中國儲能網(wǎng)訊：今天我講汽車動力電氣化的技術(shù)路線問題。
先回顧一下新能源汽車的技術(shù)路線，汽車動力電氣化幾起幾落、多元探索。前我們從行業(yè)的視角看各自不同的，汽車行業(yè)一般認為是混合動力、插電、燃料電池的發(fā)展路徑。信息行業(yè)是純電動、信息化共享、智能化共享。能源行業(yè)，尤其是電網(wǎng)，以前是純電動、換電池、電池租賃、智能電網(wǎng)?，F(xiàn)在慢慢的三個行業(yè)三股力量在競爭融合。我們以前看到的戰(zhàn)略取向在汽車行業(yè)里有兩種，一種是發(fā)動機路線戰(zhàn)略，就是把技術(shù)門檻越做越高，另外一個戰(zhàn)略就是純電動戰(zhàn)略。外行進入汽車行業(yè)的時候基本上都采用這個戰(zhàn)略，因為門檻相對比較低一點。
中國該怎么選擇一直有很多爭論，也有很多搖擺，當然最終確立我們純電驅(qū)動戰(zhàn)略應該是2012年。下面舉幾個例子。特斯拉-典型的純電動戰(zhàn)略，從豪華電動車，最后到家用的電動車-Model 3。豐田，正好是代表汽車行業(yè)非常典型的，就是發(fā)動機路線戰(zhàn)略，我們也叫高門檻戰(zhàn)略。從燃油車，到普銳斯，到燃料電池，是這條路線。中國的路徑，純電驅(qū)動的路徑跟豐田是剛好相反的。發(fā)動機戰(zhàn)略是先做一個混合動力的平臺，比方說豐田的普銳斯，然后再基于這個平臺做各種車型，插電式就是在普銳斯基礎上電池加一點點就可以了，燃料電池也是在普銳斯基礎上把發(fā)動機換成燃料電池。中國模式，基本上是新能源汽車先做純電動，做純電動的基礎上做插電式和深度混合的燃料電池，最終在比較多的電池插電式基礎上再減少電池，再做一般的混合動力，在燃料電池深度混合的基礎上再減少電池，加大難度，再做全功率燃料電池。我們是一種從易到難的做法，豐田是逐步加大技術(shù)難度的做法，是不一樣的。
我們基本上是先發(fā)展電池核心技術(shù)，并形成具有競爭力的市場最大規(guī)模電池產(chǎn)業(yè)。這些年我們最大的成就就是發(fā)展出了中國具有全球競爭力的電池產(chǎn)業(yè)。我們所有今天取得的成就最大的成就就是這個，有了這個才有突破，如果沒有它我們其他都寸步難行。我們以純電動力為突破口和基礎平臺，帶動混合動力汽車、燃料電池汽車全方位發(fā)展，形成新能源汽車總體競爭優(yōu)勢。我們確立這個戰(zhàn)略真正成文是2012年3月份《電動汽車科技發(fā)展規(guī)劃》，“全面推動純電驅(qū)動技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略”，這也是我們專家組最先提出，《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》也再次強調(diào)了這一點。這個我們是在“十五”“十一五”兩個五年全面探索之后，我們在純電驅(qū)動和常規(guī)混合動力選擇了以純電驅(qū)動發(fā)展為新能源汽車率先推進的占突破口，這個是我們2012年正式確立的。
確立了這個戰(zhàn)略之后，中國新能源汽車進入了快速發(fā)展的軌道，大家可以看到，尤其是2014年習近平總書記發(fā)布號召之后，我們2011年—2016年，從不足5千輛發(fā)展到51萬輛，保有量從1萬輛提升到100萬輛，100倍的增長，同時這兩個都占全球的一半，處于領(lǐng)先地位。所以到2016年，我們看到了一個全球純電驅(qū)動技術(shù)轉(zhuǎn)型的標志年，這就是我下面說的。電動汽車曾經(jīng)幾起幾落多元探索，鋰離子電池后來居上，技術(shù)進步超出預期。關(guān)鍵的核心是鋰離子電池后來居上，技術(shù)進步超出預期，我們前面有鉛酸電池，有鎳氫電池，都不盡如人意，阻擋了發(fā)展，進入了鋰電池之后就開始快速發(fā)展。中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)率先發(fā)力，從產(chǎn)品導入期進入產(chǎn)業(yè)成長期，全球純電驅(qū)動汽車發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)，全球的工業(yè)汽車強國開始轉(zhuǎn)型。
下面我分別說一下純電動、燃料電池、混合動力三個技術(shù)路線。
首先，純電動。
我們的電池產(chǎn)業(yè)，電池的能量密度，在不斷的提升，我們成本持續(xù)下降。五年之間，單體比能量提升了1倍，現(xiàn)在已經(jīng)達到200瓦時/公斤，我們以前預測的今年的系統(tǒng)成本大概是1.7元，實際現(xiàn)在已經(jīng)低于這個數(shù)，應該在1.5元、1.4元，大大超出預期。而且這個數(shù)，電池廠的純利潤還在10%以上，我們原先預測2020年也是偏高的，后來也把它改了，估計是在1元以內(nèi)。
純電動汽車的引入，我們叫“兩頭擠”，就是大客車和微型電動轎車逐步向中級家用轎車發(fā)展，就是兩頭往中間擠，這個局面也已經(jīng)完全形成了。當初大家對純電動產(chǎn)品的里程都是100多公里，現(xiàn)在300公里以上的車已經(jīng)非常多了。另外，我們純電動商用車的總體水平是在全球處于領(lǐng)先地位，產(chǎn)品的規(guī)模出口，我們昨天剛剛見證了中車時代的電動車也開始出口了。我們充電基礎設施也在去年開始出現(xiàn)拐點，前面發(fā)展基本上都是平的，到了去年就開始出現(xiàn)拐點了，我們到去年是15萬個充電樁。從去年年底開始，我們現(xiàn)在每個月大概在1萬多個，所以今年年底就會到達30萬個。這是公共的，私人的每人買個車是自帶一個充電樁的。由于我們電動車進入市場之后，整個充電樁產(chǎn)業(yè)也開始快速發(fā)展了，出現(xiàn)拐點。
下一步，我們的目標是家用主流轎車的性價比車型技術(shù)形成競爭力，當然這中間關(guān)鍵取決于電池，純電動汽車的性價比就是里程跟成本的比值，因為你多100公里續(xù)駛里程就得多裝100公里的電池，電池成本是比較高的。我們做的事情包括幾個方面，有電池成本的下降，當然也有整車電耗的下降，這就靠我們今天討論的驅(qū)動系統(tǒng)，另外就是充電設施的便利。還有一個，是安全管理。最后我們希望達到的目標是在A級車、A0級車百公里電耗降到10度，續(xù)駛里程達到300公里左右的小型電動車取消補貼，到2020年綜合成本可以跟燃油車競爭。全球也都在朝這個方向努力，比如說通用、特斯拉Model 3也是這樣的。
我這里要說究竟多少續(xù)駛里程是合適的呢？其實跟車型有密切的關(guān)系，比方說一個2.5米長的微型電動汽車，續(xù)駛150公里足夠了。比方說奔馳Smart就是這樣的車，沒有必要搞500公里，也裝不了那么多電池，因為體積就那么小。A00級，像QQ這么大的，我們認為200公里是合理的。到A0級車，家用轎車像伊蘭特這么大的，300公里是合適的。到A級車，比方說捷達那么大的車，400公里是合理的。B級、C級中高檔轎車可能要500公里?，F(xiàn)在從國際的調(diào)查看，日本消費者對續(xù)駛里程300公里的車接受度70%，在歐洲就不一樣了，要500公里，因為歐洲開車速度非常高，行駛里程也相對長，所以各個地方市場是不一樣的，而且他沒有我們這種特別小的車。
另外，要不要超快速充電，比方說350千瓦，15分鐘充電跑500公里，這是歐洲的提法。日本就認為這個指標是過度的，這是歐洲部分車企針對部分車型的策略，什么車型的策略呢？B級、C級豪華車這個范圍是需要的，顯然（B級以下）都是不需要的。而且隨著充電基礎設施的高速發(fā)展和普及，反而大家會降低對里程的要求，如果充電非常方便是沒有必要的。另外，中國要實現(xiàn)的雙積分管理，對過高的里程沒有優(yōu)惠，350公里是上限，350公里拿5分，再高也是5分，所以估計未來350公里可能會是大家比較用得多的一個里程，也就是超過350公里，比方說360公里，這樣的車會比較多，因為它有政策引導，同時它也是比較合理的一個范圍。
另外，為了提高里程，電池的體積必須降下來，如果你電池體積很大，你想裝也裝不上去。一般一個家用轎車的體積多少呢？220L，比方說3噸重的SUV它裝電池的體積400L，這個標準定了。電池的體積是多大呢？我們有個體積能量密度，每升多少能量，跟重量能量密度是對應的，比方說250瓦時/公斤，大概是每升500瓦時。所以不同的能量密度也決定了里程的長短，比如SUV要做500、600、700、800都是可能的，但是轎車體積有限制，如果說你是QQ那么大的車，你非要它跑500公里，不現(xiàn)實，沒有體積，裝不了。
電池是可以裝上去，但把體積也提上去怎么辦呢？我們現(xiàn)在是在逐步的提升電池能量密度，到2020年可以達到300瓦時/公斤，每升大概接近600瓦時，就可以極大的解決這個問題。這個技術(shù)路線已經(jīng)完全確立，也就是說我們從現(xiàn)在的200瓦時/公斤提到300瓦時/公斤是沒有問題的，而且有些產(chǎn)品已經(jīng)做出來了，比方說貝特瑞的材料已經(jīng)用在松下的電池上了。
另還有一個是成本問題，你裝那么多電池成本怎么辦？成本我們要全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)力重點環(huán)節(jié)突破。首先，最為薄弱的環(huán)節(jié)是原材料，我們百人會剛在青海做了一個電池材料的研討會。電池材料主要在青海那邊，一噸碳酸鋰成本1萬—2萬，賣15萬—17萬，這是高額利潤。合理的價格在多少呢？3萬—5萬，如果到達這個價格我們電池成本還有可能大幅下降。另外一個就是生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)降成本，我們的電池良品率還不夠高，一致性還不夠好。
第三個，就是材料回收和再循環(huán)利用，大家知道鈷是非常稀有的材料，全球就那么七八萬噸總的儲量，所以必須回收。我們現(xiàn)在一輛特斯拉還要用十幾公斤鈷，是很大的數(shù)。當然到了2020年，我們鎳的比例提高、鈷的比例會下降，但是5公斤是要的，所以必須要回收。
總之，材料的成本是最關(guān)鍵的，而且材料的漲價也是最不容易控制的，因為材料是資源問題。
我們究竟降到多少才算低呢？我們可以按照內(nèi)燃機動力系統(tǒng)的價格來反算純電動力系統(tǒng)的價格，反算一下，比方說這邊是發(fā)動機、變速器、油箱等等，這邊DC/DC、逆變器、電機其加起來電池用60千瓦時，能走多遠？到2020年可以走400公里一點問題沒有，這樣算出來價格要等價的話，電池必須每千瓦時102美元，就是100美元，六七百人民幣一度電就可以跟內(nèi)燃機等價。這個價格什么時候能達到呢？這是一個價格下降的曲線，這是2020年的估計值，100美元—200美元之間，2030年的估計值在100美元以下，我個人估計2020年每千瓦時大概在1000人民幣—100歐元—100美元之間，接近這個，但是很難做到100美元，可能有的企業(yè)做到，有的企業(yè)做不到，平均做不到。2025年大概在100歐元跟100美元之間，就是2025年是可以做到的，所以我們估計是在2020年—2025年做到這個價格。
一旦做到這個價格，就是拐點全方位出現(xiàn)，所以我來估計純電動汽車推廣的進程大概是這樣的。第一階段，2010—2015年，示范考核公共領(lǐng)域政府“第一推動。第二階段，2014—2017年，政府補貼+政府限購老百姓被動“吃螃蟹”。第三階段，2017—2020年，充電設施后來居上破解“雞與蛋”的關(guān)系，現(xiàn)在拐點已經(jīng)出現(xiàn)。第四階段，2019—2025年，我們雙積分政策，還有市場，因為現(xiàn)在進入市場的電動車反饋還是不錯的，沒有太多人抱怨電動車，所以會形成市場和政策雙輪驅(qū)動。真正純電動車突破性價比在2025年左右會實現(xiàn)大發(fā)展，這就是純電動的技術(shù)路線。
有一個問題要特別提醒注意，剛才說的都是好事，但是有一件事不太好，高比能量動力電池安全性挑戰(zhàn)，比能量越大，安全性越差。這就是動力電池會熱失控，溫度上來，連鎖反應，溫度到達1000度就會燃燒爆炸，尤其是一個單體燃燒之后像放鞭炮一樣，我們的電池一般都有幾百只到上千只，我們大客車是幾千只，如果讓它在整個系統(tǒng)里面蔓延出去，那大事故就來了。大家知道，100節(jié)電池的能量就是50公斤TNT，所以這是我們要解決的。為此清華大學我的團隊做什么呢？安全，我們就做安全，全方位做安全。我們建立安全實驗室，這是我們的本部，包括電池碰撞，也包括電池的化學，還有電池的集成，我們現(xiàn)在做這個的。我們現(xiàn)在不僅僅是國內(nèi)的廠家關(guān)注這個問題，全球頂尖級的廠家都在跟我們合作，奔馳、寶馬、日產(chǎn)，其實最開始引入我們進入安全領(lǐng)域的是寶馬?，F(xiàn)在保持要我們給它轉(zhuǎn)讓知識產(chǎn)權(quán)，說明這塊中國做的并不慢，因為我們出的問題最早，當然我們做的也就最早，所以什么事情都有一個先發(fā)優(yōu)勢，后發(fā)優(yōu)勢是很難形成的，先發(fā)優(yōu)勢還是可以的，所以現(xiàn)在他們來找我們要轉(zhuǎn)讓知識產(chǎn)權(quán)。
比方說熱失控的擴展，我們可以防止它，這邊就是熱失控的一個模塊，一個熱失控了，第二個、第三個等等后續(xù)一個一個接著來，我們的系統(tǒng)可以控制住，不能熱失控。以前說大客車，200瓦時/公斤的不可能上去的，現(xiàn)在這里是200瓦時/公斤的三元電池，系統(tǒng)是150瓦時/公斤的，這個已經(jīng)比例非常高了，已經(jīng)做出來了。以前大客車基本上用磷酸鐵鋰，三元根本就不敢上，三元150瓦時/公斤都不敢上，現(xiàn)在我們200瓦時/公斤都可以。
第二方面，燃料電池技術(shù)路線。
關(guān)于燃料電池的技術(shù)路線，中國跟國外的不一樣，我們覺得也還是有一定優(yōu)勢的，國外的大客車是純?nèi)剂想姵仳?qū)動，轎車是全部燃料電池，燃料電池搞的很大。中國的是燃料電池跟動力電池的深度混合大客車，燃料電池做輔助動力的增程式燃料電池轎車，這是中國的技術(shù)路線。這么做的好處是成本降低，因為目前燃料電池比電池要貴，最重要的是耐久性的提高，燃料電池最大的問題是耐久性，但現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)做出了燃料電池發(fā)動機。我們認為去年是一個啟動年，今年有可能成為中國燃料電池汽車全方位商業(yè)化的元年。
這中間一個核心問題是怎么突破燃料電池，現(xiàn)在燃料電池混合動力大家都會做，因為常規(guī)混合動力都會做，都不是問題。但是燃料電池還是根本的，雖然混合動力解決了一堆問題，但是燃料電池本身還是很重要的。我們經(jīng)歷了很多年的研發(fā)，燃料電池的技術(shù)路線是從底向下，做催化劑、再做膜、再做極板、再做堆、再做發(fā)動機，一般搞電化學催化劑的的人在做，再做發(fā)動機，再做車，這種模式走了十多年，說明產(chǎn)業(yè)化走這條路是有問題的，所以我們技術(shù)路線是從上至下，先做動力系統(tǒng)，這個我們已經(jīng)實現(xiàn)了。第二步，研發(fā)燃料電池發(fā)動機電堆外協(xié)，這已經(jīng)完成了，現(xiàn)在我們研發(fā)燃料電池膜電極外協(xié)。我們現(xiàn)在搞電驅(qū)動，IGBT是最難的，那個技術(shù)是長期積累的結(jié)果，膜電極相當于我們的芯片，所以在我們的技術(shù)路線中，芯片是最后在攻克。我們現(xiàn)在已經(jīng)做到第三步，現(xiàn)在在籌劃第四步，靠什么？靠人。我們沒有人怎么辦？引進國外最高端的人才，現(xiàn)在人才已經(jīng)搞定了，下一步朝這個方向發(fā)展。這就是我們?nèi)剂想姵氐幕旌蟿恿ο到y(tǒng)，電池、燃料電池、控制，這里頭的控制器是株洲所的，現(xiàn)在已經(jīng)換成了輪邊電機，DC/DC我們自己開發(fā)了。我們經(jīng)歷了2008年示范、新加坡示范、燃料電池有軌客車，最后到燃料電池發(fā)動機，去年是100臺的銷售?，F(xiàn)在電池客車5個公告，其中有4個是億華通的燃料電池發(fā)動機。
未來的走向，說燃料電池不能局限在汽車領(lǐng)域里頭，燃料電池是能源前沿技術(shù)，不僅僅是汽車的前沿技術(shù)，如果我們局限在汽車里，這件事情是很難成功的，應該是是全方位的。燃料電池有點像我們的柴油發(fā)動機，不是汽油機，汽油機可以由電池完全取代，但是柴油機用途非常廣，不光是汽車，坦克、飛機、船舶、發(fā)電全都有柴油機，所以燃料電池定位在一個通用型的動力機械，這是發(fā)改委能源革命創(chuàng)新行動計劃關(guān)于燃料電池的一個路線圖。
這是我們?nèi)ツ曜觥吨袊鴼淠苋剂想姵刂羞h期規(guī)劃》，我去年稍稍比較保守，為什么比較保守呢？因為國內(nèi)這個產(chǎn)業(yè)太熱了。比較理想和正常的應該是2020年1萬輛、2025年10萬輛、2030年100萬輛，這是我們未來要形成的。
最后我再說一點，最近我們中國燃料電池代表團剛剛訪問日本回來，觀感有幾點，第一，日本仍然還是比較緩慢的，基礎設施還是比規(guī)定進展的要遲緩。另外，他們挑戰(zhàn)了技術(shù)難度過高的乘用車，現(xiàn)在每天大概生產(chǎn)13臺。他們公交車公司又太小，沒辦法來更換新能源車，這是他們的弱點。美國應該說今年的預算，2018年的預算，明年的預算比今年還要有所下降，因為特朗普上臺之后對所有的預算都在往下減。中國活躍，資本市場運作興盛。我們有一個最好的，就是以公交車、物流車、出租車為突破口，我們完全有希望后來居上，我相信2020年之前燃料電池車也會在全球第一。
第三點，混合動力技術(shù)路線。
混合動力技術(shù)路線相對來說是最復雜的，為什么呢？因為這里頭很多東西不一定能看得明白，往往就被汽車行業(yè)，只能我們說，外行都說不了的事。
下面說一下混合動力，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，中國典型混合動力構(gòu)型已經(jīng)出現(xiàn)了，比方說比亞迪后并聯(lián)，上汽、廣汽的雙電機串并聯(lián)，還有比亞迪四驅(qū)電橋構(gòu)型，還有我們科力遠的功率分流，其實一直以來豐田的功率分流在業(yè)內(nèi)被奉為簡直就是神圣，但是現(xiàn)在這個我認為應該走下神壇，為什么？我下面分析一下。
首先，這就是豐田的功率分流，功率分流發(fā)動機工作點優(yōu)化就是這個樣子的，為什么能夠省油呢？發(fā)動機總在最高效率點，不管你在哪兒我都給你弄過來，怎么弄過來的呢？我們有兩個電機、一個發(fā)動機，接了三個輪子，太陽輪、行星輪、齒輪架，我們要調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速靠什么呢？靠發(fā)電機，這叫ECVT，就是電的CVT，這是普銳斯，是津津樂道被大家崇拜的?，F(xiàn)在出現(xiàn)了什么呢？比方說本田的串并聯(lián)，照樣也可以來優(yōu)化這個點，不管你在哪里，我都可以把你做到最佳點，照樣可以，不是說只有普銳斯可以。
還有，我們現(xiàn)在最簡單的一種并聯(lián)式P2構(gòu)型，所謂P2構(gòu)型就是說發(fā)動機、離合器、電機接著變速器，但是接在變速器前面，剛才那個是后并聯(lián)接在變速器后面，這是一個DCT雙離合器變速器，它也可以來優(yōu)化，怎么優(yōu)化呢？我們用變速器橫縱調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到這個點，再用電機調(diào)節(jié)，再把它可以縱向調(diào)，橫向、縱向也可以調(diào)，不是只有普銳斯能調(diào)。但是這種結(jié)構(gòu)就非常簡單，傳統(tǒng)車稍稍改一下就可以了，模塊化非常好，不需要重新來。
這是剛才P2構(gòu)型起亞的，這些豐田的，這是燃油車的，茫茫一片。最低油耗是誰呢？不是豐田的功率分流，而是起亞的P2，而它的價格比豐田普銳斯還低。
還有一個，大家以前看不起的串聯(lián)，說串聯(lián)油耗太高，經(jīng)常出現(xiàn)這樣的爭議。那時候為什么油耗高呢？電池不好，鉛酸電池，鎳氫電；電機不好，都不好當然就不好了?，F(xiàn)在電池好了，發(fā)動機油耗也低了，可以達到多少呢？37.2公里/升，在日本一上市就是暢銷車型，超過普銳斯，所以普銳斯不是神話，現(xiàn)在串聯(lián)、并聯(lián)都可以達到。
所以我們比較不同混合動力的特性，發(fā)動機工作點優(yōu)化、動態(tài)轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)、全工況適應性、安裝適應性、動力性/經(jīng)濟性兼顧等等，都有辦法，不是功率分流一家。但是有一個共同的點，就是高效發(fā)動機是必須的，沒有這個其他都免談。
結(jié)論，新能源汽車的平臺化和模塊化，我個人認為只有兩個平臺是最好的，要實現(xiàn)模塊化。第一，從內(nèi)燃機過來，內(nèi)燃機、雙離合器、多檔變速器動力系統(tǒng)，然后接著機電耦合P2構(gòu)型混合動力，一般是縱置，橫置減檔。另外就是插電式混合動力。另外純電驅(qū)動平臺，動力電池純電動力系統(tǒng)，然后串聯(lián)增程式/插電式，然后串聯(lián)式混合動力，然后到燃料電池串聯(lián)混合動力。從燃油車過來，是一個平臺，從純電動過來就是另一個平臺，中間兩者再結(jié)合。所以只要走兩個平臺在中間的斜線，就可以把汽車所有的動力系統(tǒng)連成一片，不需要搞十樣、二十樣。大家知道，當初搞客車的時候，一年改一個樣子，每年都變化，現(xiàn)在怎么樣？都過去了，電池好了，沒必要了。所以減少中國發(fā)展的彎路，我認為最終的平臺就是這兩個，這樣能實現(xiàn)模塊化、平臺化、成本最低、可持續(xù)發(fā)展。
（演講人系中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高，根據(jù)發(fā)言速記整理，未經(jīng)本人審核）
