宋健:汽车电气化绝不是纯电动 纯电动也会被资源所制约
宋健指出汽车电动化不是纯电动化,在未来相当长的一段时间内,很可能还是混合动力汽车的天下。宋健认为,由于锂资源、钴资源的稀缺,纯电动汽车的电池制造将会受到很大的制约。
2019-08-13 | 出处: V讯网 | 责编: 崔浩凯
2019年对中国汽车产业来说是不平凡的一年,车市销量下降,国五转国六提前、节能减排收紧等问题接踵而至,这些不仅影响着我们的销售与市场,也影响着汽车企业乃至整个行业的技术规划与发展方向,往东还是往西?走快点还是走慢点? 这些都需要从更深层次的汽车技术方面去寻找答案。
2019年8月13日,围绕着这些业内亟待解决的问题,吉利汽车和寰球汽车集团联合召开了“吉利智擎技术解析暨吉利动力总成“微米工厂”开放日活动,以求通过解读展示吉利的多系统动力发展方向以及在节能减排方面的做法,来为业内提供一个判断未来中国汽车动力走向的依据。
在本次研讨会上,清华大学汽车工程开发研究院常务副院长、汽车安全与节能国家重点实验室副主任宋健指出汽车电动化不是纯电动化,在未来相当长的一段时间内,很可能还是混合动力汽车的天下。宋健认为,由于锂资源、钴资源的稀缺,纯电动汽车的电池制造将会受到很大的制约。而氢燃料电池所需要的氢气储存还面临着很大的技术问题。今后尤其2025年或者2030年以后,主要还是插电式混合汽车的天下
以下为清华大学汽车工程开发研究院常务副院长、汽车安全与节能国家重点实验室副主任宋健发言实录:
各位领导、各位来宾:大家上午好!今天主要就48V轻混动力系统为大家做一个介绍。
首先简单介绍一下48V轻混系统。48V轻混系统是从过去我们常说的中等混合动力基础上发展而来,是一种比较适合中国国情的混合动力技术。主要原理就是在传统燃油汽车的基础上,增加了48V电池和48V电机,再加上一套DC/DC系统,把48V电机的动力系统切换为12V的动力系统。实际上增加的零部件不多,成本增加也不多。但现在所谓的轻混系统,跟过去所谓的微混系统,还是有比较大的区别。
实际上,48V系统是一种电机和发动机并行驱动汽车的系统,与过去的比如36V、42V那种只具有启停功能的系统相比有非常大的区别。48V系统既可以共同驱动汽车,同时也可以单独驱动汽车。在中等负荷情况下,一般就是靠发动机来驱动了。那么,48V是不是就只需要在高负荷的情况下和发动机一起驱动呢?事实上,这还是要看配置和电池量的。如果电池量少就没有共同驱动的特征。在电池电力不足、发动机工作的情况下,电机也可以变成发动机,给电池稍稍的补充一点电,这样就可以形成一个比较完整的混合动力系统,在制动的时候,也可以实现再生制动功能。
下面介绍一下混合动力系统的节能原理。基于美国环境保护局对美国汽车行驶工况的统计显示,100%的燃料能量进来后,32%被发动机本身排气、冷却、摩擦等等消耗完了,最终用于汽车做工的部分,在城市工况下实际上只有百分之六点几,在公路情况下接近20%。大量的能量主要浪费在怠速和停车环节,这一部分浪费量在城市工况下约3.2%,公路情况下约3.6%。另一个是制动环节,在城市工况下有5.8%的浪费,公路情况下也有2.2%。
实际上在城市工况下,按照EPA的循环,消耗的怠速停车和制动能量是23%,有大量的能耗是在这两个环节被消耗,你只要把这部分能量通过动力混合系统不消耗,是可以实现大比例节能的。
常有人认为怠速消耗不了多少油,实际这个量是非常大的。按照美国能耗计算方法,城市55%的加成、公路45%的加权来计算,消耗在怠速停车和制动的能量是克服阻力能量的2倍左右。通过混合动力系统,制动能量是可以回收的,也可以完全取消掉怠速的油耗。48V系统在空调开启的时候也可以为空调供电。因此,在热天的情况下,只要在那停车就可以把发动机彻底关掉。同时,低速行驶时也可以彻底关掉发动机,这样就可以大幅度节能。以上主要就是解释为什么48V系统可以大比例节能。从这些不难看出,48V轻混系统并不是一定比深混差很多,其实两者差的并不太多。
48V轻混系统是极具经济价值的轻混系统。首先,改动最小、成本低,可以说基本上不需要改动,不过在电控系统方面还是需要做一些控制上的变化。第二是由于采用低压系统,电气设备增加的成本比较低。第三个是48V的电机控制器的功率原件采用MOS就可以了,一个MOS就10块8块的价格,一个IGBT模块差不多上千块钱,大幅降低了成本。
48V轻混系统对比高压轻混系统,怠速油耗的节省二者基本是一样的,按美国统计来讲,怠速油耗是主要城市工况的油耗,把它节省以后,实际上这两个是基本一致的。第二,在制动能量回收方面,由于48V的电机功率小一点,再生制动能力稍弱,但是也可以节能,可以节省一半左右的能量。第三个是高压混动系统一般伴随着发动机系统能效的改善,48V系统则没有,比起深混来说,节能潜力还是弱了很多,但是成本大幅度下降。
一般来说,48V系统用了30%或者50%左右的成本就起到了深混70%-80%的节能,是现阶段性价比比较好的节能系统,对于业内2020年的节5升的节油目标,现在基本就能做到。但是进一步的目标比如2025年想做到4升,我认为48V系统在那时是不够用的。
还有要说的就是,现阶段吉利对深混和增程式也有研究。从动力系统的发展来讲,个人认为2020年以后插电式混合系统要想达到4升可能会成为主流。因为我始终认为,汽车的电动化绝对不是纯电动化,真正想要实现纯电动化,现在的资源是负担不起的。锂、钴资源比起油的资源要稀缺很多。以前我们把石油资源当成不可再生资源,但自从页岩油、页岩气被发现以后,就已经推翻了石油生成理论即过去由动物尸体变成为石油的理论。实际上石油就是地球上自身带的,任何碳氢化合物在高温情况下就会转化成油。所以从这方面来说,我们每年探明的储量还是高于采油量,而且这还没包括页岩油。
个人认为,今后尤其2025年或者2030年以后,主要还是插电式混合汽车的天下。实际上纯电动汽车最后也是被资源所制约的,根本不可能有长足的发展。其中锂资源、钴资源这些东西,根本不可能造出这么多电池;像燃料电池如氢气制备可以制出来。但如何储存,我们有这么大容积储存氢气设备吗?这些都需要技术进一步研究,我的发言到这里,谢谢大家。