陈清泉：全球电动汽车产业化及其基础执行的发展前景

全球的可持续性发展需要可持续交通（SustainableMobility）。中国是全世界经济发展最快，而同时也是贫油的国家。因此，在中国发展电动汽车更为迫切，势在必行。

电动汽车是一个新兴产业。电动汽车的功能、主要零部件、生产方式、产业链等和传统汽车有很大区别。因此，不能再用传统汽车的眼光来评价电动汽车。我们一定要用开放的思维和坚定的勇气去迎接挑战。电动汽车不仅是一个交通工具，还是一个储能工具，是一个可以跟风能、太阳能相结合的能源体系。现在我们已经看到电动汽车产业化的暑光，但是还有严峻的挑战。电动汽车要能够让普通老百姓接受，需要有三个条件：第一个条件就是它的价钱一定要跟现在的汽车一样；第二个条件就是其方便的程度也跟现在的车一样；第三个条件就是它的能耗和排放比传统汽车要少。目前最难做到的是第一个条件。电动汽车和传统汽车比较，多了又重又贵的动力电池，怎么能做到其价钱跟传统汽车一样呢？这就要把电池的附加值发挥出来，使电池的初始成本不要只让车主来承担。因此就要做到三好、两结合和四个零。

要做好三点：

（1）好的产品。即，性能优良、价格合理；

（2）好的基础设施。即，方便和经济；可根据车型和用途，采取不同的基础设施；

（3）好的商业模式。

要大胆探索新的商业模式，集合汽车、电力、能源、信息、服务、金融、保险、销售等多个行业的优势，共享利益，共担风险，分摊电池的初始成本。用户所在意的主要是能否安全、方便、舒适、经济地到达其目的地，而并非汽车的一次续航里程和补充能源的方式。

要做到两结合：

（1）电动汽车和智能电网结合；

（2）电动汽车和远程智能信息控制、汽车移动物联网、智能交通相结合。

努力逐渐达到四个零的目标：

（1）零排放（没有汽车废气）；

（2）零石油消耗；

（3）零交通伤亡；

（4）零交通堵塞。

电动汽车的动力电池不仅为电动汽车提供能源和动力，而且可作为储能器件和电网交互，对电网起到填谷削峰作用，提高电网的稳定性和效率，并且对太阳能和风能起到配合作用，使太阳能和风能能够顺利和电网并网。而要挖掘电池的附加值，充分实现其储能价值，则必须实现汽车行业与电力行业两大行业的握手并取得妥协，共商用于不同车型和用途的最佳基础设施和商业模

电动汽车的电能补充一定要与电网有好互动，做到互利双赢。因此可采用充电（以夜间慢速充电为主）、换电池和储能充电等多种模式。更可与智能电网结合在一起，进行智能充电，电池和电网是双向互动。例如，在首一个小时内，电网给电池充电，等到电池充到一定程度时（约电池容量的30%），便可与电网互动。这意味着，当电网频率低（即电网弱）时，电池给电网馈电；而当电网频率高（即电网强）时，电网给电池充电。这样，虽然整个充电时间延长了，但是，电池集群可作为一个庞大的分布式储能系统，将电网的整体运行效率大为提升。当然，以上所述只是电动汽车与智能电网互动的一种情形，还有其他的模式能够做到两者的互利互补。

电动汽车对动力电池的主要要求是：安全性、能量密度、功率密度、循环寿命、一致性、可靠性和价格等。单体电池的安全性主要和以下因素有关：材料、设备、工艺、结构等。电动汽车的电池系统是由多个单体电池串并联组成模块，再由若干模块组成电池包（电池系统）。因此对单体电池的一致性有很高的要求，并且要采用电池管理系统，监管电池运行中的电压、电流、温度等以确保电池的安全性。

目前电动汽车的动力电池主要是采用锂电池，包括锰酸锂、磷酸铁锂、多元素锂、以及最近开发的钛酸锂。钛酸锂电池的负极采用钛酸锂取代石墨碳，因而运行中不会产生负极表面膜，这是钛酸锂电池的最大特点，因此钛酸锂电池在运行中非常稳定，无论在高温、低温、高倍率充放电情况下都能可靠工作，从根本上提高了电池的安全性。而且无记忆效应，免维护，做到了绿色环保。目前钛酸锂电池的缺点是其单体电池电压较低。目前正研究采用新的阳极材料以提高其单体电池的电压。钛酸锂电池可望在不久取代磷酸铁锂和锰酸锂电池。

十二〃五期间动力蓄电池以能量型动力蓄电池为主要发展方向，兼顾功率型动力蓄电池和超级电容器的发展，重点突破动力蓄电池系统安全性、一致性、耐久性与低成本等关键技术，促进动力蓄电池系统集成和模块化技术发展，带动关键材料国产化，实现动力蓄电池产业技术快速升级、瞄准国际前沿技术，深入开展新型车用动力蓄电池自主创新研究。我们的目标要达到电动汽车用高能量型蓄电池系统的能量密度达到150-250Wh/kg,成本低于3元/Wh，寿命2000-5000次循环，充电率2C,放电率3C。我认为目前最重要的是提高动力电池系统（电池包）的一致性，可靠性和寿命，即使在目前可达到的能量密度约100Wh/kg的情况下(据我所知，目前世界各国也未能做到200Wh/kg以上)，重点突破一定市场，例如城市短途公交、社区和中小城市小型电动汽车、一定范围的出租汽车等，配合一定的基础实施和商业模式，就可推广，不断积累经验，不断提高动力电池的性能指标。

我国电池产业有三大优点：做得快、做得便宜、做得大。但是存在深层次的两个缺点，其一就是缺乏深入的机理分析，从电化学、物理、电工、机械、结构、散热等，找出相互关系并推出相关数学模型等。其二就是缺乏科学的评价体系，去评估电池在电动汽车运行中的安全性和可靠性。我国应该从整个电池产业链加大对动力电池的投入，从采矿到电池厂一直到电动汽车电池系统，从基础研究到应用研究、产品开发和产业化生产等。

与电池技术关联非常密切的一个领域是电池管理系统(BatteryManagementsystem,BMS)。电池管理系统用于对蓄电池组进行安全监控及有效管理，提高蓄电池的使用效率，达到增加续驶里程、延长其使用寿命、降低运行成本的目的。电池管理系统的主要功能包括：电池状态信号采集、电池剩余电量(SOC)估计、电池充放电控制、电池单体间的电量均衡管理、电池系统安全管理等。其中，电池SOC估计和电池单体间的电量均衡将是两大技术难点。

要根据国情，利用我国自然资源、市场、人力资源的优势，首先大力发展有市场需求、能有效节能减排的小型低速电动汽车和城市公交增程式电动汽车或纯电动汽车，也不排除市场能接受的其它型式混合动力汽车、积累经验，不断提高在动力电池、电机电力电子电控、动力总成等核心技术，向新一代先进的电动汽车跨越发展。而对于发展纯电动汽车而言，建立公共能源供给体系，提供标准化蓄电池模块租赁服务将是较为可行的出路。

我们一定要实施中国创造战略，实现现代化。我国现代化建设，一方面取得了巨大成就，另一方面也面临着一系列重大挑战。如，产业层次低，产业附加值低，工人收入低，两极分化严重等。究其原因，主要是因为我国极端缺乏自主创新和中国创造的重大产业平台、关键产业体系，从而造成我国主要产业，特别是支柱产业，到处有短板，到处都漏水，有些产业80%-90%的附加值甚至都被外流（产业竞争遵循短板理论）。进而导致整个国家产业体系附加值低下（竞争性产业10%-20%），生产率徘徊（工业为美国的6%），利润率很低（2011出口企业为1.44%），实体产业抛荒（转投炒楼炒股），工人收入微薄（美国的4%），低收入人群数量特别巨大，从而造成内需不足，两极分化严重。所以我们一定要建设技术先进、结构高效、自主开放、体系完整的中国电动汽车产业体系，为中国新的历史时期的工业现代化和产业现代化，提供新的发展模式和重大示范。

结束语：电动汽车产业化的火车头已开动，但只让市场听其自流不能使电动汽车产业化成功。创造性和有效的政策法规是必需的。技术已不断进步可提供解决办法。

作者简介：陈清泉,中国工程院院士、英国皇家工程院士、英国洛夫堡大学荣誉技术博士。香港大学电机电子工程系荣誉讲座教授及原系主任、国际高等研究院院長、世界电动车协会创始主席。英国电机工程师学会国际演讲勋章、香港工程师学会最高荣誉金勋章、《亚洲新闻》评为亚洲最佳创新者、期刊GlobalView誉为亚洲电动车之父、在印度获电动汽车技术之祖称号。他积累了50多年的教学、科研和工业经验，任国内外多所著名大学的名誉或客座教授,政府顾问，著名企业科技顾问或独立董事。著有三百多篇学术论文,十一本专著,十项专利。