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    中國動力電池即將大規模走向國際

    文章出處:網責任編輯:作者: 人氣:-發表時間:2018-12-20 15:46:00

       新能源汽車發展離不開核心零部件技術的突破,在產銷量走高的同時,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展現狀。

       動力電池:中國企業開始走向國際

      根據規劃,我國動力電池目標是到2020年能量密度達到300Wh/kg,實現與燃油車的競爭。寧德時代開發的高鎳三元正極和硅炭負極電池的比能量已經達到304Wh/kg,產業化明年實現,產品投放市場。在高功率動力電池方面,盟固利開發的高比功率長壽命電池單體技術指標全面優于現有的國內外產品,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勢,循環性能與國外相當?,F在中國電池已經大規模走向國際,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業化方面具有優勢。

      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品,今年這一狀態得到極大改善,2018年大約40%的IGBT來自中國企業,譬如比亞迪,所以IGBT這一關鍵核心器件已經被攻克。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,比現在要減少大概百分之七八十。中國也開發出了自主的控制器,國內已經有四五個團隊在做產業化。

      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勢,從而電機比功率可以大幅度提高?,F在國內電機轉速達到了15000轉每分鐘,正在努力實現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?,F在通過采用熱泵空調技術,比如上汽,已經在最新的產品中使用熱泵空調,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,現在國內純電動續航里程,300公里以上的比例已經達到81%,電池系統的能量密度140Wh/kg已經成為主流產品。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:產業鏈還不夠健全

      燃料電池的戰略性不僅僅體現汽車上,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,已經在做產品的豐田燃料電池系統是每千瓦0.2克,國內現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業鏈不夠健全,技術和國外也有一些差距。例如膜電極的國產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。除了自主研發以外,還要要把全球的產業鏈吸引到中國來。一汽集團、東風集團都已開始在燃料電池方面開始發力。

      混合動力:插電式混動有優勢

      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相比節省八九千元成本,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的成本。

      智能化:從狂熱到理性回歸

      智能化技術正在持續升溫,但是在過程中出現了一些回調,所以智能化技術正經歷一個理性回歸的過程。有進展的是,國產輔助駕駛系統已經開始量產,主要是恒潤科技,總銷量已經到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,現在做成固態的,國內有一家公司叫禾賽科技已經有比較大的進展,處于目前世界上的先進水平?,F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提升:第一,純電動車的電耗要進一步下降,混合動力的發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。最近國內在固態電池方面也有一些進展,要繼續往前推進。第四,一體化電驅動系統的減速器,高減速比的減速器都是發展必需的。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,在芯片上繼續下工夫。

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