袁家桢:20年研制电动汽车历程

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 18:59:53
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袁家桢:20年研制电动汽车历程2011-10-04 11:19绿色汽车涵盖品种包括:纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车、氢内燃汽车,清洁燃料汽车CNG、LNG、LPG等。绿色汽车有两大特点,一是不用或少用石油燃料,二是零排放或少排放。进入21世纪环境保护成为各国不容后退的大政方针,中国汽车产业有先有后的介入其中。

我从事绿色汽车的时间很长,“八五”期间利用汽车制造厂主管产品的机会,业余从事电动汽车研究;“九五”期间以专职电动汽车研究所所长的身份,直接从事电动汽车研制;“十五”期间设计国内第一辆燃料电池汽车,并以顾问身份去清华参加燃料电池大客车工作;“十一五”期间从事车载制氢加氢站的产业化,力争使产品出口。曾经认为把内燃汽车延伸到电动汽车是很近的路,20年时间过去了,实际上却是有很遥远的路程。

以下用照片配说明的方式作回顾20年中我经历的中国乃至世界电动车发展的一些经历。

一、“八五”期间以业余方式研究电动汽车
董教授和他保管的美国道济电动汽车



1991年美国夏威夷大学耐尔教授赠送给中国五辆电动轿车,其中两辆送给北京工业大学,目的是帮助中国发展电动汽车。由于我同北工大董天午教授是中学同学,他邀请汽车工业来帮助做分析和推广,所以我知道这辆样车的作用,确实帮助了中国电动汽车的早期研制工作,我本人第一次实际接触电动汽车,就是从这里开始的。

美国使用大量生产的道济(DODGE)轿车改装电动汽车,这一条经验首先为我所用,因为我代表当时产量居国内第三位的北京汽车工业,可以使用的车型较多。为了使改动的部位减少工作量,精力集中到电机、电控、电池、充电机的选择和应用上,通过学习设计出同类电动汽车在脑海里已经可以出现了。所以在讨论会上我说:这种道济水平的电动汽车,我们单位能够生产,这句话被他们多次重复使用。

董教授亲自保养这辆道济电动轿车,使它成为当年北京唯一可以上街行驶的电动汽车,他带车去过很多单位,对扩大环保汽车的认知起到了积极作用,不过去科技部那次反映不好,电池没电了,还要领导帮助推车。我开这辆车去过我的几个上级部门,都对能够生产同类电动汽车表示支持。

道济电动汽车配备的电气设备,对于我更有参考价值:所用铅酸电池,规格与高尔夫车一致,国内已有批量生产;所用直流电动机,国内早有专业化生产厂;电控器使用美国柯蒂斯公司产品,它在中国已设办事处,可以从国内直接订货;这些帮助对初学和准备试制的人来说,能够少走不少弯路,甚至可能第一次试验就获得成功,所以我非常感谢耐尔和董教授。
参观通用公司EV-1大冲击



1992年美国通用公司第一次小批量生产纯电动轿车,送中国来作试验,并宣传通用汽车零排放的重大意义。在通县交通部试车场,我们试乘了世界最大汽车公司研制的零排放轿车,心中充满兴奋和羡慕之情,当时中国还没有人动手研制电动汽车,技术差距和投资差距如此之大,对于零排放汽车有了认识和紧迫性的同感。当得知大冲击使用铅酸电池时,我预感到这是过渡车型,因为铅酸电池很难用于公路用车,在拥挤的试乘者中,持有这种保留态度的人是极少数。

大冲击纯电动轿车,在美国支持者很多,不少人踊跃购买试用,像主人一样的宣传零排放的环保价值,他们忍受着电池性能不良的多种短处:行驶里程短、故障率高,充电麻烦,二年后通用公司宣布大冲击失败,收回了试用样车。但同时可以作出积极的结论:只要电池能够过关,零排放汽车是可以实现的。
试乘日本丰田公司的电动汽车



96年来中国展出允许中国同行一起试验。这辆丰田车最大特点是采用镍氢电池,这是外国车型中第一次使用,代替铅酸电池给公路行车带来希望。丰田电池全部放在电动汽车底板上,重心低行驶平稳,采用永磁直流电动机,新车全部是按电动车需要重新设计的,不带任何改装车特点,在电动汽车没有定型的阶段,作这么大投入是很少见的。丰田公司后来送给中国5辆车,在广东省汕头试车场作试验,整车性能虽然当时最好,但还要作很大改进,首先电池要换性能更好的锂离子电池,作为研制过程中的一种车型,完成了自己的任务,我们看到了一种未定型新车的试验过程,中国很需要学习这样严肃的产品试验精神。

二、“九五”电动汽车研究进入实际制造阶段
担任绿色电动汽车研究所长的原因,一是几年来积累电动汽车的知识,自认为可以到了动手的阶段,而设计和制造汽车就是我们的职业;二是李岚清付总理指示汽车工业要抽出骨干力量来研究电动汽车,一汽、二汽抽出的人,都是负责产品设计的付总。这时北京汽车集团明确我负责北京电动汽车,并把我在北京二汽兼职的研究所,转为研制电动汽车。因此我有机会代表北京工业研制许多品种,当时参加科技部主办的国际电动汽车展览会为主要标志,这五年当中北京电动汽车在品种、数量、性能指标上都处于领先地位,成为中国第一辆电动汽车的有下列品种。

首辆纯电动轿车


1996年在第一届北京国际电动汽车展览会上,展出了中国汽车工业研制的第一辆纯电动轿车,学习和赶超对象是美国的道济电动轿车,可喜的是对比指标都超过了夏威夷大学赠送的样车。首先基础车型我们选择了北旅公司生产的BJ6490旅行轿车,车身长承载能力强,可以装载更多电池。电机都是直流串激,我们用有出口经验的四川电机厂特制产品。控制器和加速器都是美国柯蒂斯产品,甩开了国内早期研制的困难阶段。电池同样用高尔夫车铅酸电池,但所装数量多,电压高、行驶里程更长。我们研制的第一代电动轿车,最高车速92公里/小时。续驶里程略超过100公里,表演行驶路段是沿北京二环路跑一圈。
此车还通过了公安局检测线,发给了正式的黄色试车牌照,成为中国最早允许上路行驶的电动汽车,科技部许倞处长当年赠我两个字“敬业”,使我永生难忘。这张李鹏总理视察电动小轿车的照片,高掛在多次览会上,成为中国政府重视电动汽车的标志之一。
首辆电动中巴车


1996年首届国际电动汽车展览会上,我们展出了两辆电动中巴车,所用基本车型在北京产量最大,首次使用铅酸电池,车辆很重实际上没有应用价值,但是引来许多探讨应用的客户,图七中为法国代表团询问改用法国镍镉电池是否可行?同样香港提出改用比亚迪镍氢电池是否可以出口?而我的看法是铅酸、镍镉电池都太重,作为纯电动车目前不可行,指望以后出现更好电池。但从重量分布上分析,改用氢燃料电池可行,为此作了重新设计,后因资金不到位未执行。
首辆出售的纯电动轿车卖给了比亚迪


1997年听说比亚迪公司要进口电动车作电池试验,我找王传福总经理来京试验国产电动轿车,他对比了国内外电动车性能和价格后,决定买北京牌电动轿车,这成为国内第一辆公开出售的电动汽车。坦白说我们有汽车生产基础,使用国产电机,进口控制器。当年都是使用铅酸电池,车辆性能和质量接近于美国道济和通用大冲击水平。到了2002年的5年之后,我去深圳出差,重新见到北京牌002号样车,他们仍在使用,换用不同电池,没有上牌照在庞大的厂区内试车,同时培养了不少新司机。问到有何故障时,说风档玻璃橡胶密封条老化,下雨天室内进水,所以外边包了许多胶条,由于车型停产已经没有备件。图八为97年我陪比亚迪王总去看试样车,并一起合影留念。高能电池决定电动轿车的命运,通过比亚迪我看到纯电动车的发展轨迹,电池的品种经过铅酸电池,镍镉电池,镍氢电池,锂离子电池,用到了磷酸铁锂电池,最近比亚迪纯电动轿车开始投产,各国公认已经达到了世界最佳水平。十年前比亚迪是深圳两座楼上的小电池生产厂,十年后看到设在上海松江的比亚迪研究院,它的规模和运作方式不仅国内最强,而且具备了同外国大公司相竞争的必要条件,瞻望以电池为后顿的电动汽车,中国保持领先是大有希望的。
首辆混合动力轿车


1998年我们展出了首辆国产混合动力轿车,在原来BJ6490纯电动基础上,增加一个汽油发电机组,行车时仍由电池供电,汽油发电机组可以在行车或停车时给电池充电,有效的延长了行驶里程。所以因电池水平而使行驶里程不足的问题,有了两个解决办法,一个是换用锂离子电池,保持零排放,使一次充电行程争取能达到了200公里以上;另一个办法与汽油机并存,改成少排放汽车产品,兼顾里程与环保的需要,所以混合动力汽车应该算是环保汽车的过渡产品,但能适应较长时间的使用需要。
首辆电动吉普车


1998年我们试制了首辆电动吉普车,这原来是电动桥车的牵引车,作完试验电池没电了,要靠吉普车拉回来充电。因为有备用永磁电机,电池和控制器,就计划之外试装了电动吉普车,研究所已有两幅试车牌照,此车有时也作交通车使用。以前每种电动汽车都会有用户来了解性能资料,这辆车展出后无人问津,说明它没有使用需求。吉普车很费电,在市区外使用没有环保压力,但用过的人都会说很有劲,很好用。
首次装用锂离子电池的公交试验车


琛圳雷天公司最先提供锂离子电池,我们两位工程师配合公交公司作首次试验,证明锂电池确实能提高动力性和续驶里程,如果电池正常稳定,可以满足公交车日行200公里的行驶需要。但是暴露出许多问题,包括连接方式,电池管理系统,防爆措施等,如果不及时跟上会有危险。以后的试用中确实出现爆破事故,所以停止了雷天电池的应用,但是它起到了锂电池装车的开拓性作用。


三、“十五”期间研制氢燃料电池汽车



电动汽车因电池瓶颈而难以作公路车使用,此时以氢气为原料的燃料电池汽车有了明显进展,我荣幸的研制了中国第一辆氢电动汽车,赶上氢燃料早期发展的一系列工作,现用照片配文字的方式,分别记述于下。
1999年利用申奥阶段经费,作为申奥亮点完成了国产第一辆的研制任务。刘琪市长出国考察时发现国外奥运会开始使用氢燃料汽车,其中有一种穿行于室内外的小型畅蓬轿车,用作指挥,摄像,引导运动员前进,市长回来安排市经委组织试制,燃料电池由北京机电研究院的绿能所试制,整车由北京汽车工业集团的电动汽车研究所负责研制。当然会碰到许多困难,最终试车那一天刘海燕付市长第一个带头来试车,亲自查看氢气怎样驱动汽车的,样车在工人体育作十多天试验,让体委各部门和多数运动项目负责人来看车,检查能否满足摄像和现场指挥的要求。以后多次给国家领导人看车,许多首长感概的说,真实的看到了氢气可以替代石油,这促使氢燃料电池汽车提上了国家重点研发的历程。
2001年我受科技部委托,到清华大学担任863燃料电池大客车项目技术顾问,理由是我已经搞过了燃料电池汽车,清华要这个项目,将要从新设计、回母校去帮助完成应是校友的责任,其实是对我准备招标项目的一点回报。到学校后发现全车各部份都有专人负责、只是制氢部份没人管、我要求作这项具体工作,因此顾问之名的实际工作就是解决燃料电池的氢气来源问题。我主要作以下几件事:(1)同航天部101所合作,用航天氢气来解决近期的车用需要,(2)同石化部设计院合作,设计150辆公交车的停车场和配套天燃气制氢设备,(3)带领6个校外合作单位,联合设计了电解水制氢的车载制氢加氢站。(4)为了向科技部申请制氢项目专款,起草了申请报告。(5)为热能系免费试制1台天燃气制氢装置,为培养研究生服务。(6)编写16期氢源简报。图二十四是我同马凡华博士一起,去现场检查大客车的氢气安装管路。
美国通用的燃料电池轿车,已经进行到第五代第六代,距离正式投产很近了,其中前三代都来过中国,通用重视中国市场,让氢动1号、2号、3号都来过中国作表演和交流,这对我们从事氢能源汽车的人确实有很大帮助。

第一次在通县试车场两人一组试驾氢动1号,科技部许倞处长同我一起试车,我座前排开车,他座后排与通用技术人员用英文交谈,我驾车起步、加速、转弯、制动、调头、深感很好用,同内燃轿车没有使用上的区别。至于结构布置、加氢设备、使用寿命,价格问题、还有交流的机会。图中氢动1号使用液氢,3辆样车之外还有一辆后勤车,装有保温液罐,同样是去101所装上航天液氢,他们说如果中国没有航天工业就不敢来了。到了氢动3号试车时,通用改用高压氢气,并且谈得更具体,他们按总裁讲话的说法:2012年燃料电池轿车量产,起步产量不少于100万辆,寿命比内燃机更长,价格与内燃汽车相差在20%以内,中国要实现氢能源汽车,不能仅依赖大学,还要学习通用公司的企业科技攻关体制。
新车型原计划给纯电动和燃料电池两种车服务,因清华改同福田公司合作,燃料电池大客车改用福田客车,纯电动仍由理工大学同客车总厂合作,故延用此车。这时我在锂离子电池企业当顾问,了解电池装车前后的技术状态,奥运会上这50辆公交大客车,以租赁方式同时装用锂离子电池,在世界上是空前的,更为世人曙目。

车用锂离子电池取代镍氢电池是明智和必要的,因为重量比能量提高了一倍,同时锂电池本身的改进仍有很大潜力,选用北京MGL公司的产品是对的,因为它的条件最好,产量最大,但是要改进的地方很多,我就提出过不少意见。可是企业急于投产以收回资金的压力很大,仍迷恋于现有材料为最佳成份,不重视日本同行的材料变化和测试数据,及比亚迪磷酸铁锂电池的投产经验,这说明车用动力电池在前进之中,远未达到满意的程度。

最近听说奥运会之后,北京市对两种新能源大客车都为难了,先是对氢的来源和使用有顾虑,后是对电池的可靠性和经济性有怀疑,甚至有了电池不行改为无轨电车的打算,但愿这不是最终的结论。作为阶段性总结,可以促使产品再改进提高,长远利益在于增大支持力度,没法加强企业为主体的持久性试验研究,这样作才是明智之举。

四、“十一五”期间从事车载制氢加氢站产业化、力争产品出口
“十五”期间在清华设计的车载制氢加氢站没有被采用,他们转向同国外合作,经过向科技部反映让我继续努力,等以后拨款时再申请解决。因此研制团队一致决定把车载制氢加氢站坚持下去,结合产业化方向作了更为细致的技术和专业化生产准备。以下是研制的三个主要阶段:
将4个专业室的设备集中到一辆专用汽车上,实现自动化生产的设备联动,这个结合实际的过程很繁索,随着用户需求定位在国外加油站使用,重点考虑应用方便,安装调试在国内完成,用户只需要接电加水即可制氢,除加氢枪用人力操作外,已可实现自动化控制全部生产过程。目前风险投资没落实,故产业化目标尚未完成。
设备装车与船运的关系



车载设计完成后,联系出口时出现问题,即专用汽车的排放标准要达到国外标准方能装船。为此增加了车厢与汽车脱开的品种,专用车厢外廓尺寸与海运集装厢尺寸相同,吊装工具可以通用,改为集装厢装在半掛车上,装船后汽车返回,国外卸船时箱体用同样半掛车运至加油站,卸车后当作撬装成套设备使用,连接水电后即可应用,减少用户的安装调试工作量,脱开社会供氢和管网体系,独立完成给分散客户的加氢任务。

作为863第一个制氢课题组,由6个直接生产企业组成,它们都是有关制氢设备的排头兵单位,科技部每次制氢专题经费都给了大学,第一次给清华,第二次给同济,第三次给绿能和浙大,就是不给我们企业组成的团队,谁都知道,工业产品的研制和产业化必须依靠生产企业。

五、总结:留下几点体会和建议

中国电动汽车是科技部所倡导的,徐冠华部长实际上是中国的电动汽车之父,他最早看到电动汽车在交通、环保、能源方面的科技价值,一方面号召大家走绿色汽车之路,另一方面筹集国家资金,鼓励和扶值研制团队,现在已经形成一支依靠国家科技部经费而展开活动的庞大队伍。此外还有响应科技部号召的单位和个人,他们拿不到科技部经费,却干出真实的成绩,比亚迪就是企业单位的代表,我本人没拿过科技部1分钱,依靠有限的国企技措费和企业内编制的好处,拿出电动样车在数量、品种、进度上可称为国内冠军。由于科技部过度依靠大学,在效果与经费透明方面,还有需要改进之处。

1、绿色汽车的目标主要是环保效果

国家应先规定出环保的阶段性指标,对产品的技术发展才会有指导和约束力,就像迎奥运之前规定的汽车排放标准那样,逐年提高到开奥运会时与国外拉平。这个政策对北京环保很见效,同样对CO2排放量、零排放车投产的时间比例,也应该作出规定,就像美国的加州立法那样,没有国家或地区的环保法规,干得好与不好都没有压力。

2、解决电池瓶颈需重拳出击

解决电池问题不仅依靠研制单位,应该把国家和资金的优势发挥出来,集中人力财力,用倾国之力一定能够较快的解决。同样燃料电池是氢能源汽车的关键,应该承认国内研制实力不足,要学习德国奔斯公司那样,出钱购买加拿大巴拉德公司的产品技术,使奔斯公司的燃料电池汽车迅速蹬上世界最高水平。通用公司的燃料电池水平也很高,瓦德纳总裁说燃料电池寿命已达6000小时,超过了内燃机全负荷试验5000小时的标准,现在美国通用经济有困难面临破产,中国以引进或合作的方式设法买进来是很必要的,国家大量花钱去买国外石油,也有必要花钱去买成熟的节能技术和装备。

3、我们研制电动汽车的过程主要在试用不同的电池

现在几种电池都用过了,我认为目前按电池的比能量可为分三挡:低挡铅酸电池属于比能量低,成本也低的大批量生产品种,在自行车、三轮车、非公路用汽车上都可以推广使用;中挡电池以镍氢电池为代表,它价格高而寿命长、已在混合动汽车上推广使用,因为比能量提高不多,锂离子电池价格下降后,有可能取代镍氢电池;高挡电池以锂离子电池和磷酸铁锂电池为代表,两者在指标上已拉开距离,当然铁电池更有希望。中国有了这三挡电池,不同电动车辆的零排放就有了应用基础。根据我对电池脆弱性的体会,载荷小的车型可用,载荷大的车型还不如改用氢能源汽车,汽车运动的能量由电化学的作用来承担,在可靠性、一致性、低成本方面实难达到要求,远不如由车载氢气的数量来分担。

4、从能源和环保两方面评价,氢燃料电池汽车是最好的

氢气资源取之不尽,氢氧结合产生水和电,水可湿润空气,电可驱动汽车,随着储罐压力的提高,汽车一次充氢的行驶距离可达300-600公里。目前中国燃料电池汽车仅试制到第二轮样车,国外大汽车公司已试制样车5-6轮,接近于成熟产品,我们目前碰到的问题他们已经解决,所以通用说2012年投产时起步产量100万辆,日本本田公司说三年内生产200万辆燃料电池汽车,这都是在完全可行的基础上作出的判断,因此建议我们国家全力发展氢能源汽车。

氢气为最佳新能源,这早已成为国际共识,以电动汽车为基础的氢能源汽车,代表了新的时代和方向,我在基层自觉自愿的参予了前述研制工作,但我们的努力只是绿色汽车早期的部份工作,远未达到使产品成熟和改用新能源的目的。可能需要几代人的共同努力,方能实现能源更替和保护环境的理想,目前处于显赫地位的单位与个人,只是处在绿色汽车漫长之路的某个阶段,形成持久性的研究体制才是更重要的。 http://lt.cjdby.net/forum-77-1.html
袁家桢:20年研制电动汽车历程2011-10-04 11:19绿色汽车涵盖品种包括:纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车、氢内燃汽车,清洁燃料汽车CNG、LNG、LPG等。绿色汽车有两大特点,一是不用或少用石油燃料,二是零排放或少排放。进入21世纪环境保护成为各国不容后退的大政方针,中国汽车产业有先有后的介入其中。

我从事绿色汽车的时间很长,“八五”期间利用汽车制造厂主管产品的机会,业余从事电动汽车研究;“九五”期间以专职电动汽车研究所所长的身份,直接从事电动汽车研制;“十五”期间设计国内第一辆燃料电池汽车,并以顾问身份去清华参加燃料电池大客车工作;“十一五”期间从事车载制氢加氢站的产业化,力争使产品出口。曾经认为把内燃汽车延伸到电动汽车是很近的路,20年时间过去了,实际上却是有很遥远的路程。

以下用照片配说明的方式作回顾20年中我经历的中国乃至世界电动车发展的一些经历。

一、“八五”期间以业余方式研究电动汽车
董教授和他保管的美国道济电动汽车



1991年美国夏威夷大学耐尔教授赠送给中国五辆电动轿车,其中两辆送给北京工业大学,目的是帮助中国发展电动汽车。由于我同北工大董天午教授是中学同学,他邀请汽车工业来帮助做分析和推广,所以我知道这辆样车的作用,确实帮助了中国电动汽车的早期研制工作,我本人第一次实际接触电动汽车,就是从这里开始的。

美国使用大量生产的道济(DODGE)轿车改装电动汽车,这一条经验首先为我所用,因为我代表当时产量居国内第三位的北京汽车工业,可以使用的车型较多。为了使改动的部位减少工作量,精力集中到电机、电控、电池、充电机的选择和应用上,通过学习设计出同类电动汽车在脑海里已经可以出现了。所以在讨论会上我说:这种道济水平的电动汽车,我们单位能够生产,这句话被他们多次重复使用。

董教授亲自保养这辆道济电动轿车,使它成为当年北京唯一可以上街行驶的电动汽车,他带车去过很多单位,对扩大环保汽车的认知起到了积极作用,不过去科技部那次反映不好,电池没电了,还要领导帮助推车。我开这辆车去过我的几个上级部门,都对能够生产同类电动汽车表示支持。

道济电动汽车配备的电气设备,对于我更有参考价值:所用铅酸电池,规格与高尔夫车一致,国内已有批量生产;所用直流电动机,国内早有专业化生产厂;电控器使用美国柯蒂斯公司产品,它在中国已设办事处,可以从国内直接订货;这些帮助对初学和准备试制的人来说,能够少走不少弯路,甚至可能第一次试验就获得成功,所以我非常感谢耐尔和董教授。
参观通用公司EV-1大冲击



1992年美国通用公司第一次小批量生产纯电动轿车,送中国来作试验,并宣传通用汽车零排放的重大意义。在通县交通部试车场,我们试乘了世界最大汽车公司研制的零排放轿车,心中充满兴奋和羡慕之情,当时中国还没有人动手研制电动汽车,技术差距和投资差距如此之大,对于零排放汽车有了认识和紧迫性的同感。当得知大冲击使用铅酸电池时,我预感到这是过渡车型,因为铅酸电池很难用于公路用车,在拥挤的试乘者中,持有这种保留态度的人是极少数。

大冲击纯电动轿车,在美国支持者很多,不少人踊跃购买试用,像主人一样的宣传零排放的环保价值,他们忍受着电池性能不良的多种短处:行驶里程短、故障率高,充电麻烦,二年后通用公司宣布大冲击失败,收回了试用样车。但同时可以作出积极的结论:只要电池能够过关,零排放汽车是可以实现的。
试乘日本丰田公司的电动汽车



96年来中国展出允许中国同行一起试验。这辆丰田车最大特点是采用镍氢电池,这是外国车型中第一次使用,代替铅酸电池给公路行车带来希望。丰田电池全部放在电动汽车底板上,重心低行驶平稳,采用永磁直流电动机,新车全部是按电动车需要重新设计的,不带任何改装车特点,在电动汽车没有定型的阶段,作这么大投入是很少见的。丰田公司后来送给中国5辆车,在广东省汕头试车场作试验,整车性能虽然当时最好,但还要作很大改进,首先电池要换性能更好的锂离子电池,作为研制过程中的一种车型,完成了自己的任务,我们看到了一种未定型新车的试验过程,中国很需要学习这样严肃的产品试验精神。

二、“九五”电动汽车研究进入实际制造阶段
担任绿色电动汽车研究所长的原因,一是几年来积累电动汽车的知识,自认为可以到了动手的阶段,而设计和制造汽车就是我们的职业;二是李岚清付总理指示汽车工业要抽出骨干力量来研究电动汽车,一汽、二汽抽出的人,都是负责产品设计的付总。这时北京汽车集团明确我负责北京电动汽车,并把我在北京二汽兼职的研究所,转为研制电动汽车。因此我有机会代表北京工业研制许多品种,当时参加科技部主办的国际电动汽车展览会为主要标志,这五年当中北京电动汽车在品种、数量、性能指标上都处于领先地位,成为中国第一辆电动汽车的有下列品种。

首辆纯电动轿车


1996年在第一届北京国际电动汽车展览会上,展出了中国汽车工业研制的第一辆纯电动轿车,学习和赶超对象是美国的道济电动轿车,可喜的是对比指标都超过了夏威夷大学赠送的样车。首先基础车型我们选择了北旅公司生产的BJ6490旅行轿车,车身长承载能力强,可以装载更多电池。电机都是直流串激,我们用有出口经验的四川电机厂特制产品。控制器和加速器都是美国柯蒂斯产品,甩开了国内早期研制的困难阶段。电池同样用高尔夫车铅酸电池,但所装数量多,电压高、行驶里程更长。我们研制的第一代电动轿车,最高车速92公里/小时。续驶里程略超过100公里,表演行驶路段是沿北京二环路跑一圈。
此车还通过了公安局检测线,发给了正式的黄色试车牌照,成为中国最早允许上路行驶的电动汽车,科技部许倞处长当年赠我两个字“敬业”,使我永生难忘。这张李鹏总理视察电动小轿车的照片,高掛在多次览会上,成为中国政府重视电动汽车的标志之一。
首辆电动中巴车


1996年首届国际电动汽车展览会上,我们展出了两辆电动中巴车,所用基本车型在北京产量最大,首次使用铅酸电池,车辆很重实际上没有应用价值,但是引来许多探讨应用的客户,图七中为法国代表团询问改用法国镍镉电池是否可行?同样香港提出改用比亚迪镍氢电池是否可以出口?而我的看法是铅酸、镍镉电池都太重,作为纯电动车目前不可行,指望以后出现更好电池。但从重量分布上分析,改用氢燃料电池可行,为此作了重新设计,后因资金不到位未执行。
首辆出售的纯电动轿车卖给了比亚迪


1997年听说比亚迪公司要进口电动车作电池试验,我找王传福总经理来京试验国产电动轿车,他对比了国内外电动车性能和价格后,决定买北京牌电动轿车,这成为国内第一辆公开出售的电动汽车。坦白说我们有汽车生产基础,使用国产电机,进口控制器。当年都是使用铅酸电池,车辆性能和质量接近于美国道济和通用大冲击水平。到了2002年的5年之后,我去深圳出差,重新见到北京牌002号样车,他们仍在使用,换用不同电池,没有上牌照在庞大的厂区内试车,同时培养了不少新司机。问到有何故障时,说风档玻璃橡胶密封条老化,下雨天室内进水,所以外边包了许多胶条,由于车型停产已经没有备件。图八为97年我陪比亚迪王总去看试样车,并一起合影留念。高能电池决定电动轿车的命运,通过比亚迪我看到纯电动车的发展轨迹,电池的品种经过铅酸电池,镍镉电池,镍氢电池,锂离子电池,用到了磷酸铁锂电池,最近比亚迪纯电动轿车开始投产,各国公认已经达到了世界最佳水平。十年前比亚迪是深圳两座楼上的小电池生产厂,十年后看到设在上海松江的比亚迪研究院,它的规模和运作方式不仅国内最强,而且具备了同外国大公司相竞争的必要条件,瞻望以电池为后顿的电动汽车,中国保持领先是大有希望的。
首辆混合动力轿车


1998年我们展出了首辆国产混合动力轿车,在原来BJ6490纯电动基础上,增加一个汽油发电机组,行车时仍由电池供电,汽油发电机组可以在行车或停车时给电池充电,有效的延长了行驶里程。所以因电池水平而使行驶里程不足的问题,有了两个解决办法,一个是换用锂离子电池,保持零排放,使一次充电行程争取能达到了200公里以上;另一个办法与汽油机并存,改成少排放汽车产品,兼顾里程与环保的需要,所以混合动力汽车应该算是环保汽车的过渡产品,但能适应较长时间的使用需要。
首辆电动吉普车


1998年我们试制了首辆电动吉普车,这原来是电动桥车的牵引车,作完试验电池没电了,要靠吉普车拉回来充电。因为有备用永磁电机,电池和控制器,就计划之外试装了电动吉普车,研究所已有两幅试车牌照,此车有时也作交通车使用。以前每种电动汽车都会有用户来了解性能资料,这辆车展出后无人问津,说明它没有使用需求。吉普车很费电,在市区外使用没有环保压力,但用过的人都会说很有劲,很好用。
首次装用锂离子电池的公交试验车


琛圳雷天公司最先提供锂离子电池,我们两位工程师配合公交公司作首次试验,证明锂电池确实能提高动力性和续驶里程,如果电池正常稳定,可以满足公交车日行200公里的行驶需要。但是暴露出许多问题,包括连接方式,电池管理系统,防爆措施等,如果不及时跟上会有危险。以后的试用中确实出现爆破事故,所以停止了雷天电池的应用,但是它起到了锂电池装车的开拓性作用。


三、“十五”期间研制氢燃料电池汽车



电动汽车因电池瓶颈而难以作公路车使用,此时以氢气为原料的燃料电池汽车有了明显进展,我荣幸的研制了中国第一辆氢电动汽车,赶上氢燃料早期发展的一系列工作,现用照片配文字的方式,分别记述于下。
1999年利用申奥阶段经费,作为申奥亮点完成了国产第一辆的研制任务。刘琪市长出国考察时发现国外奥运会开始使用氢燃料汽车,其中有一种穿行于室内外的小型畅蓬轿车,用作指挥,摄像,引导运动员前进,市长回来安排市经委组织试制,燃料电池由北京机电研究院的绿能所试制,整车由北京汽车工业集团的电动汽车研究所负责研制。当然会碰到许多困难,最终试车那一天刘海燕付市长第一个带头来试车,亲自查看氢气怎样驱动汽车的,样车在工人体育作十多天试验,让体委各部门和多数运动项目负责人来看车,检查能否满足摄像和现场指挥的要求。以后多次给国家领导人看车,许多首长感概的说,真实的看到了氢气可以替代石油,这促使氢燃料电池汽车提上了国家重点研发的历程。
2001年我受科技部委托,到清华大学担任863燃料电池大客车项目技术顾问,理由是我已经搞过了燃料电池汽车,清华要这个项目,将要从新设计、回母校去帮助完成应是校友的责任,其实是对我准备招标项目的一点回报。到学校后发现全车各部份都有专人负责、只是制氢部份没人管、我要求作这项具体工作,因此顾问之名的实际工作就是解决燃料电池的氢气来源问题。我主要作以下几件事:(1)同航天部101所合作,用航天氢气来解决近期的车用需要,(2)同石化部设计院合作,设计150辆公交车的停车场和配套天燃气制氢设备,(3)带领6个校外合作单位,联合设计了电解水制氢的车载制氢加氢站。(4)为了向科技部申请制氢项目专款,起草了申请报告。(5)为热能系免费试制1台天燃气制氢装置,为培养研究生服务。(6)编写16期氢源简报。图二十四是我同马凡华博士一起,去现场检查大客车的氢气安装管路。
美国通用的燃料电池轿车,已经进行到第五代第六代,距离正式投产很近了,其中前三代都来过中国,通用重视中国市场,让氢动1号、2号、3号都来过中国作表演和交流,这对我们从事氢能源汽车的人确实有很大帮助。

第一次在通县试车场两人一组试驾氢动1号,科技部许倞处长同我一起试车,我座前排开车,他座后排与通用技术人员用英文交谈,我驾车起步、加速、转弯、制动、调头、深感很好用,同内燃轿车没有使用上的区别。至于结构布置、加氢设备、使用寿命,价格问题、还有交流的机会。图中氢动1号使用液氢,3辆样车之外还有一辆后勤车,装有保温液罐,同样是去101所装上航天液氢,他们说如果中国没有航天工业就不敢来了。到了氢动3号试车时,通用改用高压氢气,并且谈得更具体,他们按总裁讲话的说法:2012年燃料电池轿车量产,起步产量不少于100万辆,寿命比内燃机更长,价格与内燃汽车相差在20%以内,中国要实现氢能源汽车,不能仅依赖大学,还要学习通用公司的企业科技攻关体制。
新车型原计划给纯电动和燃料电池两种车服务,因清华改同福田公司合作,燃料电池大客车改用福田客车,纯电动仍由理工大学同客车总厂合作,故延用此车。这时我在锂离子电池企业当顾问,了解电池装车前后的技术状态,奥运会上这50辆公交大客车,以租赁方式同时装用锂离子电池,在世界上是空前的,更为世人曙目。

车用锂离子电池取代镍氢电池是明智和必要的,因为重量比能量提高了一倍,同时锂电池本身的改进仍有很大潜力,选用北京MGL公司的产品是对的,因为它的条件最好,产量最大,但是要改进的地方很多,我就提出过不少意见。可是企业急于投产以收回资金的压力很大,仍迷恋于现有材料为最佳成份,不重视日本同行的材料变化和测试数据,及比亚迪磷酸铁锂电池的投产经验,这说明车用动力电池在前进之中,远未达到满意的程度。

最近听说奥运会之后,北京市对两种新能源大客车都为难了,先是对氢的来源和使用有顾虑,后是对电池的可靠性和经济性有怀疑,甚至有了电池不行改为无轨电车的打算,但愿这不是最终的结论。作为阶段性总结,可以促使产品再改进提高,长远利益在于增大支持力度,没法加强企业为主体的持久性试验研究,这样作才是明智之举。

四、“十一五”期间从事车载制氢加氢站产业化、力争产品出口
“十五”期间在清华设计的车载制氢加氢站没有被采用,他们转向同国外合作,经过向科技部反映让我继续努力,等以后拨款时再申请解决。因此研制团队一致决定把车载制氢加氢站坚持下去,结合产业化方向作了更为细致的技术和专业化生产准备。以下是研制的三个主要阶段:
将4个专业室的设备集中到一辆专用汽车上,实现自动化生产的设备联动,这个结合实际的过程很繁索,随着用户需求定位在国外加油站使用,重点考虑应用方便,安装调试在国内完成,用户只需要接电加水即可制氢,除加氢枪用人力操作外,已可实现自动化控制全部生产过程。目前风险投资没落实,故产业化目标尚未完成。
设备装车与船运的关系



车载设计完成后,联系出口时出现问题,即专用汽车的排放标准要达到国外标准方能装船。为此增加了车厢与汽车脱开的品种,专用车厢外廓尺寸与海运集装厢尺寸相同,吊装工具可以通用,改为集装厢装在半掛车上,装船后汽车返回,国外卸船时箱体用同样半掛车运至加油站,卸车后当作撬装成套设备使用,连接水电后即可应用,减少用户的安装调试工作量,脱开社会供氢和管网体系,独立完成给分散客户的加氢任务。

作为863第一个制氢课题组,由6个直接生产企业组成,它们都是有关制氢设备的排头兵单位,科技部每次制氢专题经费都给了大学,第一次给清华,第二次给同济,第三次给绿能和浙大,就是不给我们企业组成的团队,谁都知道,工业产品的研制和产业化必须依靠生产企业。

五、总结:留下几点体会和建议

中国电动汽车是科技部所倡导的,徐冠华部长实际上是中国的电动汽车之父,他最早看到电动汽车在交通、环保、能源方面的科技价值,一方面号召大家走绿色汽车之路,另一方面筹集国家资金,鼓励和扶值研制团队,现在已经形成一支依靠国家科技部经费而展开活动的庞大队伍。此外还有响应科技部号召的单位和个人,他们拿不到科技部经费,却干出真实的成绩,比亚迪就是企业单位的代表,我本人没拿过科技部1分钱,依靠有限的国企技措费和企业内编制的好处,拿出电动样车在数量、品种、进度上可称为国内冠军。由于科技部过度依靠大学,在效果与经费透明方面,还有需要改进之处。

1、绿色汽车的目标主要是环保效果

国家应先规定出环保的阶段性指标,对产品的技术发展才会有指导和约束力,就像迎奥运之前规定的汽车排放标准那样,逐年提高到开奥运会时与国外拉平。这个政策对北京环保很见效,同样对CO2排放量、零排放车投产的时间比例,也应该作出规定,就像美国的加州立法那样,没有国家或地区的环保法规,干得好与不好都没有压力。

2、解决电池瓶颈需重拳出击

解决电池问题不仅依靠研制单位,应该把国家和资金的优势发挥出来,集中人力财力,用倾国之力一定能够较快的解决。同样燃料电池是氢能源汽车的关键,应该承认国内研制实力不足,要学习德国奔斯公司那样,出钱购买加拿大巴拉德公司的产品技术,使奔斯公司的燃料电池汽车迅速蹬上世界最高水平。通用公司的燃料电池水平也很高,瓦德纳总裁说燃料电池寿命已达6000小时,超过了内燃机全负荷试验5000小时的标准,现在美国通用经济有困难面临破产,中国以引进或合作的方式设法买进来是很必要的,国家大量花钱去买国外石油,也有必要花钱去买成熟的节能技术和装备。

3、我们研制电动汽车的过程主要在试用不同的电池

现在几种电池都用过了,我认为目前按电池的比能量可为分三挡:低挡铅酸电池属于比能量低,成本也低的大批量生产品种,在自行车、三轮车、非公路用汽车上都可以推广使用;中挡电池以镍氢电池为代表,它价格高而寿命长、已在混合动汽车上推广使用,因为比能量提高不多,锂离子电池价格下降后,有可能取代镍氢电池;高挡电池以锂离子电池和磷酸铁锂电池为代表,两者在指标上已拉开距离,当然铁电池更有希望。中国有了这三挡电池,不同电动车辆的零排放就有了应用基础。根据我对电池脆弱性的体会,载荷小的车型可用,载荷大的车型还不如改用氢能源汽车,汽车运动的能量由电化学的作用来承担,在可靠性、一致性、低成本方面实难达到要求,远不如由车载氢气的数量来分担。

4、从能源和环保两方面评价,氢燃料电池汽车是最好的

氢气资源取之不尽,氢氧结合产生水和电,水可湿润空气,电可驱动汽车,随着储罐压力的提高,汽车一次充氢的行驶距离可达300-600公里。目前中国燃料电池汽车仅试制到第二轮样车,国外大汽车公司已试制样车5-6轮,接近于成熟产品,我们目前碰到的问题他们已经解决,所以通用说2012年投产时起步产量100万辆,日本本田公司说三年内生产200万辆燃料电池汽车,这都是在完全可行的基础上作出的判断,因此建议我们国家全力发展氢能源汽车。

氢气为最佳新能源,这早已成为国际共识,以电动汽车为基础的氢能源汽车,代表了新的时代和方向,我在基层自觉自愿的参予了前述研制工作,但我们的努力只是绿色汽车早期的部份工作,远未达到使产品成熟和改用新能源的目的。可能需要几代人的共同努力,方能实现能源更替和保护环境的理想,目前处于显赫地位的单位与个人,只是处在绿色汽车漫长之路的某个阶段,形成持久性的研究体制才是更重要的。
王传福做事还是很有恒心的,电动汽车方面的研究在还是一个小破厂时间(97年)就开始了,要知道2003年他才买下秦川汽车厂进军汽车也。{:soso_e179:}
哈哈,比亚迪有雄心壮志啊!希望能度过难关!