欧阳明高:轿车动力电气化的技能路途详探

发布时间:2021-12-24 23:06:14 来源:环球彩票平台

  2017年7月19日,由我国电动轿车百人会、中车电动公司、株洲动力谷联合主办的“新动力轿车电力电子技能研讨会”在株洲举办。清华大学教授、电动轿车百人会执行副理事长欧阳明高在研讨会上做了主题讲话,欧阳明高从轿车职业、信息职业、动力职业三个职业在竞赛中的交融动身,在我国纯电动驱动战略下,浅显易懂的剖析了轿车职业在纯电动、燃料电池、混合动力的三条技能路途,触及技能、安全、续驶路程、能耗水平、本钱、根底设备配套、资料收回等方方面面。他以为新动力轿车走渠道化、模块化开展本钱最低,最可继续。

  现在渐渐的三个职业三股力气在竞赛中交融。咱们从前看到的战略取向在轿车职业里有两种:一种是发起机路途战略,便是把技能门槛越做越高;别的一个战略便是纯电动战略。外行进入轿车职业的时分基本上都选用这个战略,由于门槛相对较低一点。

  我国该怎样挑选一向有许多争辩,也有许多摇晃,当然终究树立咱们纯电驱动战略应该是2012年。

  下面举几个比方。特斯拉-典型的纯电动战略,从奢华电动车,终究到家用的电动车-Model 3。丰田,正好是代表轿车职业十分典型的,便是发起机路途战略,咱们也叫高门槛战略。从燃油车,到普锐斯,到燃料电池,是这条路途。我国的途径,纯电驱动的途径跟丰田是刚好相反的。发起机战略是先做一个混合动力的渠道,比方说丰田的普锐斯,然后再根据这个渠道做各种车型,插电式便是在普锐斯根底上电池加一点点就能够了,燃料电池也是在普锐斯根底上把发起机换成燃料电池。我国形式,基本上是新动力轿车先做纯电动,做纯电动的根底上做插电式和深度混合的燃料电池,终究在比较多的电池插电式根底上再削减电池,再做一般的混合动力,在燃料电池深度混合的根底上再削减电池,加大难度,再做全功率燃料电池。咱们是一种从易到难的做法,丰田是逐渐加大技能难度的做法,是不相同的。

  咱们基本上是先开展电池中心技能,并构成具有竞赛力的商场最大规划电池工业。这些年咱们最大的成果便是开展出了我国具有全球竞赛力的电池工业。咱们一切今日获得的成果最大的成果便是这个,有了这个才有打破,假如没有它咱们其他都步履维艰。咱们以纯电动力为打破口和根底渠道,带动混合动力轿车、燃料电池轿车全方位开展,构成新动力轿车整体竞赛优势。咱们树立这个战略线月份《电动轿车科技开展规划》,“全面推进纯电驱动技能转型战略”,这也是咱们专家组最早提出,《节能与新动力轿车工业规划》也再次强调了这一点。这个咱们是在“十五”“十一五”两个五年全面探究之后,咱们在纯电驱动和惯例混合动力挑选了以纯电驱动开展为新动力轿车首要推进的占打破口,这个是咱们2012年正式树立的。

  树立了这个战略之后,我国新动力轿车进入了快速开展的轨迹,咱们能够看到,尤其是2014年习总书记发布召唤之后,咱们2011年—2016年,从缺乏5千辆开展到51万辆,保有量从1万辆进步到100万辆,100倍的增加,一起这两个都占全球的一半,处于领先地位。所以到2016年,咱们看到了一个全球纯电驱动技能转型的标志年,这便是我下面说的。电动轿车从前几起几落多元探究,锂离子电池后发先至,技能进步超出预期。要害的中心是锂离子电池后发先至,技能进步超出预期,咱们前面有铅酸电池,有镍氢电池,都不尽善尽美,阻挡了开展,进入了锂电池之后就开端快速开展。我国新动力轿车工业首要发力,从产品导入期进入工业成长时间,全球纯电驱动轿车开展不可逆转,全球的工业轿车强国开端转型。

  咱们的电池工业,电池的能量密度,在不断的进步,咱们本钱继续下降。五年之间,单体比能量进步了1倍,现在现已抵达200瓦时/公斤,咱们从前猜测的本年的体系本钱大约是1.7元,实践现在现已低于这个数,应该在1.5元、1.4元,大大超出预期。并且这个数,电池厂的纯赢利还在10%以上,咱们原先猜测2020年也是偏高的,后来也把它改了,估量是在1元以内。

  纯电动轿车的引入,咱们叫“两端挤”,便是大客车和微型电动轿车逐渐向中级家用轿车开展,便是两端往中心挤,这个局势也现已彻底构成了。最初咱们对纯电动产品的路程都是100多公里,现在300公里以上的车现已十分多了。别的,咱们纯电动商用车的整体水平是在全球处于领先地位,产品的规划出口,咱们昨日刚刚见证了中车年代的电动车也开端出口了。咱们充电根底设备也在上一年开端呈现拐点,前面开展基本上都是平的,到了上一年就开端呈现拐点了,咱们到上一年是15万个充电桩。从上一年年末开端,咱们现在每个月大约在1万多个,所以本年年末就会抵达30万个。这是公共的,私家的每人买个车是自带一个充电桩的。由于咱们电动车进入商场之后,整个充电桩工业也开端快速开展了,呈现拐点。

  下一步,咱们的方针是家用干流轿车的性价比车型技能构成竞赛力,当然这中心要害取决于电池,纯电动轿车的性价比便是路程跟本钱的比值,由于你多100公里续驶路程就得多装100公里的电池,电池本钱是比较高的。咱们做的作业包含几个方面,有电池本钱的下降,当然也有整车电耗的下降,这就靠咱们今日评论的驱动体系,别的便是充电设备的便当。还有一个,是安全办理。终究咱们期望抵达的方针是在A级车、A0级车百公里电耗降到10度,续驶路程抵达300公里左右的小型电动车撤销补助,到2020年归纳本钱能够跟燃油车竞赛。全球也都执政这个方向尽力,比方说通用、特斯拉Model 3也是这样的。

  我这儿要说终究多少续驶路程是适宜的呢?其实跟车型有亲近的联系,比方说一个2.5米长的微型电动轿车,续驶150公里足够了。比方说奔跑Smart便是这样的车,没有必要搞500公里,也装不了那么多电池,由于体积就那么小。A00级,像QQ这么大的,咱们以为200公里是合理的。到A0级车,家用轿车像伊兰特这么大的,300公里是适宜的。到A级车,比方说捷达那么大的车,400公里是合理的。B级、C级中高档轿车或许要500公里。现在从世界的调查看,日本顾客对续驶路程300公里的车承受度70%,在欧洲就不相同了,要500公里,由于欧洲开车速度十分高,行进路程也相对长,所以各个地方商场是不相同的,并且他没有咱们这种特别小的车。

  别的,要不要超快速充电,比方说350千瓦,15分钟充电跑500公里,这是欧洲的提法。日本就以为这个目标是过度的,这是欧洲部分车企针对部分车型的战略,什么车型的战略呢?B级、C级奢华车这个规模是需求的,明显(B级以下)都是不需求的。并且跟着充电根底设备的高速开展和遍及,反而咱们会下降对路程的要求,假如充电十分方便是没有必要的。别的,我国要完成的双积分办理,对过高的路程没有优惠,350公里是上限,350公里拿5分,再高也是5分,所以估量未来350公里或许会是咱们比较用得多的一个路程,也便是超越350公里,比方说360公里,这样的车会比较多,由于它有方针引导,一起它也是比较合理的一个规模。

  别的,为了进步路程,电池的体积有必要降下来,假如你电池体积很大,你想装也装不上去。一般一个家用轿车的体积多少呢?220L,比方说3吨重的SUV它装电池的体积400L,这个标准定了。电池的体积是多大呢?咱们有个体积能量密度,每升多少能量,跟分量能量密度是对应的,比方说250瓦时/公斤,大约是每升500瓦时。所以不同的能量密度也决议了路程的长短,比方SUV要做500、600、700、800都是或许的,可是轿车体积有约束,假如说你是QQ那么大的车,你非要它跑500公里,不现实,没有体积,装不了。

  电池是能够装上去,但把体积也提上去怎样办呢?咱们现在是在逐渐的进步电池能量密度,到2020年能够抵达300瓦时/公斤,每升大约挨近600瓦时,就能够极大的处理这个问题。这个技能路途现已彻底树立,也便是说咱们从现在的200瓦时/公斤说到300瓦时/公斤是没有问题的,并且有些产品现已做出来了,比方说贝特瑞的资料现已用在松下的电池上了。

  另还有一个是本钱问题,你装那么多电池本钱怎样办?本钱咱们要全工业链发力要点环节打破。首要,最为单薄的环节是原资料,咱们百人会刚在青海做了一个电池资料的研讨会。电池资料首要在青海那儿,一吨碳酸锂本钱1万—2万,卖15万—17万,这是高额赢利。合理的价格在多少呢?3万—5万,假如抵达这个价格咱们电池本钱还有或许大幅下降。别的一个便是出产制作环节降本钱,咱们的电池良品率还不够高,一致性还不够好。

  第三个,便是资料收回和再循环使用,咱们知道钴是十分稀有的资料,全球就那么七八万吨总的储量,所以有必要收回。咱们现在一辆特斯拉还要用十几公斤钴,是很大的数。当然到了2020年,咱们镍的份额进步、钴的份额会下降,可是5公斤是要的,所以有必要要收回。

  总归,资料的本钱是最要害的,并且资料的提价也是最不简略操控的,由于资料是资源问题。

  咱们终究降到多少才算低呢?咱们能够依照内燃机动力体系的价格来反算纯电动力体系的价格。反算一下,比方说这边是发起机、变速器、油箱等等,这边DC/DC、逆变器、电机其加起来电池用60千瓦时,能走多远?到2020年能够走400公里一点问题没有,这样算出来价格要等价的线美元,六七百人民币一度电就能够跟内燃机等价。这个价格什么时分能抵达呢?这是一个价格下降的曲线年的估量值在100美元以下,我个人估量2020年每千瓦时大约在1000人民币—100欧元—100美元之间,挨近这个,可是很难做到100美元,或许有的企业做到,有的企业做不到,均匀做不到。2025年大约在100欧元跟100美元之间,便是2025年是能够做到的,所以咱们估量是在2020年—2025年做到这个价格。

  一旦做到这个价格,便是拐点全方位呈现,所以我来估量纯电动轿车推行的进程大约是这样的。榜首阶段,2010—2015年,演示查核公共范畴政府“榜首推进。第二阶段,2014—2017年,政府补助+政府限购老百姓被迫“吃螃蟹”。第三阶段,2017—2020年,充电设备后发先至破解“鸡与蛋”的联系,现在拐点现已呈现。第四阶段,2019—2025年,咱们双积分方针,还有商场,由于现在进入商场的电动车反应仍是不错的,没有太多人诉苦电动车,所以会构成商场和方针双轮驱动。真实纯电动车打破性价比在2025年左右会完成大开展,这便是纯电动的技能路途。

  有一个问题要特别提示留意,方才说的都是功德,可是有一件事不太好,高比能量动力电池安全性应战,比能量越大,安全性越差。这便是动力电池会热失控,温度上来,连锁反应,温度抵达1000度就会焚烧爆破,尤其是一个单体焚烧之后像放鞭炮相同,咱们的电池一般都有几百只到上千只,咱们大客车是几千只,假如让它在整个体系里边延伸出去,那大事端就来了。咱们知道,100节电池的能量便是50公斤TNT,所以这是咱们要处理的。为此清华大学我的团队做什么呢?安全,咱们就做安全,全方位做安全。咱们树立安全实验室,这是咱们的本部,包含电池磕碰,也包含电池的化学,还有电池的集成,咱们现在做这个的。咱们现在不仅仅是国内的厂家重视这个问题,全球顶尖级的厂家都在跟咱们协作,奔跑、宝马、日产,其实最开端引入咱们进入安全范畴的是宝马。现在坚持要咱们给它转让知识产权,阐明这块我国做的并不慢,由于咱们出的问题最早,当然咱们做的也就最早,所以什么作业都有一个先发优势,后发优势是很难构成的,先发优势仍是能够的,所以现在他们来找咱们要转让知识产权。

  比方说热失控的扩展,咱们能够避免它,这边便是热失控的一个模块,一个热失控了,第二个、第三个等等后续一个一个接着来,咱们的体系能够操控住,不能热失控。从前说大客车,200瓦时/公斤的不或许上去的,现在这儿是200瓦时/公斤的三元电池,体系是150瓦时/公斤的,这个现已份额十分高了,现已做出来了。从前大客车基本上用磷酸铁锂,三元底子就不敢上,三元150瓦时/公斤都不敢上,现在咱们200瓦时/公斤都能够。

  关于燃料电池的技能路途,我国跟国外的不相同,咱们觉得也仍是有必定优势的,国外的大客车是纯燃料电池驱动,轿车是悉数燃料电池,燃料电池搞的很大。我国的是燃料电池跟动力电池的深度混合大客车,燃料电池做辅佐动力的增程式燃料电池轿车,这是我国的技能路途。这么做的优点是本钱下降,由于现在燃料电池比电池要贵,最重要的是耐久性的进步,燃料电池最大的问题是耐久性,但现在国内现已做出了燃料电池发起机。咱们以为上一年是一个发起年,本年有或许成为我国燃料电池轿车全方位商业化的元年。

  这中心一个中心问题是怎样打破燃料电池,现在燃料电池混合动力咱们都会做,由于惯例混合动力都会做,都不是问题。可是燃料电池仍是底子的,尽管混合动力处理了一堆问题,可是燃料电池自身仍是很重要的。咱们阅历了许多年的研制,燃料电池的技能路途是从底向下,做催化剂、再做膜、再做极板、再做堆、再做发起机,一般搞电化学催化剂的的人在做,再做发起机,再做车,这种形式走了十多年,阐明工业化走这条路是有问题的,所以咱们技能路途是从上至下,先做动力体系,这个咱们现已完成了。第二步,研制燃料电池发起机电堆外协,这现已完成了,现在咱们研制燃料电池膜电极外协。咱们现在搞电驱动,IGBT是最难的,那个技能是长时间堆集的成果,膜电极相当于咱们的芯片,所以在咱们的技能路途中,芯片是终究在霸占。咱们现在现已做到第三步,现在在谋划第四步,靠什么?靠人。咱们没有人怎样办?引入国外最高端的人才,现在人才现已搞定了,下一步朝这个方向开展。这便是咱们燃料电池的混合动力体系,电池、燃料电池、操控,这儿头的操控器是株洲所的,现在现已换成了轮边电机,DC/DC咱们自己开发了。咱们阅历了2008年演示、新加坡演示、燃料电池有轨客车,终究到燃料电池发起机,上一年是100台的出售。现在电池客车5个布告,其中有4个是亿华通的燃料电池发起机。

  未来的走向,说燃料电池不能限制在轿车范畴里头,燃料电池是动力前沿技能,不仅仅是轿车的前沿技能,假如咱们限制在轿车里,这件作业是很难成功的,应该是是全方位的。燃料电池有点像咱们的柴油发起机,不是汽油机,汽油机能够由电池彻底替代,可是柴油机用处十分广,不光是轿车,坦克、飞机、船只、发电全都有柴油机,所以燃料电池定位在一个通用型的动力机械,这是发改委动力革新立异行动计划关于燃料电池的一个路途图。

  这是咱们上一年做《我国氢能燃料电池中远期规划》,我上一年稍稍比较保存,为什么比较保存呢?由于国内这个工业太热了。比较抱负和正常的应该是2020年1万辆、2025年10万辆、2030年100万辆,这是咱们未来要构成的。

  终究我再说一点,最近咱们我国燃料电池代表团刚刚拜访日本回来,观感有几点。榜首,日本依然仍是比较缓慢的,根底设备仍是比规则开展的要缓慢。别的,他们应战了技能难度过高的乘用车,现在每天大约出产13台。他们公交车公司又太小,没方法来替换新动力车,这是他们的缺点。美国应该说本年的预算,2018年的预算,下一年的预算比本年还要有所下降,由于特朗普上台之后对一切的预算都在往下减。我国活泼,本钱商场运作昌盛。咱们有一个最好的,便是以公交车、物流车、出租车为打破口,咱们彻底有期望后发先至,我信任2020年之前燃料电池车也会在全球榜首。

  混合动力技能路途相对来说是最杂乱的,为什么呢?由于这儿头许多东西不必定能看得理解,往往就被轿车职业,只能咱们说,外行都说不了的事。

  下面说一下混合动力,通过十几年的开展,我国典型混合动力构型现已呈现了,比方说比亚迪后并联,上汽、广汽的双电机串并联,还有比亚迪四驱电桥构型,还有咱们科力远的功率分流,其实一向以来丰田的功率分流在业界被奉为几乎便是崇高,可是现在这个我以为应该走下神坛,为什么?我下面剖析一下。

  首要,这便是丰田的功率分流,功率分流发起机作业点优化便是这个姿态的,为什么能够省油呢?发起机总在最高功率点,不论你在哪儿我都给你弄过来,怎样弄过来的呢?咱们有两个电机、一个发起机,接了三个轮子,太阳轮、行星轮、齿轮架,咱们要调理发起机的转速靠什么呢?靠发电机,这叫ECVT,便是电的CVT,这是普锐斯,是津津有味被咱们崇拜的。现在呈现了什么呢?比方说本田的串并联,照样也能够来优化这个点,不论你在哪里,我都能够把你做到最佳点,照样能够,不是说只要普锐斯能够。

  还有,咱们现在最简略的一种并联式P2构型,所谓P2构型便是说发起机、离合器、电机接着变速器,可是接在变速器前面,方才那个是后并联接在变速器后边,这是一个DCT双离合器变速器,它也能够来优化,怎样优化呢?咱们用变速器横纵调理,调理到这个点,再用电机调理,再把它能够纵向调,横向、纵向也能够调,不是只要普锐斯能调。可是这种结构就十分简略,传统车稍稍改一下就能够了,模块化十分好,不需求重新来。

  (PPT)这是方才P2构型起亚的,这些丰田的,这是燃油车的,苍茫一片。最低油耗是谁呢?不是丰田的功率分流,而是起亚的P2,而它的价格比丰田普锐斯还低。

  还有一个,咱们从前瞧不起的串联,说串联油耗太高,经常呈现这样的争议。那时分为什么油耗高呢?电池欠好,铅酸电池,镍氢电;电机欠好,都欠好当然就欠好了。现在电池好了,发起机油耗也低了,能够抵达多少呢?37.2公里/升,在日本一上市便是热销车型,超越普锐斯,所以普锐斯不是神话,现在串联、并联都能够抵达。

  所以咱们比较不同混合动力的特性,发起机作业点优化、动态转矩和谐、全工况适应性、装置适应性、动力性/经济性统筹等等,都有方法,不是功率分流一家。可是有一个一起的点,便是高效发起机是有必要的,没有这个其他都免谈。

  定论,新动力轿车的渠道化和模块化,我个人以为只要两个渠道是最好的,要完成模块化。

  榜首,从内燃机过来,内燃机、双离合器、多档变速器动力体系,然后接着机电耦合P2构型混合动力,一般是纵置,横置减档。别的便是插电式混合动力。别的纯电驱动渠道,动力电池纯电动力体系,然后串联增程式/插电式,然后串联式混合动力,然后到燃料电池串联混合动力。从燃油车过来,是一个渠道,从纯电动过来便是另一个渠道,中心两者再结合。所以只要走两个渠道在中心的斜线,就能够把轿车一切的动力体系连成一片,不需求搞十样、二十样。咱们知道,最初搞客车的时分,一年改一个姿态,每年都改变,现在怎样样?都过去了,电池好了,没必要了。所以削减我国开展的弯路,我以为终究的渠道便是这两个,这样能完成模块化、渠道化、本钱最低、可继续开展。

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