中国将在奥运会的核心场馆区内第一次实现交通的零排放,500多辆各类电动汽车将为中外运动员、货物运输提供服务——两会期间,中国科技部部长万钢曾如是表示。

其实,自1972年慕尼黑奥运会以来,几乎每届奥运会都会有电动汽车亮相,以展示主办国科学技术和环保技术的最新成就。将在北京奥运会上亮相的电动汽车"家庭成员"众多,它们究竟有多先进?为了管中窥豹,记者带大家去领略一番其中的重要一员——我国自主研发的锂离子动力电池客车。

绿色科技——

让公交车拔去"黑尾巴"

在北京理工大学电动车辆工程技术中心院外,停着一辆公交车。但这可不是普通的公交车,而是我国首批具有自主知识产权的电动客车中的一辆,自2001年起,它就已经开始在北京公交121线路上运行了。

"电动客车自试运营以来,其车辆加速度、最高车速、续驶里程均达到了燃油公交车的水平。"电动大客车开发项目负责人、北京理工大学副校长孙逢春教授介绍说,由于没有了发动机,电动客车在行驶途中,真正实现了零排放、零污染,可以让公交车拔去"黑尾巴。"

也正因如此,这种电动车被大家形象地称为"绿色电动车"。

这种"绿色"是如何实现的呢?

"技术的关键点有二:",孙逢春摊开一幅电动客车的内部构造图,向记者解释说,"电动汽车有两大关键系统相异于传统汽车:动力系统、能量管理系统。"

首先需要攻克就是动力系统——电动客车的"心脏"。

"与传统汽车不同,电动汽车不直接使用燃油,全部或部分由电能驱动电机作为动力系统",负责动力系统研发的北京理工大学电动车辆工程技术中心副主任张承宁教授介绍说。

"1994年项目开始时,国内外在这方面一直鲜有突破。"于是,项目组便从研究已有的电动汽车动力系统做起,力图研发出适合电动大客车使用的电机驱动系统。

"美国的动力系统是交流系统,优点是重量轻、体积小、转速高;缺点是低速时输出转矩小,使得车的爬坡能力差,只有在中间这段速度效率比较好;日本、德国等的电机系统也存在着高效工作区比较小、成本高等通病。"说起各种电动汽车动力系统的个中优劣,孙逢春可谓是了如指掌。

"后来,我们发现无轨电车的系统对电动汽车非常合适——它是串激系统,有低速转矩大等优点,但缺点也明显——效率较低,只能达到约70%,也就是说,30%的电都浪费掉了,而对于电动汽车而言,其电能非常宝贵。"

"稀土永磁电机的缺点是低速时转矩小,但效率非常高,而且我国稀土资源比较丰富。"

孙逢春从中得到启发,"能不能把无轨电车的这套控制系统和我国的稀土永磁电机的高效率都借鉴过来,用到电动汽车的电机里面?"

这种设想最终转变成了孙逢春带领的课题组首创的驱动电机续流增磁理论。这套系统仅用了2只大功率电子器件IGBT,而美国的交流系统,则要用7只这种昂贵器件,相比之下,成本低了很多。

"这套动力系统是我国完全原创性的发明,形成了相对完整的、具有自主知识产权的技术成果体系,获2004年度国家技术发明二等奖。"孙逢春介绍说,"它的控制系统简单,效率高,容易实现商业化。同时,节能效果明显,在整车耗电方面,同样大小的车,它只有国内外装其它系统的车的一半。"

动力系统解决了,但还有一个难题——能量管理系统,其核心就是电池。若无法解决电池缺陷,电动汽车就只能停留在"概念车"的阶段。

据介绍,十几年前,日本索尼公司首先研制成功锂电池,并形成垄断局面。但当时使用的钴酸锂材料的热稳定性差,存在着易燃易爆的致命弱点,经过科技工作者不懈努力,我国中信国安盟固利电源等公司终于研制出以锰酸锂为正极材料的100Ah动力锂电池,避免了钴酸锂电池的缺点。

这一研制成功,也使得我国的电动汽车终于成为了行驶在马路上的现实版本。

自2001年起至今,已累计有超过20辆电动客车投入运行。一度被质疑的电动客车速度慢、电池寿命短等问题已得到较好地解决。去年夏季考核运营结果也表明,整车在高温高湿条件下能满足正常运营要求。

"2008年夏天,北京奥运会召开时,将有50辆装备锂离子电池的纯电动客车在奥运中心区服务,这将是国际上第一次大规模使用锂离子电池电动客车。"孙逢春说。

如何运营——

电动客车实现整车自动化

我们的手机充一次电,大约需要两个小时,如此大容量的电动客车,电池充一次电需要多长时间?能不能快速完成?假如充电所需时间较长,如何保证电动客车运行不脱节?

"这就需要一个系统,能随时解决电池没电的问题。"孙逢春说。

"回想15年前的传统燃油车,大卡车在长途出差时,后备货箱里都要放好几个油桶——加油站太少了。而加油站就是支撑传统燃油车能够普及的系统、平台。电动汽车的发展也需要这样一个能够支撑汽车自由自在运行的服务体系。"

看着记者的一脸疑惑,孙逢春展示了他的解决方案:"电动汽车驶入充电站,两只机械手便将汽车底盘里的电池组取出放入待充通道,随即从已充通道取下换入充满电的电池组。整个过程只需要约8分钟。一次充电可行驶200公里以上,时速可达80公里/小时。在换电池的过程中,系统就会自动地把相关数据用无线传输和管理中心交换,比如何时、何地换的,价钱是多少等。而这些技术都是现成的。"

负责整车设计研发的北京理工大学林程教授不无得意地说:"我们研发的智能调度监控系统使得电动客车实现整车信息化和自动化。到时候,即便车上哪一块电池出了问题,我们也能远程实时监控。"

"奥运会对于电动大客车来说,不是一场‘秀’,而是一个展现中国标准的机会。我们要告诉全世界,电动车应该这样运行。"孙逢春豪气冲天。

赛后利用——

将主要应用在城市公共服务用车

"到时,在奥运中心区,奥运官员、教练员、运动员将听不到汽车发动机的轰鸣,闻不到汽车尾气。"孙逢春说,"赛后,这50辆奥运电动客车将作为北京专线旅游车。奥运后,我们还将在市政府的领导和支持下,计划把北京的环卫车逐步电动化。"

"我们十几年的努力换来的不是‘花瓶’",孙逢春强调。

最近,孙逢春等人更加忙碌了,他们不仅要搞研究,还要接待来自天津、沈阳、大连等城市的有关领导和专家,还有泰国的公司代表。这些来访者只有一个目的,就是希望开展合作,应用北京的电动客车技术。

看来,还没有等奥运会开始,一些有先见之明的人士就已看到电动客车产业化在中国的前景了。

采访中,孙逢春算了一笔账:欧4标准的发动机低地板大客车一辆车价值110万元,同配置的未配电池的电动低地板大客车价值100万元。目前的锂电池售价在40万-60万元,批量生产后价格可以控制在30万元左右。单从价格上比较,似乎传统客车更有优势。然而投入运行之后,同样是12米长的客车,传统客车每百公里耗油30-40升,合人民币200元;电动客车每百公里用电110千瓦时,仅合30元左右。因此,假如抛开热岛效应、环境排放等因素,单从经济上考虑,纯电动客车也占有很大优势。

鉴于电动汽车的技术条件和特点,孙逢春预测说,占领以城市公交车、各种各样的工业用车、生活用车为主的城市用车市场将是未来电动车发展的主要目标。

业内人士预估,将来的电动车市场会很大。美国、日本、加拿大等国外车商已采取行动,期望参与奥运电动客车项目。

国外跨国公司往往资金、技术实力强大,通过合资进行品牌蚕食,利用专利垄断来围剿中国汽车产业,因此,孙逢春领导的团队从一开始就十分注意保护自己的知识产权,并且制定了电动大客车开发和生产的企业技术标准和规范。

林程介绍说,"我们已经建立了对知识产权的系统保护,并制定了一系列技术标准和协议。国外车商电机、电池系统和充电机等配件要上整车,就得符合我国的标准体系。这些技术标准在时机成熟时就可以成为国内行业标准甚至国际标准。"

在传统汽车业上,目前大部分的中国汽车市场被外国品牌占领。而电动汽车领域对中国来说是个难得的发展机遇,将使我国的汽车工业在下一轮竞争中取得优势。"谁掌握标准和规范,谁就掌握未来。"孙逢春对电动汽车的发展前景满怀信心。