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歐陽明高:新能源汽車“十三五”科技規劃主要布局四大層次

發布時間: 2014-10-30 08:34:05    來源: 中國微型電動汽車
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[摘要]2014年10月28日-30日,由中國汽車技術研究中心(CATARC)和電動汽車百人會、電動汽車科技發展“十二五”重點專項總體專家組聯合主辦的“2014電動汽車科技創新國際論壇”在北京香格里拉舉辦。

  下面我介紹一下內涵,就是發展的重點,首先第一個層次是基礎科學問題,在能源科學方面我們的重點任務包括電化學動力系統學,主要是鋰動力電池系統動態建模,第二是高溫電力電子學,第三個是混合動力發動機系統學,主要是面向混合動力的新型發動機的基礎研究。比如說車用動力電池系統熱失控的觸發、擴展、演化機制與安全管理。第二個就是材料科學,重點來看主要是動力電池的材料新體系,燃料電池材料新體系以及結構輕量化材料。比如新體系的電池。第三個,信息科學,重點來說就是汽車電子學、車輛智能化和交通網聯化中間的技術科學問題。比如復雜交通環境和惡劣行使工工況下的智能汽車自主行使的關鍵科學問題。

  第二個層次是共性核心技術,首先是動力電池和電池管理,這是我們國家目前鋰離子電池的一個現狀??傮w來看我們第一代動力電池的材料產業已經趨于成熟,我們動力電池材料實現國產化并已進入日韓動力電池制造企業。我們國家磷酸鐵鋰動力電池的2014年產量預計達到20億瓦時,總體思路是要完善動力電池的產業鏈,重點加強設計制造和系統集成能力。我們是電池單體不如材料、系統不如單體,這是目前的現狀。這是我們的重點任務,包括轎車用高比能力鋰離子單體電池技術、客車用高功率長壽命電池技術、單體動力電池工藝和裝備技術等。轎車高比能量單體電池技術指標和路線圖是這樣,我們在明年將會達到每公斤200Wh,比2010年提高1倍,主要依賴三元材料。我們2020年的目標還會上一個臺階,這也是我們節能新能源汽車規劃規定的指標。第二個是客車用高功率長壽命電池技術指標與路線圖,我們進行了全國公交客車的調研,經過這幾年的示范,最后我們認為公交客車必須采用高功率長壽命電池技術,普通轎車用的電池在公交車上不太適用,因為公交車的年行使里程是轎車的8倍左右,所以對壽命的要求非常高,同時公交客車需要快速充電的能力,也需要大功率的自動回饋的能力,所以我們專門把客車用的高功率長壽命電池拿出來,重點來說就是正極還是三元材料,主要是負極由石墨和碳換成鈦酸鋰。另外是高比能量二次電池,我們也制定了一個大致的規劃,主要是鋰硫電池等等。共性核心技術第二部分是電機驅動與電力電子,現在國內外電機的研發,我們中國的電機還是不錯的,但是我們的高速電機還是薄弱環節,另外我們電機控制器的功率密度比國外差1倍,國外是12到14,我們是7到8,主要是我們的基礎元器件都是沒法在底層封裝,都是買的模塊。還有一個現在很好的技術趨勢是第三代半導體,就是碳化硅,是新一代的半導體,總的來看它的體積可以大幅度降低,控制器的體積可以降低20%,控制器的損耗也可以大幅度降低。這個是國外已經開始豐田做的,每升30到60個kw的控制器,將會在2020年投入產業化。這是我們“十三五”的一個機遇,要抓住新一代電力電子的半導體器件技術,來進一步發展我們新一代的控制器,這樣我們就不用總是跟在國外IGBT的絆腳石上,我們可以跨越這個階段??偟膩砜矗覀兊乃悸肥菢嫿婒寗蛹夹g創新體系,開發出滿足國內需求和有全球競爭力的電機驅動和電力電子裝置。重點有三項任務,一個是高速電機,第二個是高功率的控制器,還有第三代半導體,破解中國長期跟隨研發的困境,實現電機系統車載電力電子的與時俱進。共性核心技術的第三塊是電子控制與智能技術,這是國內外我們在智能汽車技術方面的一個比較,從中可以看出我們無論是這些方面路徑規劃、信息融合、軌跡規劃、決策控制等等方面,我們都跟國外有相當的差距,這是谷歌目前達到的水平,這是奔馳的水平,這是國內典型的水平,我們跟他們差距還是比較大。從趨勢來看,智能汽車技術在加速,大大的加速,比我們原先預想的要快很多,美國SAE已經規定,在2020年實現高速公路的自動駕駛,2025年實現轎車通勤上下班的自動駕駛,這些目標都是非常具體,所以我們要迎頭趕上??傊覀儼l展的總體思路是通過跨行業跨領域的協同創新與開發,盡快形成我國自主的智能駕駛汽車平臺技術,應對國際上汽車技術的新一輪競爭。主要的任務包括四項,第一個就是體系結構、信息安全、系統集成與測試,第二個是環境感知與定位技術,第三是智能駕駛決策技術,第四是底盤線控的操縱技術。這是三橫的共性技術。

  第三個層次是系統集成技術,我們有三個系統,一個是燃料電池動力系統,這是國際燃料電池汽車的發展水平,以豐田為代表,他們馬上要上市,他們已經實現三分鐘充滿5公斤氫,零下30度低溫啟動,60%的效率,大約500公里的續駛里程,主要是價格偏高一點,也不是很高,在第一期銷售的車也就是7萬美元。國內我們總體來看還是跟國外有相當的差距。這是我們以上汽的燃料電池轎車跟豐田的燃料電池轎車比較,它的差距,比如說在加氫的時間,低溫啟動,還有車輛效率,續時里程等等,都還有一些差距。為此,我們要做幾件事情,重點來講就是五件事,一個是關鍵材料、零部件、電堆和系統技術研發,第二是燃料電池的壽命和可靠性,第三個是燃料電池的產業鏈降低成本的問題,第四個是提高技術水平,實現批量生產,第五個是加氫站的建設。這是對第一個任務關鍵零部件、電堆和系統技術路線圖,2014年到2019年,都要一步一步的進行革新。第二個是燃料電池動力系統成本降低的路線圖,用什么措施、怎么改、到什么時候,我們分了三個階段。第四個任務是燃料電池的批量生產,我們希望到2020年能夠達到一千輛的商業化水平。第二個技術,混合動力系統,這是中國的插電式混合動力的國內發展現狀,我們代表車型就是比亞迪秦,我們采用了一個比較符合中國國情的構型,就是并聯,而且是后面并聯,這是基本的參數。我們插電式混合動力乘用車國內外進行比較來看,我們在有些方面有優勢,比如說里程,百公路加速時間,綜合油耗都還是可以的,但是我們在其他方面,比如說插電式混合動力在混合動力階段的百公里油耗,這是國內幾款,比亞迪秦、榮威、普銳斯、奧迪、雅閣,國內車型混合動力階段的油耗還是比國外車型高些。總體的思路就是堅持純電驅動的技術路線,大力發展插電式乘用車,優化主流插電式車型燃料電池性能,同時開發功率密度高、高效率、排放好的燃料電池/增程器發動機。這是主要任務,第一個是主流插電式轎車混合動力性能優化,第二是新型高性價比乘用車混合動力系統開發,第三是新型高性價比商用車混合動力系統開發。第四個是混合動力發動機開發,第五個是增程器系統開發。第三個系統是純電動力系統,從國內外比較來看,國外的輕量化,底盤一體化和智能化的水平都高于國內,所以我們下一步的一個趨勢就是一體化的電動底盤平臺,輕量化的新材料車身,智能化的控制,我們對標的車型是寶馬i3,具體來看,首先就是一體化的電動底盤平臺,底盤平臺可以適應不同的車身。第二個是輕量化技術,將會采用碳纖維等等新型的技術。第三個是整車智能化控制技術,純電驅動系統。其中我們還有一個純電動客車技術,我們希望是采用快充的電池,多種充電方式,包括充電樁快充、無線充電等等。

  最后一個層次是集成開發與示范,包括第一個方面是基礎設施平臺,這是基礎設施網絡國內外對比,我們也比國外要差一些,比如說充電站,美國現在快速增加。我們的總體目標是要建立“點線面”結合的能源供給體系,也就是在面上,以現有的電網基礎設施,用車載充電器進行小功率慢充,來覆蓋家用乘用車。在線上建立快充沿交通主干線建立快速補充的直流充電站,在點上以現有銷售維修網絡為基礎建立換電站,這是一個總的目標。具體的任務包括充電設備的系列化標準化,要研發新型無線充電技術,第二是開發新型智能充電網絡服務平臺。集成開發與示范第二個就是集成示范豐臺,我們將規劃三個大型的示范,一個是燃料電池的示范,一個是微型智能化電動車與車聯網的示范,還有城市電動交通多車型開發與一體化集成示范。這就是我們已經由聯合國UNDP/WEF資助的燃料電池城市客車示范項目,主要是北上廣和鄭州。第二個,我們將選擇一個中等城市進行智能化微型電動車與車聯網開發與示范。第三個就是城市電動交通多車型開發與一體化集成示范,包括雙源快充的電動客車、無線充電的電動客車、路燈系統充電微型電動車等進行一體化示范。最后一個是集成開發與示范的平臺就是國際合作平臺,我們最重要的有兩個平臺,一個是中德電動汽車聯合研究中心,一個是中美電動汽車合作平臺,這都已經開始了一段時間,下一步將會把這種松散的合作要變得越來越實質性,比如我們現在高鐵已經在德國、美國建立了研究中心,我們希望電動車也會在德國和美國真正建立實體的研究中心,這就是我要給大家介紹的主體內容。

  最后一個是政策建議,第一條是利用已有平臺,加強電動汽車科技與產業化政策的評估研究,這是我們電動汽車百人會做的事情?,F在我們有9個課題已經分別啟動了,包括新能源公交車示范推廣與商業模式研究,剛才我們談到的要用快充電池就是從這個項目得到的結論。第二,低速短途四輪車的有序發展與規范管理,我們的研究報告也出來了。第三個是純電驅動的家用轎車市場化跟蹤評估,我們最近正在對一些主流的車型,比如說比亞迪秦,大家都懷疑它平時究竟是在用電還是在用油,我們最后通過大的抽樣調查,比亞迪秦90%的時間都是在用電,用油只有10%,這是我們調研的結果,所以完全可以推到各個城市,包括北京。第四個是全球電動汽車的政策梳理與創新,我們現在分別跟美國、日本、德國建立了聯合的研究的點,通過他們,美國、中國、日本、德國這四個點,我們共同來進行研究,然后交換數據。第五個是動力電池相關問題,是由中國(國宏)動力電池研究院承擔的,已經有一部分的結果了。還有節能新能源汽車技術路線分析,以及電動一體化是由交通部承擔的。充電基礎設施我們也馬上啟動了。這些是對我們科技發展的效果進行政策技術評估的一些內容,來保障我們科技成果的最優化。謝謝大家!

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