鉅大LARGE | 點擊量：1293次 | 2021年08月26日
三種電動汽車電池處理方法
有關我國電動汽車當下發(fā)展現(xiàn)狀的雜亂、停滯以及由此出現(xiàn)的對它的不利言論，上海交通大學機械與動力工程學院教授，博士生導師、上海交通大學校長助理、汽車工程研究院院長許敏憂心忡忡。
2011年夏天，他在上海接受《汽車商業(yè)評論》專訪時用他的新思維駁斥了外界有關電動汽車的誤解。
作為發(fā)動機燃燒范疇以及長期致力于汽車研發(fā)工作的專家，他提出了電動汽車前沿的、顛覆性的模塊化設計理念和商業(yè)模式，為電動汽車工業(yè)將來技術的發(fā)展供應創(chuàng)新的思路，并預言電動汽車技術的不斷創(chuàng)新將帶來汽車工業(yè)徹底的革命。
車體的結(jié)構性變革和運營新模式
《汽車商業(yè)評論》：從我們今朝見到的電動汽車看，這些車仿佛與傳統(tǒng)汽車的樣子沒有多大差異，我們將來的電動汽車設計還會延續(xù)傳統(tǒng)汽車設計制造思路？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
許敏：我的想法是革命性的。傳統(tǒng)的汽車四大工藝，沖壓、焊裝、涂裝、總裝，前三項成本最高，總裝緊要是手工完成。前三大工藝都跟汽車的白車身有關。實際電動汽車不一定要白車身，可以用框架結(jié)構，傳統(tǒng)白車身沒有任何好處。
傳統(tǒng)白車身的焊裝工藝是固定的，無法靈活變化，把好幾百個沖壓件拼焊到一起，并且焊得天衣無縫，一旦焊成了以后，你的車型就很難改，只能是三年一小改，五年一大改。這樣的車身沒有任何的柔軟度及可變度可言，車重達1噸以上，你一個人開，也要帶著笨重的車身，非常耗能。
沒有白車身的話，安全怎么保證呢？
白車身是唯一的安全保障嗎？不是。F1賽車沒有白車身，就不安全嗎？那么快的速度，一般性的碰撞，賽車手都不會有大的傷亡，這是因為F1的車全是框架結(jié)構。你了解擠壓鋁型材吧？那個東西又輕、剛度又好，完全直角，用標準的連接件連接在一起的，手工就可以裝配。那種框架結(jié)構比白車身要強得多。
有白車身，但是它有車身，只是不起安全用途了。它像衣服相同，就是一個罩子蓋上去的。你把那個蓋打開里面全是架子，這種架子實際上又輕又簡單。高檔跑車的車身全是碳纖維，為甚么？這樣就可以做出各種各樣漂亮的外型，你說不安全嗎？比一般的車安全多了，因為里面有框架！
而且倘若路上全是電動汽車，完全可以讓車之間實現(xiàn)永遠不碰撞。你說海里面的魚從來不會碰到的，它們是不停地在相互交流?。〗癯鞣N先進的傳感器和控制器在技術上完全可以實現(xiàn)永不碰撞。但是為甚么做不到？因為傳感器太貴了，汽車電子的器件和系統(tǒng)太貴了！
這些東西老百姓平時用的很便宜，一用到車上就貴了。倘若車用傳感器成本達到目前家用電器成本的水平，所有的車都可以實現(xiàn)低成本安裝如、激光檢測、車聯(lián)網(wǎng)這些東西，那么車跟車、車或物體之間用傳感器實現(xiàn)互相一直交流，就不會出現(xiàn)碰撞。
往日，所有的人開著同樣的車，多少年不變，今朝的人要個性化；往日傳統(tǒng)的汽車沒法改，今朝電動汽車新的技術可以啟動新的造車思路。
這實際顛覆了以往的汽車制造理念。
電動汽車車身設計與加工將趨于模塊化，承載式鋁型材的框架，輕型環(huán)保材料的車身就像人的衣服相同每天都可以換。造型和質(zhì)量跟蘋果產(chǎn)品相同，把藝術、機械、電子融為一體的精品。然后，采購、制造全部都外包。制造和服務就采取跟麥當勞相同的品牌連鎖店形式進行。
將來電動汽車的設計思路應當是采取更便宜的、節(jié)能的、柔性的、全新的材料及模塊化設計理念。它沒有加工線的概念，沒有大的投資，軟件、硬件全開放，使用軟件可以自己開發(fā)，然后硬件也可以自己開發(fā)，插上就能用。
這樣所有工業(yè)界都可以加入，不是汽車界的，其他行業(yè)什么的都可以進來。汽車行業(yè)不再是神奇封的閉型行業(yè)，造車成本大大降低。這是新的汽車工業(yè)模式。
三種電池處理辦法
《汽車商業(yè)評論》：不過，今朝的電動汽車太貴了。
顛覆電動汽車舊思維
許敏：所以我們要做低電動汽車的成本。電動汽車今朝成本居高不下是因為大家開發(fā)電動汽車的同時，也在開發(fā)全新的電動汽車供應商。他們找的基本是是863計劃培養(yǎng)的電動汽車零部件供應商，這些人在幾個五年計劃里，只投錢沒賺錢，好不容易有了市場，肯定想方法把錢賺回來，不可能便宜。
況且剛開始是產(chǎn)量不會大，還有一個不可忽視的原由就是，就是我剛才說的，今朝多數(shù)電動汽車都是在傳統(tǒng)汽車上改裝的，那么重的車身，電池和電機肯定大，成本就降不下來。
我國電動汽車低成本出路在哪里？在每年的2000多萬臺電動摩托車上面。電動摩托車有電機又有電池，還有控制系統(tǒng)，而且市場充足競爭，價格非常便宜。如何把它的技術水平提高，從而提高它的整體配套能力和體系，從而用到電動汽車上就是我們實現(xiàn)低成本的緊要出路。
除了你剛才設想的模塊化結(jié)構，還應要如何辦呢？
今朝全世界難點在哪里呢？電池非得有成百上千的單極電池成組才能供電動汽車用，成百上千的電芯在一起管理控制太難了。一是電池本身質(zhì)量的一致性要求苛刻；第二，成組的技術水平要求很高，比如要求冷卻技術及時跟進；第三，系統(tǒng)化管理控制的水平不行。目前，只要有一個電池壞了，整體電池就不能工作了。
我們有新的電池處理辦法，，還是用目前電動摩托車上的電池模塊，幾十個單體電池拼成組，都有自己的控制系統(tǒng)。哪一個廠家加工的都可以用，我們把這些模塊拼成組，然后我們再用上一層的控制系統(tǒng)控制它們，哪一個好，就讓哪一個起用途。倘若有個別電池是壞的，電控系統(tǒng)將不用它。
這樣，采取分層控制和分布式控制，就處理了成百上千電池在一起同時控制的難題。這樣，目前市場低廉價格的電池就能充足利用了，而且總成本很低。
但是電池的根本問題還是沒有處理，比如頻繁充放電容易讓電池壽命減少。
電池一開始就不應當是拿來筆直驅(qū)動汽車里面電機用的，干這個工作的應當換成超級電容。電池原理是化學反應，可以儲能，但是充電放電速度受化學反應速率限制。它是很好的儲電裝置，就像油箱是裝油的相同，電池是裝電的，它不適用于頻繁快速的充電和放電。
汽車的運行工況變化很大，要頻繁加速和減速。頻繁快速的充放電應當是超級電容的長項，超級電容是物理反應，充放電速度快，效率高，并且可靠性好，對控制系統(tǒng)要求不高。倘若讓超級電容擔當電能的頻繁輸出輸入功能，然后把電池放到超級電容后面，作儲備或吸取，這樣就把超級電容和電池各自的優(yōu)勢都發(fā)揮起來了，電動汽車對電池本身的苛刻要求因此就可以全部通過超級電容來戒備。
倘若這樣，電動汽車的很多問題仿佛就處理了。
我們認為，電池也好，超級電容也好，都有一個很大的問題，就是它們的能量密度遠遠不如今朝使用的汽油和柴油。最好的鋰離子電池的能量密度也比汽油差十幾倍。你要把能量儲藏在車上，要么電池和超級電容太重太貴，要么續(xù)航里程太短，開不了多遠。
這就要沉思這樣一個問題：為甚么能量一定要儲藏在車上了？能源倘若不要放在車上，像有軌電車或動車組相同，從線路上或外部設施取電，那對車載電源的要求就會大大降低。這可能是電動汽車的最終出路。
比如用無線充電處理這個問題。地底下埋著線圈，車一邊在上面走一邊就充電了，因此處理了能源儲藏在車上成本過高的問題。
這個技術今朝到什么程度了？
無線充電，我們今朝能夠做到一米左右的距離，95%的傳輸效果，而且充得特別快，零點幾秒超級電容就洋溢了，一個車經(jīng)過這個線圈，兩個線圈只要一合上，嘩電就沖過來了。一條路有幾條車線和一條充電車線，人家看自己的電量沒有了，往上面一走就充上了。
這個東西比充電站什么的投資低多了，又不占額外的地皮，只要在車道下埋根線就行了。它有一個弱電的感應器，靠它來實現(xiàn)充電全程智能化操作。什么時候開始充，什么時候脫離，你充了多少電，都可以用它來控制，甚至你在哪里都了解，這等于還可以做智能交通用。
無線充電系統(tǒng)投資要比設充電站成本低多了，因此這也將成為電動汽車充電的最理想方式。這些都是很容易實現(xiàn)的技術，遺憾今朝大家都鉆在傳統(tǒng)思維的死胡同里沒有出來。
電機和發(fā)動機變革
《汽車商業(yè)評論》：有關電動汽車來說，仿佛惟有電機這一塊是最成熟的了？
許敏：今朝很多人認為我國電動汽車的電機是成熟的，實際上我國工業(yè)的電機很成熟，但是汽車專用電機基本還沒開始做。
將來電動汽車可變功率電機將取代工業(yè)電機。目前，電動汽車電機的設計都是秉承工業(yè)電機設計，其實電機應當跟發(fā)動機相同，要做成全負荷范圍內(nèi)效率都很高，要做成使用可變磁通量的電機。
可變電機就像發(fā)動機的可變排量，可以依據(jù)要來出現(xiàn)相應的軸功率，實現(xiàn)全工況范圍的效率最大化。這種電機可能是非對稱設計，在前進方向優(yōu)化，就像傳統(tǒng)汽車動力總成，在前進方向有48檔，但倒車只要一檔。而通常的工業(yè)電機設計是對稱的，沒有進行單方向的優(yōu)化。
還有什么要改進的地方？
我國電動汽車發(fā)展一直是跟著人家屁股后面跑，很少搞創(chuàng)新。還有發(fā)動機，我們今朝搞增程式發(fā)電機，用現(xiàn)有的汽車發(fā)動機來發(fā)電，其實真正只是用來發(fā)電的話，發(fā)動機就應當大大簡化，因為你只在一個點運行，在這一點，油耗排放要求都可以很容易達到，而通常使用的汽車發(fā)動機是為在汽車運行全工況范圍內(nèi)的高效率優(yōu)化設計的，非常復雜且成本高。
所以我們就開發(fā)了一款非常小的發(fā)動機。兩個活塞水平對置，振動相互抵消，功率和1.2升三缸機差不多，但是體積和重量小二、三倍，部件數(shù)量也少很多，更不用說成本了。
