2019年1月11-13日,“中國電動汽車百人會論壇(2019)” 在北京釣魚臺國賓館召開。本次論壇以 “汽車革命與交通、能源、城市協(xié)同發(fā)展”為主題,圍繞汽車零排放和電動化變革、能源轉(zhuǎn)化及傳統(tǒng)能源公司轉(zhuǎn)型、未來交通和出行變革圖景、下一代汽車關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展、汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化趨勢、核心供應(yīng)鏈培育、汽車生產(chǎn)組織方式變革、國際創(chuàng)新對接、產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整等熱點問題進(jìn)行研討。
中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高發(fā)表了主題為《中國新能源汽車技術(shù)路線展望》的演講,對我為發(fā)展電動汽車的現(xiàn)狀和未來進(jìn)行了梳理,為我國新能源汽車的發(fā)展指明了方向。
一、鋰電池安全問題不容忽視
自2008年鋰離子動力電池應(yīng)用于電動汽車以來,至今已經(jīng)超過了十年,實際裝車產(chǎn)品的能量密度提高了2.5倍,實現(xiàn)了蓄電池領(lǐng)域百年來革命性的突破。高鎳三元電池,目前已經(jīng)做到了單體能量密度超過300Wh/kg,在能量密度和成本方面具有巨大優(yōu)勢,吸引了全球眾多電池巨頭爭相研發(fā),但是,2016年投入生產(chǎn)的NCM523體系電池已經(jīng)在2018年發(fā)生了不少安全事故,當(dāng)鎳的應(yīng)用近一步提高,比如NCM811技術(shù),電池的熱穩(wěn)定性將會更差,未來安全性風(fēng)險會更大,所以必須采取手段來預(yù)防安全性問題。
當(dāng)前鋰離子電池從單體層面完全杜絕熱失控是不太現(xiàn)實的,我們可以從電池系統(tǒng)的熱機電設(shè)計與控制設(shè)計來防止誘發(fā)和蔓延,即便單體出現(xiàn)熱失控也不會發(fā)生事故。也就是說,在現(xiàn)有的技術(shù)條件下,人類尚無法確保電芯100%可控,但是可以通過合理的熱控制系統(tǒng)以及防護(hù)系統(tǒng)來消除電芯熱失控帶來的安全隱患,確保車輛的安全。
筆者認(rèn)為,這是非常理性的聲音,對車企和消費者來說都是非常積極的警示。有些車企,不注重技術(shù)的研發(fā),想方設(shè)法從知名電池生產(chǎn)商買來電芯,并極力對外宣采用了XX電芯,卻對BMS和PACK閉口不提,其實這是一種不負(fù)責(zé)的表現(xiàn)。而對于消費者而言,歐陽明高的話也值得思考,不要想當(dāng)然的認(rèn)為,只要電動汽車采用了知名電芯就意味著安全得到了保證,切記,電芯的質(zhì)量只是電池安全的一個環(huán)節(jié),采用優(yōu)質(zhì)電芯并不意味著電池安全高枕無憂,電池包的設(shè)計與制造工藝同樣值得關(guān)注。
二、固態(tài)電池值得大力投入
歐陽明高表示,“日本為應(yīng)對中國和韓國電池產(chǎn)業(yè)的崛起,舉全國之力研發(fā)下一代固態(tài)電池,每年政府經(jīng)費達(dá)到50-100億日元。美國和歐洲原有的電池產(chǎn)業(yè)是比較薄弱的,他們也在全力開發(fā)新一代固態(tài)電池,以實現(xiàn)超越。中國電池產(chǎn)業(yè)雖然暫時取得優(yōu)勢,但國際競爭壓力巨大,需要全力追趕固態(tài)電池前沿技術(shù)?!?/p>
發(fā)展固態(tài)電池,可以從根本上改善電池的安全問題,但是全固態(tài)電解質(zhì)目前還有很多技術(shù)瓶頸需要克服,預(yù)計到2025-2030年才能實現(xiàn)商業(yè)化??紤]到固態(tài)電池在安全性方面以及能量密度方面的先天優(yōu)勢,結(jié)合歐陽明高提到的日本政府親自參與推動固態(tài)電池的研發(fā)工作,筆者認(rèn)為,未來中國針對新能源的補貼有可能會向固態(tài)電池領(lǐng)域傾斜。中國的一些電池企業(yè)已經(jīng)在固態(tài)電池領(lǐng)域取得了一些技術(shù)突破,這些提前布局固態(tài)電池的研發(fā)、積極做技術(shù)儲備的公司,或在未來競爭中贏得先機,還沒有調(diào)整方式的企業(yè),是時候重新思考一下未來的發(fā)展路線了。
三、降低電耗比提升電池容量更有意義
歐陽明高指出,靠增大電池裝載量來增加續(xù)駛里程不是根本出路,電動車的節(jié)能比燃油車更重要,應(yīng)該采用法規(guī)來管理。電機驅(qū)動系統(tǒng)高速化、高效化、小型化是未來的趨勢,這可以降低電驅(qū)系統(tǒng)的能耗,提升續(xù)航里程,新一代熱泵空調(diào)技術(shù)也能減少冬季的行駛里程損失,對延長續(xù)航里程有積極意義。
電機的體積、重量逐步減少、功率密度提升,除了能提升能量利用率之外,還能降低車輛自重,能促進(jìn)整車的能耗降低。同時,還能減少電機制造材料的使用,再加上電機材料單位成本下降,電機成本也會下降。
關(guān)于熱泵空調(diào),對于保障車輛的冬季續(xù)航里程也有積極意義。以榮威Ei5為例,官方數(shù)據(jù)顯示,在-10℃—-5℃的環(huán)境中,Ei5的熱泵空調(diào)可以比傳統(tǒng)PTC制暖節(jié)能30%;在高于-5℃的環(huán)境中,熱泵空調(diào)可比傳統(tǒng)PTC傳統(tǒng)制暖節(jié)能50%以上;若將節(jié)能的效果直觀地轉(zhuǎn)化成里程來表示,在外界環(huán)境-7℃,車內(nèi)設(shè)定溫度為20℃情況下,Ei5的行駛里程較使用傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的車輛行駛距離增加15%以上。
電池容量不變的情況下,單憑熱泵空調(diào)的使用,車輛行駛里程可以增加15%以上,這就是電耗降低的積極意義所在。而且,歐陽明高建議以法規(guī)的形式來管理電動汽車能耗問題,這意味著,以后的補貼有可能向低能耗的車型傾斜,甚至,將有可能形成新的準(zhǔn)入制度,高能耗車型只能拿部分補貼甚至被排除準(zhǔn)入目錄。這給車企的啟示是,在以后的新車開發(fā)過程中,盡量適配能降低電耗的部件,比如熱泵空調(diào)、比如集成度更高的電驅(qū)系統(tǒng)、比如能量回收效率更高的iBooster剎車系統(tǒng)。
四、慢充應(yīng)成為主體的供電模式
歐陽明高表示,中國(民用電)是220伏的電壓,非常適合小功率慢充,現(xiàn)在應(yīng)該盡量使家用轎車都配置慢充樁,這將成為主體的供電模式,未來成為能源互聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點;10-15分鐘的快速充電是必備的,但快充的定位是應(yīng)急,不是主體充電的模式,快充占比大概承擔(dān)15-20%。
其實,這種建議是完全符合我國國情的,也能更多的發(fā)揮電動汽車的積極意義。我國推廣電動汽車的一個很重要原因就是電動車可以利用夜間谷電充電,有效平衡峰谷用電量。但如果用戶家中沒有便利的慢充條件,只能去尋求公共快充的話,很多人都是在工作日下班后的用電高峰期或者周末的白天去充電,電動車平衡峰谷的效果將大打折扣。關(guān)于這一點,柳州模式值得各個城市及車企思考。筆者認(rèn)為,現(xiàn)在的一些充電樁運營企業(yè)應(yīng)該適當(dāng)開拓經(jīng)營思路,告別單一的充電服務(wù)模式,努力成為可以為小區(qū)或者整個城市提供充電方案咨詢和服務(wù)的供應(yīng)商,這樣或?qū)⒃谖磥碛斜l(fā)式的業(yè)績增長。
五、2025年燃油車和電動汽車成本將會持平
歐陽明高說:國內(nèi)外研究顯示,2025年電池系統(tǒng)的價格將會達(dá)到100美元/千瓦時左右,基于全生命周期的成本,計算燃油汽車的價格和全生命周期的費用,燃油車和電動汽車將會持平,另外最嚴(yán)格的排放法規(guī)即將實施,燃油機的成本將會上升,拐點即將到來。我們認(rèn)為在2025年左右,純電動汽車性價比會實現(xiàn)大的突破。
按照現(xiàn)在的趨勢來看,純電動汽車的續(xù)航里程逐步提升,慢充設(shè)施逐漸普及,快充時間不斷縮短,如果線電動汽車的成本再下探至與燃油車一致,電動車將有望徹底取代燃油車。所以,眾多車企,甚至包括大眾等跨國巨頭,都不遺余力地向電動化轉(zhuǎn)型,這背后的深刻危機感,你看懂了嗎?
按照這種趨勢發(fā)展下去,甚至不用法規(guī)去禁止銷售燃油車,電動車依靠自身的優(yōu)勢就有望干掉燃油車。一旦電動車在某些地區(qū)取得先發(fā)優(yōu)勢,減少了汽油的消費量,加油站的生意就會受影響,只要有一部分加油站倒閉,就會加速刺激其余燃油車主倒戈新能源,從而加速其它加油站生意下滑,如此在全國形成一個不可逆轉(zhuǎn)的新能源化浪潮……你,看懂了嗎?
六、“禁燃”,不是“禁內(nèi)燃機”;全面“電氣化”,不是全面“純電動化”
當(dāng)然,在電動車取得決定性優(yōu)勢之前,內(nèi)燃機依然會是一大主力動力源。歐陽明高指出,我國并不是要全面禁止內(nèi)燃機的使用,更不是要全面純電動化。電氣化,主要指的是內(nèi)燃機+電動機的組合,電機技術(shù)更多的是做為一種輔助,組成混合動力發(fā)動機,提升動力總成的性能及綜合效率。
我國在混合動力發(fā)動機方面的表現(xiàn)還有待提升。目前我國車企主要通過改造傳統(tǒng)的汽油機來適配混合動力系統(tǒng),綜合效率僅為35%-37%,與傳統(tǒng)汽油機相當(dāng),并沒有實質(zhì)性的提升。而現(xiàn)在國際上先進(jìn)水平的混合動力發(fā)動機有效效率已經(jīng)超過45%,主要的技術(shù)路徑包括提高壓縮比、稀薄燃燒增壓和稀薄燃燒的壓燃,這些都是我國車企努力的方向,混合動力仍然有很大潛力可挖,不過,我們不必模仿某一家,而是可以走自己的路線。
七、混動:不必走豐田的路線
豐田的混動以其低油耗優(yōu)勢被廣大中國消費者追捧。不過,歐陽明高指出,中國可能主要發(fā)展并聯(lián)和串聯(lián)兩種,(豐田式的)混聯(lián)不會成為主流。
并聯(lián)式采用并聯(lián)單電機代替雙電機,成本上可以抗衡國外深度混合動力的常規(guī)混合動力,并且動力上更有優(yōu)勢,能夠解決中國長期以來對深度混合動力頭疼問題。(日產(chǎn)、本田等公司研發(fā)的)串聯(lián)式混動方案的油耗可以跟普瑞斯的功率分流產(chǎn)品相媲美,這說明我們不一定要走功率分流的路線。而且,串聯(lián)式現(xiàn)階段可以采用電機與汽油機串聯(lián)的方案,以后可以升級與與燃料電池串聯(lián)。這意味著車企現(xiàn)階段在電動化方面的投入并不會白費,是在做積累,那些因為要發(fā)展燃料電池就唱衰現(xiàn)有電動路線的論斷,十分荒謬。
但,無論是并聯(lián)還是串聯(lián)的混動路線,內(nèi)燃機技術(shù)都是混核心。目前國內(nèi)用于混合動力發(fā)動機效率為35%-37%,國際水平38%-41%,距離內(nèi)燃機的極限效率:柴油機大概55%,汽油機45-50%,還有很大空間,我們還需要大力創(chuàng)新。
八、2030年非化石能源發(fā)電比例為50%:真正的新能源
歐陽明高指出,按照能源局的規(guī)劃,到2030年我國非化石能源發(fā)電比例將提升至50%,也就是說煤電、柴油發(fā)電的比例占比將比現(xiàn)在大幅降低。電動汽車需要新能源,新能源也需要電動汽車,從能源共享的角度,家家都應(yīng)該有電動汽車,在家里晚上充電,白天賣電,來賺取差價,這樣所有車輛的總量不會降低,汽車產(chǎn)業(yè)的GDP也不會降低,所以這將是我們未來的出路。
第一階段的電動車,單純的消耗電能,而且主要源自于燃燒化石燃料產(chǎn)生的電能,嚴(yán)格意義上來講并不算真正的新能源,但是,當(dāng)可再生能源發(fā)電的比例升級至50%,而且電動汽車也與電網(wǎng)深度整合,為電網(wǎng)提供儲能、平衡峰谷的作用的時候,電動汽車就來到了第二階段,就是真正的新能源了。雖然現(xiàn)在電動汽車在生命周期內(nèi)并不一定是最環(huán)保的,但是這是在為未來打基礎(chǔ),是這場能源革命必經(jīng)的陣痛,道路是曲折的,但前途是光明的,當(dāng)最終的全方位革命的完成,我們的出行、乃至能源結(jié)構(gòu)都將發(fā)生革命性的變化。
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