4月21日,一辆特斯拉Model S在上海徐汇区一个小区的地下车库里冒烟起火,顺便还点燃了旁边的奥迪A6和雷克萨斯rx300。随后,接二连三的电动汽车起火引发了消费者的恐慌情绪:“这电动汽车到底还能不能买?敢不敢买?”
进入夏天,天气炎热,电池会因为温度过高而发热,电动汽车的危险系数似乎也越来越高。起初,为了节能环保而购买的电动车,安全性却成了困扰消费的突出问题。与此同时,伴随着新的国六标准的实施,环保召回制度的确立也日渐迫切。除了电动汽车以外,氢能源汽车这条路是否行得通?而在经济下行的大趋势下,行业探索的智能网联汽车、无人驾驶将走向何方?记者来到清华大学的校园,对清华大学教授、博士生导师宋健进行了专访,共同探讨这些问题。
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宋健,清华大学教授,博士生导师,汽车安全与节能国家重点实验室副主任。兼任汽车动态模拟国家重点实验室学术委员会委员;汽车车身先进设计制造国家重点实验室学术委员会委员;中国汽车标准化技术委员会车辆动力学分技术委员会副主任委员;中国汽车工程学会特聘专家等。研究领域为:汽车动力学与电子控制技术;具体研究方向为:汽车防抱制动系统(ABS)、汽车自动变速系统(AMT/DCT)、基于AMT的混合动力系统和新能源汽车的研究开发等。
把主动安全重视起来
“汽车的安全性,从研究汽车动力学的角度来讲,分为两方面,一方面是主动安全性,另一方面是被动安全性。”宋健解释道,主动安全性即主动规避事故发生的能力,是指防患未然,它包含了汽车制动性操作稳定性,以及智能化网联化等。例如,当生产企业预估电动汽车可能会着火,可以采取措施预防汽车着火,这就是主动安全性。
被动安全性是指事故已经发生,就需要采取措施来防止它危及到车内的乘员,甚至波及到汽车之外。
在宋健看来,此前特斯拉汽车的自燃事件就说明其主动安全性与被动安全性工作做得不够到位。因为处于常温下的正常电池,是不可能燃烧的,这就说明由于某种原因造成了局部过热。
从主动安全性方面分析,宋健认为电动汽车自燃可以通过电池管理系统来改进。一是预埋温度传感器,通过温度传感器发现某些地方的温度异常;二是汽车应该有热管理系统,比如风扇,通过通风来散热冷却;三是可以安装继电器,用于控制内部电流。
“控制电池温度的措施其实有很多,但是目前大家都不够重视。”宋健认为,造成这样的局面,主要有两方面原因。
一是为了提高电池能量密度,争取更高的补贴。今年3月26日,财政部官方网站公布了《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》。新政要求,纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度不低于125Wh/kg,125(含)-140Wh/kg的车型按0.8倍补贴,140(含)-160Wh/kg的车型按0.9倍补贴,160Wh/kg及以上的车型按1倍补贴。新政并没有对电池能量密度提出更高要求,依然维持到了160Wh/kg,不过160Wh/kg从过去的奖励成为了基准,低于此则意味着补贴系数要降低。
二是为了节省成本。安装传感器、冷却等装置都要支出额外的成本,电动汽车内的电池众多,以特斯拉Model S为例,车内有7000多节电池,假设给每一节电池都装传感器、冷却等装置,又会增加一大笔支出。实际上,电动汽车自燃还是一个小概率事件,因此,车企为了节约成本也就不会加装了。
就目前发展趋势来看,我国电动汽车的保有量会越来越大,如果一辆电动汽车发生起火、自燃等现象,甚至会影响到其周围的车辆,宋健强调:“所以电动汽车接下来的研究不止是快充、续航里程更长等方面,更应该围绕安全性来作为。”
混合兼具电动车和燃油车优点
5月20日,中国石油消费总量控制和政策研究项目在京发布《中国传统燃油车退出时间表研究》报告,综合中国汽车业发展及排放目标,对燃油车的退出时间进行了分析,提出中国有望在2050年以前实现传统燃油车的全面退出。
报告认为,中国发展新能源汽车、逐步退出传统燃油车的第一大驱动力是加强大气污染防治力度与提高空气质量。但宋健强调,电动汽车并没有达到完全意义上的环保。“我们说电动汽车效率高,经常是从电能这个角度来说,却没有考虑电能是如何产生。”
按照现在能源结构来看,75%以上的电力是通过火力发电产生的,发电产生的排放远远高于汽油车的排放,这并未包含生产电池和废弃电池的污染。短时间改变能源结构根本不现实。其实电动汽车并没有达到理想中环保的效果。
宋健表示,与传统燃油车相比,电动汽车更适合城市工况,因为它只有在城市里行驶时,更能发挥其优点。例如,不需要特别高的续航里程;在低负荷低速的情况下,效率很高。“有较多的呼声要将传统燃油车取消,却并没有说将混合动力汽车取消。实际上,混合动力汽车就是结合了电动汽车和燃油车的优点,在城市工况下,用电驱动;行驶到郊外,就用汽油驱动。”
在讲究效率的同时,电动汽车的安全问题也不容忽视。之所以看好混合动力汽车,宋健解释道:“纯电动汽车,还存在许多问题以及不科学的地方。但是相较于纯电动汽车,混合动力汽车的安全性会更好一些。”
混合动力汽车,只需要放置5%的电池。5%的电池,一方面,汽车本身重量不会增加很多;另一方面,采取电池管理的相关措施,成本也不会增加太多。即使是插电式混合动力汽车,也只需要20%电池即可,能节省80%的电池。
针对当前车企一味追求提高续航里程,宋健认为,“电动汽车就是一辆短途汽车,不是长途汽车。”一味的追求更高的里程,放置更多的电池,自然而然也就更危险。
环保召回 缺陷认定是难点
2016年底环境保护部、国家市场监督管理总局(原国家质检总局)发布《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(以下简称“国六标准”),公布了第六阶段轻型汽车的排放要求和拟实施时间。
尽管距离国家硬性要求还有一段时间,但多个地区已选择在2019年提前实施国六标准。据不完全统计,全国已有十多个省级行政单位宣布提前开始执行国六标准,提前时间至少超过一年。
除了日趋严格的汽车排放标准,依法治理机动车排放超标问题势在必行,我国的汽车环保召回立法工作也迫在眉睫。
“京津冀及周边地区大气污染防治条例研究起草工作将推进,而机动车环保召回制度也将加快建立。”今年2月26日,第十三届全国人大常委会第九次会议上,生态环境部部长《国务院关于研究处理大气污染防治法执法检查报告和审议意见情况以及有关决议落实情况的报告》中,透露了上述信息。
环保召回制度是《大气污染防治法》新增加的规定,要求生产、进口企业获知机动车、非道路移动机械排放大气污染物超过标准,属于设计、生产缺陷或者不符合规定的环境保护耐久性要求的,应当召回;未召回的,由国务院质量监督部门会同国务院环境保护主管部门责令其召回。
据悉,美国于上世纪70年代开始实施排放缺陷汽车召回管理制度,并以法律法规形式给予确认。其中最著名的事件莫过于2015年大众承认在美国排放测试中作弊。
我国从2015年就启动调研工作,但至今机动车环保召回规定尚未出台。据了解,原因之一是缺陷调查认定存在一定的难度,因为这种缺陷有的是车辆的问题,有的还可能是油品的问题,还有的可能是工况的问题,所以在认定上存在不同的认识。二是机动车排放信息收集难度比较大,如何建立排放检验信息的共享机制,还在进一步探讨。
对此,宋健认为:“目前,我国还是以涉及安全问题的召回为主,但其实不环保的汽车也应该被召回,因为它涉及到公众利益。”一方面,在汽车出厂前要做好测试工作,而汽车出厂后发现问题,应该及时的召回,通过技术手段来消除缺陷。在判定缺陷的过程中,有时候是车企的原因,但也有可能是消费者不正常使用的原因,例如,汽车尿素可以用来减少柴油车尾气中的氮氧化物污染的液体,但部分消费者如果经常不烧尿素,就会导致汽车排放不能达标。这种情况,就应该消费者来承担责任。
针对我国召回政策及制度的发展,宋健建议:“要多进行一些针对消费者的知识科普活动,让消费者知道哪些情况该召回,以便消费者及时维护自己的合法权益。”
氢能源汽车 技术仍需突破
在节能环保方面,除电动汽车之外,氢能源汽车的发展现状和未来前景如何?
宋健认为:“氢燃料还是太贵了,首先,它收集困难,氢分子非常小,极易透过储藏装置的外壳逃逸。而从一堆废气里提取出来,谁来进行这一项工作?即使用电解水的方式,如何将氧气与氢气完全分开又会产生新的问题,而且,氢气里一旦混合了氧气,就隐藏着安全隐患。”制氢,然后收集、运输氢,再把氢运输到合适的地方加注,每一个环节都不容易。最为致命的,是氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气,如此一来同样需要消耗大量的能源。
未来如果要推广氢能源汽车,宋健表示:“如果每年给予一定的补贴,也会有人用。但它不能只依靠补贴来发展,关键还是要在技术上,比如制氢的技术,运输或储存技术,某些环节实现一些突破。”
今后
汽车发展会进入多元化时代
2018年,中国车市迎来了拐点,由高速增长期,突然拐向下滑。车企除了在新能源方向探寻发展之路外,智能网联、无人驾驶也是一个重要方向。对此,宋健认为:“智能网联车企肯定是要发展,但汽车完全做到无人驾驶,那是非常遥远的事情。”
根据国际惯例对无人驾驶的评级,无人驾驶可分为L0 - L5六个阶段。目前,世界上主流的汽车产品皆处于L3级别,搭载了多款智能科技的L3级别的智能汽车能够实现在大部分情况下不需要人工干预。但刹车、控制方向盘等操作还需要人工干预。
而L4级别的无人驾驶技术,才是真正意义上的无人驾驶。L4级别的无人驾驶汽车,能够通过传感器、雷达、影像、环境数据分析等等实现完全自主的区域控制。此时的汽车已经基本告别了人工的干预。
宋健表示:“我认为到L3级别为止,该技术实际上带来的好处,是它可以将职业司机和业余司机之间的差异弥补到最小。不论你是职业司机、还是业余司机,驾驶汽车时,它能帮人们纠正一些开车的错误。”
在L3级别,人仍是开车的主要角色,而在L4级别人就起辅助作用、汽车的自动驾驶成主要角色。宋健认为:“L4级别实际上是没意义的。只不过想要达到L5级别又没有把握时,L4级别成为一个过渡。因为如果将人的角色当作辅助,一方面不需要人操作,但还得集中精力,遇到紧急情况时,人还得做出反应。人变得更加紧张,反而没有被解放。”
就目前来看,无人驾驶更多的还是在一些规范工况比较容易实现,如果遇到恶劣天气等特殊工况,传感器无法精确识别,终究还得靠人。
谈及未来的发展趋势,宋健认为:“今后很可能会进入多元化的时代,各自发挥各自的优势。城市工况下,电动汽车有优势,比如像公交车都是在城里跑,公交车就都应该做成电动车。家用车可以一辆电动车、一辆燃油车,或者开混动汽车,郊外跑远途就燃油,城市就用电动。而一些特定场景,比如在码头上,从码头到仓库,自动驾驶就可以做到。”