插电式混合动力车的销售并不像最初期待的那样顺利,原因不在于发动机技术,而在于作为现有技术的延伸,纯电动和燃料电池车没有实现实用化。
插电式混合动力车(PHEV)的销售并不像最初期待的那样顺利。在日本,不仅丰田“普锐斯PHV”的销售行情不佳,以纯电动汽车(EV)行驶距离长为卖点的三菱汽车“欧蓝德PHEV”也因电池问题而长期停产。本田跟“雅阁混合动力车”同时宣布推出PHEV版,但只是面向企业和政府机构租售,销售未能扩大。在美国,共有美国通用汽车的“Chevrolet Volt”、普锐斯PHV、美国福特汽车的“Fusion Energi”、“C-Max Energi”及雅阁PHEV五款PHEV在售,2013年1-7月常规混合动力车(HEV)销量为30.3万辆,EV销量为2.7万辆,而PHEV的销量不足2.2万辆,低于EV。
笔者认为原因不在于发动机技术,而在于作为现有技术的延伸,EV和燃料电池车(FCV)没有实现实用化。当然,需要潜心研究突破性技术,而不能束手无策地等待。在不知何时能解决的突破性技术出现之前,需要提高发动机车的效率和降低CO2,努力开发混合动力系统及其应用——PHEV。
众所周知,插头是将电器连接到插座上的连接器,将插头插到插座上为汽车电池充电的汽车叫做“插电式汽车”。这种叫法之所以能流行开来,是因为它不是很落后。2003年9月,丰田对普锐斯全面改进推出了第二代普锐斯,而美国西海岸的用户将自家普锐斯的电池换成了能源容量大的锂离子充电电池,打造了一辆用外部电力为该电池充电的改造车。
为了将这款改造车与市售的普锐斯区别开来,而称其为插电式汽车,这一叫法被推广开来。在美国,将普锐斯改造成PHEV的风险企业如雨后春笋般涌现出来,这种改造PHEV被美国发生911恐怖袭击后更强烈要求摆脱对中东石油依赖的新保守派和要求防止全球变暖的环境NGO(非政府组织)作为宣传工具,从而掀起了这场PHEV热潮。
充电式混合动力本身并不是新创意。在1990年代初,为了弥补EV续航距离短的缺点,各大车企就曾着手开发过利用发动机驱动发电机为电池充电的带增程发动机的HEV。但因不符合加利福尼亚州制定的ZEV(Zero Emission Vehicle)规定而最终停止了开发。
普锐斯并不是为了满足ZEV规定,而是为了解决21世纪石油资源枯竭问题和全球变暖问题,为了提高燃效、削减CO2而开发的。第一代普锐斯在宣传时强调,EV必须充电才能行驶,而普锐斯跟传统汽车一样,不用充电也能行驶。
第一代普锐斯采用了混合行驶方式,以发动机与马达驱动的‘结合’为基本理念,以消耗能源的HEV电池作为缓冲,实现发动机和电力驱动的高效并用。PHEV改造版普锐斯也是混合动力方式的PHEV,其基本理念跟常规普锐斯相同,虽然电池仍有电,在高速行驶和爬坡行驶时却混合使用发动机和马达。
跟这种混合动力方式相反,不管是高速行驶还是爬坡行驶,只要电池有电,就只用马达驱动是增程型电动汽车的特点。但是,Volt、欧蓝德PHEV及雅阁PHEV等增程型PHEV也采用了根据行驶状态和油门开度采用发动机驱动力的混合动力方式。
从普锐斯开发之初,为降低石油消耗、削减CO2排放,将日常生活中的短距离行驶换成用来自外部电网的电力来驱动的PHEV就被寄予厚望。当然,其前提是轻量、小型、安全、放心、寿命长且便宜的锂离子充电电池的出现。
PHEV能用经济且能削减CO2的深夜电力驱动以实现上下班、购物、接送家人等大部分日常行驶,在周末及长期休暇等长距离行驶时能以高燃效的HEV来确保比传统汽车更长的续航距离。我们想实现的PHEV是往返行驶1000km左右不用加油、即使在外面找不到充电站也能用的汽车。
笔者最近2年半将普锐斯PHV当私家车开,正如我所期待的,日常用途基本可以利用充电电力来实现,长距离行驶可以不用担心充电而实现高燃效的HEV行驶,非常令人满意。加一次油能行驶1000km以上,感觉其潜力也很大。
不过,遗憾的是PHEV的销售一直很低迷。最大的原因是外部充电所需要的充电设备尚未普及。要买PHEV,至少要在自己家里或单位的停车场安装插座。而现在室外装有带防水地线的三相插座的停车位还不普遍。并且最好用能够缩短充电时间的200V插座。但安装费用必须用户承担。并且在日常使用中每次充电都要从行李舱取出汽车附带的并不轻便的充电电线进行充电,而以前的汽车不用这么麻烦。如果想要能收纳充电电线的带钥匙的充电箱,也不便宜。
对经销商的销售人员而言,销售PHEV会带来插座安装、交车后充电检测以及补贴申请等麻烦的工作,因此他们最终推荐客户购买常规HEV。在高级公寓及普通公寓等集合住宅中,只有很少一部分新建公寓装有充电设备,即使装有充电设施,数量也很少。因此,能够克服购买PHEV的最大障碍——插座问题而购买PHEV的用户并不多。就潜在用户而言,由于购买二手车的用户群体也有限,因此在美国经销商协会已经提出二手车价格下滑的问题。除公共充电站及快速充电站配套跟不上等问题以外,还面临着在家里无法充电的现实问题。
影响PHEV销售的第二个因素是没有价格优势的定价。现在的PHEV即使加上政府补贴和减免税,平均每个用户很难通过节省的汽油费用和电费差额弥补买车时的差价。虽然使用深夜电力充电时,运行成本比常规HEV大幅降低,但在白天充电时差距并不大。东日本大地震以后,电费大幅上涨,白天充电时的运行成本差距进一步缩小,还无法推翻常规HEV的优势,并且夜间电费也在不断上涨。如今仅靠环保这一卖点就能实现普及的阶段已经过去,不能推出代替价格优势的PHEV特有商品优势是其低迷的原因。
笔者认为,PHEV始终沉溺于EV行驶性能和续航距离的竞争,被用途仅限于短距离通勤车的EV所埋没也是其销售低迷的原因。配备有发动机,发动机与马达驱动‘相结合’是HEV的特点,PHEV也具有这个特点。EV行驶不是下一代汽车的发展方向,最终目标是降低能源消耗和削减二氧化碳排放量。熄灭发动机行驶和利用外部电力时,还要考虑发电站的废气排放和二氧化碳排放量。因此,行驶中零排放也没有意义。
PHEV在高速行驶和爬坡行驶时混合使用发动机和马达,并且在充的电用完后能作为高燃效的HEV行驶也是其重要的特点。另外,还需要提高商品力,比如:将能源容量大、输出功率高的电池与基于电池的马达驱动“完美结合”等。
充分利用支撑汽车发展了1个多世纪的发动机优势,将马达驱动与使用充电电力‘完美结合’才是PHEV的发展方向,并不是要对发动机宣告死刑而给马达赋予新的地位。笔者是这样想的,这或许是身为发动机工程师的笔者个人的想法。
充电设备问题只能长期解决,新建住宅安装充电插座的比例越来越高将推动PHEV的销售。欧洲正考虑硬性规定新建集合住宅必须安装插电式汽车充电设备,对充电设备的刺激也有利于推动PHEV普及。插座的安装是制约PHEV普及的一大因素,而曾经装过插座的用户在换购时有可能降低最初成本。
2011年3月11日,日本大地震发生以后,用火力发电来弥补核电站停产的电力缺口,导致发电时的二氧化碳排放量大幅增加。因此,在日本用PHEV削减CO2的效果已经接近于跟常规HEV基本相同的状态。虽然日本国内的可再生能源不足,但削减发电中的二氧化碳排放量是日本在国际上已经承诺的必达目标。虽然实现低CO2的发电还需要时间,但为实现这一目标而继续推进PHEV普及至关重要。
作者系CORDIA代表董事八重樫武久,曾在丰田担任第一代混合动力车“普锐斯”的混合动力系统的开发主管,之后还曾全程参与2003年推出的第二代普锐斯配备的“THSII”等混合动力系统的开发。
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