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中国轿车工程学会侯福深:国内外新能源轿车技术发展现状与趋势

七月初,在中汽研举办的新能源汽车高层研讨会上,来自各个领域的专家汇聚以此,共同探讨了国内新能源汽车产业的发展困局与发展规划。尤其

七月初,在中汽研举行的新动力轿车高层研讨会上,来自各个范畴的专家会聚以此,一起探讨了国内新动力轿车工业的开展困局与开展规划。尤其是后进入的粗野者拓荒了另一个途径,将无人驾驭与电动轿车两者嫁接在一起研制之后,传统车企更应该前进警觉,进行资源整合,侧重研制动力电池,从底子上打破瓶颈,完成弯道超车。首要,咱们来了解下国内外新动力轿车技能开展现状与趋势。以下来自我国轿车工程学会副秘书长 侯福深的现场讲演。

我国轿车工程学会副秘书长 侯福深

2011年,全球新动力轿车的年销量是5万辆规划,上一年挨近60万辆,总的保有量预算超越了130万辆的规划,进入到了一个规划工业化的阶段。本年上半年的气势还继续在坚持,同比1-5月,全球新动力轿车出售了23.4万辆,同比增加将近70%。

从国家来看,上一年咱们有一个令人欢天喜地的标志性开展,便是超越美国成为全球最大的新动力轿车产销国。上一年咱们将近38万辆的产销量,约占全球总量的64%,全球60%以上的新动力轿车在咱们国家,从工业的规划、商场化的进程来讲,咱们的确是引领者,但在技能上还有很大距离。

全球新动力轿车开展概略及整体趋势

从国家看,美国这些年开展比较平稳,新动力轿车底子上10万辆/年的销量。日本现在的量不是特别大,特别上一年还有比较大起伏的下降,咱们剖析首要是受油价的影响,别的便是日本一般的混合动力轿车开展十分快,实践上它总量是有限的,此消彼长,可能在某种程度上也影响到纯电动轿车的开展。在欧洲,像法国、英国,开展仍是比较快,都有百分之四五十的增加。

从车型来看,现在新动力轿车按咱们国家的界定,首要便是纯电动和插电式混合动力,还有燃料电池轿车。现在,首要仍是在纯电动和插电式混合动力这一块,特别是纯电动轿车的量最大。燃料电池轿车现在从全球看处于工业化的初期,也便是产品的商场导入阶段,首要的销量是在日本、美国,实践上首要是丰田的销量。上一年大概是500辆的商场规划。

首要热销的车型中,纯电动的仍是占多数,有12个,特别是特斯拉,现在仍是全球的出售冠军。我国也有九款车进入到全球热销车型前20名的队伍,在商场化方面的确处于抢先的方位。

总的技能趋势,新动力轿车有两个方面。一是新动力自身的一些技能开展,这个大的趋势咱们都很清楚,无非要点中心仍是在动力电池方面,怎么进步能量密度,怎么进步续驶路程,包含下降本钱。可是咱们也从别的的层面看一下整个轿车工业的趋势,也是新动力轿车开展的一个大趋势,我想首要有三个方面:轻量化、智能化、低碳化

轻量化:每减重1%,带来的节能效果仍是十分显着的。特别是对新动力轿车来讲,由于现在电池的能量密度还比较低,整个车重仍是比较重,对新动力轿车来讲更需求轻量化。与此同时,轻量化带来的不光是技能上的前进和改造,更重要的是它会带来一些对咱们传统制作加工工艺,包含出产形式的严峻革新。

比如说像宝马i3,大范围地使用了碳纤维的资料,它现在整车的分量只要1195公斤,比传统车减重了250-350公斤,减重的效果是十分显着的,并且它车身的分量只是180公斤,整个复合资料的使用率到达50%。

所以现在碳纤维这种新式轻量化的资料未来在电动车上可能会首要进行遍及和使用。别的,像特斯拉也在铝合金的资料运用上也做了许多的作业。

智能化:这两年十分热,乃至某种程度上来讲,我自己感觉现在有一种超越新动力的热度,不管从传统车来讲,仍是和电动车的结合来讲,都是一个新的开展热门。关于电动车来讲,更有使用的优势,由于自身电控的水平程度比较高。依照世界上咱们一致的开展前景来看,日本和欧洲现在的估计,完成全自动的驾驭大概在2025-2030年的阶段,也便是十年左右的阶段。我想这也是需求咱们来注重的重要方向。

低碳化:这儿讲的低碳化实践上是一个全生物周期的概念,咱们现在开展电动车在社会上仍是有不同的声响,包含对电动车究竟减不减排还有质疑,首要由于电力的结构,煤电将近70%的份额,假如电动车的能耗不能操控在合理的程度,的确会存在不减排的情况。从未来的视点来看,必需求引进可再生动力,真实完成生物周期的低排放和零排放。这不光是咱们所注重的,这些年世界上对这块也投入了很大精力,特别像欧洲、美国、日本在这方面都做了许多实验验证的作业,活泼推动新动力轿车和可再生动力的交融,这个未来也是咱们重要的开展方向。

十分重要的环节是,假如说新动力轿车和可再生动力,包含智能电网的交融,它不光是处理了环保效益的问题,更重要的一点,它还能带来在经济性方面的收益,特别是电池的梯次使用。假如能够完成动力电池的梯次使用,对新动力轿车下降本钱,能够快速地遍及会产生十分重要的推动效果。

国内新动力轿车技能开展

分车型来看,咱们现在首要仍是以纯电动轿车为主。纯电动轿车里,商用车和乘用车的数量适当,这也是咱们与国外不太相同的当地。在全球看,国外的要点仍是在乘用车。咱们对上一年商场上出售前10名的也做了一下计算,现在销量的冠军仍是插电式的,比亚迪·秦的量是比较大。在前10名的车型里,纯电动的有7款,插电式的有3款。

详细来看技能的开展情况。关于纯电动乘用车来讲,整车全新结构习惯电动车特色的专用的电动化底盘的开发,包含全新结构的整车开发,这是一个十分重要的标志。由于前期底子上都是改装车,都是在原有燃油车的基础上进行改装,所以许多功能得不到优化。

对标世界来看,咱们以为,国内的技能水平与国外的产品有两三年的距离,也便是半代产品的距离。

能耗和动力功能上来看,这是显性的方针,日产的LEAF是一款代表性的车型,这款车的车重将近1.5吨,它的能耗百公里是在11.4度的水平。看看咱们现在的一些产品,在能耗水平上仍是有短缺,比如说上汽的150,车重比人家的轻了将近400公斤,可是电耗比人家的略高一点。阐明国内的整个功能的优化,低能耗方面还要继续下工夫。所以现在新动力轿车补助方针里也在酝酿,除了对纯电动乘用车子有续驶路程的要求之外,要增加对能耗的一些要求。

动力方面,加快的时刻和国外也有比较大的距离。这两个方针是咱们能看到的,显性的方针,实践上内涵的一些方针,包含咱们的可靠性,还有整个车辆操控的质量、舒适性等方面的功能,这都是咱们直观看不到的,可是这些方面正是咱们距离更大的方面。

新动力客车方面,在技能上咱们仍是处于抢先的位置,商场使用规划在全球也是最大的,并且这个范畴也是立异最活泼的,各种技能计划层出不穷,在各地都得到了规划化的实践使用。

这儿也对各种计划作了汇总,首要的技能计划现在有这么几种,包含长续驶路程、慢充计划,也包含短续驶路程、快充的计划,比如说钛酸锂的计划,还有换电的计划,也包含在线充电,使用超级%&&&&&%的计划,还有增程式的计划以及插电式混合动力的计划。各地能够依据自己实践情况有针对性挑选,这些计划从经济性的视点来看,长续驶路程、慢充的计划和换电的计划,本钱比较高,咱们在挑选的时分,对经济性要做深化的剖析。

这是零部件的一些情况。现在,咱们从电机方面来讲,从产品上看,咱们底子覆盖了200千瓦以下的新动力轿车车用电机动力的需求。驱动电机的功率密度、功率这些技能水平与世界水平底子适当,峰值功率大多在2.8-3000瓦/公斤。咱们现在也正在开发高转速电机,并且也得到了使用,最高的转速现在能够到达12000转的水平。

电池的前进较为显着。磷酸铁锂的电池得到了大规划的遍及使用,能量密度从2007年的90瓦时/公斤前进到现在140瓦时/公斤。三元资料这近几年得到了注重,也开端批量化地上车,能量密度能够得到180瓦时/公斤,与世界单体的水平底子上同步。

电池的体系价格从2007年的5元/瓦时下降到了3元/瓦时。功率型的电池,比功率最高到达了3000瓦/公斤。别的,钛酸锂的电池也处理了气胀等一系列的技能问题,也得到了实践的使用。

整车操控和集成这一块,主干的整车企业现在都具有了开发的体系和开发的才能,特别从体系到软件到硬件三个层级都具有了这样的才能。特别在软硬件开发形式中,也兼容了全球最先进的体系,底子把握了纯电动的整车集成操控、点评技能。

充电机、电动空调方面,咱们也研制开发出了相应的产品。特别是空调,咱们都很清楚,空调制冷、制热对电动车的能耗影响十分大,对续驶路程的影响也十分大。咱们现在首要使用的在加热方面,仍是CTV的方法。可是咱们这几年,从学会视点也在推动高效的热泵空调技能研制。现在,咱们的样机也出来了,这两年要点处理工业化的问题。

制动方面,咱们也取得了一系列的开展,包含电动的助力转向体系,应该说也现已完成了产品化。

燃料电池方面,咱们现在还处在技能研制的阶段,咱们与国外的距离,依照咱们的判别来讲,现在距离在拉大,并且特别在工业链的视点来讲,距离更大。国外整车在燃料电池研制进程傍边,效果和决议计划发挥了十分重要的效果,要害的零部件,包含到资料的工业链、研制的体系十分完善的。咱们国家在工业链环节缺失十分严峻,许多要害部件处理不了,这么多年攻关下来处理不了,还需求依靠国外的进口。

国内新动力轿车技能开展情况——距离剖析

现在咱们的技能情况,咱们从冷发动方面能够完成零下20度的冷发动,可是国外都是零下30度以上的水平。咱们的寿数3000小时,国外至少在5000小时以上。功率密度,咱们现在到达2000瓦/升,功率密度是2000瓦,分量的比功率是1000瓦,能量功率60%,特别是铂的分管量是0.6克/千瓦,对咱们自己来讲,降的起伏仍是比较大的,可是比照世界来讲,咱们的确还有挺大的距离。前两天,我在西班牙开IEA燃料电池协议作业组会议,现在日本做到了0.2克/千瓦的水平,未来的方针是0.1克/千瓦。所以铂用量的下降,直接影响到燃料电池本钱的下降。

从整车上来看,咱们开端从轿车到客车的开发,也进行了小规划的实验。可是现在整车企业的参加度还不高,在这方面的投入也严峻不足。我国的轿车和客车与国外比较,车辆的功率、续驶路程、本钱、耐久性、加氢的时刻、低温发动的功能等方面,咱们全方位地落后,这的确需求职业注重起来。

在纯电动和插电式方面,首要仍是在要害中心技能方面落后于国外。比如说纯电动轿车,批量化的出产工艺、质量操控和可靠性严密相关的方面,咱们仍是短缺的。在本钱操控方面,咱们现在还需求进一步进步。

在插电式混合动力轿车方面,咱们的技能难点更多,由于它相比照较复杂,包含混合动力专用的发动机,包含增程器、机电耦合设备、电机体系等等,这些要害的零部件距离也是比较大。

关于电机和电力电子总成方面,电机的转速和操控器的功率密度仍然要进步,电力电子的集成度现在还不高。电池和办理体系也涉及到一致性、可靠性的问题,包含集成的问题。整车电控这方面,咱们在整个验证、测验、标定方面的经历堆集还不行,咱们还有许多技能作业需求去做。

在燃料电池方面,咱们关于轿车用的发电机,其功率显着低于世界的水平,最底子的原因是咱们的功率密度现在比较低。

耐久性方面,咱们查核做得还不行充沛。举个比如,现在客车的耐久性只能是3000小时,国外现已做到1万小时以上的水平。

国内新动力轿车技能开展趋势

从开展趋势上来看,咱们看到这个图仍是比较令人震慑的,这是世界动力署IEA的猜测。从2020年开端,传统汽柴油轿车的商场份额开端进入到下降的通道,新动力轿车,包含一般的混合动力轿车在未来应该说是商场份额继续扩展的趋势。

右上角的这张表是咱们的技能路线图课题组对未来构成的猜测和判别,我国新动力轿车年销量的方针,2020年估计在200万辆的规划,到2025年是500万辆,到2030年是千万辆的商场出售规划。

这是分阶段的技能开展方针和途径。从整车来看,首要的作业是降分量、降能耗、前进续驶路程,这是主线。关于插电式混合动力,最首要是下降油耗,这个油耗与以条件的油耗不太相同。以条件的都是归纳油耗,把电耗和油耗折算在一起,现在提出来下一步要要点查核混动形式下的油耗,要真实查验插电式混合动力轿车的混合动力体系的技能水平,咱们相应地提出了这样一些油耗方针的要求。

关于电机,仍是要进步比功率和比扭矩,关于电机的操控器要进步功率的密度。

关于电池,咱们有专门的电池的技能路线图的专题组,咱们现在提的方针是到2020年单体比能量到达300瓦时/公斤,2025年到达400瓦时/公斤,到2030年到达500瓦时/公斤。咱们现在的最好水平是180瓦时/公斤,到2020年要到达300瓦时/公斤,这个应战十分大。

关于本钱,单体本钱到2020年要降到1元/瓦时,体系的本钱要降到1.3元/瓦时,2025年单体的本钱要降到0.8元/瓦时,体系的本钱要降到1元/瓦时。到2030年,单体的本钱要降到0.6元/瓦时,体系的本钱要降到0.8元/瓦时。本钱要逐步下降。

燃料电池除了车之外,氢能也是十分要害的一个环节。到2030年底子上是采取了大规划的集中制氢和分布式制氢并行的技能计划。在2025年之前,大规划的集中制氢首要是焦煤气和驰放气这种技能计划制氢,2025年之后是大型煤制氢。关于分布式制氢,逐步会更多引进可再生动力的分布式制氢。

关于燃料电池整车的方针,从发动机来讲仍是要进步功率的水平,轿车和客车都是逐步前进。

寿数方面,要从现在轿车和客车别离3000小时、5000小时要前进到5000-10000小时(2020年)。本钱要有显着的下降。

燃料电池方面需求做的作业,从资料、部件、发动机、动力体系到整车、氢能的使用,包含到规划化的演示,都需求完好的、全面的、体系的往前推动。

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