汽车工业的节能减排之路

访德国汽车工程技术专家和国际汽车行业知名人士Henning Wallentowitz教授

作者:王 峰 发布时间:2011-06-16
分享到
节能减排是当前汽车工业的发展要求.而电动汽车作为一种无排放的环保交通工具得到了业界的认可.

节能减排是当前汽车工业的发展要求。而电动汽车作为一种无排放的环保交通工具得到了业界的认可。然而,由于受到电池和其他关键技术的制约,在未来的5~10年内,汽车核心技术的变革仍将是如何改善驱动系统的燃油效率,同时增加电力辅助驱动形式。

从长远看,纯电动汽车是根本发展之路,但这需要大家联合起来,制定一套大家能够遵守的标准,在统一的协议下,共同协作研究。

AI:作为全球知名的资深汽车技术专家,您能否针对汽车行业的技术发展方向与我们分享一下您的观点?另外,您认为哪些关键技术将会在未来5~10年中改变或深刻影响汽车行业的发展?

Henning Wallentowitz教授:我认为,未来乘用车产业将有两大主要发展趋势:

第一,配有电子设备的高科技汽车,如配备导航或互联网连接、驾驶辅助系统以及舒适的驾乘体验的大功率汽车(电气传动作为助力器),甚至加大车身尺寸。未来也将有小型高科技汽车,但价格较为昂贵。这些高科技汽车拥有更高的安全标准,同时更加节约燃料,而且以电力作为辅助驱动形式。

第二,具备驾驶和运输等基本功能的小型汽车。这类小型汽车的安全性符合特定国家的法律要求,不必满足E-NCAP碰撞测试要求,但这类汽车被客户接受的程度尚不明朗。

在未来的5~10年内,核心技术最大的变革将是改善驱动系统的燃油效率,我们将经历内燃机的巨大技术改进(优化运行方式),同时增加电力驱动形式,但这些驱动形式最大的障碍将是电池。

另外一个挑战是轻量化设计,其主要压力将来自于法规。另外,在汽车中集成更多的电子技术也是大势所趋。这不仅可增强汽车的主/被动安全性,还可实现汽车的远程诊断,比驾驶员更好地了解汽车的更多运行状况信息,这也是增强汽车安全性的一大特点。


电动汽车的发展需要各方的协作

AI:在当前节能减排大趋势下,电动汽车有着非常好的发展前景,但是目前还存在一些关键技术问题等待突破,比如说电池。如何解决电池的问题,欧洲汽车企业付出了哪些努力?除此之外,还有哪些技术问题有待解决?

Henning Wallentowitz教授:是的,电池问题是目前困扰电动汽车发展的主要问题。虽然对于电池的研究在过去20年中已经取得了巨大的进展,但即便是锂离子电池,其每千克所能发出的能量也仍然只是汽油的1/60。

最早我在BMW公司工作的时候,我们就采用高温硫化钠电池(NaS),但却因此造成了火灾。所以我们替换了另一种高温氯化钠镍电池(NaNiCl)。然而,这一电池必须保持较高的温度,即使在停机泊车的时候。因此,其效率达不到要求的高水平。后来,镍镉电池诞生了,但在发生意外事故时,镉是一种非常危险的化学元素,因此,我们最终不得不用NiMeHidrite电池代替。

从事汽车行业的工程师们一直在积极的努力,每一次新电池的诞生都是对原有技术的突破。现在锂离子电池时代的到来给予了我们新的希望。可是,这种电池在发生事故时也容易引起火灾。而且,这种电池的价格昂贵。因此,我们还是要更加努力,开发储能更多、更安全和成本低的电池。

但这条路并不好走,因为要求行业内的企业之间必须达成协议,共同使用相同的电池,以达到大量生产的目的。但今天,我们的工业界似乎正在为电池的多样化生产而竞争。因此,仍需要时间,直到商业条件有所改善。

除了电池问题外,汽车碰撞时的安全性也非常重要。现在已开发出了额定功率良好的电动汽车。但这只有经过标准化的碰撞试验之后才能成为现实。在实际的道路行驶中,可能会对电池提出额外的新要求。在电动汽车中,我们必须要保护好乘客和电池的安全。与传统的汽车相比较,这一切使得电动汽车的安全性变得更加复杂。

AI:由于电动汽车的发展存在较多的技术难题,所以当前在节能减排方面,对于传统内燃机动力的改进也是一种有效途径。您怎么看?

Henning Wallentowitz教授:从节约能源和环保的角度看,电动汽车是根本解决之道。但正如我们前面提到的,目前电动汽车有其发展局限性。同时传统以燃油为基础的动力体系也并非没有改善的空间,现在增压技术已经起到了很好的作用。而且,将来发动机体积有可能进一步缩小,并且其气门控制也将发生改变,也许会采用全电动控制的方式。

在变速器开发过程中,我们可以看到更多的齿轮(达到9个齿轮)或无级变速器。同时,如果可以更早的告知驾驶员齿轮变档的信息,也是可以在降低油耗方面取得进步的。所以,我们如果能够将这些技术实现,我们就能看到,电动汽车与新“发明”的内燃机汽车之间所开展的激烈竞争。

AI:电动汽车与传统汽车相比,有哪些变化?对于未来的电动汽车,您认为应该是什么样的?

Henning Wallentowitz教授:变化很多,动力系统的改变是最大的。除此之外,电池组也将成为汽车发生变化的另一因素,电池必须存放在一个非常安全的区域。而且,在欧洲电动汽车将主要被应用于城市交通,因为其行驶距离有限。对于欧洲的道路而言,其速度应该具有保持在120km/h以上的能力。否则,电动汽车将会造成交通拥堵,并容易与其他的车辆发生意外事故。另一大障碍是其成本较高,要克服这一障碍并不容易。因此,电动汽车似乎仍然存在着一个复杂的未来。在开发和生产一种特定的电动汽车(按照特定目的设计的电动汽车)时,这一成本问题甚至将会变得更加严酷。

AI:当前世界汽车产业的重心已经转移到中国,但据了解,中国在汽车安全技术方面相对于欧洲还有很多不足。请您介绍一下欧洲在汽车安全方面的先进管理经验?对于电动汽车,是否有一些特殊的安全标准呢?

Henning Wallentowitz教授:遗憾的是,中国的汽车还不像欧洲或美国的汽车那么安全。对于安全业务的理解似乎有所不同。消费者协会对碰撞测试的分歧越来越明显。这些缺点的大部分原因是在于设计,也可能在于材料的选择问题上。

在欧洲生产的汽车中,乘客在发生正面碰撞后仍能存活,但侧面碰撞的存活率较低。不过,如何克服这一缺点正在开发研究之中。

此外,未来的汽车必须考虑到行人和骑自行车者的安全。尽我所知,即使是中国的交通问题,也是如此。集中解决这一类事故问题,可拯救在道路上发生危险的很多生命。汽车中的机械设备和汽车周围的电子监控装置可以帮助改善这种状况。

对于电动汽车而言,专门制订了在道路上行驶的一些规章制度。但在公司内部也已经制订了如何设计电动汽车的内部规则,以避免发生意外事故的问题。例如,像电池、控制器和电动机之间的电缆连接线,不要通过车顶布线,以免在消防员切割车顶时,可能造成连接线的短路。而且也已经提出了对电池的特别保护措施。总之必须避免电池发生火灾,这意味着电池需要有一种特殊的包装,使火灾限制在电池组的内部范围之内。

通常就像我们的汽车产业那样:公司内部的规定,大多都超过了法定的要求。这不但有利于产生高质量的标准,而且也会使汽车的售价有所提高。

AI:据了解,您的研究团队目前和清华大学、同济大学都有合作。目前,这些合作主要内容有哪些?取得了哪些积极的成果?对于开展更广泛的合作,您有什么建议?

Henning Wallentowitz教授:这些合作仅仅与教学有关。与清华大学的合作,我们只组织了一个采用英语教学的硕士培训课程。一些中国学生来到德国Aachen市学习,而一些德国学生到北京学习。所有的学生都渴望学习,因此为他们提供教学是一件令人高兴的事情。今天他们仍然保持着友好的关系。

与同济大学的合作是由DAAD德国德意志学术交流中心促成的,采用德语教学。一些重要的德国教授来到同济大学的CDHK中德学院授课教学。德国的工业界已和同济大学建立了强有力的合作关系。但到目前为止,我们还没有能够参加一个共同的工业合作项目。现在,我以前的合作团队正在与同济大学一起,共同探讨一个研究汽车的合作开发项目。该研究项目的经费由政府资助,但我认为工业合作将会取得更加丰硕的成果,因为这将有利于给研究人员更高的压力。此外,这种类型的工作将对双方、工业界及研究人员具有更大的利益。在这里,我们通过与我们德国和欧洲工业界的合作,取得了很多的经验。

收藏
赞一下
0