2019百人會|孫逢春:新能源汽車電驅動技術發展的關鍵技術
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、城市協同發展”,圍繞汽車零排放和電動化變革、能源轉化及傳統能源公司轉型、未來交通和出行變革圖景、下一代汽車關鍵技術發展、汽車智能化和網聯化趨勢、核心供應鏈培育、汽車生產組織方式變革、國際創新對接、產業政策調整等熱點問題進行研討。
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動技術發展的一些關鍵技術。當然,在座的都是專家,我們很多都是老朋友了,因為時間關系,簡要就目前我所關心,我們團隊正在做的相關問題,向在座的各位進行匯報。
這是國家大數據中心的一個截屏,是前天的。全國車輛大數據國家監測與管理中心,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,應該說是非常龐大的數據,2017年的數據還沒有,現在總體來講應該是200多萬輛車。昨天也回顧了中國的電動汽車發展,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“公共領域”,2014年的推廣應用,我們經過這些階段的發展,中國的新能源汽車取得了快速的進步。現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展,全世界將以高效、節能、安全、全氣候去發展發展。我和我們的團隊正在備戰冬奧會,希望通過冬奧會能夠研究開發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用問題,讓中國的新能源汽車不再有禁區。
圍繞這個目標,我們在未來的發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。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勢里程銳減,安全隱患充電困難等等,以及溫控系統的能效高等問題。
美國賓州州立大學王朝陽教授的團隊發明了全氣候電池,而且在2016年發表了這篇論文,怎么將一篇論文變成一輛車,在車上能夠用,我們北京奧運會團隊和王朝陽教授緊密合作,開展了全氣候電池系統的應用工作,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%。加上這套系統以后,重量應該是增加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,反應比較慢的,通過熱益塊發熱通過這個方式來做。
單體電池的加熱要到電池系統,單體從-40度在1分鐘之內提高到0度以上,但是在車的系統控制里面,速度不能這么快,否則整個加熱系統的溫控系統會非常龐大。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的成本,這項技術我們和整個團隊做的系統,這個系統2018年得到了初步驗證,后天我們將再赴海拉爾,在-40度的環境下去進行。同時我們也開了一鍵自加熱的技術,這樣駕駛員不用太多的干預,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,我和我們團隊在海拉爾做實驗,當時是3月份,我記得是“女神節”,當時大概只有-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,都順利了進行了實驗,而且取得了比較好的效果。1月15號我和團隊將再去海拉爾,去-40度的氣溫下做試驗。北京市科委的領導也會去現場參加我們的實驗。
下面是輕量化,大家對輕量化都非常的了解,車重降低10%,增加續航歷程,增加能耗6%,輕量化目前的技術路線主要有三種,解藕輕量化材料輕量化,連接輕量化,應該說我們在結構輕量化,材料輕量化和連接輕量化方面開展了卓有成效的工作,我是負責純電動部分,我們在出身結構輕量化,以及關鍵零部件的輕量化,以及整車的輕量化方面取得了非常好的進展。
我們對標的車型,原來我們不敢想象,現在做的純電動的電動客車9噸多一點,對標原來的13噸取得的巨大的進步,應該說我們在輕量化方面,在新能源客車領域和轎車領域取得了重要的進展。同時,輪轂驅動,也是未來輕量化的一個非常重要的方面。輪動電機對未來結構輕量化方面有非常重要的意義,它核心關鍵技術主要是目前我們圍繞著高速,高功率密度和高效能技術,超高強度,大變比的減速技術,以及高強度,載荷的傳遞組件技術,以及高速軸承技術等等,圍繞這個方面進行研究開發,也取得了一些成果,我們率先在客車和特種車輛領域進行了開發,也將去海拉爾進行低溫環境的考核,屬于串聯的純電驅動。
第三是高效低溫的增焓溫控技術,現在這個大部分電動汽車空調都是按照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,裹著被子在車里面,我們想通過冬奧會來解決這個問題,我們現在想利用低溫增焓空調技術來解決這個問題,而且已經取得了目前在-20度左右能效比能夠達到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的進展,這些技術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。大家知道,我們12米的客車,它的空間大概是50-55立方米,現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將會是解決在高寒地區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,進行保溫隔熱技術,用一種氣凝膠,它是目前最輕的,也是隔熱效果非常好的,隔熱系統非常最小,阻燃性能也好。當然,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來解決怎么樣到寒冷地區,冬天或夏天轉換的過程中熱管理的問題。這個技術在航天上用得很好,我們想在車上也會很好的應用,現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,這樣才能真正解決問題。通過能效比提高,降低能耗,原來曾經我說了,我們現在標的續勢里程是常溫情況下,20度左右,如果冬奧會解決這個問題,在高寒地區的續勢里程應該還在90%以上才可以,通過冬奧會我們能夠實現這個目標。
我就匯報這么多,謝謝!
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