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夺回汽车王位!希冀于电动车的美国汽车企业
(一):美国政府投放巨资

  “把汽车产业重新夺回美国”(美国能源部,DOE:Department of Energy)。为了复兴在克莱斯勒(Chrysler LLC)和通用汽车(General Motors)破产后陷入低谷的美国汽车产业,美国政府展开了积极行动。其中的关键词就是插电式混合动力车和“智能电网”。

  行动的具体内容是实现输电网的高性能化,在连接家庭的智能电网之中,嵌入能够充电的混合动力车或插电式混合动力车的充电装置。目的是使“下一代混合动力车”,即插电式混合动力车的开发与智能电网建设齐头并进,一举扭转此前电动车辆开发的落后局面。美国政府认为,如果能够在新一代车辆的核心——电动车辆上挽回劣势,就能够继续引领今后的汽车产业。

  为此而投入的资金也非比寻常。美国政府为智能电网建设准备了约1万亿日元。并且为插电式混合动力车提出了在2015年之前普及100万辆的具体目标,另准备了约1.6万亿日元作为购买补贴和开发费用。

  面对巨额资金,美国产业界不禁为之沸腾。在2009年5月13~16日于挪威举办的电动车辆研讨会“EVS24(24th International Battery, Hybridand Fuel Cell Electric Vehicle Symposium& Exhibition)”上,全部370场演讲中,美国企业和研究机构的演讲占了63场,介绍的内容几乎全部与智能电网和插电式混合动力车有关。

具体目标和创办风险公司

  为了引导热情高涨的企业和研究机构,美国政府给出了技术开发的具体目标。美国总统奥巴马亲自在2009年5月19日发布了更为严格的汽车燃效标准,并要求2016年之前实现。该标准规定,在美销售的全部乘用车和卡车的燃效平均必须达到35.5英里/加仑(约15km/L)。相当于把原有标准的实现日期提前了四年。“总而言之,这是催促汽车厂商加紧开发电动车辆的信号”(美国能源部)。

  在基本技术和尤为重要的充电电池方面,美国政府也在2016年的基础上提前2年,提出了2014年的具体目标,并宣布投入约1900亿日元开发费用。从EVS24上发布的具体目标的内容来看,目标在制定时分为了2012年和2014年两个阶段。比如现在1kWh/1000美元的制造成本需要在2012年降低至500美元,在2014年减少至300美元。其中隐藏的含义是:“对于无法实现2012年目标的企业,美国政府将不再给予2014年阶段的投资”(美国能源部)。

  复兴大戏的主角并非忙于自身重建的汽车三巨头,而是创办风险公司。汽车产业也打算效仿IT产业,通过培养风险公司再次席卷全球。

  受此推动,EVS24上出现了新型风险公司。那就是可以称之为“智能电网之子”的美国Bright Automotive。该公司发布了燃效为100英里/加仑(约42km/L)的插电式混合动力车“IDEA”。目前正在与热衷于智能电网的谷歌等公司合作进行开发。

  “IDEA能够快速应对智能电网配置的任何变化”(Bright Automotive),是以应对智能电网为大前提的车辆。量产将于2012年开始,计划2013年生产5万辆,但实现的前提是得到美国能源部约427亿日元的贷款。

(二):日本埋头于技术开发

  面对在政府领导下开始崛起的美国电动车辆开发,领先的日本企业只是静观其变,继续推进技术开发。

  插电式混合动力车的基本技术与混合动力车相同。稳步推动充电电池、电机、逆变器的技术开发是重中之重。“重点在于推动能够应对任何政策的技术开发”(丰田汽车技术人员)。

  的确,丰田汽车混合动力车——新款“普锐斯(Prius)”的技术出类拔萃。该公司在EVS24上也发布了普锐斯电机和逆变器实现小型轻量化、燃效大幅提高等成果。新型普锐斯正式发布是在EVS24落幕后的2009年5月18日。对于该公司而言,在发布前公开车辆技术极为罕见。丰田是在借此机会,向全球电动车辆开发技术人员展示对于普锐斯的自信。

  以功率控制单元(PCU)为例,这一部件的改进可谓细致入微。通过把功率半导体元件IGBT从平面型改换为槽栅型,能量损失降低了25%,击穿电压提高了50%。一般来说,IGBT的击穿电压越高,能量损失越大。而丰田汽车通过缩小无益于性能提高的硅晶圆区域解决了这一问题。

  在听取演讲后,美国电动汽车厂商不禁感叹:“车辆厂商从事‘改善’半导体器件业务是我们难以效仿的壮举”(美国泰斯拉汽车技术人员)。

  美国能源部发布的插电式混合动力车普及方案同样依赖丰田汽车。在燃效验证实验使用的12款插电式混合动力车中,一半(6款)是以老款普锐斯为原型,由美国厂商改换自家的锂离子充电电池后制成的改造车。

  此外,在日本本土市场上,本田也通过推出混合动力车“Insight”,借助“普锐斯与Insight”之争带来的销售高峰,尝试扩大市场。日本企业在电动车辆开发中一统天下的局面“暂时不会动摇”。

(三):欧洲与美国展开标准化竞争

  美国的技术人员和政府深知日美目前在技术能力上差距悬殊。正因为如此,他们把竞争的战场转向了技术以外的“政治”,即标准化等方面。插电式混合动力车与智能电网连接需要的充电装置的标准化目前正在政府机构的主导下,由美国机动工程师协会(Society of Automotive Engineers,SAE)快速开展。例如,美国能源部的研究机构——阿贡国家试验室(Argonne National Laboratory)宣布,为了与智能电网连接,在充电电线中加入电力线通信(PLC)功能的设想正在研究之中。

  面对美国的行动,长期在IT产业领域研究克美之道的欧洲厂商打破了沉默。各国企业纷纷团结一致予以抵抗。

  过去,欧洲厂商分成以法国企业为中心的国际电工委员会(IEC)和以德国企业为中心的国际标准化组织(ISO)两个团体,分别开展充电装置标准化活动。但二者在2009年建立了联合工作组(WG)“IEC/ISO JWG V2G(Joint Working GroupVehicle to Grid)”,与美国展开了对峙。加入该WG的德国著名能源公司RWE AG提出了不以连接智能电网为前提,而是把配置专注于充电功能的主张。

  而且,除了充电装置外,欧洲厂商还就混合动力车用锂离子充电电池的标准化展开了讨论。比利时Erasmus University College Brussel目前正在就IEC和ISO开展的锂离子充电电池的安全性和可靠性试验,以及深入研究电池交换方式。

  对于美国和欧洲的争斗,日本企业敬而远之:“以企业之力无法应付其他国家的政治斗争”(丰田汽车技术人员)。这其中,除了日本企业技术能力为重的思想外,还隐藏着这样的想法:“无论标准化结果怎样,汽车厂商只要向致力于标准化的地区的厂商购买部件,就能够制造出车辆”。

  但是,在其他国家的充电装置标准化进程中,首先受到影响的是支撑日本汽车厂商的日本电子厂商和汽车部件厂商。充电装置的相关部件包括连接器、线束、逆变器、电池等。率先标准化的他国电子厂商必然会首先供应标准化部件。在此之后,日本供应商不仅难以挽回局面,甚至连日本汽车厂商都可能变得弱小。

(四):造电动车如同造电脑

把标准化推广到车辆制造方式

  暂且不论静观部件标准化的日本汽车厂商,在EVS24上,一个有可能动摇全体汽车厂商的根基、意在实现电动车辆制造方式标准化提案出现了。

  因打赢德国欧宝(Adam Opel AG)收购站而备受瞩目的加拿大麦格纳国际(Magna International)的子公司——奥地利麦格纳斯太尔(Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG)认为“电动车辆终将成为可以通过组合模块制造的产品”,发布了为模块组合必需的布局(连接配置)制定标准的想法。如果该想法实现,只要购买标准化模块,非汽车厂商也有望制造出汽车。

  该公司提出的布局结构涵盖了电动车辆开发必需的全部部件。其基本结构包括2个电机等驱动及再生使用的装置、多个12V电源、1个蓄电装置、1个压缩机、1个预备电源、1个与设想为几百V的3相交流充电装置连接的装置。这些装置经由逆变器与直流总线连接。蓄电装置设想使用充电电池和电容器,数量可能为2个。

  麦格纳斯太尔认为,在把布局落实到实际配置之时,驱动装置和充电电池的电压大小非常重要。因为这两点会强烈影响直接关系到成本的连接器、电缆、功率变换器的配置。如果设想的电压过高,系统就会趋于昂贵。该公司的建议是采用电压为400V的3相交流电。

开始销售PCU

  对于现有汽车厂商而言,布局实现标准化、只需购买模块就能够制造电动车辆的未来如同噩梦。因为到那时,通过高水平组合竞争力之源——部件获取附加值的制造方式将被颠覆。这绝非杞人忧天。着眼于这一趋势的论文发表已然出现。

  开发电动汽车的挪威Think Nordic宣布,该公司将销售控制电动汽车锂离子充电电池和电机的PCU。今后,各厂商只需购买该公司的PCU,就可以选配多种锂离子充电电池和电机,按照用途制造适用的电动汽车。

  该公司列举的可以选配的充电电池包括:美国A123系统(A123 Systems)和美国EnerDel的锂离子充电电池、瑞士MESDEA名为“Zebra Battery”的钠镍(Na-Ni)氯化物充电电池。电机则支持35kW到80kW的型号。只需购买PCU,“就可以像个人电脑那样廉价地制造汽车”(Think)。

(五):电动汽车在印度和中国起步

电动汽车在印度和中国起步

  对于Think的电动汽车举措,严格要求质量、安全性、可靠性的发达国家汽车厂商忧虑重重:“这样真能制造出可以称之为汽车的产品吗?”

  而且,与混合动力车和插电式混合动力车相比,部分美国和日本厂商对电动汽车并不重视。多数看法认为:“在目前,电动汽车的用途有限”(丰田汽车)。

  其原因在于:就目前电池的性能而言,1次充电能够行驶的距离太短。而且寿命也不能满足汽车的需要。从丰田汽车演讲时展示的估算数据来看,在电动汽车中,充电电池的充放电深度是插电式混合动力车的数倍,充放电循环寿命为2000次左右。仅为插电式混合动力车的1/5。

  但是,拥有庞大人口的印度和中国等新兴市场国家却对电动汽车持有截然不同的看法。这些国家一致强调电动汽车的必要性。印度更是对Think的举措“热烈欢迎”(印度REVA Electric Car)。对于低收入的印度人而言,质量差没有关系,价格低才是最重要的。

  而且,鉴于环境问题和交通情况,也有很多看法认为电动汽车比混合动力车更适合印度。“为了不使尾气等环境问题更加严重,印度需要的不是配备内燃机的汽车。而是电动汽车”(REVA)。甚至有报告指出:“尾气致病的死亡人数已经超过了交通事故死亡人数”(印度Chattelec Vehicles India)。

  而且,汽车的增加使得城市交通阻塞严重,按照REVA的估算,80%用户的1次行驶距离不到25km。在今后20年,印度的城市人口预计将增至约50%。这意味着严重的交通阻塞在今后20年内仍将持续。偏短的行驶距离暂时没有改变的余地,电动汽车完全够用。印度只需要完善充电装置、在现有基础上稳步提高电动汽车技术即可。

塔塔上市电动汽车

  印度确实积极投入了电动汽车的技术开发。因销售20万日元汽油车而引发全球关注的印度塔塔汽车(Tata Motors)已经在2009年3月宣布,将于同年9月上市电动汽车“Indica Vista EV”。而在此之前,印度开发电动汽车的只有REVA一家。

  在EVS24上,加拿大Electrovaya展出了塔塔预定采用的锂离子充电电池。该公司将向开发锂离子充电电池模块的塔塔子公司——挪威Miljobil Grenland供应单元。

  Electrovaya的锂离子充电电池单元“MN-Series”的正极材料使用LiMn2O4,负极材料使用石墨及碳的混合材料。单元的电压约为3.7V,电流容量为30Ah,外形尺寸为145mm×12.1mm×216mm,重量为655g。单位重量能量密度为170Wh/kg,单位体积能量密度为310Wh/L。电池隔膜采用美国ExxonMobile Chemical制造的“V系列”。

中国有计划普及

  中国与印度同样面临尾气和交通阻塞等问题,为此,政府机构计划为电动汽车设定车辆导入目标,借此推动普及。首先从巴士等公共交通机构开始导入。向大型车辆提供优厚的购买补贴。

  中国正在为2020年车辆使用的各种能源设立目标,督促本国厂商开发电动车辆。作为中国政府的政策,世界电动汽车协会(WEVA:World Electric Vehicle Association)中国部门发布了“减少以石油为能源的汽油车和混合动力车,使电动汽车和燃料电池车使用的替代能源占到运输部门能源总消耗量的一半”的计划。但是,由于现有汽车仍占一半,因此到2020年,汽油等液体燃料基础设施仍将维持现状。

  为了达到目的,中国正在推动针对电动汽车和燃料电池车开发的863计划。按照预定,现在13个城市的电动汽车和混合动力车数量将在3年内增加到1000辆。

(2009.11.11-11.17,日经BP社报道)

 
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