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欧阳明高:中国动力电池大规模走向国际

[汽车之家 行业]  新能源汽车发展离不开核心零部件技术的突破,在产销量走高的同时,动力电池、电机控制器、智能驾驶技术等方面都迎来了一定突破。12月16日,在中国电动汽车百人会论坛(2019)媒体吹风会上,中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士欧阳明高结合《“十三五”新能源汽车重点专项》,总结介绍了新能源汽车技术发展现状。

●动力电池:中国企业开始走向国际

根据规划,我国动力电池目标是到2020年能量密度达到300Wh/kg,实现与燃油车的竞争。宁德时代开发的高镍三元正极和硅炭负极电池的比能量已经达到304Wh/kg,产业化明年实现,产品投放市场。在高功率动力电池方面,盟固利开发的高比功率长寿命电池单体技术指标全面优于现有的国内外产品,满足插电式客车的需求。

从全球目前的情况比较来看,中国动力电池在比能量略占优势,循环性能与国外相当。现在中国电池已经大规模走向国际,除了宁德时代、比亚迪,孚能也拿到奔驰的订单,充分说明中国电池在产业化方面具有优势。



●驱动电机:突破控制器核心技术

电机控制器价格贵,核心器件IGBT大多进口,譬如英飞凌公司的产品,今年这一状态得到极大改善,2018年大约40%的IGBT来自中国企业,譬如比亚迪,所以IGBT这一关键核心器件已经被攻克。另外一个,IGBT之后很快要取代IGBT的是碳化硅,碳化硅是一个更先进的做控制器的电力电子芯片,频率可以做到很高、效率可以做到很高、体积可以非常小。体积功率密度可以做到每升100千瓦,比现在要减少大概百分之七八十。中国也开发出了自主的控制器,国内已经有四五个团队在做产业化。



特斯拉Model3使用的控制器就是碳化硅,比亚迪也宣布在2023年将全方位由碳化硅替代,估计在2025年会全方位的由碳化硅取代IGBT,这样做的优势一个是驱动效率会提高几个百分点,第二个体积会降低百分之七八十。

采用碳化硅控制器将可以通过大幅度提高电机的转速实现电机比功率的升高。电机转速做不到太高,因为太高之后控制器开关频率上升,类损耗比较大、电机效率下降。碳化硅具有在高频率时损耗低的优势,从而电机比功率可以大幅度提高。现在国内电机转速达到了15000转每分钟,正在努力实现20000转每分钟。

参照美国能源部2025年目标,电机的功率密度是50千瓦/升,碳化硅控制器是100千瓦/升,100千瓦的电机与控制器合起来3升的体积即可。当然有一个问题,就是匹配高速电机的大速比减速器,这是目前我国需要努力的一个方向。

●整中华娱乐车:电耗与国外相比有差距

传统12米大客车大整备质量约11吨,电动化后由于电池重量增加,整车将近13吨。最近有一个重大突破,整备质量减少到9吨,比原先的13吨减少了4吨重,比柴油客车还轻2吨,这是很重大的技术进步。

还有一个就是冬天取暖问题。尤其是在东北,零下30度限制了纯电动车的销售。现在通过采用热泵空调技术,比如上汽,已经在最新的产品中使用热泵空调,可以将30%的电加热损失降低到只有10%,保障车外零下20度、车内达到20度。



『上汽荣威MARVEL X纯电动车』

比较国内外纯电动汽车来看,现在国内纯电动续航里程,300公里以上的比例已经达到81%,电池系统的能量密度140Wh/kg已经成为主流产品。但问题就是百公里的电中华娱乐耗还偏高,与国外先进的百公里大概10度多的水平相比还有差距,降低电耗是一个永恒的主题。

●燃料电池:产业链还不够健全

燃料电池的战略性不仅仅体现汽车上,还是能源革命的前沿技术,不仅是用在汽车上,更多的可能要商用车、火车、轮船、军舰、发电到处都要。另外,集中式可再生能源要把能量储存起来,最好的方式是把它变成氢气,再通过天然气管道运走,这是它的战略意义。

从车载的角度来看,燃料电池一个核心的问题、永恒的主题就是降低铂载量。油车也用催化剂,最高标准用铂的载体大约0.1克/千瓦,燃料电池也是这个目标。美国能源部的目标是每千瓦0.1克,已经在做产品的丰田燃料电池系统是每千瓦0.2克,国内现在做的燃料电池大概也在这个水平。



『丰田Mirai燃料电池车』

但目前中国燃料电池产业链不够健全,技术和国外也有一些差距。例如膜电极的国产占有率大概百分之三四十,还是需要进一步突破的。另外高转速的空压机、储氢瓶也要大幅度降低成本。除了自主研发以外,还要要把全球的产业链吸引到中国来。一汽集团、东风集团都已开欧博平台始在燃料电池方面开始发力。

●混合动力:插电式混动有优势

以前普遍认为中国的混合动力技术很差,和国外没法比,但实际上,中国在混合动力方面更有优势的是做插电式混动,纯电里程都是50公里以上,将来要70公里,最后要90公里。因为中国的车一般都是在城里开,有了50—70公里的纯电动,油基本欧博平台上就不怎么用了,省80%的油。

另外就是成本,除了省80%油是可以平衡一部分费用外,现在中国有一个新的技术,就是不用双电机,只用一个电机,做并联混合动力。国外的混合动力都是两个电机,像普锐斯就是双电机,国内用一个电机一个控制器。另外,现在插电混合动力单离合即可满足要求,与国外的双电机双离合器系统相比节省八九千元成本,用这八九千块可以增加10度容量的电池,达到与国外先进混合动力相当的成本。

●智能化:从狂热到理性回归

智能化技术正在持续升温,但是在过程中出现了一些回调,所以智能化技术正经历一个理性回归的过程。有进展的是,国产辅助驾驶系统已经开始量产,主要是恒润科技,总销量已经到5万台以上。另欧博平台外激光雷达是智能驾驶最核心、也是成本最高的一个技术,像百度用的激光雷达,6万美元/个。激光雷达以前是机械式的,现在做成固态的,国内有一家公司叫禾赛科技已经有比较大的进展,处于目前世界上的先进水平。现在禾赛科技激光雷达的科技,包括了中国、美国、德国的OEM,还有美国60家具有盛京棋牌公开道路驾驶牌照的高科技公司中超过1/3是禾赛科技的付费客户。



『中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士 欧阳明高』

最后,欧阳明高总结道,有五大方面需要继续提升:第一,纯电动车的电耗要进一步下降,混合动力的发动机能效要进一步提高。第二,燃料电池的深层次核心器件,包括膜电极、空压机、氢瓶还需要进一步突破。第三,动力电池的安全性要继续突破,随着比能量的提高,要以更加先进的安全技术加以保障。最近国内在固态电池方面也有一些进展,要继续往前推进。第四,一体化电驱动系统的减速器,高减速比的减速器都是发展必需的。第五,智能化所需要的核心芯片,尤其是计算芯片,还需要再进一步的突破,在芯片上继续下工夫。(编译/汽车之家 杜俊仪)

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