周舟:节能汽车电动化技术发展策略
  • 更新时间:2018/5/4 17:07:57
  • 来源:中国汽车论坛组委会

中国汽车工程研究院股份有限公司副总经理 周舟

尊敬的叶秘书长,尊敬的各位专家,各位同仁大家上午好,很高兴能有机会来到中国汽车论坛与各位分享一下关于节能与新能源汽车发展的一些情况。众所周知在过去的2-3年里,中国的汽车行业应该可以用风起云涌来形容。新能源汽车、智能网联汽车、新造车势力还有燃油车禁售等等这些话题应该都是行业里面非常热门的话题。
    毫无疑问,坚定不移的走新能源的路线这应该是一个行业的共识,也是我们汽车研发的一个重要方向。但是在这一过程当中,传统的燃油汽车是不是在短时间内就要消亡?还有一个我们现在的新能源汽车从产业的整个范围内我们是不是能完全替代传统的燃油汽车,还有在这个过程当中我们的技术去如何进行快速的转换,我想这些都值得我们每一个汽车从业者进行思考的一个问题。所以在这里我也是结合我们最近的一些研究,来跟各位分享我们的一些思考。
    今天我的报告是《节能汽车电动化发展的策略》。
    首先我刚才也讲到整个现在汽车行业处于一个大变革的时期,全球的能源和环境面临一个巨大的挑战,汽车也作为一个油耗的谈排放的大户,转型升级势在必行。现在从技术上提到的低碳化、智能化以及信息化的趋势正在促使汽车往产品,现在我们说到的新四化:电动化、智能化、网联化、共享化这个方向发展。这里面包括智能驾驶技术、人工智能技术、车联网等等这些热门的技术以外,最重要的无论是国外还是国内都对现在我们的能量管理、节能的问题非常关注。那么除了说节能的问题来说,一方面是在传统燃油汽车上面增加各种节能措施来进一步降低油耗。另一方面是坚定不移的快速发展新能源汽车。
    首先来看一下国家的政策领域,在中国制造2025里面,十个重点方向里面明确的提出了把节能与新能源汽车作为一个重点发展方向。在国家的“十三五”战略性新兴产业的发展规划当中,也明确了提出大力发展节能与环保产业,来构建国家的一个可持续发展模式。在去年的2017年由工信部发布的汽车中长期产业发展规划当中,明确的列出了汽车产业八大发展工程,其中这里面就有新能源汽车的研发和推广应用工程,以及先进节能环保汽车技术领域的提升工程。也就是说从国家的整体政策来看,顶层设计方面已经毫无疑问的把节能和新能源汽车作为国家在汽车行业的一个总体发展战略。
    我们再看看油耗的一个情况,现在随着日益的油耗的法规加严排放法规加严,要说完全以传统动力达到四阶段油耗以及国六的排放法规确实面临着一个比较巨大的挑战。在四阶段油耗也就是到2020年燃油车要达到5升的油耗,到2025年进一步降低到4升。如果我们也做一个测算,按照现在的产品结构和产量进行测算的话,达到4升的油耗即使把现在所有节能手段全部用尽基本上达到4升是不可能的,也就是说必须我要大力的发展新能源来解决。我们进一步还可以做一个测算,按照现在的产品结构和产能结构来做测算,如果要达到4升多水平,新能源的产销量达到43%。2017年整个行业产销量是2880万台,从这个占比来说还是有巨大的差距。但是因为燃油车和传统汽车有巨大的保有量还有巨大的现在的产能,其实这个需要还有一个很长的过程,在这个过程当中如何我们利用现有的节能技术来进一步降低油耗?所以总结来看,从汽车现在整体的考虑来说,节能汽车和新能源汽车应该就是两手都要抓,两手都要硬。  
    我们再看一下现在国内外的节能汽车的总体情况,应该说现在在油耗这个法规的倒逼下,国内外企业在节能汽车和新能源汽车这两个方面都做了大量的工作。比如HEV、PHEV、48V等电动化技术不断推广,动力总成与电动化融合发展的趋势越来越明显,同时电子电器、低阻力、轻量化等领域节能技术也取得了不俗进展。有四点:一是动力总成多元化发展,包括:发动机增压技术全面普及、热效率最高达到40%水平、自动变速器向多档化、高效率发展、混合动力与插电式混合动力车型取得不俗的市场表现,48V系统也开始搭载车型上市还有CNG轿车等替代燃料车型已取得成熟的市场应用。所以整个动力系统从节油的角度来说电动化的趋势非常明显,另外还有辅助其他措施。还有电子电器承载智能化技术、轻量化逐渐普及、低阻力不断加强应用,都会为整个节能做出贡献。
    进一步总结一下,目前来看整个节能汽车朝电动化和智能化的发展趋势是非常明显的,因为无论是从讲到的政策也好,还是国内外的产品的对比也好,这条路径非常清楚。我们从最上面的燃油汽车到48V微混,到混合动力到插电式混合以及到纯电动汽车,应该这个电气化的这条路径和思路是非常清楚的。我们逐渐的往电气化的方向在过度。考虑到综合的因素和产品的结构因素,所以要解决现在的节能汽车的电气化的问题,这也是企业首先要考虑的问题。针对这个问题我们在去年在开展节能提升工程以及发布节能蓝皮书的过程当中我们也组织了行业的专家进行了研讨,包括我们和长安的专家一起共同探讨,也对关于节能汽车的进一步的电动化的趋势做一些分析,下面我来介绍一下。
    我们把动力总成分成五个要素来做,这里面包括:内燃机、变速器、控制系统、电池电机五个要素,同时我们从低中高三个角度进行应用。按照这五个要素进行组合,我们可以看得出来有从电气化应用的角度可以把它分成六各类型,这里面包括传统的燃油汽车、48V系统混合动力、插电式婚礼动力。首先从节油效果来进行一些分析,在传统的燃油汽车上我们如果增加一些带速启停,进一步开发增压直喷发动机、等等一系列的节能技术的话我们预计在传统汽车上会有5%-10%的节能效率。第二步我们把12V上升到48V,就是微混系统,电器效率更高,部分工况下的能量回收功能,加速助理功能,预计节油效果10-15%,第三步进一步把电压从200提升到300V,增加电机功率,多数工况下的能量回收,发动机运行工况点优化预计达到20-35%的效率。第四步增大电池容量,可进行长距离纯电行驶,全工况下的能量回收等等就变成插电式混合系统,这个节油效率也是非常好,我们现在也可以达到70-80%的节油效率。第五步如下我们在进一步增加纯电的行驶工况,在这个时候发动机仅仅作为一个发电机,仅仅是在电量不足的时候做一个补充的角度来应用就变成一个典型的增程器系统,这个主要还是靠纯电动模式在运行,在这个过程当中节油效率可以达到90%左右。最后一个大家比较清晰,我就把所有的原来传统的发动机都不用了,我就直接跳到纯电动系统,从油的角度来说我就是节油率100%。从节油效率来看我们从电气化的技术路径一步一步的从浅到深的应用,应该效果也是逐渐的显现出来。
    我们这里面再从产品的来做进一步的分析,同样的从左到右按照刚才说的六种产品进行梳理,从左到右是一个电气化的整体程度。在纵轴方面是一个成本因素,我们可以看得出来从上到下基本成本越来越高,但是电气化的应用程度也越来越高,但是这里面我们没有考虑任何的补贴什么这些情况,我纯从产品本身的成本来进行梳理,还有包括它的复杂程度。
    第一个组合,以混合动力为主,插混、纯电为辅,这个日本企业用的比较多,它现在的优势可以覆盖现有的所有产品形式,也可以满足很多现有很多产品的要求,并且由于它有混合动力,并且兼顾了纯电动,这是日企现在用的产品组合策略,可以兼顾政策市场和非政策市场,但是这样带来的劣势就是技术路线相对比较分散,需要的资源也比较多,同时由于混合动力的控制系统发动机要求都比较高,所以它比较依赖于传统的发动机,尤其是自动变速器的技术。
    第二个组合,以插电式混合和纯电动为主,同时辅以48V系统,这个产品组合基本上以中国和欧洲的企业用的比较多,它更多的要依赖现在政府的一些补贴。从它的优势来看现在它的电动化的水平确实是比较高,节能的效果也非常明显,但是劣势我们也可以看得到,由于插电式混合的系统也是开发起来相对比较复杂,技术的门槛也相对比较高。同时刚才我们讲到关于48V系统的应用的角度来说,它的性价比相对来说竞争力不足,所以说在这个市场上面的一些竞争相对比较弱,但是现在欧洲的企业一直在力推这个系统。
    第三个组合,混合动力、插电式、纯电动各方面都有,这样的组合主要是在美系或者韩系的一些企业上用的比较多,资源投入也比较大。我们可以看到它的优势就是在现有的产品形式上可以多种实现,可以广泛的覆盖现在很多用户的需求,但是同样的它带来的劣势也就是它的技术路线相对比较分散,因为各方面兼顾,资源和投入成本也比较高,同样的也是对发动机和变速器的要求非常高。
    第四个组合,抛过所有前面的过程直接跳动到纯电动这个系统,它以纯电动为主,增程式为辅,这就是我们现在很多新造车势力基本上都是这个路线,就是所谓的纯电动汽车,它带来的优势就是对常规的动力的依赖度比较低,而且研发的速度迭代非常快。但是它带来的劣势就是说受制于电池技术,受制于很多基础的充电,基础的设施建设,同样对这个政策是非常敏感的,一旦开始快速退坡以后,如果它的产品没有竞争力的话,在市场上的性价比就会马上降下来,所以这个里面每种产品组合应该说都有自己的优劣。
    我们把它综合一下,我们看到电气化的整个六个过程,从左到右油耗也是在逐渐降低,成本也在不断增加,同时在这个过程当中我们受到的市场形态,电池的成本,基础设施,能耗管控以及政策法规五个方面的因素都比较多。同时也与企业自身拥有的资源,战略目标,产品定位和技术储备等等有一个紧密的关联,所以说企业在综合选择我们的这个电气化之路和我们的电动化之路的时候,确实要综合考虑很多信息,这也不是一个单纯的从节油的角度来进行考虑。
    最后我们也给出一些现在我们在行业里面的关于节能汽车和新能源汽车的发展的一些具体建议:
    首先来看一下节能汽车,从节能汽车的角度来说,主要还是集中在两点:一是坚定不移的加强发动机的核心技术的发展,到2025年我们努力的要提升汽油机的热效率和柴油机的热效率。对于自动变速器来讲,现在要努力突破8档的AT,7档以上的BCT,以及300扭米以上最大扭矩的CVT技术,应该说这几年在变速器这个领域,我们国家的发展还是比较快,因为自动变速器一直是制约我们国家发展的一个很重要的技术瓶颈,如果要做混合动力,自动变速器这一关必须要过,可以看到我们现在在这个方面已经取得了突破,但是国外的企业其实也没有放弃对华的市场上面的推广,这样也会带来在国内市场上面对于我们自动变速器的一个巨大的竞争。
    第二方面节能汽车就是要研发高性能混合动力的专用系统,这里面主要集中在两个方面:一是发展专用发动机和动力耦合技术,这次在科技部这批的重大专项里面也专门设置了专项,来开发或用于混合动力的专用发动机,同时还有用于混合动力的专用的电池、电机和电控系统。
    关于新能源汽车,因为新能源汽车里面同样也是包含两个方面:一是研究纯电动汽车的模块化平台,因为我们现在很多新能源汽车要不就是原来的传统汽车上进行改进,要不就是做一些开发,但是关于尤其是纯电动这个平台化的开发方面相对比较缺失,这也是我们可以重点发展的方向。还有是坚定不移的提升现在的混合动力系统的开发。二是关于一些基础的关键技术,这里面包括轻量化、电机技术、燃料电池技术。
    还有一个是我们新能源汽车里面最重要的就是电池问题,电池问题同样包含两个方面:一是建立健全电池的产业体系,促进锂电池综合性能的提升;二是鼓励下一代的高能量、高密度的锂电池的开发,这里面包括多种电池等等。
    最后我总结一下就是今天我讲的一些观点,毫无疑问这个汽车的电动化的趋势是必由之路,发展目标也是新兴的,也是毋庸置疑的,但是发展的过程当中它也存在着一个过渡阶段,并且还需要很长一段时间。在这个过程当中我们一方面要针对现在传统的节能汽车,大力发展很多的节能技术,第二方面就是要坚定不移的快速的推动我们的新能源汽车的发展。在这里面重点突破关于很多电池、充电设施,还有一些政策、成本等等方面一些制约电动汽车发展的重要的瓶颈问题,使整个新能源汽车朝着一个迅速的、平稳的、健康的方向进行迈进,以上就是我的报告,谢谢!
 
(注:本文根据现场速记整理,未经嘉宾审核,仅供参考)