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一文看盡!從大眾作弊門解讀中美歐日汽車電氣化發(fā)展趨勢(shì)

【第一電動(dòng)網(wǎng)】(專欄作者 夏軍)9月18日絕對(duì)是德國(guó)大眾汽車最黑暗的一天,公司被美國(guó)環(huán)境保護(hù)署曝光采用作弊軟件來通過美國(guó)的尾氣排放檢測(cè)。據(jù)來自美國(guó)監(jiān)管部門的指控,德國(guó)大眾汽車公司所售部分柴油汽車安裝了專門應(yīng)付尾氣排放檢測(cè)的“失效保護(hù)器”,這樣一來,它們?cè)谲嚈z時(shí)能以“高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)”過關(guān),而在平時(shí)使用中卻大量排放污染物。事件曝光之后,大眾CEO“蒙冤”下課,公司股價(jià)連續(xù)暴跌,除美國(guó)政府外,意大利、法國(guó)、德國(guó)本土、韓國(guó)、澳大利亞、瑞士等國(guó)都對(duì)大眾汽車展開深入排查,并已有國(guó)家啟動(dòng)法律訴訟,形勢(shì)對(duì)大眾汽車非常嚴(yán)峻。

一、 大眾的危機(jī),德國(guó)的危機(jī)

作弊門事件在美國(guó)涉及的車輛約為48萬輛,而全球約有1100萬輛汽車等待召回和升級(jí),包括大約500萬輛“大眾”品牌汽車、210萬輛“奧迪”品牌汽車、120萬輛“斯柯達(dá)”品牌汽車和180萬輛輕型商用汽車。根據(jù)美國(guó)《清潔空氣法》,每輛違規(guī)排放汽車面臨至多3.75萬美元罰款,大眾在美國(guó)涉事的48萬輛車罰款總額有可能達(dá)到180億美元。而要召回全球的1100萬輛涉事車輛并進(jìn)行升級(jí),大眾需要花費(fèi)65億美元以上的費(fèi)用。大眾汽車已一次性撥備65億歐元(72億美元)做為丑聞曝光后的善后成本,考慮到全球各國(guó)政府的環(huán)保罰款,此起彼伏的民事訴訟,最終需要賠付和支出數(shù)額會(huì)遠(yuǎn)高于此數(shù)額。此次事件還導(dǎo)致大眾公司所有涉事型號(hào)的車輛都已在全球各地停售,將對(duì)大眾公司未來的銷售業(yè)績(jī)?cè)斐删薮鬀_擊,新車型的開發(fā)、上市、并逐漸取代老車型的市場(chǎng),需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

事件自曝光之日起,就一直在持續(xù)發(fā)酵中,給大眾汽車、給德國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)、給德國(guó)制造業(yè)所造成的重創(chuàng),難以估量。一直以來,德國(guó)都以高品質(zhì)的精密制造業(yè)聞名于世,其中以汽車產(chǎn)業(yè)最具有代表性。丑聞發(fā)生后,德國(guó)總理默克爾敦促大眾方面對(duì)“排放門”事件做出完全透明的澄清,將事實(shí)真相盡快公諸于眾。德國(guó)綠黨要求大眾召回所有涉事車輛并進(jìn)行改裝。德國(guó)《日?qǐng)?bào)》網(wǎng)站9月22日?qǐng)?bào)道稱,鑒于大眾汽車集團(tuán)問題的嚴(yán)重性,說得重些:大眾汽車要是垮了,德國(guó)也就垮了。而德國(guó)要是垮了,歐洲也就垮了。報(bào)道認(rèn)為,這不只是大眾汽車的危機(jī),這起丑聞不僅損害了德國(guó)其它汽車集團(tuán)的聲譽(yù),而且也破壞了整個(gè)德國(guó)工業(yè)的形象。“德國(guó)制造”這一德國(guó)工業(yè)品牌的聲譽(yù)為此蒙塵,既然連德國(guó)汽車制造工藝的旗幟大眾汽車和奧迪會(huì)靠作假來謀取出口業(yè)績(jī),那么還有哪個(gè)德國(guó)品牌值得信賴呢?

大眾汽車不能倒,德國(guó)工業(yè)更不能倒,如何走出危機(jī),不光要看企業(yè)的善后處理,還要看德國(guó)政府與歐盟、美國(guó),以及其他國(guó)家政府的經(jīng)濟(jì)和政治博弈。甚至有些評(píng)論家說,能救大眾的,也許只有中國(guó)市場(chǎng)(中國(guó)政府)了,中國(guó)市場(chǎng)銷售了大眾三分之一以上的車輛,并且是其最主要的利潤(rùn)來源。但此次事件,足以為原本就吃力應(yīng)對(duì)歐盟經(jīng)濟(jì)危機(jī)的德國(guó),加上更為沉重的壓力和負(fù)擔(dān)。

二、 嚴(yán)苛的法律,內(nèi)燃機(jī)的困境

大眾作弊門事件不僅涉及大眾汽車一家公司,實(shí)際上隨著事件的深入發(fā)展,越來越多的全球汽車制造企業(yè)被卷入此次事件。德國(guó)汽車司機(jī)協(xié)會(huì)的一項(xiàng)最新測(cè)試顯示,除大眾外,雷諾、日產(chǎn)、現(xiàn)代、雪鐵龍、菲亞特、沃爾沃、寶馬、福特、捷豹、馬自達(dá)、奔馳、標(biāo)致、吉普等更多汽車制造商的柴油車也存在尾氣排放超標(biāo)的問題,但無法確認(rèn)其他汽車制造商是否也像大眾公司一樣使用了專門應(yīng)付尾氣排放檢測(cè)的作弊軟件。

英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》等多家報(bào)紙9月30日援引德國(guó)汽車司機(jī)協(xié)會(huì)的測(cè)試情況報(bào)道,該協(xié)會(huì)對(duì)79款不同品牌的汽車進(jìn)行實(shí)際路況尾氣測(cè)試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中只有四分之一符合歐洲現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)汽車司機(jī)協(xié)會(huì)的測(cè)試顯示,歐美、亞太等地多家汽車制造商的柴油車存在氮氧化物排放超標(biāo)的問題。

對(duì)于大眾汽車這樣的全球汽車巨頭來說,他們不知道一旦作弊事件被曝光,企業(yè)所遭受的損失將難以估量嗎?如果他們知道后果,為什么還會(huì)選擇這種做法?為什么突破“尺度”的汽車企業(yè)幾乎囊括了所有主流車企?

這一切的源頭其實(shí)是來自于環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排的壓力,全球變暖、環(huán)境破壞、氣候極端變化已經(jīng)成為人類生存與發(fā)展的巨大威脅,可以說如果本世紀(jì)不解決環(huán)境保護(hù)問題,地球就可能變成一個(gè)不適宜人類居住的星球,未來地球上還有沒有人類都要打上問號(hào)。在諸如經(jīng)濟(jì)、政治、軍事等很多問題上,各國(guó)政府都會(huì)互相扯皮,協(xié)調(diào)行動(dòng)的案例很少,但是在環(huán)境保護(hù)這個(gè)事上,確實(shí)是各大經(jīng)濟(jì)體都很有緊迫感,相互合作制訂了明確的目標(biāo)和行動(dòng)計(jì)劃。碳耗用量高是導(dǎo)致全球變暖的元兇,石化能源燃燒帶來的大氣污染、溫室效應(yīng)等氣候變化問題已受到全球各國(guó)政府的普遍關(guān)注。在此背景下,“低碳經(jīng)濟(jì)”、“低碳技術(shù)”日益受到重視和推廣,化石能源作為能源消費(fèi)中的重要和主要能源形式,實(shí)行能源節(jié)約利用和能源清潔使用已成為全人類的共識(shí)。

2001年9月歐盟的《交通白皮書》指出,在歐盟,一半以上的石油用于交通,而且這個(gè)比例還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。在美國(guó)、中國(guó)、日本等全球主要經(jīng)濟(jì)體,石化能源也主要用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域。所以推動(dòng)交通領(lǐng)域的低碳技術(shù),降低對(duì)石化能源的依賴,鼓勵(lì)使用對(duì)環(huán)境影響較小的交通方式,已經(jīng)成為各國(guó)政府的普遍措施。除了為清潔能源技術(shù)提供各種資金補(bǔ)貼和政策優(yōu)惠之外,各國(guó)政府還對(duì)汽車油耗、尾氣排放等通過法律法規(guī)的形式做出強(qiáng)制性約束,以促使汽車制造企業(yè)采取切實(shí)有效的措施來推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步,達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

如2014年歐盟議會(huì)通過的折衷案強(qiáng)制要求2020年95%的新車尾氣二氧化碳排放量為95克/公里,到2021年初全部新車都要達(dá)到這個(gè)要求,相對(duì)應(yīng)的是2015年汽車二氧化碳平均排放仍然高達(dá)130克/公里,這要求5年后的二氧化碳排放量要在當(dāng)前基礎(chǔ)上降低約27%。

從車輛的平均油耗來看,中國(guó)政府制定的2020年新增乘用車平均燃油消耗目標(biāo)是5L/百公里,而2015年的指標(biāo)是6.9L/百公里,5年后的油耗指標(biāo)比當(dāng)前降低約28%。

美國(guó)政府制定的2020年新增轎車燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是5.5L/百公里(大型SUV,廂式貨車,輕型卡車等不不包括在內(nèi)),2015年的指標(biāo)是7.4L/百公里,5年后的油耗指標(biāo)比當(dāng)前降低約26%。

歐盟沒有制定明確的油耗指標(biāo),根據(jù)2020年二氧化碳排放量指標(biāo)95克/百公里來折算,2020年歐盟區(qū)域銷售的車輛,其燃油消耗指標(biāo)約為4.2L/百公里。

內(nèi)燃機(jī)陷絕境,從大眾作弊門看中美歐日汽車電氣化趨勢(shì)

中美歐的油耗指標(biāo)和環(huán)保法律,逼迫所有車企都要在5年后大幅度降低投放市場(chǎng)新車的平均油耗,否則將面臨罰款,禁止銷售等一系列懲罰措施。車企的技術(shù)路線有兩條,一條是在現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)+變速箱的動(dòng)力總成上做文章,挖掘剩余潛力,另外一條路就是采取新的動(dòng)力總成技術(shù),加入電驅(qū)動(dòng)或完全采用電驅(qū)動(dòng)。

此外,歐盟國(guó)家為限制汽車廢氣排放污染物對(duì)環(huán)境造成的危害而共同采用的汽車廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)(NRMM),當(dāng)前對(duì)幾乎所有類型的車輛排放的氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)和懸浮粒子(particulate matter;PM)都有限制。對(duì)每一種車輛類型,汽車廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)有所不同。從2014年開始,歐盟開始執(zhí)行歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn):

內(nèi)燃機(jī)陷絕境,從大眾作弊門看中美歐日汽車電氣化趨勢(shì)

美國(guó)的汽車尾氣排放法規(guī)分聯(lián)邦政府的法規(guī)和加利福利亞州的法規(guī),其各個(gè)階段的排放法規(guī)對(duì)污染物的限制要求和歐洲標(biāo)準(zhǔn)大致類似,具體數(shù)值根據(jù)地域情況會(huì)有一些差異。美國(guó)的汽車尾氣排放法規(guī)中,汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)EPA 2010是2010年開始實(shí)施的。

我國(guó)的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)一直參照歐洲,尾氣排放的國(guó)標(biāo)是根據(jù)我國(guó)具體情況制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),歐標(biāo)的要求略高于國(guó)標(biāo)。我國(guó)機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中污染物排放限值大體等同于歐盟排放標(biāo)準(zhǔn),故國(guó)內(nèi)也沿用類似稱呼。國(guó)三、國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)是參照歐三、歐四汽車排放標(biāo)準(zhǔn),中國(guó)輕型汽車國(guó)三、國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)在污染物排放限值上與歐Ⅲ、歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)完全相同,但在實(shí)驗(yàn)方法上作了一些改進(jìn),在法規(guī)格式上也與歐Ⅲ、歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)有很大差別。2015年1月1日,我國(guó)在全國(guó)范圍內(nèi)開始實(shí)施國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)(晚于歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)近10年)。

從汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求來看,歐盟和美國(guó)是走在世界前列的,我國(guó)由于技術(shù)發(fā)展水平較低,在標(biāo)準(zhǔn)的制定和執(zhí)行方面要落后歐美幾年的時(shí)間,加上我國(guó)的汽柴油品質(zhì)一直不高,在尾氣排放方面與歐美有相當(dāng)大的差距。

大眾的尾氣排放作弊門事件就是被美國(guó)環(huán)境保護(hù)署的EPA檢測(cè)抓出來的,EPA排放測(cè)試從本質(zhì)上來說與我國(guó)在年檢中進(jìn)行的尾氣檢測(cè)類似,美國(guó)EPA的檢測(cè)會(huì)通過車載數(shù)據(jù)采集和尾氣采集兩種相結(jié)合的方式進(jìn)行。大眾汽車具體的作弊方法是,車輛會(huì)通過發(fā)動(dòng)機(jī)的工況來分析是否處于尾氣排放檢測(cè)狀態(tài),此狀態(tài)與日常駕駛的工況會(huì)有較為明顯的差異,如果判斷出是尾氣排放檢測(cè)狀態(tài),相關(guān)系統(tǒng)的軟硬件讓車輛處于一個(gè)非正常的工況(特效全開)來減小排放,如此尾氣檢測(cè)合格,就可以合法的進(jìn)行銷售和上路。如果車輛處于日常的駕駛狀態(tài),那么那些降低排放的“特效”就關(guān)掉了,尾氣排放自然會(huì)大大超標(biāo)。

問題來了,為什么為了降低排放的裝置在平時(shí)不開啟呢?這不是掩耳盜鈴嗎?

這里面涉及到環(huán)保、成本和動(dòng)力的問題,歐洲汽車企業(yè)為了應(yīng)對(duì)上述非常嚴(yán)格的尾氣排放法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),近年來大力發(fā)展“清潔”柴油技術(shù),柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車得到大規(guī)模普及。

柴油機(jī)和汽油機(jī)的燃燒方式不同,柴油是壓燃,不使用火花塞。這會(huì)導(dǎo)致在柴油機(jī)里沒有足夠的氧氣來進(jìn)行燃燒,會(huì)排放出很多種粘稠物質(zhì),比如氮氧化物、沒有充分引燃的燃料以及顆粒物。氮氧化物會(huì)在陽光照射下變成臭氧,二氧化氮和臭氧會(huì)引發(fā)哮喘、呼吸道疾病甚至死亡。

一些車企開始用 SCR(selective catalytic reduction, 選擇性催化還原) 技術(shù)來進(jìn)行排放優(yōu)化。它的工作原理是:在一個(gè)蜂窩狀容器里,清洗系統(tǒng)向柴油廢氣噴灑由 30%尿素和 70%水混合而成的液體,在化學(xué)反應(yīng)下,它可以把氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)?、氧氣、水以及少量的二氧化碳。這個(gè)技術(shù)可以降低 90%的碳氧化物排放,這樣就可以滿足排放法規(guī)了。但是這項(xiàng)技術(shù)有明顯缺點(diǎn):成本高,并且需要加“外掛”,一個(gè)用來盛放尿素溶液的液罐。所以,一般在中重度柴油機(jī)里采用。

輕型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用 EGR+DPF 技術(shù),EGR 的全稱是廢氣再循環(huán)技術(shù),DPF 是顆粒捕捉器,這是目前柴油乘用車的基本配置。大眾被檢測(cè)出問題的 2.0TDI 發(fā)動(dòng)機(jī),就是采用 EGR+DPF技術(shù)。廢氣再循環(huán),把發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后排出氣體中的一部分分離出來,然后重新導(dǎo)入進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行二次燃燒。對(duì)于柴油機(jī)來說,好的地方在于再循環(huán)的廢氣含氧量少了,二次燃燒就變慢了,富氧燃燒的情況少了也就能降低氮氧化物產(chǎn)生。但是不好的地方在于,富氧燃燒少了,燃燒壓力低了,車輛動(dòng)力就肯定變?nèi)趿恕榱似胶膺@個(gè)矛盾,需要一個(gè)機(jī)制來控制動(dòng)力和排放的關(guān)系。這個(gè)機(jī)制是 EGR 閥,由它來控制廢氣循環(huán)的量。EGR 全開,廢氣通過的最多,排放最低,但是動(dòng)力最差。如果EGR關(guān)閉,廢氣全部排入大氣,車輛動(dòng)力最強(qiáng)。

在大眾排放作弊門這件事上,我們看到了目前內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展已經(jīng)遇到了一個(gè)很大的瓶頸,人類追求更快的速度,更好的駕駛性能,就要求發(fā)動(dòng)機(jī)有更強(qiáng)勁的動(dòng)力,可環(huán)境保護(hù)的壓力又要求發(fā)動(dòng)機(jī)有更少的石化能源消耗,更低的污染物排放,同時(shí)人們還追求良好的經(jīng)濟(jì)性,不希望成本增加。要平衡動(dòng)力、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性這三個(gè)要求是非常困難的,困難到以大眾汽車這樣的世界巨頭都無法克服,不惜鋌而走險(xiǎn)進(jìn)行作弊的地步。以現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)和能量轉(zhuǎn)換效率來看,一切似乎已經(jīng)逐漸走到盡頭,于是各大車企在不能犧牲動(dòng)力的情況下,紛紛成為環(huán)保的“祭品”。近年來,不管是CVVT、DVVT、渦輪增壓、缸內(nèi)直噴,還是清潔柴油發(fā)動(dòng)機(jī),都是在挖掘內(nèi)燃機(jī)那已所剩不多的潛力,汽車在發(fā)明一百多年之后,急需要進(jìn)行一次動(dòng)力領(lǐng)域的技術(shù)突破,將產(chǎn)品提升到一個(gè)更高的層級(jí),從而打破發(fā)展的瓶頸。

三、 新能源汽車,駛?cè)肟燔嚨?/strong>

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車日漸步履蹣跚相對(duì)應(yīng)的是,新能源汽車發(fā)展速度正呈現(xiàn)幾何級(jí)數(shù)的增長(zhǎng),從高科技玩具逐漸走入我們的日常生活。

內(nèi)燃機(jī)陷絕境,從大眾作弊門看中美歐日汽車電氣化趨勢(shì)

2015年8月,我國(guó)新能源汽車生產(chǎn)2.45萬輛,同比增長(zhǎng)近4倍。2015年1~8月,新能源汽車?yán)塾?jì)生產(chǎn)12.35萬輛,同比增長(zhǎng)3倍。其中,純電動(dòng)乘用車生產(chǎn)5.21萬輛,同比增長(zhǎng)2倍,插電式混合動(dòng)力乘用車生產(chǎn)3.28萬輛,同比增長(zhǎng)4倍;純電動(dòng)商用車生產(chǎn)2.83萬輛,同比增長(zhǎng)8倍,插電式混合動(dòng)力商用車生產(chǎn)1.02萬輛,同比增長(zhǎng)96%?;?015年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)已超過美國(guó),成為全球最大的新能源汽車市場(chǎng)??紤]到我國(guó)新能源汽車的銷量一般都在第4季度集中爆發(fā),2015年全年銷量超過20萬輛應(yīng)該沒有太大懸念,甚至有激進(jìn)的預(yù)測(cè),全年銷量將達(dá)到25~30萬輛。

內(nèi)燃機(jī)陷絕境,從大眾作弊門看中美歐日汽車電氣化趨勢(shì)

新能源汽車的發(fā)展,并不是中國(guó)一枝獨(dú)秀,而是在全球各地都呈現(xiàn)出良好的勢(shì)頭。自2009年以來,全球新能源汽車市場(chǎng)呈現(xiàn)火爆發(fā)展的態(tài)勢(shì),其中以插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)和純電動(dòng)汽車(EV)的增長(zhǎng)最為迅速,2013年全球新能源汽車銷量約20萬輛(不含輕/中/重型混合動(dòng)力),其中美國(guó)接近10萬輛,占據(jù)半壁江山,日本、中國(guó)、法國(guó)、荷蘭緊隨其后。2014年新能源汽車銷量依然趨勢(shì)強(qiáng)勁,其中由于中國(guó)政策的刺激作用,使得新能源汽車銷量迅猛增長(zhǎng),全球年度總銷量約為35萬輛。2015年,隨著中國(guó)新能源汽車?yán)^續(xù)高速增長(zhǎng),全球新能源汽車的總銷量預(yù)計(jì)會(huì)超過60萬輛。

我們看到,此前的新能源汽車市場(chǎng),除了豐田在混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域耕耘多年(2014年豐田普銳斯全球累計(jì)銷量已突破700萬輛),日產(chǎn)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域有所斬獲之外(Leaf一度是純電動(dòng)汽車銷量榜冠軍),其他的主流玩家是特斯拉,比亞迪這類新型的高科技企業(yè)。傳統(tǒng)汽車制造巨頭更多的是處于一種觀望態(tài)勢(shì),雖有產(chǎn)品推出,卻更多的是為了彰顯一種關(guān)注環(huán)保的姿態(tài)和展示技術(shù)的一種途徑,并未下定決心大力推廣新能源汽車的快速普及。大眾汽車排放作弊門事件,將成為一個(gè)巨大的催化劑,極大的刺激那些騎墻觀望的車企,丟掉幻想,加速推動(dòng)新技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

據(jù)國(guó)際能源署(IEA)統(tǒng)計(jì),到2020年,全球新能源汽車銷量將達(dá)到600萬輛。如果我們以2014年的銷量為基數(shù),按照每年80%的增長(zhǎng)速度計(jì)算,2020年全球新能源汽車的銷量將超過1100萬輛。在全球汽車市場(chǎng)總量保持穩(wěn)定的情況下,新能源汽車的快速增長(zhǎng),無疑將加速汽車行業(yè)的洗牌,改變汽車行業(yè)原有的格局,涌現(xiàn)出很多新興的企業(yè)和新型的商業(yè)模式,并將持續(xù)而深刻的改變?nèi)藗兊南M(fèi)習(xí)慣和生活方式。

注:由于節(jié)油和降低排放的效果有限,以上關(guān)于新能源汽車的銷量統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)均未包含輕/中/重型混合動(dòng)力汽車(HEV),而只包含插電式/增程式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車。[page]

四、 電氣化驅(qū)動(dòng),不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)

新能源汽車是以傳統(tǒng)燃油車作為對(duì)照的汽車類型,廣義上來講,不單純以汽油或柴油為燃料,不依賴或不完全依賴內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車,都可以歸入新能源汽車。

新能源汽車主要有:混合動(dòng)力汽車HEV(含插電式和增程式)、純電動(dòng)汽車BEV、燃料電池汽車FCEV、替代燃料汽車等。

從節(jié)能和降低污染物排放的效果來講,新能源汽車要好于傳統(tǒng)燃油車,其效果從低到高依次是替代燃料汽車、混合動(dòng)力車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車。各國(guó)都把純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車作為遠(yuǎn)期的發(fā)展目標(biāo),期望實(shí)現(xiàn)完全的電氣化驅(qū)動(dòng)。

由于新能源汽車的動(dòng)力來源有一定比例的電能,按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放,其污染物數(shù)量大大低于內(nèi)燃機(jī)汽車的排放,而且電廠是固定不動(dòng)的,是集中的排放,清除各種有害排放物較容易處理,并已有了非常成熟的技術(shù)。由于電力可以從多種清潔能源獲得,如核能、水力、風(fēng)力、太陽能、熱能等,可以進(jìn)一步降低能源的污染物指數(shù)?;?013年的數(shù)據(jù),汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車與純電動(dòng)汽車的二氧化碳平均排放量分別為147克/公里和41克/公里。隨著全球各國(guó)不斷加大對(duì)清潔能源發(fā)電的投資和清潔能源發(fā)電占比逐年提高,未來如果電力來源全部來自于清潔能源,那么電動(dòng)汽車行駛時(shí)有望實(shí)現(xiàn)真正的零排放。

從能源轉(zhuǎn)換效率來看,能量轉(zhuǎn)換經(jīng)過兩個(gè)階段:第一階段,某種能源從產(chǎn)地取出,經(jīng)過生產(chǎn)變成汽車使用的某種“燃料”(汽柴油或電能),然后輸送到加油站或充電站,最后加注到汽車的油箱或儲(chǔ)能裝置里,我們簡(jiǎn)稱WTT( Well To Tank )過程。第二段,再?gòu)挠拖浠騼?chǔ)能裝置(如電池等),經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī))轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力到送到汽車車輪來驅(qū)動(dòng)汽車,我們簡(jiǎn)稱TTW( Tank To Wheel )過程。能量轉(zhuǎn)換的全過程簡(jiǎn)稱WTW。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究,乘用車的能量轉(zhuǎn)向效率是:汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車WTT的效率85%,TTW的效率是17.9%,兩者相乘得到WTW的效率為15%;純電動(dòng)汽車WTT效率42%,TTW的效率為67%,得到WTW的效率為28%。可以看到,純電動(dòng)汽車的WTW能量轉(zhuǎn)換效率幾乎是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的2倍,隨著未來發(fā)電技術(shù)和電驅(qū)動(dòng)技術(shù)水平的提高,能源轉(zhuǎn)換效率還會(huì)進(jìn)一步提升。

1、 混合動(dòng)力汽車

混合動(dòng)力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的,同時(shí)配以電池、電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)來改善動(dòng)力輸出,降低燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同,主要又可以分為汽油混合動(dòng)力和柴油混合動(dòng)力兩種。

混合動(dòng)力根據(jù)電功率占車輛驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的比例又可以分為微(弱)混、輕混、強(qiáng)混、插電式混合動(dòng)力等幾種類型,相關(guān)對(duì)比如下:

內(nèi)燃機(jī)陷絕境,從大眾作弊門看中美歐日汽車電氣化趨勢(shì)

混合動(dòng)力汽車仍然以現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)為基礎(chǔ),通過增加電池和電機(jī)模塊,實(shí)現(xiàn)輔助驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)能量回收,以及電力行駛的功能,在一定程度上達(dá)到節(jié)油和減排的效果。在混合動(dòng)力車型中,以插電式混合動(dòng)力和增程式混合動(dòng)力的節(jié)油效果最好。

2、 純電動(dòng)汽車

純電動(dòng)汽車,顧名思義就是完全依賴電力驅(qū)動(dòng)的汽車,大部分車輛直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng),有一部分車輛把電動(dòng)機(jī)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi),也有一部分車輛采用輪轂電機(jī)技術(shù),將動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi),因此使得電動(dòng)汽車的機(jī)械部分大大簡(jiǎn)化。

純電動(dòng)汽車采用單一的能量來源,沒有多能源混合的復(fù)雜工作模式,同時(shí)省去了復(fù)雜且可靠性較低的機(jī)械變速裝置,就技術(shù)難度來說,大大低于混合動(dòng)力汽車,但是相對(duì)成本也非常的高,單次充電的續(xù)航里程也還達(dá)不到傳統(tǒng)燃油車的水平。

作為未來幾十年道路交通工具的主要發(fā)展方向,純電動(dòng)汽車得到了各國(guó)政府和主要汽車制造企業(yè)的扶持和推動(dòng),隨著成本的逐步降低,續(xù)航里程的不斷提升,以及充電設(shè)施的加速建設(shè),大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)已經(jīng)基本具備。

3、 燃料電池汽車

燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料,通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流,依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用,而不是經(jīng)過燃燒,直接變成電能或的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物,因此燃料電池車輛是無污染汽車,燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2~3倍,因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面,燃料電池汽車是一種最為理想的車輛。

單個(gè)的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組,以便獲得必需的動(dòng)力,滿足車輛使用的要求。 近幾年來,燃料電池技術(shù)已經(jīng)取得了重大的進(jìn)展,已經(jīng)有商業(yè)化的產(chǎn)品推行市場(chǎng),世界著名汽車制造廠,如大眾、戴姆勒-克萊斯勒、福特、豐田和通用等公司都在進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。

4、 代用燃料汽車

代用燃料汽車是指用壓縮天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG) 、液化天然氣(LNG) 、甲醇、乙醇、二甲醚、生物合成燃油、氫氣等作為燃料的汽車。

代用燃料汽車本質(zhì)上仍然是內(nèi)燃機(jī)汽車,只是將能源從汽油或柴油換成了代用燃料,實(shí)現(xiàn)了能量多元化,并在一定程度上可以降低污染物排放。缺點(diǎn)是仍然采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù),TTW效率低,對(duì)于整體的能量轉(zhuǎn)換效率并無提升,并不是一種理想的發(fā)展方向。

五、 八仙過海,各顯神通

全球各主要經(jīng)濟(jì)體,如美國(guó)、中國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū),對(duì)新能源汽車的發(fā)展方向和趨勢(shì)的認(rèn)同基本一致,但是在具體的發(fā)展策略上則有所不同。

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在發(fā)展方向上,目前汽車行業(yè)基本上圍繞混合動(dòng)力,純電動(dòng)和氫燃料電池這三個(gè)方向展開布局,進(jìn)行技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化的積累。天燃?xì)馄嚭鸵掖计嚨刃履茉雌?,由于?jié)能和減排效果非常有限,雖在一些國(guó)家和地區(qū)獲得了一定的發(fā)展,但不可能成為市場(chǎng)主流。

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結(jié)合全球各國(guó)的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)、技術(shù)積累、用戶習(xí)慣和資源優(yōu)勢(shì)等,在新能源汽車的發(fā)展路線上,各國(guó)的選擇又有所不同,都力求充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),既占領(lǐng)技術(shù)的制高點(diǎn),影響他國(guó)的新能源汽車發(fā)展方向,又能夠提高商業(yè)化門檻,獲得最大化的商業(yè)利益。

多數(shù)國(guó)家都將未來新能源車發(fā)展方向鎖定在純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車上面,而把混合動(dòng)力當(dāng)作一種過渡產(chǎn)品。所不同的是,有些國(guó)家試圖跳過混合動(dòng)力這個(gè)階段,直接進(jìn)入純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)代,而有些國(guó)家則堅(jiān)持在內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)上,采用混合動(dòng)力技術(shù),逐步改良和創(chuàng)新,直至過渡到純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)代。

在純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車(主要是氫燃料電池)這兩個(gè)能量來源的選擇方面,由于涉及到能源體系的問題,也顯得比較復(fù)雜。各國(guó)的電網(wǎng)都已發(fā)展了很多年,電力設(shè)施很完善,基本覆蓋所有區(qū)域,電力供給充足,只要在用電終端鋪設(shè)充電設(shè)備,就可以給電動(dòng)汽車充電,所以純電動(dòng)汽車的商業(yè)化難度要小一些。如果以氫燃料電池作為動(dòng)力,那么從氫燃料的制取、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、充填等都要從零開始,等于要再造一個(gè)能源體系,而且要把這個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)覆蓋一個(gè)國(guó)家的每一個(gè)角落,需要投入的資源很龐大,需要的時(shí)間也會(huì)非常的漫長(zhǎng),所以氫燃料電池汽車的商業(yè)化難度要大很多,速度也會(huì)較純電動(dòng)汽車慢一些。

1、 美國(guó)

美國(guó)在新技術(shù)的開發(fā)方面歷來走在世界前沿,歷屆政府十分重視清潔能源和新能源汽車的發(fā)展,并力圖掌握核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)。從老布什、克林頓、小布什到奧巴馬,美國(guó)政府先后在HEV、EV、生物質(zhì)能、氫燃料電池等領(lǐng)域全面下注,通過財(cái)政資助、稅收政策、政府法案等多個(gè)方面,推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展。此外,美國(guó)各州政府還有更為苛刻的法案和更為激進(jìn)的優(yōu)惠政策,來普及新能源汽車。

在2015年之前,美國(guó)一直是全球最大的新能源汽車市場(chǎng),全球各汽車制造廠商的新能源汽車都布局美國(guó)市場(chǎng),客觀上起到了示范作用。美國(guó)三家本土汽車企業(yè)通用、福特和特斯拉則各有自己的技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展方向。

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2、 歐洲

歐洲在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車領(lǐng)域占據(jù)很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì),在新能源汽車的發(fā)展方向上,也選擇從汽油車到柴油車,再向混合動(dòng)力、增程式/插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)、燃料電池汽車逐步過渡的方法,充分利用自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì),逐步降低燃油消耗和污染物排放。

在當(dāng)前的歐洲汽車市場(chǎng),12V起停系統(tǒng)和48V輕混系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為新售車型的主流配置,配合內(nèi)燃機(jī)技術(shù),可以滿足現(xiàn)階段的汽車尾氣排放指標(biāo)。在未來的發(fā)展方向上,各大車廠基本以插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)、燃料電池汽車為發(fā)展方向。

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3、 日本

日本以豐田為代表的企業(yè),在混合動(dòng)力領(lǐng)域進(jìn)行了多年的精耕細(xì)作,普銳斯一度是混動(dòng)動(dòng)力汽車的代名詞,截止到2014年6月,豐田在全球售出的混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)達(dá)到700萬輛,可以說全球已售出的新能源汽車大半都出自豐田公司,由此可以想見豐田對(duì)新能源汽車發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)。緊隨豐田身后,本田也是混動(dòng)技術(shù)的堅(jiān)定支持者,1999年,本田推出第一代Insight混合動(dòng)力車,與豐田普銳斯形成競(jìng)爭(zhēng)。同年,本田率先在歐洲及美國(guó)引入Insight混合動(dòng)力車,成為首家在歐洲及美國(guó)市場(chǎng)銷售混合動(dòng)力車的汽車制造商。之后,本田相繼推出飛度混動(dòng)版、雅閣混動(dòng)版等多款混動(dòng)車型。在新能源汽車領(lǐng)域起步較晚的三菱,日產(chǎn)等公司則對(duì)插電式混動(dòng),純電動(dòng)汽車更為積極,相繼推出產(chǎn)品面向市場(chǎng),日產(chǎn)的純電動(dòng)汽車leaf在美國(guó)市場(chǎng)長(zhǎng)期與特斯拉的Model S爭(zhēng)奪銷量榜第一的位置。

在燃料電池汽車領(lǐng)域,豐田和本田依然掌握了非常深厚的技術(shù)優(yōu)勢(shì),豐田已推出可量產(chǎn)的產(chǎn)品,將燃料電池汽車的商業(yè)化進(jìn)度進(jìn)一步加速。而三菱,日產(chǎn)則是純電動(dòng)汽車的堅(jiān)定支持者。

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4、 中國(guó)

我國(guó)在新能源汽車的自主創(chuàng)新過程中,堅(jiān)持了政府支持,以核心技術(shù)、關(guān)鍵部件和系統(tǒng)集成為重點(diǎn)的原則,確立了以混合電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車為“三縱”,以整車控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力蓄電池/燃料電池為“三橫”的研發(fā)布局,通過產(chǎn)學(xué)研緊密合作,推動(dòng)我國(guó)新能源汽車的發(fā)展。

由于我們?cè)趦?nèi)燃機(jī)技術(shù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐洲、日本和美國(guó),并且面臨豐田等公司在混動(dòng)技術(shù)上的壁壘,實(shí)際上我國(guó)從一開始就避開了技術(shù)難度最為復(fù)雜的混合動(dòng)力汽車發(fā)展路徑,在中短期主攻純電動(dòng)汽車方向,長(zhǎng)期則將燃料電池汽車作為未來的發(fā)展方向之一。

近年來,由于充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)較慢,充電設(shè)施嚴(yán)重不足,我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)又逐步轉(zhuǎn)向插電式混合動(dòng)力這一技術(shù)難度相對(duì)較低,節(jié)能和減排效果較為明顯的產(chǎn)品方向,形成了純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車兩翼齊飛,乘用車和商用車齊頭并進(jìn)的局面。根據(jù)2015年1~8月份的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)已經(jīng)超越美國(guó),成為全球新能源汽車第一大市場(chǎng)。

內(nèi)燃機(jī)陷絕境,從大眾作弊門看中美歐日汽車電氣化趨勢(shì)

我國(guó)汽車制造企業(yè)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和變速箱等技術(shù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,造成了我國(guó)汽車行業(yè)大而不強(qiáng)的局面,核心技術(shù)始終被國(guó)外所把持,市場(chǎng)也是拱手讓給別人。在新能源汽車領(lǐng)域,我國(guó)汽車企業(yè)在混合動(dòng)力技術(shù)方面缺乏積累,大多企業(yè)開始時(shí)選擇技術(shù)門檻較低的純電動(dòng)汽車作為切入點(diǎn),并逐步滲透到插電式混合動(dòng)力車型,取得了一定的發(fā)展成就。

在燃料電池汽車領(lǐng)域,由于我國(guó)汽車企業(yè)的技術(shù)儲(chǔ)備嚴(yán)重不足,且氫氣的制取、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等方面還沒有展開有效的探索,因此商業(yè)化的步伐會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美日等國(guó)家和地區(qū)。

六、 哪兒有困難,哪兒就有機(jī)遇

新能源汽車的發(fā)展,絕不可能是一番坦途,我們也應(yīng)當(dāng)看到,與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車相比,新能源汽車在許多方面仍然存在明顯的缺陷和不足,需要通過技術(shù)的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不斷的加以改善。

以純電動(dòng)汽車為例,行駛里程短,充電困難,可靠性與安全性偏低,價(jià)格昂貴仍然是當(dāng)前及未來一段時(shí)間所存在的問題,也是大規(guī)模普及所需要解決的難題。以燃料電池汽車為例,氫燃料的制取和存儲(chǔ),加氫站的建設(shè),氫氣的安全性問題等,也都是現(xiàn)實(shí)的制約因素。

但我們應(yīng)該以發(fā)展的眼光來看待當(dāng)前存在的問題,趨勢(shì)一旦形成就不能在短時(shí)間內(nèi)逆轉(zhuǎn),新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)確立,它的發(fā)展方向已不再受短期的因素所干擾。這意味著大量的資源將往這一領(lǐng)域集中,政策、資金、人才等都已具備,技術(shù)的發(fā)展與突破都會(huì)呈現(xiàn)出加速的趨勢(shì),市場(chǎng)規(guī)模的增長(zhǎng)也會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)趨勢(shì)。如果以傳統(tǒng)的思維來看待新的技術(shù)和產(chǎn)業(yè),難免陷入先入為主的困境,總是懷疑和猶豫,跟不上節(jié)拍,很難真正把握未來的發(fā)展趨勢(shì)。那些善于把握機(jī)會(huì)的企業(yè),會(huì)堅(jiān)持自己的方向不動(dòng)搖,把困難視為機(jī)遇,突破別人畏懼的領(lǐng)域,逐漸的成長(zhǎng)成為行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步。

汽車行業(yè)的電氣化驅(qū)動(dòng),已從涓涓細(xì)流發(fā)展成為滾滾洪流,彰顯了我們這個(gè)時(shí)代對(duì)于清潔能源的迫切需求,也帶給我們巨大的歷史機(jī)遇,去重塑產(chǎn)品,商業(yè)和社會(huì)。

來源:第一電動(dòng)網(wǎng)

作者:夏軍

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夏軍

杭州捷能科技有限公司創(chuàng)始人,總經(jīng)理 先后任職于比亞迪,ATL,CATL 動(dòng)力電池及Pack領(lǐng)域資深專家 新能源汽車行業(yè)觀察者

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