车云微讲堂干货回顾:和新能源汽车来一场认真的对话

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8月30日晚,在车云网联合中国汽车工程学会举办的“车云微讲堂”上,中国汽车工程学会技术发展部/产业研究院副部长赵立金,为大家带来了关于新能源汽车技术现状和发展趋势的分享。近2个小时的讲座和互动中,现场同学都表示内容很干。什么,你还不知道有这种学习福利?贴心的车云菌特意为你整理了课程精华,下次记得来呐~

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面临的形势:

从节能环保的国家战略来讲,各国都推出了相应的碳排放减排目标,对应中国的减排目标是到2030年单位GDP的碳排放相比2005年要下降60%到65%,这个减排标准落实到交通领域,体现在各国都推出了更加严格的油耗和减排标准,这些政策压力都在倒逼车企专注于提升产品的燃油效率并且降低排放。

同时,中国更加需要关注这一领域的技术发展,因为中国的对外石油依存度已达60%,能源安全问题日益显著。

发展新能源汽车成为世界各国共识,上升到国家战略层面。主要的技术路线一般可以分为:纯电动汽车、插电式混合动力汽车、氢燃料电池汽车三类,这里对其技术内涵不再赘述。

发展现状:

就产量而言,截止2015年中国的新能源汽车产量达到37.9万辆,占全球新能源汽车市场份额的64%。而今年上半年到七月份截止的数据的是21.5万辆。新能源汽车产量的爆发式增长是一个产业进入到平台期快速通道的必然结果。

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年产量趋势,纯电动车主要品牌产量,混合动力产量图表

下面分车型来讲一讲发展的现状是怎样:

在纯电动车领域,通过技术指标的对比可以看出,乘用车的车辆整体技术水平与国外产品差距缩短至2-3年,部分产品性能指标已与国外产品不相上下,在能耗和动力性方面还有较大的差距。而相对商用车而言,我国的商用车的多种能源供给技术独具特色,整体技术水平达到国际先进,产业化能力国际领先,特别是突破了关键零部件防护、热管理、结构安全等关键技术,解决了涉水安全等安全性和可靠性问题。

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在插电混合动力领域,丰田的普锐斯和通用的沃兰达是大家比较熟知的外资混合动力车型,其技术难点包括混合动力专用发动机、耦合装置、整车动力的控制都是国内前期比较弱的技术。但是经过几年的发展,我们的自主品牌也发展出了自己的混合动力技术,这其中包括比亚迪的秦是后并联的方式,比亚迪的唐采用的是suv四驱构型,上汽荣威550双电机串并联构型。还有目前关注度比较高的科力远的双行星排CHS混合动力技术,通过技术指标的对比可以看到,其油耗水平已经十分接近普锐斯的油耗水平。

总的来说我国的混合动力车型在在综合油耗方面有一定的优势,但是混合动力阶段油耗、可靠性验证、混动专用发动机效率等方面是弱于国外技术的。

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国内外混动技术性能对比

在燃料电池汽车领域,国际上燃料电池整车技术进步加速,领先产品已经具备产业化能力。国内燃料电池汽车与国际的差距正在拉大,特别是产业链的关键零部件领域差距更大,大部分的关键零部件需要依赖进口。其最主要的技术难点在燃料电池电堆,需要引起行业研发方面的重视。

汽车工程学会在2014年以观察员的身份加入了REA的研究活动,今年更是在科技部的委托下作为中方的代表加入了具体的事实协议中,希望通过这种国际合作的方式带动燃料电池堆的研发工作,也希望各国内的研发机构能够多多的参与。

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国内外燃料电池电堆性能对比

对于配套产业的发展,特别是未来利用可再生能源分布式置氢的技术路线,在今天上午的节能与新能源汽车路线图的会议上,由一些专家给出了具体的解决方案。

介绍完了新能源汽车的三种主要车型,下面我们再来看看主要的关键零部件以及核心技术。

首先是动力电池,从各个国家对比来看:日本在技术方面依旧领先;韩国市场份额方面超越日本,占据第一;中国的电池企业数量最多,产能最大。从各技术层面来看,我国的动力电池在关键材料方面已经顺利实现了国产化,同时单体电池技术也基本达到了国际同一水平。但是在电池的均一性、自动化生产程度、模组集成化方面还存在一些差距,接下来将会成为行业推进的重点。上午的节能与新能源汽车路线图的会议上,组委会提出了一些目标,到2020年将动力电池单体的能量密度提升到350wh/kg的水平,到2025年达到400wh/kg的水平,2030年达到500wh/kg的水平。

驱动电机,自主系列化永磁电机功率密度可达3.0 kW/kg以上,系统最高效率达到94%以上,系统效率超过80%的高效率区超过75%以上。电机控制器功率密度至7.8kVA/kg以上。通过性能的对比可以看出,驱动电机的功率密度等与国际先进水平存在一定差距,高速电机技术落后;电力电子系统集成度不高,我国规模化生产的电机驱动控制器功率密度远低于国际12~14kW/L的水平;第三代功率半导体材料等基础理论和技术开发方面处于起步状态。

能量回馈式制动系统,是多种类型电动车共性节能安全关键性核心零部件系统,最早在普锐斯上被运用,后来运用到多种车型上。从节能上说,我们知道在汽车减速环节如果能将能量回收,可以大大提升整车的经济性,提升续航里程,数据分析显示,乘用车的能量回收潜能占总驱动能量的40%至50%,并且将驱动电机引入动力回收,可以提高安全性降低摩擦损耗。目前国外典型的能量回收系统有丰田、日产、博世等一些厂家的系统,国内的能量回馈系统还处在研发阶段,技术难点主要存在液压系统的耐久性、效率、一致性以及不同工况下的匹配标定。

电动空调,相对于传统汽车电动汽车无法将发动机的热管理引入车内,导致需要使用ptc(半导体放热元器件)制热,但是能耗比较大。未来电动汽车的制热倾向于热泵技术,以其高效低能耗的特点被业内看好。受限于单级压缩机,最低温度低于10摄氏度效果不太明显,国内通过与空调企业例如奥特佳合作研发取得了不错的进展。

分布式驱动技术,以其能够更好的实现模块化的低盘、更好的实现车轮的全矢量控制被业内追捧。但是对于这一技术目前全球的汽车企业都处在研发阶段,技术难点集中在驱动电机的功率密度、电动化底盘的构型、非线性动力学系统失稳机理、能量管理与动力学协调控制四个方面。

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未来的发展趋势

包括三个方面:轻量化,智能化、低碳化。

轻量化方面,数据分析可知轻量化的技术经济性可以达到,每减重1%,各级别车型的节油率分别为:A级车0.6%,B级车0.7%,C级车0.9%。

而在制造层面带来的变化是制造工艺的变化。以宝马i3为例,通过采用全碳纤维复合材料、铝合金等轻量化材料,比同级别电动车减轻了250-350kg,由于采用碳纤维、铝合金,并用陶氏的结构粘连胶,生产工艺也随之变化,零部件减少1/3。

智能化方面,在新一轮科技革命的浪潮下,未来汽车产业转型升级将是汽车制造和汽车产品两个体系并行互动、同步实现智能化的过程,汽车“智造”将与智能汽车互为依托、互相促进,共同支撑汽车产业整体上迈上未来全新的智能境界,而新能源汽车智能化趋势将愈加显著。

低碳化方面,未来行业的目标是推动新能源汽车全生命周期内的低碳化;新能源汽车与可再生能源、智能交通将实现深度融合,并形成新的生态圈;动力电池梯次利用将扮演重要角色,新能源汽车甚至会成为分布式储能单元,并与电网实现V2G。

原文链接: http://www.cheyun.com/content/12373

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