1月12日,中国科学院院士、中国
电动汽车百人会执行副理事长
欧阳明高就中国
新能源汽车技术路线的展望做了报告。以下是他的演讲实录整理:
我国新能源汽车技术路线经过了长时间的演变,从节能与新能源汽车到纯电驱动技术转型战略,再到新能源汽车强国战略。他从四个方面对纯电动力、混合动力、燃料电池以及电动化和新能源融合四个方面做了展望。
第一,纯电动力的技术展望。
自2008年锂离子动力电池应用于电动汽车已经10年,实际装车产品的能量密度提高了2.5倍,实现了蓄电池领域百年来革命性的突破。2020年我们的目标是300瓦时/公斤,这是全球的共同目标,而中国也已经完全做好了准备。
从车用角度看,最重要的是体积能量密度而不是重量能量密度,锂离子电池在这个方面是最具优势的,现在的锂硫电池、锂空气电池,虽然理论重量能量密度比较高的,但体积能量密度目前还很难超越锂离子电池。
锂离子电池具有成为动力电池主流技术的潜质和前景,但瓶颈是高比能量动力电池的安全性。随着高镍的应用,电池的热稳定性将会变差,未来安全性风险会更大,所以必须采取手段来预防安全性问题。
首先,当前锂离子电池从单体层面完全杜绝热失控是不太现实的,可以从电池系统的热机电设计与控制设计来防止诱发和蔓延,即便单体出现热失控也不会发生事故。
其次,从改善电池本身安全性出发,要发展新型的固态电解质电池。
除了电池,还包括续驶里程,解决了电池并不能解决续驶里程的全部问题,靠增大电池装载量来增加续驶里程不是根本出路,主流技术路线是提高电动汽车能效和充电便利性。
在能效方面,高效电驱动系统的技术变革将会在未来5年发生,即电机驱动系统高速化、高效化、小型化,由于电机材料成本下降,电机成本也会下降。
以碳化硅为代表的新一代高频、高效电力电子将普遍使用,这也将会支撑高速电机的发展,使电机向小型、高效、低成本方向发展。
另外是热管理,新一代热泵空调技术已经取得重大突破,并开始产业化推广。同时,整车能效优化集成技术的突破,可以说电耗是整车集成技术水平最重要的指标,电动车的节能比燃油车更重要。
充电的便利性,一是充电体系的建设,二是快充技术的突破。
面向未来,我们对电动汽车市场化路线图做一个简单展望。国内外研究显示,2025年电池系统的价格将会达到100美元/千瓦时左右,其实我国的磷酸铁锂会提前达到。
基于全生命周期的成本,计算燃油汽车的价格和全生命周期的费用,燃油车和电动汽车将会持平,另外最严格的排放法规即将实施,燃油机的成本将会上升,拐点即将到来。我们认为在2025年左右,纯电动汽车性价比会实现大的突破。
总之,市场的开放和技术竞争将会加强技术创新,加速市场推广,加快成本下降。所以纯电动不是收缩和退出,而是抓住机遇,直面挑战。
第二,混合动力技术展望。
如何实施混合动力技术路线?一是从燃油车升级转换后的节能汽车路线,常规混合动力到插电式混合动力。
另外一个是从纯电动汽车转换的混合动力路线,纯电动到增程式和纯电型插电混合动力。
总之,中国混合动力技术的特色和优势仍然是纯电驱动。当然纯电驱动包括纯电动,但不等于纯电动。
另外,必须提到的是混合动力的核心技术—发动机技术。目前国内用于混合动力发动机效率为35%-37%,国际水平38%-41%,距离内燃机的极限效率:柴油机大概55%,汽油机45-50%,还有很大空间,我们还需要大力创新。
在混合动力发动机方面,现在国际上有效效率已经超过45%,主要的技术路径包括提高压缩比、稀薄燃烧增压和稀薄燃烧的压燃。
值得一提的是增程式的电动汽车可能会是小功率的增程机,我们现在探索有转子发动机和自由对塞式发动机等等,从国际文献分析和自我研究的角度,我们认为主流的技术路线仍然是小排量四冲程的汽油机。
第三,燃料电池展望。
中国特色的技术路线是燃料电池、动力电池、混合型动力系统,中国开创了这条技术路线。燃料电池是国际的主流技术路线,中国燃料电池商业化已经开始,经过多年的示范,我们2017年底累计运行千辆,2018年年产超过1500辆,全国投入运营的加氢站达到12座,另外也有在建的。
燃料电池目前面临许多挑战,在燃料电池发动机层面主要是膜电机和空压机。另外氢能技术,尤其是车载储氢技术,比如说储氢的能量密度仍然是不高的,我们预计在2025年到2030年会有新一代的氢能技术的出现。
根据中国和全球氢能燃料电池技术的发展进程,氢燃料电池汽车相比于纯电动汽车,产业化进程大约晚十年左右。
在2020年,燃料电池混合动力将会成熟,商用车市场,预计在五千到一万辆,标志性的车型是燃料电池车。2025年,燃料电池技术将会成熟,推广累计将会达到五到十万辆,标志性的车型是燃料电池的大型SUV,目前长城汽车在这方面应该说走在前列。
2030年,新一代氢能技术突破,制氢、储氢、运氢全方面突破,燃料电池技术在交通和能源领域推广达到100万辆,标志性车型是燃料电池的长途货运卡车,将会达到一千公里的长途货运能力,一百万公里的可靠性和耐久性。
总之,中国燃料电池产业链目前还很薄弱,但产业化态势全球最佳,已经吸引了全球相关资源的深度参与,预计今后五到十年,有可能达到与目前中国锂离子电池的国际地位相当的水平。
第四,电动化与新能源融合发展的展望。
在整车智能化方面,更多是在谈驾驶智能化,共享出行,其实还有能源的智能化,能源互联网和车网的共享,如果从驾驶共享的角度看,车辆总数会降低,
但是从能源共的角度,家家都应该有电动汽车,在家里晚上充电,白天卖电,来赚取差价,这样所有车辆的总量不会降低,汽车产业的GDP也不会降低,所以这将是我们未来的出路。
电动化革命发展迅猛,中国首次在全球率先导入高科技领域,增长非常好。现在从孕育期、导入期进入成长期,还会到最后的高速成长期。
2020年之后,尤其是2025年之后,将会是突飞猛进的过程。根据中国汽车工程学会的预测,2030年是八千万到一亿辆,大家共同认为所有的销量指标都会提前到达,也就是说2025年,保有量就会达到五千万到八千万。我们必须提前为能源革命做好准备。
总之,面向2025年,我们展望电动化技术将会全方位的成熟,不管是锂离子电池还是燃料电池都会全方位成熟。
新能源、可再生能源也是价格性价比的拐点,电动车也是性价比的拐点,两个拐点都会在2020年到2025年之间实现。这两个是天然的绝配组合,智能化也会突飞猛进,所以2025年左右是全方位突破的关键转折点。
我们把新能源汽车分成三个阶段,第一个阶段是电动汽车,但不是真正的新能源汽车,到了第二阶段,新能源电动汽车就是真正的新能源汽车,到了第三个阶段就是新能源智能化电动汽车,就是我们最终的全方位革命的完成阶段。