清華大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)戰(zhàn)略研究院院長趙福全
站在解決全球能源問題的高度看，開源與節(jié)流是缺一不可的兩大途徑。對汽車產(chǎn)業(yè)而言，節(jié)能汽車將為新能源汽車共同確保汽車能夠持續(xù)造福人類。前者為后者逐步走向成熟贏得時(shí)間，同時(shí)，傳統(tǒng)動(dòng)力總成以外的共性節(jié)能技術(shù)也將助力新能源汽車的效率提升。因此，開源與節(jié)流并重，應(yīng)是我們看待節(jié)能與新能源汽車發(fā)展的基本出發(fā)點(diǎn)。
傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)：趨向全面電氣化
過去，發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器組合提供動(dòng)力輸出。為滿足復(fù)雜的工況，發(fā)動(dòng)機(jī)需要工作在較寬區(qū)間，并通過不斷擴(kuò)大最佳工作區(qū)域來實(shí)現(xiàn)熱效率的提升。其本質(zhì)是通過改善機(jī)械配置來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出可變，以適應(yīng)變工況下的高效運(yùn)行需求。這將不可避免地造成系統(tǒng)越來越復(fù)雜、控制越來越難以及成本越來越高。而且由于發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率正在逐漸接近物理原理上的極限，單獨(dú)使用發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車產(chǎn)品將越來越難以滿足日趨嚴(yán)格的油耗和排放法規(guī)。
未來，發(fā)動(dòng)機(jī)與電池電機(jī)有效組合提供動(dòng)力輸出。盡管復(fù)雜的工況需求并未改變，但由于動(dòng)力系統(tǒng)中耦合了電池電機(jī)單元，可通過電池充放電來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)得以工作在更窄的最佳熱效率區(qū)域。其本質(zhì)是通過機(jī)電耦合來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出可變，以適應(yīng)變工況下的高效運(yùn)行需求。
傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化之路不會(huì)一蹴而就，但最終發(fā)動(dòng)機(jī)將幾乎只在熱效率最高的“甜蜜點(diǎn)”上工作，整體設(shè)計(jì)更趨簡化，而單點(diǎn)工作效率趨近極致。通過機(jī)電耦合的不斷升級，未來較長時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)仍將在汽車動(dòng)力技術(shù)中占有重要的應(yīng)用空間。
電動(dòng)車：動(dòng)力電池與充電設(shè)施是兩大核心問題
電動(dòng)車的發(fā)展軌跡是動(dòng)力電池的時(shí)間函數(shù)，而動(dòng)力電池本身仍存在一定不確定性。一方面，究竟現(xiàn)有主流動(dòng)力電池在材料化學(xué)的本質(zhì)上是否存在增長極限尚難定論；另一方面，新體系電池以及氫燃料電池的發(fā)展速度也難以預(yù)料。除動(dòng)力電池的能量密度和成本挑戰(zhàn)之外，充電設(shè)施不足是另一個(gè)制約電動(dòng)車發(fā)展的硬性障礙。解決充電設(shè)施問題并不比提升動(dòng)力電池性能容易，不僅基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要成本和時(shí)間，而且一旦充電技術(shù)出現(xiàn)更迭，還可能造成之前的投入完全浪費(fèi)。
不過，現(xiàn)有主流動(dòng)力電池進(jìn)步快速，短期內(nèi)的不確定性正在下降。同時(shí)，新能源汽車的發(fā)展速度，尤其是在中國的推進(jìn)力度，遠(yuǎn)超預(yù)期。因此,企業(yè)加緊打造電動(dòng)車仍是必然的選項(xiàng)。在具體實(shí)施中，我有三點(diǎn)建議：一是電動(dòng)車一定小型化，以節(jié)省電池成本；同時(shí)小型車一定電動(dòng)化，在不得不做電動(dòng)車的情況下，企業(yè)理應(yīng)優(yōu)先選擇最適宜的小型車作為突破口。二是續(xù)航里程夠用就好，同樣是為了節(jié)省電池，以提升電動(dòng)車的性價(jià)比。三是企業(yè)必須思考商業(yè)模式創(chuàng)新和特定技術(shù)方案解決充電難題以贏得先機(jī)。
混合動(dòng)力：長期的過渡就不是過渡
混合動(dòng)力常被視為從發(fā)動(dòng)機(jī)到電動(dòng)車的過渡技術(shù)，但長期的過渡其實(shí)就不是過渡。在汽車動(dòng)力革命的進(jìn)程中，混合動(dòng)力是無法跨越的。作為節(jié)流與開源的交叉技術(shù)，混合動(dòng)力同時(shí)享有兩方面進(jìn)步的收益，將成為滿足未來節(jié)能環(huán)保法規(guī)的必然技術(shù)選項(xiàng)之一。特別是由于具有多種不同方案，混合動(dòng)力提供了更廣的適用范圍，當(dāng)然這也更考驗(yàn)企業(yè)的技術(shù)決策和創(chuàng)新能力。
綜合油耗、性能與成本之間的訴求，企業(yè)可以選擇不同混合度的混動(dòng)方案以滿足自身的需要?？傮w而言，我的判斷是：怠速起停成本低廉、技術(shù)成熟度高，將逐步廣泛普及。輕混和中混技術(shù)成本、性能適中，在中小型汽車上將得到越來越多的應(yīng)用。重混技術(shù)系統(tǒng)復(fù)雜、增加成本多，將在中大型汽車上應(yīng)用。
混合動(dòng)力汽車與電動(dòng)車相比，本質(zhì)上就是兩套動(dòng)力裝置的成本與電池成本及充電便利性之間的權(quán)衡，只要?jiǎng)恿﹄姵貨]有革命性的重大突破，混合動(dòng)力就有其存在的價(jià)值與合理性。在可預(yù)期的未來，油電耦合將成為汽車動(dòng)力系統(tǒng)的“新常態(tài)”，因此，混合動(dòng)力必不可少、大有可為。
燃料電池（FCV）：大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化尚待時(shí)日
由于核心技術(shù)尚未突破，燃料電池汽車還存在成本、耐久、基礎(chǔ)設(shè)施等全球性瓶頸，從制氫、運(yùn)氫、儲(chǔ)氫到加氫的氫能產(chǎn)業(yè)鏈也并未清晰。特別是地域遼闊的中國很難同時(shí)承擔(dān)加油站、充電站和加氫站三套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。因此，現(xiàn)階段優(yōu)先推進(jìn)電動(dòng)車的新能源發(fā)展策略是可以理解的。
但是，這并不意味著我們可以忽略燃料電池汽車。像中國這樣的大國，在能源戰(zhàn)略上絕不能賭博，必須把“能源多元化”作為長期戰(zhàn)略，對于任何一種重要技術(shù)選項(xiàng)都不能疏漏。因此，建議國家給予燃料電池汽車足夠的重視，持續(xù)進(jìn)行基礎(chǔ)研發(fā)投入、財(cái)政補(bǔ)貼支持和示范工程推動(dòng)。
就發(fā)展路徑來說，我認(rèn)為燃料電池汽車在中國應(yīng)以商用車優(yōu)先切入，以此培育產(chǎn)業(yè)鏈，并為燃料電池乘用車進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。因?yàn)?，商用車的電?dòng)化也是必然趨勢，而搭載大量動(dòng)力電池本身就不節(jié)能環(huán)保，相比之下，燃料電池汽車可能是更合適的選擇。同時(shí)，燃料電池成本較高，商用車更有可能承載。此外，保障長途運(yùn)行的大型貨車和客車，只需定點(diǎn)建設(shè)少量加氫站即可，具有相對較強(qiáng)的可行性。
未來節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線預(yù)測
從時(shí)間維度看，純發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車市場份額將不斷下降；傳統(tǒng)車企為滿足日益加嚴(yán)的油耗法規(guī)，將加速導(dǎo)入基于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力、插電式、增程式技術(shù)以及純電動(dòng)技術(shù)；而燃料電池汽車預(yù)期在2025年之后有望興起。
必須強(qiáng)調(diào)，汽車動(dòng)力源的轉(zhuǎn)變將是一個(gè)長期漸進(jìn)的過程，在此過程中，各種技術(shù)的突破、不同政策的變化以及能源格局的走向等，都會(huì)對節(jié)能與新能源汽車的此消彼長產(chǎn)生重大影響。具體到各家企業(yè)，更要結(jié)合自身實(shí)際情況進(jìn)行因企而異的針對性選擇。因此，沒有絕對正確的技術(shù)決策，只有更合適且需不斷完善的路線選擇。
不過從產(chǎn)業(yè)總體來看，一個(gè)不容置疑的基本判斷是：未來車用能源的高效、清潔、低碳和多元化將成為主流趨勢；汽車動(dòng)力系統(tǒng)一定是節(jié)流與開源并重，多種動(dòng)力源之間相互競爭并有效組合來完成汽車節(jié)能減排的歷史重任。
來源：清華汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)戰(zhàn)略研究院
