上汽集团兰志波:上汽新能源车研发进展与市场布局
来源:本站 作者:admin 时间:2014-11-13 07:12:53
中国电池杂志至中国电池网11月13日讯(武月 杨阳成都报道)于11月13日于成都召开的2014年第二届中国锂电新能源产业国际高峰论坛上,上汽集团商用车技术中心技术总监兰志波做了《2014年中国锂电版电动自行车产业及市场发展现状》的专题报告。以下是兰志波的演讲报告:
兰志波:各位领导、各位嘉宾,各位专家、各位朋友,上午好!我是做车的,在坐的各位都是行业专家。现在我从车辆的角度跟各位分享一下新能源车对电池需求方面的内容,主题是“挑战和进展”,聚焦在新能源客车上。新能源客车也是电池消耗量最大的。
说到新能源汽车,总是令人兴奋。我们认为新能源汽车除了互联网以外,也是构成我们这个时代的另一个特征。几十年后有这样一道城市风景线,充电桩分散在各种停车场的车位旁,像家里各处的电插座一样;分散的充电桩成为城市的一种新特征,集中的加油站已经是历史的记忆。庞大的电能输送网络取代了油田、输油管、炼油厂、燃油运输、储油罐、加油站等产业;先进的管理网络调配电能、计量收费,监控车辆的安全与健康,数据提炼服务通过车载终端、手持终端提供各种个性化服务;比现在多得多的各类品牌、各种个性化的新能源汽车充斥街头。我们想象几十年以后的城市风景线是这样的。想到这样一个景象,那我们做的新能源汽车感觉到意义特别大。
在今年5月份,总书记将发展新能源汽车提高到强国梦的高度。“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路”。汽车的发展要从新能源汽车作为一个载体,使汽车大国走向汽车强国,而且是必由之路。“加大研发力度,认真研究市场,用好用活政策,开发适需产品”。习近平总书记把操作层面上的路径讲得非常清楚。“使新能源汽车成为一个强劲的增长点”,这是一个目标。所以,领导对新能源汽车的高度重视,在这几句话当中非常明白得展现给我们全中国行业的同仁。
提到新能源汽车,实际上就是所说的电动汽车。电动汽车其实比第一辆内燃机汽车的出现还早,1899年,苏格兰人罗伯特给四轮马车上装了电池和电动机,这比卡尔本茨的第一辆内燃机汽车早了近30年。1873年,美国人罗伯特制造了世界上第一辆实质上的电动汽车。回过头来看,整个电动车历史上有两次发展高峰,这两次的努力都因为电池的不适应而遭到冷落。目前是第三次的兴起,从丰田的混合动力技术商业化取得成功,带动整个电池应用以及新能源汽车的使用,看到了希望。随着锂电池的使用,新能源电动汽车再次被汽车行业看好。其中,混合动力是领军,纯电动在后面发力,同时燃料电池也是新能源汽车里面很重要的一股力量。
新能源汽车最大的困扰还是电池,前两次新能源汽车从兴旺到衰落,是因为电池,目前的困扰还是电池。从乘用车来看,归结为里程焦虑+充电焦虑+成本顾虑三个方面,公交车上是里程焦虑+寿命顾虑+安全疑虑,因为商用车载人数量的原因,对安全考虑更加重要。以乘用车来看,2010年到现在里程焦虑改善了很多。充电现在是制约市场发展的最大因素。从公交车来说,寿命顾虑开始上升。从乘用车成本来说,乘用车成本比以前下降得多。从公交车来说,安全的疑虑也下降了很多。聚焦到乘用车和公交车来说,是因为现在的新能源汽车主要还是“一大一小”(乘用车和大客车)。尽管有焦虑、疑虑、顾虑,但都有改善。同时还是受制于电池技术和电池成本,纯电动客车实现真正的产业化还需要一个较长的培育期,这涉及到充电设施的发展,以及电动车产业化的发展。这都跟电池技术有关系。
充电站建设与电动车发展是相互制约的关系,我们认为充电设施有三个主要的影响因素:1、与电动车销量互为因果。2、政企协同至关重要。现在在充电设施上不是技术问题,而是商业模式的问题。商业模式涉及到政府和企业如何协同资源,如何共同发力。3、电池技术制约了建站模式。这是新能源汽车在中国探讨的形态是最复杂的,因为电池技术对充电站来讲,到底是怎样的充电站支撑汽车运营,是一个百花齐放的状态,后面还会进一步说明。
新能源汽车的发展方向已经非常明确,总体来讲是混合动力、纯电动、燃料电池三个路线。混合动力从轻混、重混、PHEV(插电混合动力)这三个阶段。纯电动从小型到增程,到真正的纯电动汽车。燃料电池,从目前的前期研发状态到最后商业化燃料电池的真正应用。插电混合动力、纯动力和燃料电池,这三个技术是逐渐过渡的技术路线的演变过程。所以总体上来说,横坐标是电能的比例逐渐增加,这是一个方向。第二个方向,从插电混合动力到纯电动到燃料电池,这是一个最大的趋势,对应的是短期行为、中期行为和长期行为。
说到电池对车辆的使用,续驶里程对车辆需求里程的覆盖是一个敏感的问题,从这张图上可以看出,合理配置的纯电动汽车,它的里程覆盖范围的平均状态,在2010年是150公里,到2015年已经上升到200公里。从覆盖范围看续驶里程能做到的状态和实际车辆的活动范围可以看出,它能够覆盖城区物流车,公交车能覆盖一大部分。私家车大多数运行是100公里以内。也就是说,因为续驶里程的限制,对实际车辆的运行有一定条件。从排放的角度看,如果只是晚上充一次,纯电动车可以做到150-180公里,如果补充充电能做到200公里,如果是快换的话可以应付一天的使用。增程纯电动,它的零排放状态还是正常的纯电动车状态,也是180公里,通过增程的低排放里程,可以延伸到300公里。插电混合动力,它的零排放里程是50公里到80公里可以设定,其余的都是低排放的运行,可以覆盖整个需求范围。普通的混合动力,也就是说现在的节能混合动力,它是能够满足车辆的所有使用要求。这说明,纯电动车还是满足一定的使用条件情况下的状态,这也是我们的挑战。
再换个角度看,电池的能量比石化燃料的差距还是很大,石化燃料基本里程是500公里以上,电池技术望尘莫及。电池技术在200公里左右的平均数。电池技术渐进提升,还是有待突破。电动车未来50年的发展,50年以后这条曲线应该上升到像石化燃料的能量状态,这也是电池技术努力目标。
因为电池能量的问题,现在在新能源车的应用上,有很多方式来促进纯电动车的应用,使它能够很好地工作。体现在充电上,目前充电已形成两大模式、多种方式:
一、标充基础上补电。1、标充(一日一充)。目前还不能满足一天的行驶。2、自带增程器运行补电(插电)。基本可以做到一天的使用。 3、站头间隙补电。4、无轨双源补电(站头或运行)。
二、快速多次加电。1、电池快换。前两天国内的纯电动公交车,都是走的快换模式。2、电池快充。随着这两年的发展,快充也有实践经验,运行也不错。
目前这几种方式大家都在用,都在探讨一个最合适的模式。但是这几种模式从电动车来说,追求的还是一日一充,能运行一整天,这是我们希望的。保持全天运营是公交车的满足需求,任何导致降低的情况都会有所影响。目前看,充电比电动车本身更重要。实际情况是各种各样的充电方式都在使用。
随着电池的进步,充电方式上应该回归简单。最可接受的常态运营底线应该是每日一充(包括通过增程发电来补充电能),其余解决方案总是对运行调度提出了更高的要求。在充电环节,因为电池能量的问题,实际上中国在充电环节上的创新非常多,这是不得已要这么做的,因为车辆要使用。但是我们总是在思考一个问题:那么多充电的方式,最后哪种方式是最值得做和追求的?我们认为还是一日一充。在没有做到之前,快换、快充,使用户能使用车辆不担心行驶里程的最好办法。当前看,国内的插电以及自带增程器的方式以及站头间隙补电、无轨等都有使用,从上汽来说,这几中方式都有,电池快换是近些年推广量最多的方式。的确,这种方式给使用新能源汽车带来了极大的方便,它能够保证2010年的车用到今年上半年,将近三年半。对于公交公司的使用来说没有任何影响,尽管电池寿命衰减也很大,但是不影响使用。我们关注什么呢?还是关注标充,争取做到一日一充。长远看,最希望有能量更高的电池出现,实现标充稳定运行。
保障可稳定日运行200公里是运营的要求,实现一日一充始终是整车的追求。从车辆来说,续驶里程取决于电池配置和整车效率,电池配置又涉及到整车重量以及电池储放效率、驱动传动效率、电力电子效率、附件效率、空调系统效率等等。整车重量又涉及到电池系统重量、驱动系统重量、底盘车身重量以及附件系统重量。我们的续驶里程要拼命提高整车效率,但是整车效率也涉及到电池配置,里程增加电池配置必然加大,而电池配置又对整车重量有所增加,重量增加对整个效率又有负作用,会减小,所以这里面的电池还是个关键因素。在这个关键因素里,电池储放效率从整车端来看是最重视的环节。我们发现没有电池储放效率的指标,我们希望电池的储放效率和孟良比都比较高,所以车辆性能对电池性能的首要需求,第一个是电池储放效率要高,第二个是电池系统能量密度要高。当然了,电池能量密度是非常缓慢的发展过程,这两年发展比较快。从整车上来说,原来为了满足200公里续驶里程(这是客户最基本的要求),整车重量在2010年是超过14吨常规的公交车只有12吨多一点。那么重的车才能达到这样一个里程数,这对整车来说,有界定的。绿色的范围,我们认为是合理的整车重量范围,超过的范围就影响到成员的载荷保证。当然了,为了增加续驶里程,不得不把电池装多,所以它的整车重量提高很多。这也是我们从2010年-2013年采用电池快换的路线的基本考虑。因为电池快换,不需要电池装这么多,能够让整车重量保持在合理范围内。跟各位分享一下2014年的整车技术,是一条标志性的红线,什么意思呢?终于能够做到通过整车减重、轻量化,使同样的电池配置(满足200公里)车辆保持在12吨、13吨以内,这个意义非常大。车辆的发展,换电和充电能够走到一起,今年有实际交给客户的车辆使用了这个技术,整车重量12.5吨。所以车辆技术也在做很大努力,三年的努力才做到了轻量化工作。电动车对电池的要求和压力,相比几年前实际是降低了。目前的状态,可以使整车保证正常的重量水平,整个车辆的运营效率也有所提高。
电池能量密度低的现状一时无法改变,对车辆端来说提高整车效率是非常重要的。如果整车电耗从当前的1.2度/公里降到0.7,则续驶里程可提高近40%,或电池配置可减少30%。通过增加变速功能提高驱动效率,减低电流需求,减少从电池、电机变频器、母线等各环节的损耗。以上海市区线路为例,公交车运行的低速及加速占比超过50%,直驱电机的驱动效率不到50%,加速电流超过300A。如果通过变速驱动,可以使电机的效率提高到30%以上,这就是整车在提高效率环节所做的基本工作。还包括附件系统的效率。
上汽新能源客车发展的技术路线,从整车来说围绕着效率的提升做技术的变革。总体来说从直驱到减速驱动到变速驱动在走,2010年每公里是电耗1.2度,到2013年降到每公里1度电,2015年的时候上市车辆研发已经结束,每公里是0.8度电。我们争取在2017年的时候,每公里是0.7度电。所有的变化都是一个前提,续驶里程要在200公里以上。在第一代、第二代的时候,走的是换电路线,它的续驶里程应用里程全部是在300公里以上。到了今年基本可以实现一日一充,续驶里程可以大于200公里,实验指标是250公里。到了2017年,在进一步提高整车效率以及轻量化,争取一部车辆持续运行,也就是全生命周期的运行做到250公里。六大技术并进,持续改进整车性能。驱动优化技术、集成附件技术、多目标优化能量回馈、高效电源系统,电流高效匹配、整车轻量化是两个基础,支撑整个整车效率的提升,保障续驶里程。从可靠性安全方面,通过平台化的体系来支撑,也就是我们的新能源平台,包括电安全系统、动力安全模块、集成配电系统、集成化附件系统、平台性电气架构、监控平台、测试验证系统,保证整车安全。所以通过这个图表可以看到,万公里报修数,2010年是10以上,2012年是10以内,2014年只有三两个故障。
再回顾一下上汽新能源客车的开发历程,2003年我们开始做新能源汽车的研发,从混合动力技术入手。之后我们发展了三代纯电动客车,混合动力的各种技术路线都有做研究。2014年,随着国家政策的明确明朗,目前混合动力就是插电式混合动力。但是也有一款考虑到没有国家补贴政策情况下,也能给用户带来效益的混合动力车,也就是最低成本的混合动力车,这是我们正在研发的。这个混合动力是非常具有竞争力的,在没有国家补贴的情况下,还是以插电混合动力为主。2003年到现在为止,燃料电池车也开发了三年,定位在技术的探索。最新一轮情况,已经做了很多工程方面的工作,争取在下一轮的燃料动电池车与电池车非常接近。
简单说一下混合动力,目前国内是两条路线齐头并进:直驱系统和电驱变速系统。这两个路线都是可插电的,是混合动力的主流路线。随着对成本的敏感性提高以及自主AMT控制技术的成熟,性价比日趋成熟,混合动力将会成为主流。
我的介绍就到这里,谢谢大家。
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