孫逢春：新能源汽車是一個具有三大子系統(tǒng)的工程

中國工程院院士、電動車輛國家工程實驗室主任、北京理工大學(xué)教授 孫逢春

8月31日-9月2日，中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展（泰達(dá)）國際論壇于天津舉行，本屆論壇由中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國汽車工程學(xué)會、中國汽車工業(yè)協(xié)會、中國汽車報社、天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會聯(lián)合主辦。

以下為中國工程院院士、電動車輛國家工程實驗室主任、北京理工大學(xué)教授孫逢春的演講實錄：

剛才歐陽明高院士從戰(zhàn)略的層面上向大家演講了我國新能源汽車技術(shù)路線發(fā)展的一個全過程。我也是專家，所以我今天從微觀的技術(shù)層面談一下，在中國新能源汽車下一步發(fā)展的若干技術(shù)問題，談一些不成熟的想法。首先簡要的回顧一下我們國家新能源汽車的發(fā)展。應(yīng)該說我們國家現(xiàn)在其實經(jīng)歷了將近25年的發(fā)展以后，因為是四個五年計劃加上九五這樣差不多是25年的發(fā)展，那么總體上應(yīng)該說取得了巨大的成就，而且是舉世矚目的成就。那么新能源汽車下一步的發(fā)展面臨著什么問題，那么我們應(yīng)該去進(jìn)行思考。我個人認(rèn)為總體來講，下面的具體的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)，首先是高效節(jié)能，安全舒適。第二個從技術(shù)的角度講，新能源汽車的發(fā)展適應(yīng)全氣候環(huán)境，也就是從我們目前溫?zé)釒У耐茝V應(yīng)用到將來高寒地區(qū)的推廣。第三個在推廣運(yùn)行方面實現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)化。從目前主要以安全監(jiān)控里程、核查質(zhì)量分析的國家目標(biāo)，過渡到支撐智能交通與共享技術(shù)的推廣與應(yīng)用。那么第四點應(yīng)該是應(yīng)用的權(quán)威化。也就是從目前剛才歐陽院士說的從城市這個點能不能下一步應(yīng)該推廣到城際，另外的再進(jìn)一步擴(kuò)展到鄉(xiāng)村。從充電基礎(chǔ)設(shè)施來講，技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該是多元化，包括慢充，快充，快換以及無線充電等。

總體來講。我們國家新能源汽車現(xiàn)狀，上午相關(guān)部委的領(lǐng)導(dǎo)也作了說明，應(yīng)該說習(xí)近平主席在今年5月28號全國兩院院士大會上做了一個系統(tǒng)的全面的總結(jié)，就是新能源汽車已經(jīng)躋身世界前列，那么我們國家的電動汽車在全球銷量第一，總體處于國際先進(jìn)水平。全國的充電站和充電樁的數(shù)量已經(jīng)超過60萬個，其中公共充電樁約28萬個，也是全球第一。從昨天國家新能源汽車監(jiān)控平臺上展示的數(shù)據(jù)，我們建成了國家、地方政府和企業(yè)三級監(jiān)管體系，那么目前已經(jīng)在線運(yùn)行的全面超過了111萬輛。應(yīng)該說這是2017年7月份以來新上的數(shù)據(jù)?；仡櫸覀儑倚履茉雌嚢l(fā)展以后，那么下一步新能源汽車發(fā)展，我們從技術(shù)的角度來講，應(yīng)該向何方向？談幾點不太成熟的想法。新能源汽車或者新能源車輛是一個系統(tǒng)工程，那么我個人認(rèn)為有三大子系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)。第一個子系統(tǒng)是電動車輛，第二大子系統(tǒng)是充換電基礎(chǔ)設(shè)施，第三大系統(tǒng)是車聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺。那么整體的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該是三句話，一是高效節(jié)能，二是安全舒適，三是全氣候，那么我個人總結(jié)的還需要在八大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行持續(xù)的公關(guān)，首先是我們已經(jīng)執(zhí)行了多年的大三電，也就是電池電機(jī)，電控以及我們下一步要著力去解決的小三電，同時輕量化以及全氣候，那么以后新能源汽車應(yīng)該是全氣候的汽車。

我想挑幾個重點談?wù)剛€人的想法，第一個是動力電池，動力電池未來的發(fā)展體現(xiàn)了高能量，高能效，高安全，高壽命，全氣候，低成本。國家在十三五已經(jīng)具體制定發(fā)展目標(biāo)和技術(shù)路線，我這里就不再多說。我們也有像正負(fù)極材料，隔膜，電解液，制造工藝，高端制造裝備等核心關(guān)鍵技術(shù)需要攻關(guān)和突破。大家注意到了電池實際上是由兩部分組成，一種是電池，也就是我們說的叫電芯，另外一個最重要的問題就是電池管理，當(dāng)然首當(dāng)其沖了是安全管理，今天上午，科技部工信部財政部的主要領(lǐng)導(dǎo)，司里面的主要領(lǐng)導(dǎo)都談到安全是我們國家新能源汽車導(dǎo)致可持續(xù)發(fā)展的重要的底限，所以電池管理具有非常重要的意義，也是目前國內(nèi)外集中研究突破的重點和熱點技術(shù)。

第二個是在電機(jī)或傳動方面。高效高功率密度的電機(jī)加上高效傳動系統(tǒng)，是下一步重點發(fā)展的方向，我們要使電動汽車能耗降下來，必須讓電動汽車的電機(jī)工作在高效區(qū)，在高速高功率密度電機(jī)，電子芯片，三代半導(dǎo)體高端計算芯片，大規(guī)模高速軸承等核心關(guān)鍵基礎(chǔ)元器件方面應(yīng)該繼續(xù)攻關(guān)和努力。同時電動輪轂也將會成為下一個技術(shù)研究開發(fā)和突破的熱點。其核心關(guān)鍵技術(shù)是高速高功率密度輪轂電機(jī)，第二是高緊湊制動器技術(shù)，第三是超高強(qiáng)減速技術(shù)，第四是傳統(tǒng)組件技術(shù)。第三個方面是全氣候的平臺。第四是輕量化。那么輕量化的主要技術(shù)發(fā)展方向，首先是結(jié)構(gòu)輕量化，要輕量化材料，其實在結(jié)構(gòu)輕量化方面它的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于材料方面，那么結(jié)構(gòu)性變化加上材料以及連接上面的輕量化，首先是顛覆了汽車生產(chǎn)的工藝，同時能夠使輕量化達(dá)到超乎預(yù)想的效果。那么科技部目前正在進(jìn)行的客車輕量化研究，項目從這三個方面著手，已經(jīng)把12米的車從整備質(zhì)量15噸左右降到了10噸以內(nèi)，應(yīng)該說這是一個非常巨大的進(jìn)步。第五個全氣候問題，那么電動汽車很怕冷，大家都有體會，這是日本做的一個試驗，常溫下能行駛160公里，零下六度只有60幾公里，零下20度就開不動了，溫度降低，電動汽車的續(xù)駛里程會大幅降低。

所以標(biāo)準(zhǔn)續(xù)駛里程實際上是一個在常溫下不開空調(diào)的情況下一個理想的續(xù)駛里程，這是滿足不了用戶的需求，也是有點忽悠老百姓的感覺！所以下一步我們必須發(fā)展全氣候的車輛和全氣候下能運(yùn)行的電池。全氣候下，是指在零下40度能正常運(yùn)行。那么我們目前在冬奧會的項目中正在研究開發(fā)全氣候的電池，那么在零下20度自加熱的時間十二點五秒達(dá)到零上五度以上，在零下40度，不到一分鐘可以提到零度以上，這樣在這種常溫下過程中，電池的性能和安全性都是最棒的。

今年的3月8號，我們在海拉爾試驗場，低溫環(huán)境下進(jìn)行了原理樣機(jī)的測試，那么在-40度的情況下，車?yán)鋬鋈煲院?2小時，就是說在五分鐘之內(nèi)能夠順利的啟動！如果任何一輛電動車在零下40度的形態(tài)下冷凍72小時沒有外界介入的情況下是開不起來的，所以我們是希望冬奧會能得到全面的應(yīng)用。我們通過北京奧運(yùn)會，上海世博會、廣州亞運(yùn)會以及十城千輛在公共領(lǐng)域的推廣以及全面推廣應(yīng)用25年的發(fā)展！這是一張我們國家新能源汽車的分布圖，在國家監(jiān)控平臺接下來的通道，25年的發(fā)展，我們目前已經(jīng)解決了黃河以南華北大部的問題，那么下一步我們希望通過2022的北京冬奧會，徹底解決東北、西部和高寒地區(qū)的業(yè)務(wù)推廣問題，那么讓中國的新能源汽車推廣應(yīng)用不在有禁區(qū)。

下面要談一下充換電設(shè)施技術(shù)，應(yīng)該說大家現(xiàn)在比較明確的認(rèn)為能量補(bǔ)充技術(shù)路線，應(yīng)該說將來的能源互聯(lián)網(wǎng)的一個智能儲能的一個節(jié)點，那么將來四種模式將會并存發(fā)展，首先是家用慢充3到5個小時以上。第二是自動更換，解決轎車或者是商用車，包括公交卡車在內(nèi)的電池的能量的補(bǔ)充和更換。第三是快充或者是儲能快充。第二個能夠在5到10分鐘內(nèi)解決部分問題，但是快充首先必須解決好對電網(wǎng)的沖擊問題，咱們說快充樁還有一個10%左右的一個能量的消耗，最后一個是無線充電高安全無接觸，可在行駛過程中，充電這些技術(shù)也將在冬奧會上得到全面的應(yīng)用。

我總結(jié)了一下充電和換電的一些優(yōu)缺點，因為實驗關(guān)系這里就不做詳細(xì)的解釋，那么應(yīng)該說目前在國內(nèi)的大城市大概是60~70%左右的家庭用戶是沒有固定車位的，所以慢充充電樁是存在一定的困難和盲區(qū)的。

那么有一個問題就是我們在談是不是續(xù)駛里程越長越好！當(dāng)然了，續(xù)駛里程在一定條件當(dāng)然是越長越好，同時是不是電池裝得越多越好，我個人認(rèn)為并不盡然，電池的比重占整車的比重應(yīng)該是在15~20%。這也是由于特斯拉model S在新加坡不僅沒有領(lǐng)到補(bǔ)貼，反而受到懲罰的原因之一。同時有的電商發(fā)布了一個50噸的載重卡車的技術(shù)，充電30分鐘行駛600公里，那么我跟他做了一下簡單的換算，那么600公里需要一千二百度電，如果30分鐘充滿的話，應(yīng)該是需要電力充電器的功率在2.4MW，那么充電的電壓在一千伏的電壓就會電網(wǎng)對電網(wǎng)的增容成本帶來巨大的挑戰(zhàn)和沖擊。所以現(xiàn)在換電技術(shù)來講，應(yīng)該說取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，換電站裝備和可移動化已經(jīng)實現(xiàn)，原來是一個廠房，甚至是一個裝備可集中的裝備，那么小型化和輕量化也已經(jīng)實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，自動調(diào)節(jié)組合快速更換以及反水關(guān)鍵技術(shù)都已經(jīng)得到了突破！比如說奧運(yùn)會，我們的換電站是5000平米，120輛車，現(xiàn)在我們的撬裝式的換乘站同樣是120輛公交車，那么它的占地面積只有300平米，那么是很容易在大城市找到這個地方的，那么轎車換電站需要的地方就更小了，不到120平米，徐和誼董事長也講了北汽換電站的推廣在北京廈門應(yīng)該說應(yīng)用還是非常成功的。按照最后我們也在總結(jié)，下一步我們在行業(yè)發(fā)展的瓶頸與短板對我們的思考，我們應(yīng)該說命脈是芯片，包含我們的處理芯片以及工藝芯片，還有我們的高效高功率的電機(jī)，燃料電池系統(tǒng)，全固態(tài)電池及高端材料，同時還有新能源汽車的操作系統(tǒng)，最終的工程院，船舶，飛機(jī)還有高鐵、汽車幾位院士再商量下一步要推進(jìn)自主操作系統(tǒng)的開發(fā)與發(fā)展，否則的話電動化智能化以后，我們的新能源汽車的安全，不僅僅是電池安全，系統(tǒng)的安全將會面對嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，那么我們要在瓶頸和短板技術(shù)方面發(fā)力進(jìn)行研究和開發(fā)，那么是我們國家的新能源汽車可持續(xù)發(fā)展，我的匯報到此結(jié)束。

(責(zé)編：牛建峰)

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