电动汽车商业化全景完全揭密.docx

电动汽车商业化全景完全揭密 2010-08-31  
电动汽车是汽车产业的发展方向，这一点国内外的学界、业者和各国政府谁都没有怀疑过。但是，直到一年前，还没有一家权威机构能够准确地说清楚，完全商业化运营的电动汽车究竟是哪种类型？采用哪种技术路线？
很显然，致力于实现电动汽车商业化运行的主要国家及所属公司，都在按照自己设计的路线向前推进。在插电式电动汽车被国际社会共同认可后，很快就发现，还有很多问题没有解决，仍然存在不同的发展方向和路线，电动汽车的全景并没有因此而清晰。
在这种情况下，日本是以高效混合动力汽车和插电式纯电动汽车的研究为主，代表车型是丰田公司的普锐斯、雷克萨斯和日产公司的叶子。而美国是以增程式电动汽车为主攻方向，代表车型是通用公司的Volt。中国则是全面开花，有比亚迪的双模混合动力车型，也有多家公司正在研发的插电式纯电动汽车，还有吉利公司的超级电容汽车。究竟哪种车型、哪条技术路线可以通向完全的商业化呢？最新的研究表明，上述所有的车型和技术路线都不可能实现完全的商业化，它们无论将技术水平提高到何种地步，也必须依赖政府的补贴才能生存，因为上述所有的技术路线，都无法解决电池组在盲充情况下的循环寿命过低的问题，使电池折旧成本居高不下，不可能产生出对汽油燃料成本的竞争优势。因此，可以断定，完全商业化运行的电动汽车的“真神”还没有现身！到目前为止的所有车型，都只能以挣政府补贴为目标。
一．  电动汽车“真神”露相！
那么，电动汽车的“真神”究竟应该是什么模样呢？其实欧洲和日本的公司早在5年前就描绘出来了，就是可快速更换电池的电动汽车。最早提出这种设想的欧洲和日本公司，原意是想通过快速更换电池实现能源的快速补充，但由于电池在车身内的放置必须符合配重合理的要求，不能放在前后两端，而在车身中部，只能放置在座位和底板下，在这个位置上，很难实现电池模块的快速更换，除非对车身结构进行重新设计，而这样一来，就需要更新全套模具，重建生产线，没有几亿元的投资和3年的周期是搞不出样车的。就是有了样车，还必须有完全与之吻合的出租电池并对电池质量完全负责的充电站相配套，因此，要想实现在小型电动汽车上快速更换电池，就必须进行包括充电站的技术条件和运营方式在内的系统设计，而这绝非汽车制造厂家所能完成的，更重要的是，这样一来，汽车制造厂商就只提供不装电池的裸车了，它就成了电动汽车的配角，也就很难拿到政府补贴了。这种结果是汽车巨头不愿意看到的。因此，国外公司在提出换电池的设想后根本就没有往下进行，在小型车上更换电池的方案就搁浅了，各国的大公司又回到了老路上去，各搞各的，力图在不改变营业模式的前提下，搞出能够直接替代燃油汽车的电动汽车。但可以肯定地说，目前汽车巨头所坚持的技术路线，统统是意在套取政府补贴的游戏！不采取更换电池的技术路线，注定是死路一条！得出此结论的根据是：
1. 不更换电池，充电永远是难题。与不更换电池车型配套的充电方式有三种，一是充电站，二是可在城市小区和停车位普遍设立的刷卡式充电桩，三是任意民用电插座。民用电插座不仅涉及电费计费问题，而且充电时间长，不可能成为主流充电方式。而在停车位设立刷卡式充电桩，几乎所有的车辆都在下班后的同一时间充电，一旦电动汽车的拥有量达到一定规模，就会产生谐波，对城市电网构成破坏性影响，电网将不堪此负。而充电站对车辆的服务，必须能在短时间内完成，尽管各国都在研究快速充电的方法，也进行了快速充电的成功试验，但是，快速充电对电池的破坏作用是无法杜绝的，用牺牲电池寿命作为代价来完成快速充电是不划算的！
2. 不采用换电模式，电池寿命将大打折扣！锂离子电池生产厂家提供的数据表明：单体磷酸铁锂电池的循环寿命可以达到5000次以上，按照2000次来设定出厂标准是完全可以实现的。而超过100个单体成组后的电池模块，在人工维护的情况下，寿命只能达到1500次，如果每次充电可以行驶200公里，电池的里程寿命就可以达到30万公里。这对于电动汽车的用户来说，是完全能够接受的。但是，如果没有人工维护，采取盲充方式补给电能，电池组的循环寿命将急剧下降到200次左右，甚至会出现几十次充电就损坏的情况。这对电动汽车来说是要命的事情。因此，国内外的汽车制造厂家都试图从电池质量和电池管理入手，解决电池组的寿命问题。但是，提高电池的出厂质量和一致性并不能从根本上延长电池寿命，因为无论出厂质量和一致性再好的电池，都会在使用和充电过程中出现随机性个体差异，最终导致电池组提前损坏。而电池管理系统如果细化到对每一单体电池进行监测和控制，其造价将与电池相差无几，这就意味着本来就很昂贵的电池，又增加了一倍的成本，而且，高性能的电池管理系统本身要消耗15~20﹪的能量，这就意味着电池里程寿命已经损失了仅20﹪了，这还不算，就是安装了高性能的电池管理系统，也不可能将电池寿命提高到理想的千次以上，丰田普锐斯不超过3年10万公里的电池寿命就是最好的例证。因此可以说，虽然通过提高电池质量和优化电池管理可以有限提高电池组的寿命，但想通过这个途径使电动汽车在综合成本上具有对燃油汽车的竞争优势，是根本不可能的，这条技术路线必将永远依赖政府补贴。
3. 由于采用不换电模式，电池寿命就无法实现理想的指标，国外汽车巨头就把主攻方向放在以电池为辅的混合动力和增程式电动汽车上，采用小电池承担辅助功能，弱化了电池的作用。但由于混合动力汽车二元切换的复杂结构，使其成本永远也降不到与燃油汽车相当的程度，而其节油性又非常有限，它绝对不可能成为电动汽车商业化的主流模式。美国通用公司推出的增程式电动汽车Volt,虽然比混合动力汽车前进了一步，由于结构较为简单，使制造成本明显低于混合动力汽车，节油效果也更好一些，其市场前景比混合动力汽车更光明一些。但是，不进行维护的电池，仍然是致命的软肋，只有配套电池的定期检测、保养、维护和电池寿命质量的保险，才有可能实现商业化。而这一切仍然需要在车辆结构上解决电池组的快速装卸问题、仍然需要保证电池寿命的租赁式运营模式与之配套。
4.  快速更换电池对电动汽车商业化的意义远远超出了国外车企最初的设想。按照欧日跨国公司当年的设想，快速更换电池仅仅是为了实现快速补充能源，他们没有想到，这种方式是提高电池寿命的最佳途径。此外，还有一个作用是盲充模式无法抗衡的，就是：由于电池的工作是电化学反应，对电池的冲击要比机械磨损具有更大的离散性，机械磨损在不同个体间的差异非常小，作为汽车核心部件的发动机可以很容易实现绝大部分个体30万公里以上的使用寿命，而动力电池则不然。即便是平均使用寿命达到了30万公里，也仍然无法实现商业化操作。因为，超过30万公里和不足20万公里的个体都有可能达到30﹪，大量寿命不达标电池的车辆，将使汽车企业无法应对，价格比车身结构还贵的电池赔是赔不起的，而不赔，将名声扫地，只能惨淡退市，无异于自杀。这就是多家汽车企业的样车早已下线，吆喝了许多年也不敢向私人用户出售的根本原因。相比之下，在充电运营商用自己的电池而不是车主的电池在充电站循环使用，为车主提供服务，除了快速补电、提高电池寿命之外，无形之中带来了第三个功能：只要电池的平均寿命达标，就可以实现商业化，要比不能换电车型必须使95﹪以上电池寿命达标，才能实现商业化，容易一百倍！
结论已经不言而喻：在20到30年内，在燃料电池电动汽车的时代没有到来之前，能够快速更换电池的纯电动汽车、增程式电动汽车和与之配套的电池租赁、电池维护、充电服务的运营模式，是电动汽车完全实现商业化的最佳途径——这就是电动汽车已经清晰可见的“真神”！
二、换电式电动汽车必须解决的技术和商业问题
换电式电动汽车所依赖的基本上都是成熟技术，不存在难以突破的技术瓶颈，但要使这种技术路线实现商业化，还是有一些常规性的技术问题和运营模式问题需要配套解决。
1.  纯电动汽车通常采用能量密度很高、安全性很好的磷酸铁锂电池。在目前的技术条件下，还没有性能和价格上更优越的电池材料可取代磷酸铁锂，指望发明新的电池材料在成本不显著增加的前提下进一步提高能量密度，在短期内是没有希望的。在此前提下，可续驶150公里以上的纯电动小汽车，其电池箱的重量将达到200公斤以上。为了配重合理，不能将电池箱安装在车辆的前、尾两端，只能安装在车辆中部乘员座椅的下方，这就为快速更换电池出了难题。有三种可选择的方案：①如果从上往下装入电池，则需要乘员离开座位，并将座位掀开，十分不方便。②如果从下往上装入电池箱，就必须设计出十分牢固的固定系统，才能防止车辆在高速行驶和剧烈颠簸中电池箱的松动，而在一般情况下，电池箱牢固的安装和快速更换相冲突，二者只能取其一，很难找到两全的解决办法。③从侧面装入电池箱，虽然可以使牢固性和快速装卸同时实现，但需要将车身覆盖件和车架的模具全部更新，甚至生产线也需要进行伤筋动骨的大调整，没有几亿元的投资是出不了样车的，而样车并不见得可以定型。无论是鸡生蛋，还是蛋生鸡，都存在着难产问题。因此，快速装卸电池虽然只是一个常规性的技术问题，解决起来却也有相当的难度。这就是世界上至今没有一辆可快速更换电池的纯电动汽车问世的原因。
2.    燃油汽车的设计和改型，完全可以由汽车制造企业独立完成，而电动汽车要想实现快速更换电池，却必须和电池制造商、充电运营商共同探讨、磨合、协商才能完成，否则，与电池的匹配、与充电站技术手段的吻合都会出现致命的错位。因此，可以认为，快速更换电池不是一桩小事，而是相当复杂的系统工程。燃油汽车的发展，仅仅需要制造商与用户的互动，就可以获得足够的信息和资源，而电动汽车的商业化，却要求必须在汽车制造商、电池制造商、充电运营商以及用户的互动中才能找到发展的方向和技术解决方案，其多元化生态系统的复杂程度至少比燃油汽车高两个数量级。
3.  为可更换电池的电动汽车服务，充电站的主要功能并不仅是为车辆补充能源，还要进行电池维护，这是国外车电分离方案提出者根本没有考虑的问题。加入这个功能，充电站的商业性质就发生了革命性的改变，它所能提供的服务包括了电池的寿命保证问题是谁有这个金钢钻？谁能为用户提供电池寿命千次以上的质量保证？这是一个关系到这种商业模式成败的大问题。因此，电池维护技术就成了电动汽车车电分离技术路线最关键的核心技术。
4. 还有一个不可回避的与技术有关的问题，就是充电成本问题。假定电池维护技术已经成熟，可以保证电池1000次以上的循环寿命，在包括电池折旧的总成本中，最大的部分电池折旧成本就能降到合理水平，每行驶100公里为20元左右。而充电时所消耗的电费基本上是个常数，对五座电动小汽车而言，每行驶100公里所消耗的电费为7-10元，是一个很低的数字。剩下的就是充电站工程和设备折旧以及管理费用、财务费用了。按照国外的设计和我国在奥运期间建的充电站，每个充电站的投资高达上亿元，使每次充电的折旧费高到毫无商业竞争力的程度。因此，必须设计出花钱少、效率高的廉价充电站，只有这样，才能让充电总成本明显低于燃油费用，使电动汽车具有对燃油汽车的竞争优势，才能实现电动汽车的商业化。
5. 在快速更换电池的商业模式中，车主买到的是不含电池的裸车，充电站为车主提供电池租赁服务。在通常情况下，为100辆车提供服务，需要有2倍的电池用于周转，充电运营商作为电池租赁方本身将拥有全部电池的所有权，这就是充电运营商一身担起三个重担：电池租赁、充电服务、电池维护。谁能承担这个角色？汽车制造商不可能将电池的责任都揽到自己身上，电池生产厂商虽然可以承担这个角色，但在商业化运行中，只有充电运营商专业化独立运作，才能培育出高效率的团队和商业品牌，充电运营商自成一家不可避免。目前，国家电网公司已经高调宣布，要大举进军电动汽车充电站，规划在全国大中城市建立电动汽车充电站网络。但是，此充电站非彼充电站，国家电网的充电站没有考虑快速更换电池，更没有考虑电池维护，而是采用在占地面积很大的充电站中设立很多的充电桩，让车辆自助式卧充。这种方式必须以电池盲充1000次不损坏为前提，而这样的电池根本没有。因此，可以肯定，这种充电站除了作为形象工程外将毫无用处。如果国家电网不改变设计，它不可能成为电动汽车领域里的成功者。但问题又来了，没有可更换电池的车辆，怎么会有充电运营商？而没有充电运营商的参与谁敢造可更换电池的车？是鸡生蛋还是蛋生鸡的问题延伸到了商业领域。