隔一层微米级厚的隔膜,内短路则生热;为求高比能量,隔膜更薄,越易内短路。充放电时,电池内阻生热;高功率时生热更多;在达到一定温度时,正极上的氧化剂易与电解液发生化学反应,尤其是三元材料还会分解出氧,在达到一定温度时,正极上的氧化剂易与电解液发生化学反应,大量的化学反应热容易造成热失控,产生大量气体,气压升高造成电池破裂、燃烧。

其次,不同的发展路线,安全与纯电动里程矛盾的尖锐程度不同。目前,中国以长里程纯电动车作为发展重点,带来许多问题。长里程纯电动车有五大焦虑:1.里程焦虑:需多带电池,仍怕断电;车重,不节电;夏热、冬冷空调的用电严重缩短里程。2.安全焦虑:电池多,比能量又要高,危险性大,安全与里程矛盾尖锐。3.充电焦虑;充电桩要密,费钱要地,仍难符合要求。4.价格焦虑:电池用量大,车辆价格高,竞争力低。5.电池焦虑:电池寿命短于整车,第二三套电池要用户另出钱。杨裕生认为,补贴停止后,里程越长、原补贴越高的车就越难卖出去。目前只宜做耗电少、安全与里程矛盾小的微小型电动车。

再次,补贴政策引导重金补贴长里程纯电动车。目前,电动汽车补贴与纯电动里程挂钩,逼出“人造三元风”;补贴还与电池比能量挂钩,诱出三元电池镍用量增多,离开333,逐步走向523、622、811;能量密度越高危险性越大。在有些人的观念中,纯电动里程应该追赶燃油车,这就导致过度多装电池,安全性于是下降。

最后,电动汽车发展的主要矛盾是安全与里程的对立。现在,里程作为矛盾的主要方面,安全性作为次要方面,是频发烧车的思想方法原因;也是造成发展路线、政策、技术发生问题的根源。杨裕生认为,新能源汽车发展路线和政策,误导大用、急用三元锂离子电池,激化了安全与里程矛盾。其后果是,电动汽车烧车事件频发;车重,耗电多,实际排放重,背离了电动车节能减排宗旨。

基于以上几个方面对纯电动车的思考,杨裕生院士认为用增程技术解决纯电动车五大焦虑,市场化最可行。

水氢机解决电动车安全与里程矛盾

水氢汽车是以水氢机模块发电,给电动机提供驱动动力,进行增程或者直接驱动的汽车。它具有内燃机汽车一样的续航能力却没有排放;具有传统电动车的环保性和便捷性却没有充电难题;具有氢燃料电池汽车一样的绿色动力却没有加氢难题。

水氢机模块是专门为电动车研发的一套注重安全性、实用性和环保性的供电系统,由动氢模块、燃料电池发电模块及智能控制模块组成,动氢模块以甲醇水为原料进行催化重整制氢并提纯,燃料电池发电模块利用现制高纯氢发电,智能控制模块则实现在同一系统中即时制氢并发电,整个制氢发电过程均为电化学反应。具有体积小、寿命长、效率高、性能稳定、运行时间长、安全环保等特点。

水氢机模块在跟电动车配套应用过程中,除了可以作为动力源直接为电机供电外,还可以作为增程系统为锂电池补电再给电机供电。

由于水氢机模块在放电的过程中是匀速的,而汽车在行驶过程中会有峰值电流,为了保证水氢汽车的舒适体验效果,水氢机模块可以与锂电池匹配使用。如何协调水氢机模块与锂电池的智能供电,从而使水氢汽车有极具竞争力的续航里程和成本优势则是一个重要的研究课题。

水氢汽车的充放电功能是消费者关注的焦点,主要分为停车时、行车时和移动补电三种状态。

停车时,水氢机模块自动切换为直流方式对电动车进行快充,充电功率可调,试验阶段为保证安全,设置的充电功率较小约4.5kW,达到满电,接触器会自动断开连接,没有过充的安全隐患。

行车时,动力锂电池和水氢系统同时给车供电,SOC下降速度明显变慢,续航历里程增加,按照传统燃油车50L水氢燃料(甲醇水混合溶液),可增加续航里程约450公里。瞬间提速时,电机需要电力急、大,水氢机和动力电池一起供电;电力需求正常时,以水氢供电为主;整车电力需求较少时(如慢行),水氢机可给电池回充电。

水氢汽车可在行驶中充电,增加续航里程,同时兼具移动补电车功能,可根据不同车型调整功率,给其他电动汽车充电。若遇上电动车急需充电,水氢汽车也可切换为通过直流充电口对外充电模式,可将水氢动力模块的电能通过充电枪传输到其他电动车。

因此,水氢机在电动车上的应用解决了纯电动车的五大焦虑。只要原料箱中有充足的水氢原料即可保证水氢汽车的续航能力,它还可有效缓解充电基础设施覆盖不足的问题,减少充电设施的投入。

小结

1. 电动汽车发展的主要矛盾是安全与纯电动里程间的矛盾。

2.水氢汽车是以水氢机模块发电,给电动机提供驱动动力,进行增程或者直接驱动的汽车,是未来的发展主力。

3.电动汽车要卖得出去,必须坚持节能减排的宗旨,并且解决好安全与里程的主要矛盾。可靠方法:大力发展水氢技术,用于各种电动车的增程。

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