電動汽車的門檻:保證每一個產品都安全
美國能源部日前宣布,作為美國復蘇與再投資法案的一環,針對電動汽車和車載充電電池的生產、評測及導入,將為汽車廠商、部件廠商、充電電池生產工廠、材料廠商、電池回收公司、大學以及EV試驗導入團體等提供共計24億美元融資。
作為汽車發展史上的又一個重要的技術里程碑,電動汽車的發展在經歷了2008年的油價瘋漲與金融海嘯后,被各國政府提到了空前的高度。然而對于汽車廠商們正努力推動的以鋰電池作為驅動的電動汽車和混合動力汽車,其短期內蓬勃發展及量產的過程,還會遇到幾重技術難關呢?
技術深處的憂患
日前,作為汽車生產商中的第一人,三菱公司的電動汽車已投入量產。這款發售價高達48000美元的電動i-M iEV微型轎車一次蓄電可以運行160公里。在日本政府的鼓勵和資助下,個人用戶可能將只用花費33000美元就可以在下個月的汽車市場上訂購該種電動汽車。三菱汽車總裁西岡喬信心滿滿地表示,“這輛電動汽車的問世,是三菱向全世界汽車生產商提出的挑戰。”
另一方面,盡管各大廠商的“綠色汽車”近期競相落地,但是由于缺乏統一的行業標準及評測機制,一些專家卻對電動汽車的安全性表示了懷疑。
“可能出現的最壞情況是熱擊穿效應,電池內部的短路可能導致一系列連鎖反應,造成過熱甚至起火。這一現象已經在手機、筆記本電腦或者其它移動設備中出現,每五百萬到一千萬個電池當中就會發生一起這樣的事故。而在那些缺乏電池生產經驗的廠家產品中,這一比例還會進一步提高。”巴內特是一家美國科技公司的電池專家,他介紹說,一臺筆記本電腦的電池一般是6芯的,而電動汽車的電池則將是75-80芯的,這一技術上的變化將使得電動汽車的電池更加容易發生短路,造成危險。
當然危險還存在于全新的供電系統設計上,這些設計的缺陷也許不會在短時間顯現出來并得到糾正。例如筆記本電腦就是在上市數年后才發生第一起過熱自燃的事件,索尼公司最早召回其電池產品也只是在3年以前,而在這之前,已經有無數相同的缺陷產品流向市場。
鋰電池還是鎳氫電池?
實際上,在考量電動汽車電池安全性方面,早在美國能源部做出官方姿態之前,包括日產汽車在內的各大汽車廠商便已開始在自己的實驗室中反復鉆研。
上世紀90年代,在和索尼聯合開發車用動力電池組的過程中,日產公司即開始著手研究該產品可能存在的安全隱患。(日產汽車現在在電動汽車方面的合作伙伴是著名的科技公司N EC,他們預計2010年生產首批50000輛電動汽車,并于2012年擴大生產規模并推向全球市場。)
為了測試其安全性,日產公司進行了一系列的產品壓力測試。在其中一項測試中,電池在極端的溫度條件下連續運轉,而另外的測試包括長達數周不間斷地充電和放電。為了模擬車禍現場,工程師們從不同方向對電池進行撞擊,甚至故意用金屬片刺穿電池。日產汽車新電池研發小組組長堀江英明表示,這些測試數據將有助于公司生產更加安全可靠的下一代電池。
為了增強其安全性,生產者提高了電池外殼的硬度。三菱i-M iEV電動轎車的電池就是被放置在一個雙層鋼架的保護層中,而車內電腦則可以協助探測電池的工作狀態。
現在的油電混合動力汽車,例如豐田的普銳斯,是使用鎳氫電池的,而大部分廠商和科技人員均認為,在同等重量條件下,蓄電能力約是鎳氫電池兩倍的鋰電池是更加符合電動汽車需求的動力源。不少公司同時相信,使用鋰電池能夠降低電動汽車的生產成本。
但不少業界專家對此表示憂慮,他們認為鋰電池需要進一步的研發才可在電動汽車中廣泛使用。正是出于對鋰電池可靠性的擔心,豐田汽車在6月剛剛上市的第三代普銳斯中堅持使用鎳氫電池。但該公司同時亦表示,將在今年內小范圍生產試用鋰電池的普銳斯,如果效果良好,則將在2012年生產純電動力汽車時正式轉投鋰電池陣營。
數量與時間帶來的問題
“事實上,在實驗室中生產安全的鋰電池并沒有任何技術困難,不少汽車企業已經對此有了充分的經驗。”豐田汽車混合動力項目負責人光榮佐賀日前表示,“在安全問題上,最大的困擾是如果進行大規模生產,我們必須100%保證每一個產品都是安全的。”為了不出現殘次品,生產商必須精心設計建設電池生產線,而這無疑會提高成本。
甚至如果電池工作良好,電動力汽車的其它部件也有可能成為安全隱患。用于監控電量儲存和釋放的汽車控制系統可能死機。而且與手機電池不超過兩年的壽命相比,電動汽車的電池組必須堅持10年以上。“因此,手機電池和筆記本電腦電池會在短時間使用后即出現老化,充電不足,而汽車電池的設計則必須能保持較長時間的滿充狀態。”崛江英明表示。
業界一直對汽車廠商能否通過足夠的測試保障電動汽車使用安全存在爭議。不少人認為,甚至那些最頂尖的廠商,在大功率電池的量產上也需要更多時間累積經驗和信心。巴內特說,在實驗室中模擬并測試新型電池的詳細使用狀況依然是“一個重大的挑戰”。
對此,東京大學工程學院的一位教授認為,日產+N EC組合2012年在全球范圍內量產鋰電池驅動的汽車的計劃顯示,“他們已經對安全抱有充分把握,要不然,他們不會做出那樣的承諾。”
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