2019百人會|孫逢春:新能源汽車電驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)
2019年1月11-13日,“中國電動汽車百人會論壇(2019)”在京召開,此次壇主題是“汽車革命與交通、能源、城市協(xié)同發(fā)展”,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。
1月12日上午,以“全球零排放與全面電動化大會”為主題的高層論壇舉行,會上, 中國工程院院士孫逢春發(fā)表演講。
以下為演講實錄:
女士們,先生們,大家上午好,非常榮幸受百人會安排,跟大家一起探討新能源汽車電驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的一些關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)然,在座的都是專家,我們很多都是老朋友了,因為時間關(guān)系,簡要就目前我所關(guān)心,我們團(tuán)隊正在做的相關(guān)問題,向在座的各位進(jìn)行匯報。
這是國家大數(shù)據(jù)中心的一個截屏,是前天的。全國車輛大數(shù)據(jù)國家監(jiān)測與管理中心,將近160萬輛,這些分布,桔紅色是商用車,黃色是轎車,將近160萬輛車,應(yīng)該說是非常龐大的數(shù)據(jù),2017年的數(shù)據(jù)還沒有,現(xiàn)在總體來講應(yīng)該是200多萬輛車。昨天也回顧了中國的電動汽車發(fā)展,特別是2008年奧運會,2010年世博會,廣州亞運會,以及國家的“十城千輛”,還有2012年的“公共領(lǐng)域”,2014年的推廣應(yīng)用,我們經(jīng)過這些階段的發(fā)展,中國的新能源汽車取得了快速的進(jìn)步。現(xiàn)狀是我們基本解決了黃河以南和華北大部分新能源汽車的應(yīng)用問題,但是一到冬天,尤其是在北京,新能源汽車被垢病和抱怨的人也比較多,比如東北,西北,高原,這些地方還沒有很好的解決,所以這些地方新能源汽車不是太好使。未來中國新能源汽車的發(fā)展,全世界將以高效、節(jié)能、安全、全氣候去發(fā)展發(fā)展。我和我們的團(tuán)隊正在備戰(zhàn)冬奧會,希望通過冬奧會能夠研究開發(fā)出全氣候的新能源汽車,徹底解決東北、西北或高寒地帶的新能源汽車推廣應(yīng)用問題,讓中國的新能源汽車不再有禁區(qū)。
圍繞這個目標(biāo),我們在未來的發(fā)展中主要有以下幾個方面:
第一,全氣候動力電車及控制系統(tǒng)。這是美國過的一個實驗報告,電動汽車到了零下25度的時候,基本上就動不了了,這也是目前我們使用新能源續(xù)勢里程銳減,安全隱患充電困難等等,以及溫控系統(tǒng)的能效高等問題。
美國賓州州立大學(xué)王朝陽教授的團(tuán)隊發(fā)明了全氣候電池,而且在2016年發(fā)表了這篇論文,怎么將一篇論文變成一輛車,在車上能夠用,我們北京奧運會團(tuán)隊和王朝陽教授緊密合作,開展了全氣候電池系統(tǒng)的應(yīng)用工作,從-20度加熱到0度以上12.5秒,能耗是3%,如果是外部加熱,能耗沒有損失,電池從-40度到0度以上是42.5秒,自加熱能耗損失掉6.6%。加上這套系統(tǒng)以后,重量應(yīng)該是增加1%,總體的放電功率提升6倍以上。
這是原理圖,王朝陽教授使了幾百種材料,最后選擇了鎳鉑作為加熱的材料,鎳鉑也是解決電池的內(nèi)部溫度才是問題。
這是我們在北京在盟固利公司,這個加熱非常快,這個是模組加熱,這是我們加熱的測試,到后期非常快的起來了,因為前期零下40度問題很低的時候,反應(yīng)比較慢的,通過熱益塊發(fā)熱通過這個方式來做。
單體電池的加熱要到電池系統(tǒng),單體從-40度在1分鐘之內(nèi)提高到0度以上,但是在車的系統(tǒng)控制里面,速度不能這么快,否則整個加熱系統(tǒng)的溫控系統(tǒng)會非常龐大。我們利用了一些梯次加熱的策略,一是保持電池,同時是降低加熱系統(tǒng)的成本,這項技術(shù)我們和整個團(tuán)隊做的系統(tǒng),這個系統(tǒng)2018年得到了初步驗證,后天我們將再赴海拉爾,在-40度的環(huán)境下去進(jìn)行。同時我們也開了一鍵自加熱的技術(shù),這樣駕駛員不用太多的干預(yù),想加熱以后通過一鍵自動化的智能加熱。
這是2018年3月18號,我和我們團(tuán)隊在海拉爾做實驗,當(dāng)時是3月份,我記得是“女神節(jié)”,當(dāng)時大概只有-38度,我們在野外一個湖面上擱了72個小時,目前來講全世界可能沒有一車輛能開起來,我們5分鐘的加熱,有三輛車,冬奧會用的大客車,豪華客車,還有一輛轎車,都順利了進(jìn)行了實驗,而且取得了比較好的效果。1月15號我和團(tuán)隊將再去海拉爾,去-40度的氣溫下做試驗。北京市科委的領(lǐng)導(dǎo)也會去現(xiàn)場參加我們的實驗。
下面是輕量化,大家對輕量化都非常的了解,車重降低10%,增加續(xù)航歷程,增加能耗6%,輕量化目前的技術(shù)路線主要有三種,解藕輕量化材料輕量化,連接輕量化,應(yīng)該說我們在結(jié)構(gòu)輕量化,材料輕量化和連接輕量化方面開展了卓有成效的工作,我是負(fù)責(zé)純電動部分,我們在出身結(jié)構(gòu)輕量化,以及關(guān)鍵零部件的輕量化,以及整車的輕量化方面取得了非常好的進(jìn)展。
我們對標(biāo)的車型,原來我們不敢想象,現(xiàn)在做的純電動的電動客車9噸多一點,對標(biāo)原來的13噸取得的巨大的進(jìn)步,應(yīng)該說我們在輕量化方面,在新能源客車領(lǐng)域和轎車領(lǐng)域取得了重要的進(jìn)展。同時,輪轂驅(qū)動,也是未來輕量化的一個非常重要的方面。輪動電機(jī)對未來結(jié)構(gòu)輕量化方面有非常重要的意義,它核心關(guān)鍵技術(shù)主要是目前我們圍繞著高速,高功率密度和高效能技術(shù),超高強(qiáng)度,大變比的減速技術(shù),以及高強(qiáng)度,載荷的傳遞組件技術(shù),以及高速軸承技術(shù)等等,圍繞這個方面進(jìn)行研究開發(fā),也取得了一些成果,我們率先在客車和特種車輛領(lǐng)域進(jìn)行了開發(fā),也將去海拉爾進(jìn)行低溫環(huán)境的考核,屬于串聯(lián)的純電驅(qū)動。
第三是高效低溫的增焓溫控技術(shù),現(xiàn)在這個大部分電動汽車空調(diào)都是按照PDC的方式來加熱,能效比只有0.85到0.9,所以這個相對空調(diào)智能的能效接近3,能效比太低,同時耗電,如果在東北哈爾濱能夠耗電將近50%,很多用戶吸稱說冬天穿著棉褲,裹著被子在車?yán)锩妫覀兿胪ㄟ^冬奧會來解決這個問題,我們現(xiàn)在想利用低溫增焓空調(diào)技術(shù)來解決這個問題,而且已經(jīng)取得了目前在-20度左右能效比能夠達(dá)到0.6,是PDC的將近2倍,這是整個重點專項在這方面取得了相應(yīng)的進(jìn)展,這些技術(shù)我們也用作了冬奧會的汽車上。
最后談一談全氣候的整車隔熱保溫系統(tǒng)。大家知道,我們12米的客車,它的空間大概是50-55立方米,現(xiàn)在一般制冷和功率都在7.5到10千瓦,小客車,包括SUV,它的車內(nèi)空間大概3-4米,制冷功率1.5-2千瓦,對比一個車的空間和一個房間的空間,車內(nèi)的空間大概20平方米,除了提高能效比之外,同時車的保溫隔熱技術(shù)將會是解決在高寒地區(qū)一條非常重要的途徑,如果比房間高1倍,就可以降低50%的耗電量。
目前我們和航天部門合作,對車體以及全氣候的電池,電池系統(tǒng),進(jìn)行保溫隔熱技術(shù),用一種氣凝膠,它是目前最輕的,也是隔熱效果非常好的,隔熱系統(tǒng)非常最小,阻燃性能也好。當(dāng)然,有一個問題,到冬天解決了,到了夏天就不好解決散熱的問題的,我們正在利用另外一個技術(shù)來解決怎么樣到寒冷地區(qū),冬天或夏天轉(zhuǎn)換的過程中熱管理的問題。這個技術(shù)在航天上用得很好,我們想在車上也會很好的應(yīng)用,現(xiàn)在主要是把價值降下來,航天上用得太少。
同時,我們還要利用一些低溫低輻射的隔熱玻璃,還有石墨烯的輔助加熱,電加熱,盡量保持我們的溫度,讓溫度能夠保持住,同時讓乘客有比較好的舒適感和一定的幸福指數(shù),這樣才能真正解決問題。通過能效比提高,降低能耗,原來曾經(jīng)我說了,我們現(xiàn)在標(biāo)的續(xù)勢里程是常溫情況下,20度左右,如果冬奧會解決這個問題,在高寒地區(qū)的續(xù)勢里程應(yīng)該還在90%以上才可以,通過冬奧會我們能夠?qū)崿F(xiàn)這個目標(biāo)。
我就匯報這么多,謝謝!
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