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　　2020年新能源汽車市場在疫情壓力下表現仍然活躍，實現年銷136.7萬輛，創歷史新高。回顧2020，展望2021，以“新發展格局與汽車產業變革”為主題的2021中國電動汽車百人會論壇在1月15-17日于北京舉行。

清華大學車輛與運載學院院長 李建秋

　　活動現場，清華大學車輛與運載學院院長 李建秋發表了演講，主要觀點如下：

　　1、分布式驅動與集中驅動電動化是未來的趨勢。

　　2、針對重卡的換電系統，重卡換電系統對于續航短的重載車輛更有意義。

　　3、針對我們國家物流的主力，長途重載商用車領域，比較理想的解決方案是氫燃料電池動力系統。

　　4、 氫能燃料電池技術在商用車尤其重卡上面應用，仍然面臨兩個挑戰，一個挑戰是來自于儲氫方面的挑戰，儲氫系統的密度和儲氫系統的成本。二是燃料電池的挑戰，它的耐久性和功率密度，和燃料電池的成本。

　　5、到2025年，氫能燃料電池技術在重卡上的運用基本能實現。

　　以下為演講實錄：

　　尊敬的各位專家，各位線上的朋友們，大家下午好!

　　非常高興有這個機會能夠做一個商用車，尤其是在電動化方面的研發進展，我爭取按照主持人的要求，15分鐘把這個報告講完。

　　我將介紹三個方面的主要內容。

　　首先，電動化第一個對象就是怎樣在電動化這一塊兒做出我們的特色，主要是比較分布式驅動與集中驅動的優勢和未來的發展方向。

　　第二塊，針對重卡的換電系統，純電換電系統做一個簡單的介紹。

　　第三塊，針對我們國家物流的主力，長途重載商用車領域，比較理想的解決方案是什么，我們也做一個分析。

　　首先看第一部分，電動、電動，首先是電機驅動，但是電機怎樣驅動，重型車輛比較重，有分布式驅動，也有集中驅動，分布式驅動又分了四種，輪轂電機，不帶減速器的，也有輪轂電機帶減速器的，還有輪邊電機的方案。

　　目前全球范圍內來講，這五種方案都有人在研究，而且都有人在做相關的產品，發展還是非常豐富的。

　　以前傳統機械的動力往往是梯形的驅動結構，發動機、變速箱、傳動軸，兩個驅動橋，電動化以后，也有用這樣貫穿橋的方式，這樣整個系統的成本能夠低一些，但是我們更追求創新、效率更高的做法。

　　所以，我們就對國內外做了很多的分析，大家可以看到，有輪轂電機直接驅動的，也有帶輪邊減速器的，我們通常說的電動輪的方案，也有兩極減速，輪邊驅動的方案，比如說ZF-AVE130，這是結構參數，整個橋的重量。

　　也有直接把電機通過傳動軸傳到輪邊的方案，輪邊還是傳統的結構，電機取代原來中央橋的位置，這個現在也有不少的方案。

　　最普通的是這種方案，傳統的集中驅動的方案，但是大家可以看到，電機輸出端到最后的輪邊，綜合效率大概是80%幾。

　　我們認為這個效率偏低了，而且傳統的機械傳動沒有特別大的靈活性。

　　所以改進的方向是什么呢?就是簡化傳動系統，同時利用電驅來提高效率，減輕重量，節省空間，這里面也有不同的配置，比如說Axle Tech，他們做的是雙電機的方案。

　　也有因為梯形的動力傳動方式必須要用上齒輪，錐齒輪，能不能把錐齒輪去掉呢?高速階段它的效率不是很高，因此就出現了同軸布置的方案。

　　還有干脆用電動輪的方案，我們也對國內外電動輪的方案做了綜述，這里提出兩種比較有特色的，或者說代表將來真正的電動橋發展的方向。

　　一種是集中驅動的方案，就是上面的這張圖，左右各有兩個小的電機，這個電機的轉速可以高一些，通過輪邊減速，輪邊跟傳統的機械，包括懸架，制動都是一樣的。目前根據我們電機的水平，這個橋殼，把電機放在橋殼里面，這個橋殼的尺寸跟傳統的驅動橋的尺寸重量也都差不多。

　　當然還有一種更革命的做法，就是下面這張圖，直接把這個電機也做在輪轂里面，變成輪轂電機驅動的電動橋，但是就要占用原有的空間，整個系統必須重新設計。這樣的方案能不能可行呢?我們就來探索這樣的方案。我們做了一個電動輪的原型，參數是這樣的。

　　如果我們做到了一級減速，傳動效率是比較高的，同時重量也比較輕，整個成本在批量狀態下，也能降得比較低，所以我們認為，將來沒準輪邊驅動，或者是輪轂驅動的電動橋，把這個橋的效率提高，將來可能會是一種發展的方向和趨勢。

　　這個我們做了一個樣車，這是橋的照片，整個中間的承載橋，加上兩邊的電機和減速器大概是800公斤的重量，跟傳統集中驅動的優勢還是很明顯的，一是重量輕了，二是效率高了。這是我們做的樣車，跟福田一起，分別研發了35噸級載貨車和49噸級物流車。

　　最近我們也做了一個，將來可以針對公交車，18米的公交車有驅動橋，也有轉向橋，也有轉向驅動橋，能不能針對轉向驅動橋做成電動輪的方案呢?我們也做了，現在能夠把所有的自動、承重、驅動都放在輪網里面，這個我們現在已經有一個客戶在試裝。能夠做到一萬牛米，整個電動輪的重量是200公斤左右，重量是比較輕的，對于簧下質量慢慢已經不敏感了，用的是盤式的制動器，電動輪本身的關鍵零部件，包括電機，包括減速器的結構，都做了相關的研究和探索。我們也對電動輪的效率進行了測試，總的來說，現在研發的進展還是比較順利的。

　　電動輪之后，要對整車的控制進行優化，控制策略跟原來也不一樣了，比如說要有電子差矩控制這些工作，整個動力系統跟智能化控制結合在一起，就變成這樣一個分層的架構。總之，電驅這一塊兒，電動輪相應的技術會得到更大的發展。

　　第二部分，有一些續航短的重載車輛特別適合純電動，我們調研了各家的整車企業，純電動帶來的問題是什么?電池的成本比較高，充電需要的時間比較長，所以我們提出了一個問題，能不能換電，這是我們換電的思路，這樣我們就做了一個換電的重卡和換電站，現在也建立了換電的聯盟，我們正在推廣應用這套東西，將來它在城市的建筑車輛，就是市內運行方面非常有市場。

　　第三，解決省際物流，我們國家重卡最重要的是經濟的命脈，一般800到1000公里重載的長途物流對應的排放、油耗、二氧化碳排放都是比較高的，我們有沒有比較好的解決方案。

　　目前國內外大家可以看到，各家都陸續推出了這樣的牽引車的燃料電池動力系統，我們也對這一塊兒進行了相關的分析和論證，認為在重載領域，氫燃料電池還是有他的優勢的。尤其是在發動機的技術，燃料電池發動機技術慢慢成熟的情況底下，包括我們的，也包括國內有很多家企業在這些方面，大家陸續開始把燃料電池往重卡方向應用。

　　氫能燃料電池技術在商用車尤其重卡上面應用，仍然面臨兩個挑戰。

　　一個挑戰是來自于儲氫方面的挑戰，儲氫系統的密度和儲氫系統的成本。

　　二是燃料電池的挑戰，它的耐久性和功率密度，和燃料電池的成本。

　　我們認為將來真正面對長途重載領域能夠應用的，應該達到這樣的指標，我們現在跟這個指標差多少呢?大概差五年的時間，也就是到2025年，這些問題基本上能夠解決，所以我們也做了一個發展的路線，到2025年，電堆的功率密度應該能做到5-6千瓦/升，成本隨著批量的增加，會降到1000塊錢一千瓦。

　　這相當于200千瓦重卡的燃料電池發動機，發動機本身不到20萬，比如說我們大概是16萬左右，800塊錢一個千瓦，加上液氫儲氫系統，它的成本實際上跟LNG的成本是差不多的，一個1000L的LNG的系統是三萬多塊錢，我們能做到五萬塊錢的液氫系統，這樣的話，無論是我們的分析，還是AVL的分析結果，燃料電池動力系統的成本，在柴油動力和純電動動力的情況底下，不論是現在，還是將來，重量都是最輕的，就是運輸效率會提高。

　　所以因為這個原因，我們也跟福田一起合作，在研發35噸和49噸的重卡，這里面就有不同的版本，有采用高壓氣氫儲氫的方案，也有液氫儲氫的方案。我們學校重點是面向未來，所以我們就探索采用液氫儲氫的方案。

　　兩個500L的氫氣瓶能夠裝60公斤左右的液氫，按照30噸級的重卡百公里的耗氫量應該是7公斤到8公斤左右，所以60公斤就能夠跑五六百公里，是沒有問題的，勻速的情況下，能超過800公里。這個配置就能夠比較好地滿足將來長途物流的方案。

　　去年9月8號，我們發布了液氫電動輪的重卡，把三項技術整合在一起，大功率的燃料電池發動機，液氫的儲氫系統，再加上電動輪的電驅動橋。這個我們已經做出了樣車，正在調試。

　　將來隨著燃料電池系統的效率提高和驅動系統效率的提高，我這兒給大家算了一下，按照風阻系數0.55的情況下，36噸的重載車輛按照100公里/小時，它的氫耗應該是七點幾公斤，這就可以大幅度降低氫耗。

　　還有一個版本，因為最近我們有一家企業推出了風阻系數是0.37的重卡，把風阻系數降下來，大家可以看到，再過五年左右，到2025年，燃料電池的系統效率可以做到60%，這是在部分符合的情況底下，如果按照這個來算，百公里耗氫量進入6公斤以內，燃料的成本就會顯著的降低，這是我們將來發展的一個方向。

　　我認為這三個技術結合，會是未來商用車的發展的重要方向，我的報告就到這里，謝謝大家。