孫逢春院士:新能源汽車發(fā)展中的若干關(guān)鍵技術(shù)
我從國外回來專門從事新能源汽車研究25年,當(dāng)時(shí)非常孤獨(dú),但25年后的今天全國掀起新能源汽車發(fā)展浪潮。
今天我對新能源汽車發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡要匯報(bào)。新能源汽車是國家的七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),《中國制造2025》十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一,目前我國新能源汽車在全球所處的地位,除了車以外,動(dòng)力電池處于重要關(guān)鍵部件,包括充電技術(shù)都走在國際前列。
我把新能源汽車定義為三大系統(tǒng)技術(shù),車、充電(換電)、運(yùn)行大數(shù)據(jù)。新能源汽車汽車的電池裝上以后比傳統(tǒng)車多兩噸,這是未來繼續(xù)奮斗目標(biāo)。
核心技術(shù)主要目標(biāo)是系統(tǒng)高效節(jié)能、安全、舒適。新能源汽車若干關(guān)鍵技術(shù)都熟悉,總體目標(biāo)是高效節(jié)能、安全舒適。我定義8項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)為大三電、小三電、輕量化、全氣候。
大三電包括電機(jī)、電池、電控。小三電包括電制動(dòng)、電空調(diào)、電轉(zhuǎn)向。輕量化是消化掉裝上電池之后的重量。全氣候是希望將來技術(shù)發(fā)展,讓新能源汽車行駛在祖國大江南北,從此再無禁區(qū)。
電機(jī)圍繞高效節(jié)能、安全舒適、輕量化,提高電機(jī)功率密度。隨著從高速度轉(zhuǎn)向高質(zhì)量后,簡單地機(jī)械自動(dòng)變速箱將會成為未來新能源汽車的標(biāo)配。加不加變速箱有5%-10%的能量效率可供挖掘。
電池包括電芯、電池系統(tǒng)。電池往高比能量、高能效、長壽命發(fā)展,也要向全氣候、全固態(tài)、低成本發(fā)展。國家十三五提出了電池發(fā)展目標(biāo),我認(rèn)為完成這一任務(wù)沒有懸念。同時(shí),在高比能量全固態(tài)的鋰電池方面,國家也有發(fā)展目標(biāo),這一任務(wù)也基本可以完成。十三五過后,國家在電機(jī)電池整車方面將走上一個(gè)新臺階。
電制動(dòng)和電空調(diào)、電轉(zhuǎn)向,電制動(dòng)國家有目標(biāo),續(xù)駛里程增加25%,這目標(biāo)也能很好完成。新能源汽車制動(dòng)過程與ABS、ESP協(xié)同控制。
電轉(zhuǎn)向方面有節(jié)能2%的目標(biāo),能夠在十三五完成。
輕量化除了能消掉電池的重量外,對節(jié)能非常重要。純電動(dòng)車車重降低10%,續(xù)航里程可以增加5%-6%,制動(dòng)距離和轉(zhuǎn)向力會減少。
輕量化包含三個(gè)核心部分,系統(tǒng)輕量化結(jié)構(gòu)與材料輕量化、連接輕量化。原來的焊接到現(xiàn)在的新材料也非常重要,所有零部件的輕量化都將一同努力為整車輕量化做出貢獻(xiàn)。目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)前沿的技術(shù),將來新能源汽車輪子上一定帶著電機(jī),而不是像現(xiàn)在一樣把電機(jī)裝在車身上。所有制動(dòng)轉(zhuǎn)向都會集成在電機(jī)控制里。
我國與國外合作非常典型的輕量化結(jié)構(gòu),一節(jié)十米,這么多節(jié),做到比傳統(tǒng)汽車重量輕,輕量化非常有作為。我國在十三五指定的目標(biāo),今年發(fā)布指南明年要完成的就是整車含電池的質(zhì)量與傳統(tǒng)的燃油車相當(dāng),或者再低500公斤。
全氣候。電動(dòng)車現(xiàn)在怕熱,也怕冷。豐田做的實(shí)驗(yàn),車在常溫下的續(xù)航里程是160公里,零下6度續(xù)航里程變?yōu)樵瓉硪话耄阆?5度就動(dòng)不了。很多在北方開車的人有強(qiáng)烈的感受,現(xiàn)在通過冬奧會國家和北京市的重大專項(xiàng),解決電動(dòng)車輛再無高寒環(huán)境禁區(qū)。我們在12月底把車?yán)綎|北零下35-40度環(huán)境下進(jìn)行測試,希望續(xù)駛里程降低不超過5%。高寒環(huán)境的核心問題是電池,電池可以通過外部加熱、內(nèi)部加熱和保溫隔熱等措施解決問題。
目前國家正與國際合作,研究高寒環(huán)境下的自加熱電池,能夠在零下20度時(shí)用12.5秒提高到0度以上,耗電2.9%。場內(nèi)不耗電,零下40度提高到0度以上需要40秒,耗電4.1%。
全氣候冷暖空調(diào)。曾經(jīng)有人說在冬天腿上得蓋一個(gè)棉被,這是新能源汽車的痛點(diǎn)之一。我們通過低溫增焓技術(shù),解決高效冷暖空調(diào)的問題。目前的PTC加熱能效比是0.8。通過低溫增焓,希望低溫能效比大于等于2,這相當(dāng)于PTC加熱能效比的2倍有余,有效地控制空調(diào)電耗。這是進(jìn)一步提高續(xù)駛里程的重要舉措。大家知道現(xiàn)在新能源汽車不管哪家說400公里、300公里,前提條件是不含空調(diào)的。希望通過國家十三五和冬奧會項(xiàng)目的攻關(guān)之后,不再需要這些前提條件。
充換電設(shè)施與大數(shù)據(jù)。共享經(jīng)濟(jì)推動(dòng)共享技術(shù)發(fā)展,移動(dòng)互聯(lián)促進(jìn)商業(yè)模式變化。我們和華商三優(yōu)在北京做了第一個(gè)共享租賃充電站,北京市是全國第一家。我們在北理工校園里做了共享租賃的電站。
為什么共享?家里的車、太太的車十年跑不到三萬公里,出租車一年不止十萬公里;北京限號,新能源汽車少,傳統(tǒng)車更少;90后和00后對共享非常認(rèn)同,共享后可以做到天天開新車,開不一樣的車。
充電要通過管理與監(jiān)控實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。北京市現(xiàn)在70%的車主沒有固定車位,電動(dòng)汽車推廣非常困難。我們能不能解決這一問題?
換電仍將是發(fā)展的重要技術(shù)路線。歐洲比我們國家積極,我們國家在換電領(lǐng)域是國際先行者,但中間出現(xiàn)的問題不僅僅是技術(shù)問題,還有技術(shù)之外的問題。我深信通過技術(shù)進(jìn)步,從奧運(yùn)會的場站五千多平米,我們現(xiàn)在做換電站120輛的公交車只需要300平米,一千輛的私家車換電站需要120平米。
北京全國的充換電基礎(chǔ)設(shè)施與中石化和中石油三站合一,加油站、充電站、加芯站(換電站)?,F(xiàn)在的加油站未來是三站合一的模式,也是發(fā)展必需。2018年,工程院讓我給國家做的咨詢項(xiàng)目就是充電基礎(chǔ)設(shè)施和換電基礎(chǔ)設(shè)施。
國家為了安全做新能源汽車運(yùn)行監(jiān)控大數(shù)據(jù)。國家平臺在北理工由我做平臺主任,目前行使平臺四大職能:核查里程、產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)查、執(zhí)行督察、為國家政策提供技術(shù)支撐。有地方平臺和企業(yè)平臺,主要安全監(jiān)管的責(zé)任。車輛數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集,實(shí)時(shí)傳輸,故障診斷及時(shí)分析。我們和北京公交、北京電力公司、華商三優(yōu)從2003年開始做這一項(xiàng)目。
數(shù)據(jù)是國家的核心機(jī)密,也是國家的核心財(cái)富,我們也想與業(yè)界合作,為國家技術(shù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。實(shí)現(xiàn)與國網(wǎng)、汽車工業(yè)協(xié)會實(shí)現(xiàn)公共領(lǐng)域充換電站樁的信息查詢。
關(guān)于2020后補(bǔ)貼的個(gè)人思考。雙積分為下一步補(bǔ)貼提供支持,現(xiàn)在的補(bǔ)貼是違反補(bǔ)貼原則的。國家應(yīng)該利用雙積分,私家乘用車以節(jié)能產(chǎn)品補(bǔ)貼的方式,就像家電下鄉(xiāng)或節(jié)能空調(diào)。公共領(lǐng)域車會以節(jié)能產(chǎn)品獎(jiǎng)勵(lì)+節(jié)能減排的補(bǔ)貼。財(cái)政部到我們那去過,希望我們拿出2020后補(bǔ)貼的意見與建議。
我們有國家工程實(shí)驗(yàn)室、國家協(xié)同創(chuàng)新中心,國家監(jiān)測與管理中心。為了更好地為企業(yè)服務(wù),設(shè)有兩個(gè)學(xué)科性的公司,理工華創(chuàng)和理工新源,為企業(yè)進(jìn)行對接與服務(wù)。

責(zé)任編輯:仁德財(cái)
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