纯电动车未必是最终目标增程式将是未来主力

“纯电动车未必是最终目标”，在电车资源主办的2019第二届中国（成都）新能源汽车高峰论坛上，中国工程院院士杨裕生表示。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。

据不完全统计，2018年国外电动汽车自燃起火的事故有7起，其中特斯拉占5起；根据国家监管部门对舆情的数据统计，截至2018年10月底，国内新能源汽车起火事件达40余起。

一、电动汽车频发燃烧事故的根源分析

（一）电池技术原因

电动汽车起火的表观原因是电池技术问题，纯电动汽车多采用三元正极锂离子电池。2018年5月，欧美各发生一起同一品牌的纯电动汽车燃烧事件，用的是镍钴铝酸锂三元锂离子电池，共造成3死1伤。这是因为三元锂离子电池燃烧后火势蔓延太快，乘客来不及逃生，车外人来不及救援。

目前，三元锂离子电池的检测标准取消了“电池针刺试验”项目，允许在乘用车上敞开使用，甚至可在商用车上使用，这是应该慎重考量的。电池正极上的活性物质（氧化剂）不同，发生热失控的温度则不同，正极材料的热失控温度越低，则电池的安全性越差，其中三元正极电池的安全性最低。国内外的车辆燃烧事故概率也说明，三元电池难脱干系。

电池组与汽油箱一样是一种含高能物质的部件，在一定条件下就会发生安全事故。与其他电池不同的是，锂离子电池中的电解液是用易燃的有机溶剂配制而成的；正极氧化剂和负极还原剂之间只隔一层微米级厚的隔膜，一旦内部短路，就会产生大量热量；为了追求高比能量，隔膜越用越薄，导致内部短路事故越容易发生。充放电时，电池内阻生热，功率越高，生热越多；尤其是三元正极材料在达到一定温度时还会分解出氧，正极上的氧化剂与电解液发生化学反应，大量的化学反应热将造成热失控，产生大量气体，使得气压升高，最终造成电池破裂、燃烧。

（二）发展路线原因

选择不同的发展路线会使电动汽车具有不同的安全性。近年来，我国以长里程纯电动车作为发展重点，这带来了一些问题。长里程纯电动车有五大焦虑： （1）里程焦虑。长途驾驶时需多带电池，仍担心断电，但携带电池越多，则车的自重越大，会进一步增加电的消耗；夏季、冬季开空调也会导致一次充电行驶里程严重缩短。（2） 安全焦虑。电池多，比能量又要升高，则危险性加大，安全与里程的矛盾尖锐。（3）充电焦虑。为满足出行需要，要求充电桩布置紧密，不仅费钱而且费地；即使安装的充电桩数量多，仍难满足要求。（4）价格焦虑。电池用量大则会导致车辆价格较高，竞争力降低。（5）电池焦虑。电池的寿命比整车短，用户需要额外购买第二套、第三套电池。

我国停止对电动汽车的补贴后，里程越长、原补贴越高的电动汽车就越难以销售。所以，耗电少、安全与里程矛盾小的微小型纯电动车将成为未来发展趋势。

（三）补贴政策原因

现行电动汽车的补贴金额与纯电动里程挂钩，导致出现“人造三元风”；此外，补贴还与电池比能量挂钩，使得三元材料中的镍用量增加，镍-钴-锰的比例从3:3:3逐步变为5:2:3、6:2:2、8:1:1，能量密度虽然得到提高，但却导致危险性增大。有人认为，纯电动里程车应该追赶燃油车，这就导致过度安装电池，汽车安全性下降。

（四）思想方法原因

电动汽车发展的主要矛盾是安全与里程的对立，其中，矛盾的主要方面是安全，矛盾的次要方面是里程。现在将安全性作为矛盾的次要方面来对待，这是造成汽车燃烧事件频发的思想方法原因，也是造成发展路线、政策、技术发生问题的根源。电动汽车发展路线和政策的偏向，导致错误地大用、急用三元锂离子电池，激化了安全与里程的矛盾，其后果是电动汽车烧车事件频发；而车身加重会导致耗电多，实际排放高，背离了电动车节能减排的宗旨。

二、正确对待频发烧车现象

建议政府部门要如实、详细地统计并公布烧车事件，切实总结经验教训，找出改进方向，真正变坏事为好事。

任何部门和企业都不得掩盖烧车事件，要勇于担当责任，恪守诚信。

三、用增程技术解决安全与里程的矛盾

要解决安全与里程的矛盾，应使用安全成熟的电池来发展节能减排的电动汽车。正确的技术路线是以微小型纯电动车为突破口，对于大中型车，则应发展纯电驱动的增程式技术。微小型纯电动车可选用铅酸电池做成低速车，也可选用锂离子电池做成高速车，这主要由市场决定。

增程式电动车可以解决纯电动车的五大焦虑，市场化最可行。按技术发展，可将增程式电动汽车技术划分为三代。

（一）第一代增程式电动汽车技术

第一代增程式电动汽车技术是在现成的纯电动车上加装增程器（即发电系统），只为增加行驶里程，电能耗尽后通过增程器发电来给电池充电，典型的例子是宝马i3。这类汽车的电池重，增程器功率大，增程器与电池简单串联，不追求节能；车的自重比原纯电动车大，耗能更多。

（二）第二代增程式电动汽车技术

第二代增程式电动汽车技术对电力系统进行了优化，具有以下特点：发动机排量减小，并且在最佳能效下以恒定功率运转；电池用量减少，使得成本降低，补贴退坡或取消造成的影响小，更易推销；车的自重小，更节能；电池组不会过充和过放，寿命延长，安全性提高；磷酸铁锂电池的性能合乎要求，安全性进一步提高；比燃油车节油50%以上，大幅降低运行成本，如果有充电条件，城市工况下每100km的节油率达80%以上；全部继承了传统燃油车的生产及加油设施，便于发展。总之，增程式电动汽车技术解除了纯电动车在里程、安全、充电、价格、电池等方面的五大焦虑。

第二代增程式电动汽车技术是燃油车与电动车的融合，改变了第一代增程式电动汽车技术单纯延长续驶里程的局限性，更节能减排。用此技术已生产出多种样车，有的已实现小批量产，效果都很好。但它也有美中不足之处，包括：增程器发电给电池充电，电池给电动机供电，电流全部流过电池组，电池充电—放电过程中至少有10%的能量损耗；电池用量虽比纯电动车少，但因功率要满足最高车速要求和电能要满足59km以上纯电动的需要，电池的用量仍约为纯电动车的40%，车价仍略高于燃油车；电池较多，仍有减重节能潜力；电池常在高负荷下工作，寿命受到影响。

（三）第三代增程式电动汽车技术

江苏公爵新能源汽车有限公司提出的“发动机发电直接驱动电动车”，可称为第三代增程式技术，车上发电机产生的电能不必经过电池而是直接驱动电动机。第三代增程式技术具有第二代的所有优点并可减免电池充电—放电过程中10%的能量损耗；电池用量可进一步减少，车自重轻，电耗降低；电池的大电流工作机会减少，寿命延长；同时由于电池用量少，成本进一步降低，再加之节油率高，车辆的全寿期总费用可远低于同级别燃油车的水平。此技术适用于各种车辆，具有很好的节能减排效果。

增程式技术可以使得汽车的油耗降低，如果我国汽车的油耗降低一半以上，每年则可节约原油2亿吨，环境将得到大幅改善，能源安全性得到提高，我国将由汽车大国向汽车强国迈进一大步。

有人会说，增程式还是要烧油，不是电动车发展的最终目标。我认为，未来的增程式电动车可以完全不烧油，而是将太阳能通过生物质转换得到的乙醇作为发电机的燃料，不增排CO2；车上用电也由太阳能提供。因此，消除了纯电动车“五大焦虑”的增程式电动汽车技术不是“向纯电动汽车的过渡”，而是电动汽车未来的主力方向。

四、结论

（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）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，或拼命提高比能量反而增加了危险性。

（3）电动汽车要坚持节能减排的宗旨，并且要解决好安全与里程这一主要矛盾。主要办法包括：一是纯电动乘用车微小型化；二是发展增程式技术，用于各种电动车；三是低速车应允许用铅蓄电池；四是发展磷酸铁锂电池，进一步提高其寿命和充电倍率。

（本文根据杨裕生院士在“2019第二届中国（成都）新能源汽车高峰论坛”上的讲话整理而来。本刊转载时，请杨裕生院士作了订正）