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BEV、HEV(MHEV)、PHEV、FCV,到底哪种才是未来?

首先明确的一点就是电气化是汽车发展的趋势,也是方向。

电能是目前人类所能利用的最为灵活的能源,没有之一。电能来源广泛,火电、风电、光伏、生物等等方式都可以发电;电能输送灵活,仅用电线就可以实现长距离大功率的能量传输,甚至还可以实现能量的无线传输;电能转换应用方便,可以方便的转化为光能、机械能、热能等等。就驱动来讲,电能可以在一个装置(电动机)里转化为机械能,同时此装置还可以再把机械能转化回电能,来回转换的过程都能保持很高的效率,对于汽车来讲,这种灵活的能源供给和回收方式是十分适用的。这也是为什么增程式电动汽车可以存在:宁愿用燃油发动机发电也要用电来驱动车辆。

就汽车的电气化来讲,主要有这几种技术路线:BEV、HEV(MHEV)、PHEVFCV等等。

BEV(Battery Electric vehicle),也就是所谓的纯电动车,使用电池存储电能,是目前的主流方向。虽然电动机天生就是汽车的好基友,但是电池却是汽车天生的猪队友:目前应用较多的主流锂离子电池的能量密度仅能达到200-300Wh/kg,而主流BEV的百公里电耗都在15-20kWh,这就意味着如果续航达到400-600km,就需要60-80kWh的电池组,而仅仅这些电池的重量就达到了300-400kg,这还不包括电池管理系统及其他电池包结构部件。而对于消费者不友好的方面就是锂离子电池低温衰减、车内暖风空调巨大的耗电量和高速续航衰减,在一些常见的场景状态(例如冬天开空调、上高速)下都会让BEV的百公里电耗翻倍,导致续航严重打折甚至减半,产生续航焦虑;同时BEV的充电速度也严重限制了消费者使用需求,目前的主流快充技术也只能是在30-50分钟左右充满80%的电量,与加注燃油的3-5分钟加满相比依然十分不友好。所以BEV目前依然具有续航里程焦虑和充电速度慢的问题,虽然是主流发展方向,几乎所有的主流汽车厂商都推出了自己的BEV产品,但是对消费者来讲依然不能说是最优解。

HEV(MHEV)(hybrid electric Vehicle),也就是混合动力汽车。HEV虽然实现了一定的电气化,但是本身依然是使用燃油作为全部动力来源,所以可以认为是电气化程度比较低的产品,是一个过渡的产品。当然,现阶段以本田丰田为代表的HEV产品,因为深厚的技术积累和较高的技术成熟度,在市场上获得了不少好评,但是总体来看,HEV在汽车工业中的比重是在不断下降的,逐渐被PHEV等取代:包括在内的老牌HEV厂家也推出了同一车型的PHEV版本。

PHEV(Plug in hybrid electric Vehicle),也就是插电混合动力汽车,具备了燃油发动机和电动机,电池组明显要比BEV更小,一般是BEV电池包容量的20%-30%,纯电续航一般在50km-100km。PHEV在短距离的时候可以纯电行驶,长距离又可以工作在HEV模式,没有焦虑,充电或者加油都可以作为补充能量的方式,所以从消费者的角度讲,PHEV是比较满足消费者需求的。正因为如此,现在几乎所有主流汽车厂商都推出了PHEV车型,市场上PHEV可选车型还是比较多的。当然,从技术路线上讲,PHEV背着两套动力系统行驶,其总体驱动效率是受到影响的,同时内燃机依然以燃油作为燃料,依然有污染物排放,对环境不友好,长远来看,变革的可能性不小。

FCV(Fuel Cell Vehicles),也就是燃料电池汽车。燃料电池汽车其实与PHEV类似,不过其燃油发动机的部分变成了燃料电池。燃料电池汽车可以说是在动力电池技术接近天花板的情况下一个比较公认的长期发展方向,因为燃料电池只需要添加氢气(或其他燃料),没有续航焦虑,对消费者比较友好,同时燃料电池本身无污染无噪音,对环境友好。目前,日本等发达国家FCV发展的不错,以氢气为燃料,已经形成了全套的制造、运输、储氢的系统,但是氢气本身为可燃性气体,对运输、储存等环节的要求很高,所以目前氢气本身的制造运输储存技术要求都比较高,总体成本也较高,目前其行驶成本要超过普通燃油汽车。国内FCV发展虽然落后于日本、韩国、美国等先进国家,但政策上也对FCV进行了倾斜,从2016年氢能产业就已经纳入了国家能源战略,目前正处于发展快车道。新造车势力的爱驰汽车用甲醇重整制氢方式,替代氢气,也就是甲醇和水在车辆行驶过程中产生氢气,如此车辆只需要添加价格低廉的甲醇作为燃料,效率可达45%,核算下来行驶成本仅为普通燃油车的三分之一甚至更低,是个不错的发展方向。当然,甲醇燃料目前并不像汽油柴油一样方便买到,但是其布局更为方便,可以依托现有的加油站系统,与充电桩的完全新建相比难度更小。如果说,要对比一下甲醇和燃油增程,那么如上所说甲醇的优势在于成本和基础设施,而缺点就在于碳排放的担忧,但其实碳的排放一定比燃油增程少很多。所以,甲醇增程的确是一个不错的发展方向。汽车德国子公司Gumpert Aiways首款FCV——Gumpert Nathalie,以甲醇为燃料,具备1000公里续航,突破百公里2.5秒加速,最高时速可达300公里/小时以上。当然,这款车型也可以直接充电使用。

传统车企上汽集团也早就布局了FCV项目,早在2017年就一口气发布了荣威950 FCV等多款车型,其中荣威950 FCV的续航达到430km,能在零下20度情况下启动。

回到问题本身,如果从消费者的需求考虑,使用方便且没有焦虑的PHEV和FCV无疑是不错的方向;从环境的角度考虑,零排放无污染的BEV和FCV是理想的技术方案;两者综合,FCV的优势还是比较明显的。当然,总体来看,汽车工业到了一个分叉路口,电气化是共同的方向,但是现阶段各种不同类型的汽车百花齐放,争奇斗艳,未来究竟如何,值得期待。

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