歐陽明高：中國動力電池大規(guī)模走向國際
時間:2018-12-17 17:54來源:汽車之家 作者:杜俊儀
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新能源汽車發(fā)展離不開核心零部件技術的突破，在產(chǎn)銷量走高的同時，動力電池、電機控制器、智能駕駛技術等方面都迎來了一定突破。12月16日，在中國電動汽車百人會論壇（2019）媒體吹風會上，中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長、中國科學院院士歐陽明高結合《“十三五”新能源汽車重點專項》，總結介紹了新能源汽車技術發(fā)展現(xiàn)狀。
●動力電池：中國企業(yè)開始走向國際
根據(jù)規(guī)劃，我國動力電池目標是到2020年能量密度達到300Wh/kg，實現(xiàn)與燃油車的競爭。寧德時代開發(fā)的高鎳三元正極和硅炭負極電池的比能量已經(jīng)達到304Wh/kg，產(chǎn)業(yè)化明年實現(xiàn)，產(chǎn)品投放市場。在高功率動力電池方面，盟固利開發(fā)的高比功率長壽命電池單體技術指標全面優(yōu)于現(xiàn)有的國內外產(chǎn)品，滿足插電式客車的需求。
從全球目前的情況比較來看，中國動力電池在比能量略占優(yōu)勢，循環(huán)性能與國外相當。現(xiàn)在中國電池已經(jīng)大規(guī)模走向國際，除了寧德時代、比亞迪，孚能也拿到奔馳的訂單，充分說明中國電池在產(chǎn)業(yè)化方面具有優(yōu)勢。
●驅動電機：突破控制器核心技術
電機控制器價格貴，核心器件IGBT大多進口，譬如英飛凌公司的產(chǎn)品，今年這一狀態(tài)得到極大改善，2018年大約40%的IGBT來自中國企業(yè)，譬如比亞迪，所以IGBT這一關鍵核心器件已經(jīng)被攻克。另外一個，IGBT之后很快要取代IGBT的是碳化硅，碳化硅是一個更先進的做控制器的電力電子芯片，頻率可以做到很高、效率可以做到很高、體積可以非常小。體積功率密度可以做到每升100千瓦，比現(xiàn)在要減少大概百分之七八十。中國也開發(fā)出了自主的控制器，國內已經(jīng)有四五個團隊在做產(chǎn)業(yè)化。
特斯拉Model3使用的控制器就是碳化硅，比亞迪也宣布在2023年將全方位由碳化硅替代，估計在2025年會全方位的由碳化硅取代IGBT，這樣做的優(yōu)勢一個是驅動效率會提高幾個百分點，第二個體積會降低百分之七八十。
采用碳化硅控制器將可以通過大幅度提高電機的轉速實現(xiàn)電機比功率的升高。電機轉速做不到太高，因為太高之后控制器開關頻率上升，類損耗比較大、電機效率下降。碳化硅具有在高頻率時損耗低的優(yōu)勢，從而電機比功率可以大幅度提高。現(xiàn)在國內電機轉速達到了15000轉每分鐘，正在努力實現(xiàn)20000轉每分鐘。
參照美國能源部2025年目標，電機的功率密度是50千瓦/升，碳化硅控制器是100千瓦/升，100千瓦的電機與控制器合起來3升的體積即可。當然有一個問題，就是匹配高速電機的大速比減速器，這是目前我國需要努力的一個方向。
●整車：電耗與國外相比有差距
傳統(tǒng)12米大客車大整備質量約11噸，電動化后由于電池重量增加，整車將近13噸。最近有一個重大突破，整備質量減少到9噸，比原先的13噸減少了4噸重，比柴油客車還輕2噸，這是很重大的技術進步。
還有一個就是冬天取暖問題。尤其是在東北，零下30度限制了純電動車的銷售。現(xiàn)在通過采用熱泵空調技術，比如上汽，已經(jīng)在最新的產(chǎn)品中使用熱泵空調，可以將30%的電加熱損失降低到只有10%，保障車外零下20度、車內達到20度。
比較國內外純電動汽車來看，現(xiàn)在國內純電動續(xù)航里程，300公里以上的比例已經(jīng)達到81%，電池系統(tǒng)的能量密度140Wh/kg已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。但問題就是百公里的電耗還偏高，與國外先進的百公里大概10度多的水平相比還有差距，降低電耗是一個永恒的主題。
●燃料電池：產(chǎn)業(yè)鏈還不夠健全
燃料電池的戰(zhàn)略性不僅僅體現(xiàn)汽車上，還是能源革命的前沿技術，不僅是用在汽車上，更多的可能要商用車、火車、輪船、軍艦、發(fā)電到處都要。另外，集中式可再生能源要把能量儲存起來，最好的方式是把它變成氫氣，再通過天然氣管道運走，這是它的戰(zhàn)略意義。
從車載的角度來看，燃料電池一個核心的問題、永恒的主題就是降低鉑載量。油車也用催化劑，最高標準用鉑的載體大約0.1克/千瓦，燃料電池也是這個目標。美國能源部的目標是每千瓦0.1克，已經(jīng)在做產(chǎn)品的豐田燃料電池系統(tǒng)是每千瓦0.2克，國內現(xiàn)在做的燃料電池大概也在這個水平。
但目前中國燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈不夠健全，技術和國外也有一些差距。例如膜電極的國產(chǎn)占有率大概百分之三四十，還是需要進一步突破的。另外高轉速的空壓機、儲氫瓶也要大幅度降低成本。除了自主研發(fā)以外，還要要把全球的產(chǎn)業(yè)鏈吸引到中國來。一汽集團、東風集團都已開始在燃料電池方面開始發(fā)力。
●混合動力：插電式混動有優(yōu)勢
以前普遍認為中國的混合動力技術很差，和國外沒法比，但實際上，中國在混合動力方面更有優(yōu)勢的是做插電式混動，純電里程都是50公里以上，將來要70公里，最后要90公里。因為中國的車一般都是在城里開，有了50—70公里的純電動，油基本上就不怎么用了，省80%的油。
另外就是成本，除了省80%油是可以平衡一部分費用外，現(xiàn)在中國有一個新的技術，就是不用雙電機，只用一個電機，做并聯(lián)混合動力。國外的混合動力都是兩個電機，像普銳斯就是雙電機，國內用一個電機一個控制器。另外，現(xiàn)在插電混合動力單離合即可滿足要求，與國外的雙電機雙離合器系統(tǒng)相比節(jié)省八九千元成本，用這八九千塊可以增加10度容量的電池，達到與國外先進混合動力相當?shù)某杀尽?/div>
(責任編輯：子蕊)
●智能化：從狂熱到理性回歸
智能化技術正在持續(xù)升溫，但是在過程中出現(xiàn)了一些回調，所以智能化技術正經(jīng)歷一個理性回歸的過程。有進展的是，國產(chǎn)輔助駕駛系統(tǒng)已經(jīng)開始量產(chǎn)，主要是恒潤科技，總銷量已經(jīng)到5萬臺以上。另外激光雷達是智能駕駛最核心、也是成本最高的一個技術，像百度用的激光雷達，6萬美元/個。激光雷達以前是機械式的，現(xiàn)在做成固態(tài)的，國內有一家公司叫禾賽科技已經(jīng)有比較大的進展，處于目前世界上的先進水平。現(xiàn)在禾賽科技激光雷達的科技，包括了中國、美國、德國的OEM，還有美國60家具有公開道路駕駛牌照的高科技公司中超過1/3是禾賽科技的付費客戶。
最后，歐陽明高總結道，有五大方面需要繼續(xù)提升：第一，純電動車的電耗要進一步下降，混合動力的發(fā)動機能效要進一步提高。第二，燃料電池的深層次核心器件，包括膜電極、空壓機、氫瓶還需要進一步突破。第三，動力電池的安全性要繼續(xù)突破，隨著比能量的提高，要以更加先進的安全技術加以保障。最近國內在固態(tài)電池方面也有一些進展，要繼續(xù)往前推進。第四，一體化電驅動系統(tǒng)的減速器，高減速比的減速器都是發(fā)展必需的。第五，智能化所需要的核心芯片，尤其是計算芯片，還需要再進一步的突破，在芯片上繼續(xù)下工夫。
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