文字实录
2014混合动力车市场与先进电池技术发展研讨会文字实录
  时间:2014年4月22日-24日
  地点:北京京都信苑饭店4层
 
  主持人:女士们,先生们,今天我们开始本次混合动力车市场与先进电池技术发展研讨会,此次大会由中国化学与物理电源行业协会主办,我们欢迎所有的参与者,欢迎所有的演讲嘉宾,欢迎来自世界各地的演讲嘉宾,谢谢大家参加本次大会。
  今天的第一项议程,我想请我们协会的领导人,这次会议的组织者,以及发改委的领导,来给我们致辞,第一个致辞是我们中国化学物理电源行业协会秘书长刘彦龙同志,大家欢迎。
  刘彦龙秘书长:
  尊敬的杨裕生院士、尊敬的田昭武院士、吴卫处长、各位代表,大家早上好。
  首先我代表中国化学与物理电源行业协会及其他主办单位,欢迎大家参加“2014年混合动力车市场与先进电池技术交流会”,也特别感谢各有关赞助单位对本次会议胜利召开给予的大力支持。

刘彦龙秘书长致辞

  汽车产业是我国重要的支柱产业,随着国民经济持续发展和城镇化进程加速,预计未来汽车需求量仍将保持增长势头,由此带来的能源紧张和环境污染问题也将更加突出。今年以来,全国大范围出现雾霾天气,引起了全国人民的高度关注。根据最新的研究数据,机动车污染占到本地污染源的30%以上,因此,发展新能源汽车将成为下一阶段治理空气污染的重点。
  我国节能和新能源汽车产业规划提出的技术发展路线,是以纯电动汽车作为新能源汽车发展的主要战略,当前的重点是推进纯电动汽车和插电式混合动力车产业化,推广普及非插电式混合动力汽车、节能型新能源汽车,提升我国汽车产业的总体水平。在新能源汽车整个技术路线上,虽然我国将纯电驱动、混合动力车和燃料电池车作为未来的发展方向,但是由于政策补贴对纯电动汽车的倾斜,实际上新能源汽车的生产研发仍然是以纯电动汽车为主流。
  根据最新数据,去年我国纯电动汽车销量只有1.46万辆,综合这两年全球销量数据,在国外多个市场中,油电混合车和插电式混合动力车都超过了纯电动车。因此近期,国内也有不少专家呼吁国家要加大对油电混合汽车的支持力度。针对我国城市空气污染、交通拥堵日益严重的现状,也有专家呼吁应该加大推进汽车起停系统,建议将启停系统作为燃油汽车的标配,从而加快我国微混车的市场化。
  今天举办的混合动力车市场和先进电池研讨会,主要也是以油电混合车和启停系统为议题,希望可以给业内人士提供一个交流的平台,一方面让大家了解国内外在混合动力车产业方面的发展动向和最新进展,另一方面也将探讨适用于混合动力汽车发展的电池技术以及最新发展动向。
  目前在混合动力车领域,镍氢电池仍然是全混、中混汽车中使用的主导产品。随着锂离子电池、先进铅酸蓄电池、甚至超级电容器技术的发展,他们也试图进入或已经进入到混合动力车市场。在欧洲市场,铅酸蓄电池目前在微混车系统中已经有了广泛使用,但随着微混车对电池需求的提高,锂离子电池、镍氢电池、超级电容器都有可能向混合动力的方向发展。
  在此,中国化学与物理电源行业协会也希望,通过为期三天的技术交流,能够对我国混合动力汽车产业发展起到一定的积淀作用和推动作用,加快我国混合动力汽车用各种电池技术的快速发展。
  另外,中国化学与物理电源行业协会还将在今年6月18号到22号,在深圳举办第十一届中国国际电池技术交流会和展览会,届时也将会有为期三天的以储能电池和动力电池作为主题的研讨会,欢迎大家参与。
  最后,我们预祝本次会议取得圆满成功,谢谢大家光临。
  主持人:今天第二个为大家致辞的,是风帆股份有限公司董事长刘宝生先生,大家欢迎。
  刘宝生:
  尊敬的各位领导、各位院士、专家学者、各位业界的朋友们,上午好!
  在这春光明媚的时节,我们相聚北京共同研讨混合动力车市场和先进电池技术的发展,携手履行并促进绿色地球的使命,借此机会我谨代表中国化学与物理电源行业协会及蓄电池峰会、代表风帆股份有限公司,感谢各位莅临此次盛会,感谢各团体的鼎力支持。
  随着工业化的发展,全球各地相继引发了资源短缺、水污染、土地沙化、温室效应、生物破坏等一系列环境问题。中国改革开放以来30年的成果世界瞩目,但同时带来的环境问题也日益严峻。近年来,国家从可持续发展战略的高度加大对环境污染的治理,而环境问题也是近两年全国两会议案的大比重议题。正如李克强总理在今年两会上说的,要像对贫困宣战一样,坚决向污染宣战。而大气污染问题,已经被列为中国环境十大问题之首,重度雾霾已经成为国内诸多城市挥之不去的幽灵。
  2008年以来,汽车的爆发式增长圆了许多家庭的梦想,但也让他们品尝到了交通拥堵、尾气污染等一系列社会问题,而能源和环境,也正在成为影响世界汽车产业的两大决定性因素。现在,各国政府和主要汽车厂商,都将环保汽车技术视为未来全球汽车竞争的制高点,以各种新型电池为动力的混合动力、纯电动汽车、新能源汽车等,呈现了多元化发展的态势,也呈现出百花齐放的格局。汽油、柴油以及混合动力技术,混合动力与燃料电池技术等多种技术融合发展,从趋势上来看存在由节能汽车向混合动力车,最终到纯电动汽车的过程。在汽车混合动力系统中,蓄电池扮演着驱动系统主要动力源的角色,包括铅酸电池、锂离子电池、液晶电池、燃料电池等,其中锂离子电池和铅酸电池均为美日德等国电动汽车的研究重点。
  启停系统微混和动力汽车在城市公路状态下,可减少3%到6%的二氧化碳排放,可实现节油8%到15%,是技术相对成熟、具有现实市场推广价值的节能汽车解决方案。现在,欧洲国家正在迅速普及起停系统,到2015年,近80%的汽车将采用这一系统,同时美洲国家也积极跟进,到2016年将有近90%的新车将采用启停系统。
  2013年中国关于加快推进汽车工业转型升级的指导意见中明确提出,要加快发展非插电式混合动力等通用车产品,尽快实现启停系统的普及。在国际巨头合资品牌的引领下,国内的混合动力汽车研究已经方兴未艾。国内外启停系统用电池,采用先进的蓄电池,其具有高功率,长寿命,低温启动性能强劲,通电接收能力好,高安全性等特点,是传统汽车用蓄电池的全新技术升级。中国铅蓄电池行业准确把握了这次产品转型升级的机会。
  风帆股份有限公司2010年完成了启停系统。随着ADM电池技术研发,风帆同时完成了具备批量生产的专用生产线调制投产。2013年3月,风帆又正式通过了德国大众实验室的实验认同,与多家企业签订协议,共同实现微混动汽车的市场化。可以说,风帆已经为中国汽车产业结构调整、以及环保节能减排政策的实施提前做好了充分的准备,此届盛会的主题可谓顺时顺势意义深远。在接下来的三天里,我们将听到来自汽车业、电池业有重要影响的专家们带来的38场专题报告,从不同领域的角度诠释与展望新能源汽车发展愿景。我们旨在通过国内外交流、产业间合作、产学研合作,共同促进电池技术日趋完善,成就混合动力汽车产业快速发展,积极履行企业的环保社会责任,致力还原碧水蓝天的美丽中国,和谐宜居的绿色星球。
  风帆股份有限公司作为本次研讨会的联合承办单位,将与协会通力合作,全方位做好研讨会的组织服务及保障工作,并希望得到各位一如既往的支持与协作。协会今后仍将坚持团结、有益、竞争、发展,为实现企业与行业的共同发展发挥正能量。
  最后预祝研讨会圆满成功,祝各位领导、专家、来宾朋友们身体健康,万事如意,谢谢。
  主持人:今天我们很荣幸邀请到主管政府机构的吴卫处长,他是发改委产业协调司机械准备处处长,大家热烈欢迎他给我们讲话。
  吴卫:大家上午好,很高兴受中国化学与物理电源协会邀请,来参加混合动力车与先进电池技术发展研讨会,首先祝贺这次研讨会顺利召开。
  刚才协会的各位领导也介绍了,这次研讨会的内容确实非常丰富、深入,也能够代表现在混合动力车以及电动电池技术发展一些重点领域和技术的前沿发展热点。因此这次研讨会对促进我国节能与新能源汽车行业发展,加强国际国内各方面的合作、交流,都会起到积极的作用。
  我本人对电池不是太在行,我把更多的时间放在做汽车标准法规方面的工作上。随着我国电动汽车的发展,电池或者说电动电池成为了汽车产业越来越重要的组成部分,所以我通过对标准的研究和交流,也与电池专家、电池标准方面以及电池行业一些业内人士,有了一些交流。随着技术的不断发展,电池的水平、性能都在加快提高。同时,节能与新能源汽车在我们国家也有了更快的发展。我想更多的技术方面内容,还有很多的专家,很多好的报告在后面的研讨会中会提到。我在这里仅结合我们国家节能与新能源汽车产业发展和相关政策做一个简要的介绍和发言。
  大家现在非常关心也十分重视我国新能源汽车的发展。2008年国际金融危机爆发后,为了保持国民经济的持续稳定和较快发展,国务院在2009年初采取了一系列强有力的促进经济发展措施,其中与汽车产业密切相关的就是汽车产业调整和规划。这一规划在当时发挥了非常积极的作用,效果显著。从2009年开始,我国新能源汽车的发展不断加速。汽车产业规划的出台,一方面促进了汽车消费,使汽车产业、规模迅速扩大,在规划发布的当年,我国的汽车产销量一跃成为世界大国。
  除了扩大产业规模、激发市场消费能力外,这一规划实际上也促进了产业结构调整。在产业调整规划中,第一次提出了实施新能源汽车战略的提法,而且当时提出的措施要求主要的乘用车生产企业,要有通过认证的新能源汽车产品。这个相关政策促使很多企业加快了节能与新能源汽车发展,混合动力车也得到了长足的进步。
  2009年,也是在相关部门的组织下,千辆新能源汽车示范应用工作开始启动。到了2010年,应用于公共服务领域的节能与新能源汽车得到示范推广,试点工作扩大到了25个城市。随后,新能源汽车在2010年被正式确定为国家战略新兴产业,并作为国家发展战略的新重点。2012年,国务院发布节能与新能源汽车产业发展规划,在这个规划中,明确了节能与新能源汽车的概念、技术路线、发展目标和主要任务。在这个规划中,明确指出我国目前所涵盖的新能源汽车一共有三类,即纯电动汽车、插电式混合动力车和燃料电池汽车。这个规划对相应的技术路线和发展重点做了非常明晰的界定和很好的指导作用。
  到了2013年,经过总结2009年到2012年示范推广工作,以及产业发展的实际情况,国家财政部、科技部、工信部和发改委又进一步开展了新一轮新能源汽车推广应用工作,并就节能环保汽车推广做了安排。从2013年开始,我国节能与新能源汽车的发展又进入了一个新的阶段。
  回顾这几年的发展,我们取得了很大成绩,尤其是在技术发展和与国际上的产业合作交流方面。到目前来看,作为战略新型产业,我国政府还投入了很大的资源支持新能源汽车产业发展。
  首先是财政政策支持,国家拿出了大笔资金来培育和支持战略新型产业发展,从去年开始从三个方面给予了支持。一方面是新能源汽车推广应用,到目前为止审核了两批大概不到40个城市和城市区域,在推广车型和充电设施建设等方面都有财政支持;第二是把节能汽车政策改为节能环保汽车政策,覆盖了1.60以下的乘用车,这个政策在去年已经推出,但截止到目前,因为技术方面和指标要求方面的原因,暂时还没有发布正式的产品目录;第三是从去年开始做了混合动力客车在全国范围的推广,取得了很好的效果,短时间就达到了5000辆的推广数量。今后,我们还会出台新的举措,让混合电力客车的发展更加受到各方面重视。
  第二,在科技创新方面进行支持。科技部一直把节能与新能源汽车、电动汽车作为研发、攻关的重点专项。2012年,工信部和财政部做了节能与新能源技术创新工程,这一工程至今还在继续加强。如果没有这样的创新和基础科研工作,我们想要取得产业上的技术突破和产品水平提高,还是比较困难的。近年来,国家发改委也安排了几十个项目,来支持重点企业产业化发展和技术改造,其中也包括了动力电池和动力电池关键材料方面,并逐渐形成了产业链。随着国家对财政资金的使用和管理越来越严格,在工业领域的投资会更趋于这种战略性的层面。今后,战略性新兴产业仍将是我们固定资产投资和技术改造产业结构调整方面的重点领域。
  此外,国家还有一些隐性政策也对节能和新能源汽车产业化发展起到促进作用。比如在税收方面,目前对节能和新能源汽车在车辆购置税、消费税和使用税上 或多或少体现了鼓励和促进的政策导向。虽然目前这些政策还不够完善,但今后一定会逐步研究完善。
  在产业政策方面,2011年国家发改委在产业结构调整指导目录和外商投资指导目录中,首先把新能源汽车关键零部件作为了鼓励发展的产业,相关的投资项目企业都可以享受,包括进口设备免税等政策都得到了国家的支持。
  当然,我们在动力电池发展方面也设置了合资股比要求,这个股比要求不仅限于鼓励类产品范畴,实际上也是对投资领域的要求。只要是车用动力电池,其外资项目就要受到合资股比约束。这一点实质上也为我们国家动力电池发展提供了重要发展空间和平台。
  从2013年开始,企业平均燃料消耗量在改变汽车节能制度上也加大了力度。随着平均油耗管理和一系列奖励政策实施,企业开始更自觉、更主动地开发低耗能产品,包括混合动力车,更包括新能源汽车。因为国家在节能油耗指标计算当中,给予了很多的鼓励性措施。
  对于一个新兴的、不成熟的产业来说,在市场上还不能完全发挥作用,因此在这个阶段,政府的参与和支持都是必须的。各个国家,特别是工业发达国家在对待节能新能源汽车方面都有一些共同的做法。中国发展新能源汽车不仅面临着传统能源结构问题,也就是如何减少对石油的依赖度,还涉及了能源安全问题,近几年来,大家越来越感到城市环境污染的紧迫要求。这两点都关系到国家发展的重要领域,也是关乎国计民生的重要战略。
  从能源环保角度上讲,汽车产业发展趋势是在动力系统上出现新的革命。新能源汽车现在都在抓紧这方面推进,而且产业化步伐在不断加快。在最近的北京车展上,我们可以看到越来越多的汽车生产企业,在新能源汽车技术上越来越成熟,进入市场的产品越来越多。如果不在这个领域抓住机遇加快发展的话,中国汽车产业仍将会被当作国际汽车产业的附庸或者仅仅是制造基地而已。对于国家来讲,一个重要的支柱产业不应该只是一个制造基地,而应该是一个研发创新能力很强的,带动性很强的产业。所以从长远的产业发展角度看,在座的汽车企业和电池企业都将肩负着艰巨任务。
  在近几年的发展中,我们也看到了一定的成绩,但存在的问题依然很多。从整体上来看主要有以下几个方面的原因:
  一是国家战略非常清楚,但推动战略的实施机制和组织协调还不是特别理想。大家可能更多地在各个方面实践,但整体上缺乏有机协调,这方面还需要加强统筹和组织协调。
  第二,从政府层面看,现在各地积极推进新能源汽车,包括节能汽车推广,但还是出现了市场分割、基础设施不利,因此推动缓慢也影响了整体产业发展。
  第三,从企业层面来看,很多企业在研发和技术进步方面还赶不上国家战略的要求。目前企业竞争力能够在市场上满足市场要求的产品还不是很多,所以从数量上看,我们无论是混合动力汽车、纯电动汽车,还是插电式企业,从累计数量上看,还是不太理想,希望最近几年能够加快步伐。
  目前我们国家公交汽车发展还是比较快的,在各个城市都是发展重点,今后也应该是发展的重点领域。最近国务院有关领导先后召开两次座谈会,专门给各部门下发文件,提出了十多项近期要落实研究的工作,其中包括组织协调、政策、技术等多个层面。相信从下半年开始,一些相关的政策将会得以陆续完善。
  结合今天的议题来看,其实国家和市场对混合动力车并没有太多争议。因为混合动力车有很好的发展技术路线,在节能层面也有很多技术选择,包括在小型化、高效发动机研究上,汽车企业也有发动机创新等突破。虽然新能源车在未来的发展并非只有混合动力一条路,但混合动力车是一个非常有效的、具有优势的技术。今后混合动力车的发展,更多要面向市场、降低成本,促进市场的多元化、多层次。
  混合动力客车在我国有很大规模的应用前景。不论是插电式、应用电池、还是使用超级电容装置的,国内自主创新产品和动力系统都在不断涌现。不论哪种装置,其技术路线都有研究和应用价值。但是目前来看,客车作为我国应用量大、产业基础好、自主创新能力好,应该作为发展的首要重点。
  另一方面,起停技术还是应该加快普及。去年研究相关政策时,发改委曾提出对节能汽车应用的快速起停装置应该给予支持。同时,起停技术能够带动相关零部件的技术进步,是个很好的发展方向。从市场角度来看,很多国家的起停技术普及率已经达到40%甚至更高。随着规模不断扩大、成本降低,起停技术产品也会越来越多。
  目前,我国在深度混合动力,特别是乘用车研究方面还需要从技术上加强创新,尤其是汽车层面的研发。现在,一些企业的产品已经进入市场,这是一个很好的进步,但还将面临很多技术考验和市场竞争,希望今后有更多企业能在这方面有新进展。
  从政府角度来讲,动力电池是新能源汽车战略的基础,因此不管从研发还是投放角度看,动力电池行业的发展对整个新能源汽车行业都具有举足轻重的作用。随着技术的不断创新和企业在这方面主体作用的进一步发挥,提高产业集中度和竞争力变得非常重要。
  从国外进展来看,未来需要有一些更具实力的电池供应商和更成规模的供应商,将来电池企业将作为新能源车的重要零部件企业来存在,成为纯粹的供应商或者系统供应商,一定会有更好的发展前景。从电池的安全性、可靠性和降低成本角度看,应该说电池企业在未来还有很大的发展空间,还有一些研发和创新工作要做。
  从这次举办混合动力的研讨会来看,行业协会在发挥主体作用方面应该还是有很大的积极作用的。今后协会在市场经济体系建设中的作用会越来越强,越来越重要。对协会来讲,要首先研究、了解行业情况和重点问题,同时对提出政策、向政府提出政策建议、或者是提出行业发展设想。同时要对企业更多地做好服务、维护企业利益。
  随着我们国家建设体系的不断深入,政策走向也会更加明确。一个是在市场机制下企业层面的竞争和合作,在市场竞争资源配置下共同促进产业发展;另一方面是行业协作,由行业协会组织大家就共同利益进行合作交流;而政府则会逐步弱化对经济领域的干预,逐渐转变为注重法制化。目前在电池产业的发展和监管层面,法制仍然是比较薄弱的环节,虽然提出了动力电池准入管理制度、行业监管措施,但到目前来看更多地仍处于研究层面。如何让电池产业和汽车产业更好地协调发展,如何更好地维护社会公众利益,保障安全可靠性,这些都是今后工作中会遇到的问题,希望协会能有更多积极、建设性的建议。
  以上仅代表我个人的观点,希望大家批评指正,谢谢!
  主持人:刚才吴处长对中国的混合动力汽车,新能源汽车,包括政策研究,整个方面做了非常详细的介绍,我想总的来说电动汽车,它能不能发展好,电池是非常关键的因素,像吴处长刚才讲,如果没有电池,所有的新能源汽车几乎无从谈起,电动汽车又是电池一个载体,今天我们请到了国际上著名的汽车企业,也请到了一些行业的专家,包括电动汽车关于电子部件的国际公司来给我们做精彩演讲。
  新能源汽车发展过程当中宝马公司在各方面推进力度还是非常大,发展也比较快,下面我们有请宝马集团Sinan Karaburun先生,他演讲的题目是宝马电动车发展之路—由微混车辆走向纯电动车辆,有请。
  宝马集团Sinan Karaburun:
  女士们,先生们,大家好,我叫Sinan Karaburun,来自宝马集团。很高兴今天能够来到这里,向大家介绍宝马公司在混合动力车方面的一些研究。
  5年前,我加入BMW的研发团队,此前我是宝马公司的零部件工程师。2014年1月,我来到了北京,来到宝马的动力实验室工作,我和我的团队现在共同推进一个大学项目,做标准化的工作,今天要谈的主要分为三个部分。
  第一点我想讲一下历史问题,谈谈宝马要进行电动车建设项目的动机和内在的驱动因素,还有我们从历史当中吸取了哪些教训。第二点,我想与大家探讨一下动力学的问题,看下整车的效率动力学和结构,以及宝马在混合动力领域的战略。第三,我要讲一下电池问题,主要围绕混合动力车对电池的要求,以及要面临的挑战。宝马的客户有什么样的需求?宝马将面临怎样的挑战?未来还有哪些部分可以更加优化?下一代电池的安全性如何把控?稍后我都会讲到。
  历史问题
  1881年,在法国的巴黎GustaveTrouve建立了第一个三轮电动车,包括乘客在内的整个重量只有160公斤,它有70牛米,共有12个电池绑在车后面。对于GustaveTrouve来说这是神奇的一年,但最终却失败了,因为这些电池只能让车开上26公里。几乎在同一时期,奔驰发明了内燃机汽车,并且申请了专利技术,这项技术可以让车跑上更长的里程。这就是第一辆电动车的终结,非常不幸。
  到了1972年,宝马公司生产出了第一辆电动车,用于慕尼黑运动会上为马拉松运动员开道。这些电池在当时是非常先进的,主要使用了铅酸技术,根据当时的设计要求,里程可以达到45公里,目标就要希望能够覆盖整个马拉松全程。同时也是对外传达一个信息,BMW已经开始了一个新里程,就是发展电动车技术。在此后的40多年,随着电气化进程的发展,这辆车经历了一千多种类似的样子,发展成了现在的宝马i3。未来,宝马还会开发多种驱动系统来满足不同的标准和要求,比如里程要求,混合、插电混合、传统驱动系统等,所有这些在未来都有可能。下面重点为大家讲解一下宝马i3。
  在宝马i3的设计层面,我们融入了全新的概念。在过去的40年里,我们不断做出改进,让宝马i3拥有更好的、更宽敞的内在设计,翻开了电动车的新篇章。此外,宝马i3的混合动力共经历了三代电池技术。第一代现在已经在大批量生产,未来随着电池技术的发展,将会使得整车都可以完全用电来驱动。此外,宝马i3使用双涡轮动力机,在各种情况下都可以适应。
  BMW降低燃料战略
  BMW的节能战略从2007年开始制定,发展至今共有39种不同的车型。在发展过程中,宝马一直致力于降低车的二氧化碳排放。我们的目标是到2020年,二氧化碳排放要在现在基础上再降低25%以上。现在我们有最好的混合动力车型,未来我们还将进一步提高技术,降低燃料排放,提高节能效率。
  宝马的驱动因素
  现在我们面临着交通压力、环境压力和社会压力,宝马希望自己能够制定更好的可持续发展战略。这意味着对新车的服务过程中要降低资源消耗,进一步降低汽车燃料。随着城市发展的越来越大,对汽车的监管以及经济等因素,燃料越来越便宜,但是资源也越来越少,最终我们到了某天可能会没有燃油可使用。
  从文化层面看,我们想承担更多的社会责任。现在一些新的客户需求也在不断变化,比如有的客户自己就不想买对空气造成污染的车,想减少二氧化碳排放,承担起自己的社会责任。现在北京的空气污染越来越严重,空气指数也成为了越来越重要的话题。随着电动车的进一步发展,我们想让蓝天重新回来,这也是宝马最主要的驱动因素。
  另一个驱动因素就是宝马的企业文化。在宝马集团,我们经常会讲到道琼斯指数的发展,从2005年开始讨论可持续发展指数,我们要看看自己的创造性标准,包括采用碳纤维材料、采用新能源、发展新车型、融入新概念,这些都是宝马会考虑到的因素。
  宝马在新能源汽车的设计方面注重电池重量的把控,采取了智能化轻量设计,这是我们的战略规划,提高效率、增加续航里程。通过采用新材料,做了很多不同材料的集成,确保电池重量降低。现在宝马i3使用的材料,都是100%可再生纤维。包括能源也都尽量使用可回收再生的,比如我们回收的聚丙烯,对于碳排放来说,可以降低汽车排放的50%以上。正是这些可再生能源,构成了宝马i3的设计理念。
  从节能方面看,宝马在动力、零部件研发等多个方面都会做考虑。宝马的电动电气化非常高效,节能效率能达到90%以上,另一方面宝马的汽车有很高的扭矩,用户能得到很好的驾乘体验。另外,宝马有封闭发动动力组成系统、直接充电技术、风能技术等,我们在实际运用中会组合使用这些技术。比如我们可以把空气动力进行转化和储存,形成很好的汽车启停系统,降低燃料消耗和排放,这对汽车来讲有非常好的用处,尤其是在交通堵塞的时候可以节约能源。
  现在宝马使用的是碳氢技术,可以降低车的重量,并让车身更好抵御风的阻力。这种空气动力学可以提升燃料的燃烧效率,是非常好的驱动。未来我们还会向客户提供个性化定制服务,满足客户的不同需求。比如刹车、回收电力的储存、与导航系统的连接等。
  宝马电池技术
  宝马开发电池技术的一个重要目标是降低成本。在电池生产过程中,充分考虑电池的大小、规格等因素,形成标准化,从而降低经济成本。成本的降低对于打入电动车市场非常重要,现在德国、美国在这方面业都有长期的规划。
  通过改变材料、改善工程学,宝马不断降低单体电池的体积。通过增加电池填充能力、降低隔膜、增加活性材料等方法,改善电池能量密度、提升安全性能、提高电池寿命。
  宝马通过开展电动汽车锂离子电池研究、发展电动技术、进行内部零部件生产,不断优化电动驱动系统。在新技术方面,宝马非常注重基础研究,希望能为电动汽车行业做出贡献。
  主持人:感谢Sinan Karaburun先生的精彩讲解,内容非常丰富,由于时间关系就不再提问,我们以热烈的掌声再次感谢Sinan Karaburun先生。
  下面演讲者来自通用汽车公司技术专家,他发言的题目是先进电池技术—GM车辆电动化的关键技术。
  通用汽车公司技术专家Roland Matthe:
  女士们,先生们大家好,我是Roland Matt,来自德国。今天我代表通用公司发表演讲。
  我在通用公司工作了25年的时间,工作内容是生产电动车用电池,包括从最早的镍铬电池到新一代的电池。同时我也致力于推动通用汽车的电池系统工作。今天我主要会给大家讲解通用汽车电气化方面的问题,不同电气化阶段的电池、不同电容质量的电池、高能量电池等,如何完全由电池驱动电动车。
  随着全球燃油经济发展和温室气体排放,逼着我们必须在2020年之前做出巨大的减排进度,也就是要降低化学能源的使用,这对汽车工程师来说是一个巨大的挑战。现在很多国家都对此制定了相应计划,比如美国加利福尼亚到2015年要降低80%二氧化碳排放,主要就是指交通方面。
  GM在电气化方面主要是做电气一体化和电池技术,注重如何把电池和电动车更好地结合在一起。氢电气化有很高的发动机支持,有了混合动力车和插电式混合动力车,可以降低大约30%的燃料消耗。增程式电动车可以降低80%的石油消耗,是可以对减排产生巨大影响的一种车。
  通过电气化,可以降低燃料消耗,并且可以采用可再生能源替代燃料。GM现在采用三种不同的电池,第一个是起步电池,主要使用铅酸;第二是动力电池;第三是能源电池,在几秒当中就可以很快充电,比如起步需要的80毫安,只需要半秒就可以实现。考虑到用户的需求,汽车在停止的时候,相应的计算机系统会启动,风扇不会受到损害,系统需要有更可靠的电池供应系统来提高汽车的稳定性和安全性。此外,GM在回收方面也做得很好,尽力做到安全、高效、绿色。
  2013年,GM的市场规模大概是190亿,其中铅酸电池占到50亿,到2020年这一数据肯定会更高一些,混合动力车市场规模要更大一些。GM曾经对法国市场做了分析,法国是非常好的电池市场,未来将会进一步跟进。对于电池,我们有不同的镍电池、铅酸电池和锂离子电池,在应用中会考虑对电池需求量是多少,尽量降低电消耗,降低体积,这些都是与电源有关的问题。
  今后的技术路线会围绕锂离子电池,研究更加高效、更大功率的电池。随着空间技术的发展,GM对电气化有了更多选择。1987年通用把用于飞机的材料用到汽车上,1999年研发概念车,工程师使用了耐高温材料。
  现在通用已经使用有很好牵引的高功率电池,与铅酸电池相比有很好的动力,降低成本和电池体积,并且可以耐高温,很好地提高了性能,未来肯定会有更广泛的应用前景。
  GM有全球的、非常国际化的团队在做电池研究,共同推动电动化方面的解决方案。未来还有一些领域要加强,比如要用更小的电池、更轻的电池、保持低温、追求更好性能等,都会加大电气化方面的挑战。
  最后,我祝本次大会能够成功举办,谢谢。
  主持人:谢谢Sinan做精彩的演讲。最近一段时间,我很有幸参加了欧洲电动车一些计划,在欧盟电动车里面主持了一些会议,牵扯到了电动车。下一个演讲者就是田昭武,中国科学院院士,厦门大学教授,他演讲的题目是试论当前汽车动力源的电动化形势。
  中国科学院院士,厦门大学田昭武教授:
  大家早上好。下面我从电动汽车的整个形势谈一些自己的看法,大家有问题可以向我提问。
  现在汽车市场的趋势是从燃油汽车逐渐向纯电动方向发展,从传统的燃油电池,到蓄电池,再到纯电动,是一个复杂的过程,不能一蹴而就。
  混合动力车
  早些时候环境还没现在恶化的这么严重,我们就已经开始做混合动力汽车研究。从全世界来讲,石油危机也促使政府对企业提出节能要求,让企业想办法改进。
  现在纯电动汽车的蓄电池水平还只能适应短程,还达不到三四百公里以上的水平。燃油汽车以一个发动机作为一个单位的动力源,汽车在市区里经常要开开停停,单个的电源不论是功率还是在回收方面都很不利,在此情况下节能汽车应运而生,这就是电动化的起步。
  在市区行车一般有四种情况,一种是平均功率并不大的状态,这时需要比较小的功率;到了启动、加速、爬坡等状态下,需要大功率;制动、刹车的功率也很大,但这个时候用的时间很短,只有几秒钟;还有就是遇到红灯的时候,本来是零功率,但为了等待的需要以及红灯后马上要启动,这时候一般汽车都没有熄火,这种情况下燃油效率是最差的,污染也是最大的,这个问题在城市汽车尾气污染中占了非常重要的地位。
  汽车动力源本身的需求是多元化的,有的功率比较小,有的功率比较大,有的零功率,有的负功率。这也就引发了一个问题,汽车动力源应该是多元化的。比如燃油汽车,燃油发动机的第一个问题就是负功率不能回收,在城市拥堵情况下汽车需要经常制动,这需要很大的动力,怠速不熄火会造成很严重的污染,同时也非常浪费汽油。现在为了追求汽车性能,让汽车在几秒内可以加速到50公里每小时或者100公里每小时,使得汽车的排量越来越大,功率也越来越大。如果用单个动力源的话,燃油汽车很难克服这个问题。
  反过来看节能汽车,这一点就相对容易实现了。节能汽车主要解决汽车频繁启动的问题,也就是启停问题,在汽车怠速的时候会让汽车熄火,既节约燃油也可以减少排气污染。
  对于厂商来说,混合动力车的特点更接近现有的生产基础,现有燃油汽车的生产设施在生产纯电动汽车的过程中很多都用不上,但混合动力车的变化比较小。而对用户来说,混合动力车的使用方法与燃油汽车差不多。现在纯电动的市场和出品的车型都还比较少,如果混合动力能在一段时间替代单纯的燃油汽车,对环境保护也可以做出很大的贡献。虽然每辆车减排量和节油都不是很多,但如果总数很大,就能看出来很好的节能效果。
  现在的混合动力种类也比较多,微混、轻混、插电式混合动力等。
  混合动力车对蓄电池或者超电容器的依赖可轻可重,如果是插电式车依赖就会比较重,那么在产业化过程中电池就会成为一个重要关卡,电池价格高、依赖程度重,推广起来就会越困难。另外基于现有的市场基础和用户使用习惯,混合动力车可用于普通的私家车和大企业。从节能环保的角度讲,现在纯新能源汽车保有量少的情况下,混合动力车作为过渡产品,存在的时间会相当长。
  总体来讲,混合动力车的量在上涨,但如果长期停留在这个阶段,环境问题还是不能解决,因为混合动力与普通汽车相比也只能节能30%左右,长远看来还是要开拓零排放、零耗能的新能源汽车。
  纯电动车
  纯电动车是指以蓄电池为一个单一动力源的汽车,已经被国家定为“十二五”战略新兴产业之一。既然是新兴产业,它的出现必然会遇到很多新问题,甚至遇到争议、质疑。
  纯电动车目前有几个细分市场比较好。电动公交车和低端短程的电动车,目前在山东、河南一带有很多,市场反馈也很好。还有一些高端产品,反馈也很好。
  轻型短程低速电动汽车可以用铅酸电池,也可以用锂电,产销两旺,市场相当大,主要是因为管理部门做了很多工作,包括杨裕生院士等专家也多次呼吁推广。
  电动公交车在很多城市推广得很好,有的城市在一年内增加了1000多部电动公交车,电动公交车由市政统一管理,包括电池的充电、放电,因此电池寿命会比较长。虽然短期内看投资比较高,但通过节油节电,成本会降回来。同样道理,出租车公司也可以借鉴这一模式。
  高端车领域毕竟市场容量比较小,其核心的瓶颈在于动力电池、效能、成本、寿命等问题上。
  但是,目前最大的细分市场——普通私人轿车,其市场份额在实际上反而是最小的,因此在战略层面上一定要攻克问题。目前主要的难题和问题在于,对于私家车来讲电动车的续航里程比较短,只有三五百公里;第二,电池充电难,快速充电对电池寿命不利,而目前的电网普及不是很好,在有的地方充电不方便;第三,电池寿命短、价格高,折旧成本太高。
  总体分析来看,混合动力车引入了第二动力源,电池使用少,更容易推广;电动汽车如果能够得到政府支持,充电有保障,推广也很容易;目前推广难度最大的是私人轿车领域,希望今后能够把这一领域也攻克下来。
  汽车多元化的动力源
  汽车的动力源不止只是燃油,电动车可以用蓄电池、超级电容器、增程式发电机等。
  增程式发动机与混合动力不一样,它的输出功率和扭矩是固定的,效率很高。蓄电池又与增程式发动机不一样,它有自己的一些优势。日常在上下班路上的里程大概占到总里程的80%左右,这种情况下只需要用蓄电池,基本可以达到零油耗、零排放。在非经常里程占到总里程的20%这种状态下,燃油和用电差不多可以各自达到50%,因此实际油耗大约只有20%×50%,大概是10%。因此综合计算可以得出,增程式发动机的节油率还是很可观的。
  汽车蓄电池需要脉冲功率越高,就要做得更薄、更细、比能量更小,因而寿命也会更短、安全性更差,超级电容器恰恰可以补充这种不足。比较形象地来讲,如果使用纯蓄电池,一方面需要蓄电池组要多,另一方面汽车能行驶300公里就已经很困难了。但如果使用增程式发电机,里程会缩短到50或者60公里,电池使用的少,增程式发动机不能提高到很高功率,这时候有超级电容,可以分担功率、改进能量型电子,而且可以回收电池能量。因此,未来普通私人轿车应该结合这三种动力。
  主持人:谢谢田院士,田院士给我们做了一个很好的总结。可以利用这个机会大家可以提问。
  现场嘉宾:田教授,我想了解一下超级电容的特点和发展方向。
  田昭武:普通的电容器只能在表面上充电,内部用不到,而且能量比较低。如果把它做成一种新的超级电容器,就可以靠内部溶解的反应物来储能。与蓄电池相比,超级电容器内部大部分是氧化物,离子很难扩散,而且速度不能快。
  现在的电池寿命大概是1000次,而超级电容器是把活性物改在内部,经过充放的结果还是在溶液里,不论怎么充放,内部的碳是不会变化的,因此寿命很长。在实验中我们曾做到17万次充放,最大功率达到4千瓦/公斤。
  现在脉冲的功率电池就属于超级电容器,虽然容量比蓄电池少,但功率很大。现在,超级电容器在美国、日报、欧洲都有专利。
  主持人:大家谢谢田先生给我们做的演讲。我们下一个演讲者是48V系统发展—构建与意义及其电机驱动应用,英飞凌科技(中国)有限公司,演讲者是Richard Zhu。
  英飞凌科技(中国)有限公司Richard Zhu:
  英飞凌科技(中国)有限公司是一家半导体公司,在北京有新能源汽车实验室,为合作伙伴做前期研发,保证他们在真正研发过程中少走弯路。今天的演讲将专注微混到轻混之间48V这个比较新的系统。
  今天的议题主要围绕以下方面,第一,48V是怎么来的,它的市场驱动力在哪里;第二,针对48V做一个定义,或者说它的专门标准;第三,48V在整个车里面的构架在哪里。
  48V的市场驱动力
  48V的市场驱动力实际是整个全球的趋势,全球都在朝二氧化碳减排的方面发展,中国的形势也是如此。
  有了市场驱动力和减排目标后,我们着重研究使用怎样的措施来达到节能减排的目的。从我们的汽车生产商角度看,成本也是很大的考量。目前国内的传统汽车在二氧化碳减排的成本上还是有一点优势的,未来一些减排技术对发动机的设计要求可能会更加复杂。而电动车领域不同的减排有不同成本,不同时间、不同系统都会有影响。
  48V系统的主要驱动力最早来源于12V启停系统,12V系统的减排力度相对比较弱,因此我们又研究了其他办法。高压的混动成本很高,不论是从元器件角度、系统开发,还是检测系统,成本都比较高。在这种情况下,我们逐渐想到了48V,也就是将12V的电气化做了一部分,用电的方法让车动起来。目前来看48V对燃油减排的贡献率,或者说二氧化碳减排贡献率可以达到15%,实际上可以更高。此外从整车效率角度讲,48V除了节能减排目标,还要带来电驱动能力,通过电的方法让整体动态效益更高。
  从客户反馈数据来看,48V在汽车不停的状态下,初步估算通过启停办法使用油耗大概在3%左右。48V可以比12V获得更大的自动回馈,从2千瓦或者3千瓦变成10千瓦。在汽车匀速运行、整个扭矩系统达到60公里甚至更好的时候做巡航,可以带来额外的省油空间,数据大约是15%左右。
  48V最早由德国公司发起,最早是德国五个品牌,宝马,奔驰,奥迪,保时捷和大众,还有一级供应商。
  英飞对48V的定义是12V的补充,以前做过42V系统,走的是电气化道路,从燃油消耗角度看,是把高功率的东西放入48V体系中,而且48V在整体设计上更为简化。从电压角度看,48V是正常的工作区,更高或者更低都不是它的工作区。
  现在德国、美国都有48V方面的计划,国内的比亚迪、上汽也在做相关的调研和测试。比亚迪在2012年8月已经开发了48V电池系统。
  48V的标准及构架
  目前来看10千瓦甚至15千瓦的启动力比较主流,常规使用的是锂离子电池,48V从安全角度和功能角度可以达到第一,保证在任何情况下自身是电气隔离的,不会把原来的12V打破。从整车用电情况看,功率越大对节能减排影响越大,因此48V的省能、省电空间更大,整体效率也会比较高,带来的整体驱动能力也更强。尤其是在高速公路上保证基本巡航的时候,更加省油。
  英飞作为半导体公司,特别希望与合作伙伴一起开发,让半导体也成为节能减排环节中的关键因素。
  12V如果做开发,不会考虑太多电压问题,而48V目前有一定的标准,因此其开发对整个生态的利益比较长久,更加节能减排。另外,48V可以用电子开关,耐压性更好,热效率也相对好一些。
  以上就是我今天要与大家分享的48V的系统构建及介绍。谢谢!
  主持人:我想大家肯定有很多问题,对48V的体系,其实这个真是一个很不错的体系。我们可以用午休时间或者是其他时间跟有关专家交流。
  主持人:咱们下午研讨会继续开始,感谢各位代表参与,发展趋势,包括对于电池发展趋势我想会有一个比较深入和深刻的了解。上午4位代表做了很精彩的演讲,我想无论是从车,从电池发展趋势在座各位了解了很多。下午我们在车和电池方面继续发表演讲。
  下面我们请长安新能源汽车有限公司的陈平总工程师介绍一下长安混合动力车技术开发进展及战略规划。
  长安新能源汽车有限公司陈平 总工程师:
  长安新能源汽车有限公司在节能、电动和混合动力方面都有研发,今天我主要讲一下长安对混合动力车的看法以及我们的产品技术。
  混合动力车发展趋势分析
  现在汽车产业发展政策,尤其是节能减排政策已经从政府引导演变为法规、强制执行。从2001年起,国家就开展了对下一代汽车技术的研发专项支持,经过十几年发展,国家对汽车产业的发展思路由原来的引导管理演变为通过“油耗法规”强制企业发展。《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》、《节能与新能源汽车发展规划》、《乘用车企业平均燃料消耗量核算办法》的发布,宣布我国汽车产业正式进入“法规强制”发展阶段。
  2013年8月,国务院发布的《关于加快发展节能环保产业的意见》指出,节能环保产业产值年均增速要保持在15%以上,到2015年总产值达到4.5万亿元,成为国民经济新的支柱产业。这也为我国汽车产业的发展指明了方向。
  随着产业发展,汽车产品电气化转型升级成为企业的必然选择。汽车企业必须开发和推广电动汽车技术,持续降低企业平均油耗,才有可能不被政府限制和市场淘汰。企业努力推广混合动力技术,提速“纯电动技术”的研究,将是汽车产业转型升级的必然。
  从世界范围来看,各国平均油耗逐渐降低,2020年电动汽车销量将占到34%,其中混合动力占比29.79%;2020年,中国平均油耗将达到5L/100km,预计电动汽车占有量将超过39.62%,其中混合动力占比30%以上。
  从历年情况来看,我国混合动力汽车产量在2013年占比提升了41个百分点,产量上比2011年增加了584%。从2013年4月以来,进口混合动力车型逐渐升高,由4月份的17辆,迅速增加到8月份的1854辆,远超国内产量。同时,国内主要汽车企业将陆续推出多款电动汽车,其中,混合动力约17款,纯电动5款。数量上集中在2013年底。
  长安的发展基础
  长安一直做基础原理样车的研发以及工程化准备。到2009年,长安第一辆自主混合动力车——长安杰勋上市,开始逐步进入市场化的阶段,这里包括混合动力车上市,包括电动车的上市。
  长安在新能源汽车领域通过这10年研发积累了不少经验,其中很重要的一点是开发了流程体系。因为要做好产品,一方面是看能力,另一个就是要有研发体系的支撑。现在长安的研发体系相对健全,在国内领先。
  长安的混合动力研发体系以重庆基地为中心,以长安新能源公司为载体,统筹五国研发资源,利用千人计划专家及海外专家、博士等人力资源,以长安CAPDS开发流程为牵引,发挥长安产品开发5+1能力优势,自主开发具备完全自主知识产权的混合动力汽车产品。
  从技术能力方面看,长安以电机控制作为整车厂最核心的地方,因为它是所有的零部件集成的技术。截止2012年,长安已完全掌握新能源电机系统9项核心技术,掌握电磁场分析、匹配集成及标定匹配技术,达到国内先进水平 。持续降低质量问题率和研发成本,缩短开发周期,完成打基础、铺平台工作,支撑长安电动汽车发展战略。
  在混合动力研发能力方面,长安突破了中混轿车研发与产业化过程中的关键装备制约,搭建了完整的开发试验评价体系600余项,自主研制了可支撑中混轿车技术研发及产业化的系列试验系统,保证开发质量。此外,长安还自主开发混合动力电池系统1000小时寿命方法、混合动力总成400小时可靠性试验方法、HIL自动测试试验方法,提升产业化产品可靠性、整车4万公里道路可靠性和10万公里用户道路适应性。
  长安混合动力产品成熟度
  长安汽车从2002年至今,已推出杰勋HEV、志翔HEV、CX30HEV、逸动HEV等多款产品,在重庆、昆明、南昌、杭州等20多个城市示范。累计销售2800多辆公务用车、出租车、私人用车,累计行驶里程已超过9000万公里。
  此外,长安还致力于探索新能源示范运行售后保障模式,助推产品改进。比如将新能源车完全借用常规汽车售后渠道,由4S店执行维修服务,总部成立专职团队,提供24H技术支持和备件保障,提高售后响应速度;由专用备件厂家直供4S店,并采取拆分维修、循环使用,维修成本降低60%;成立专职改进团队解决售后质量问题。
  长安混合动力技术发展路线和思路
  混合动力是长安当前的一个市场重点,通过积累过去的经验,长安的产品成本在逐渐降低,能够满足客户需求,占领更多市场。区别于纯电动汽车的运营模式,长安在混合动力车市场上更注重产品规模化发展,提高油耗贡献率;加大产品研发力度,加快新品上市步伐;稳步推进合资合作步伐,搭建零部件产业链;以精益化管理为核心,助推新能源汽车事业发展。
  从产品路线角度看,长安也经历了弱混、中混、强混的路线。从降低油耗角度分析,长安在发动机上做了很多工作,使得油耗达到8.13的水平。再加上制动能量回收这种可调节的能量回收系统之后,一直到增程式插电式,再到最后的纯电动,通过一系列的对油耗贡献度分析,体现了“电”在车的驱动里面逐步加大的趋势。通过平台的开发和移植,优选技术路线,2020年前将实现长安混合动力汽车的规模化快速发展。2020年后逐步推进纯电驱动技术的应用,实现低油耗向零油耗的转变。
  长安产品实施方案
  长安自2009年实现了第一款混合动力产品“杰勋HEV”产业化以来,陆续推出了志翔HEV、CX30HEV等具有代表性的第一代混合动力产品,实现了多车型批量推广。
  新一代混合动力系统相比第一代,驾乘更舒适、电化程度更高、燃油消耗更低。产品“逸动HYBRID”定位为“低油耗、节能环保的家用兼顾公用中型轿车”。新一代产品采用了一些新技术,包括能量回收系统采用了机械制动和电制动可以调节的回收系统。另外我们电机,ISG电机+无极变速 + 双质量飞轮 = 舒适的动力传动,通过策略匹配,使ISG电机和发动机动力输出与整车动力需求达到理想的匹配效果,整车的燃油经济性和动力性得到提高。
  另外,新一代关键零部件产业链也更有保障。比如说电池系统,长安现在的电池管理系统完全由自己设计,但本身的硬件生产是合作伙伴进行代工,控制系统完全实现了自主设计,联合开发模式。
  第三代混合动力系统在第一、二代平台为基础上,突破纯电驱动、机电耦合、全系统匹配优化等技术,完成了技术的全新升级,计划在2016年完成产业化开发 。
  对国家政策的建议
  首先针对第三阶段25%到35%以上混合动力车,长安公司建议还是能够给一些补贴,因为现在对混合动力车补贴基本没有,或者是很少。混合动力车毕竟是产业化的东西,需要国家给予长期支持。另外对这种混合动力车是否能够给一些购置税的减免,这也是一种支持。
  第二,公务车采购近中期推行向中国品牌非插电混合动力汽车的倾斜政策,并强制制定采购比例下限。
  第三,及时启动对非插电式混合动力汽车、关键零部件系统龙头企业,给予产业化研发应用支持,即节能汽车创新专项的实施。
  我的演讲就这么多,谢谢大家。
  主持人:谢谢陈总。大家可以提问,看看谁在哪些方面可以跟长安做一些合作交流的。
  嘉宾提问:长安对混合动力车的开发用的都是镍氢电池,针对锂离子电池有什么举措吗?
  陈平:到目前为止,长安的新能源汽车用的都是镍氢电池,做的是重度混合动力车。我们认为使用锂离子电池是一个趋势,而且能量密度和功率密度平衡也做得很好,已经符合混合动力车的需求,尤其对于插电式混合动力车是个很好的选择。未来重度混合动力车肯定是用锂离子电池,中度目前是用镍氢电池。
  主持人:下一位有请一汽技术中心的杨兴旺,整车性能开发主任,中国第一汽车股份有限公司技术中心,关于一汽混合动力汽车技术路线及研究实践,大家掌声欢迎。
  中国第一汽车股份有限公司技术中心整车性能开发部 杨兴旺 主任:
  今天我的演讲共分为四个部分:混合动力汽车技术发展背景;一汽混合动力汽车技术路线;一汽混合动力汽车技术开发;一汽混合动力汽车产品开发。
  混合动力汽车技术发展背景
  我国现在环境污染很严重,尤其是北京的雾霾天气污染,是使得国家下决心生产新能源汽车决心的主要驱动力。第二驱动力在于我们国家石油能源的紧张。我国2013年石油进口率已经超过了57%,大大超过了国际能源安全警戒线。同时我国石油储量也比较低。第三个驱动力,也是从市场角度来分析,我国每千人的汽车保有量正在急剧增长,二氧化碳排放压力带来的形势更加严峻。
  基于以上几点原因,国家把新能源汽车作为国家战略新兴产业之一,也制定了节能与新能源汽车发展规划,到2020年油耗目标要达到5升每百公里。
  从企业角度考虑,目前最主要、最直接的驱动力就是国家的油耗法规。整车厂会更多考虑如何满足国家的措施,比如做成混合动力车后,油耗会有一定下降,但整车的成本会增加,所以如果所有车型都要达到5升每百公里的标准,难度比较大。对于1400公斤以上的车,如果单靠混合动力来达到5升的目标,压力会更大,因为车越大,想达到国家目标值就会更困难。
  一汽混合动力汽车技术路线
  现阶段一汽制定的蓝图战略是要将传统动力低碳节能技术和新能源汽车技术并举。发展原则是要以油耗法规为导向,同时满足市场用户的需求来做新能源汽车。由于新能源汽车的发展会受到电池技术成熟度的限制,因此一汽也会考虑电池对环境的适应性。
  一汽在混合动力路线上选择的方案也经过了大量分析,最终选择了深混路线,不但节油效果明显,还可以进行扩展。一汽从2000年左右开始做双电机的深度混合动力系统,目前在做第二代产品,将驱动电机放在了变速器的前端。
  一汽混合电动汽车技术开发
  混合动力汽车最关键的在于动力系统,也就是要在保证油耗最低的基础上,实现更合理的动力。在此基础上对整车的动力组成,以及在集成上如何有效控制系统等方面进行评估。
  混合动力汽车控制、整车控制策略上是一汽的主要技术之一。综合参考驾驶员是否认路、是否开空调、是否加速、实际驾驶道路等因素,实现整车油耗的进一步降低。在发动机专业化开发方面,一汽根据发动机、电机工作特点,结合车辆在行驶过程中变速器换挡,进一步优化发动机工作效率。
  在混合动力系统方面,一汽有专用的混合动力模块,放置在发动机和DCT变速器中间,实现了整个混合动力。
  一汽混合动力汽车整车产品
  一汽从1998年开始做混合动力技术前期的研发,2002年做深度混合动力系统,最早在红旗上进行测试,到2006年在奔腾上做,再2008年参加奥运会,这些项目都依托国家863项目开展。根据前期研发成果的典型车型,开发深度混合动力系统,并对一些产品进行紧急性认证实验。
  在应用推广方面,一汽曾经参加过奥运会和在大连开展的产品试运行。
  一汽的混合动力客车也是依托863项目从2002年开始推进,目前已经具备量产能力,主要是做10米和12米的混合动力客车,目前主要在长春示范运行,销量约500多辆。
  目前一汽正在进行下一阶段的产品规划,致力于实现一汽ABC三种车型的混合化开发,通过增加混合动力模块,实现发动机、变速箱与混合动力同台使用,实现所有车型的混合动力化开发。
  主持人:由于时间关系给大家时间提一个问题。
  现场嘉宾:一汽对微混、启停技术怎么看待?电动汽车要不要走增程式概念?
  杨兴旺:汽车做得越小成本越高。小客车想满足国家油耗法规指标,肯定需要分析微混、启停技术。另外,一汽对增程式电动车也做了相应分析,在通往纯电动车的道路上,增程式电动车也是解决纯电动汽车商品化一个措施,一汽也在考虑做。
  主持人:由于时间关系,我们再次感谢杨主任做的报告。下面报告由万裕科技集团有限公司,王树晓博士,介绍超级电容在汽车启停系统中的应用。
  万裕科技集团有限公司项目总工程师 王树晓:
  超级电容器的主要特点是大容量、高功率密度和大电流充放电,与传统电池相比在功率性上有了更好的提高,其结构与普通的铝电解电容类似。
  超级电容器具有较高的安全性,因为能量密度低,在发生短路或被刺破时不容易起火爆炸,另外超级电容器的反应时间较长,由于内阻特别低,它的充放电效率很高。
  超级电容模组应用领域较宽,常被用于混合动力大巴、风能变桨系统、轨道交通、汽车标准模组等场合,此外,超级电容作为新兴的应用器件,目前还用于航母的飞机上。在怠速启停系统中,超级电容可以在刹车时回收能量,在启动时释放能量。在地铁等轨道交通中,列车每次进站、出站都可以进行能量的储存和释放,尽可能地做到经济环保。在另外一些标准模组中,比如港口吊机混合动力模组,比如电动跑车要在短时间内加速到高速,这时候超级电容就可以提供能源和大的电流。
  超级电容器在汽车启停系统中的应用
  传统汽车的启动方式是通过转动钥匙让起动机旋转,启动内燃机,在汽车刚熄火、处于热季的状况下,频繁的启动容易让传统电池坏掉。
  万裕集团运用超级电容开发了ISS起停系统,相关实验证明,ISS系统在节油和快速启动方面效果很好。2007年全球大概有5.4万辆车装了ISS系统,欧洲2008年装了73.6万辆,到2019年中国计划装300万辆。
  ISS系统为了让车在0.4秒内启动,需要配备增强型启动机,并需要对车辆做出智能判断,比如车什么时候停,什么时候开。
  万裕的ISS系统包括三个部分:控制系统、双向储能装置、超级电容模组。其中,超级电容模组要满足启动和回收能量的要求。在实际应用中,超级电容单体应用非常少,一般都在系统中以模组形式出现。超级电容器在电动车、电动车复合动力电源及其蓄电池组中主要起到控制电路作用。
  主持人:由于时间关系给大家时间提一个问题。
  现场嘉宾:刚才您讲到超级电容器的能量密度可达到0.2-20,请问20是实验数据吗?另外,“超级电容寿命达到百万次”是实验数据还是预测结果?
  王树晓:目前超级电容器的能量密度,实验室已经可以做到30。关于超级电容器寿命,百万次是理论数据,目前我们实验室已经可以做到50万次。
  现场嘉宾:万裕集团运用超级电容开发的ISS起停系统,是单独的系统还是配合铅酸电池的工作系统?如果是配合铅酸,两套系统各自有什么优势?
  王树晓:在实际应用中ISS系统是单独使用的,它有两个功能,一个是在刹车过程中产生电流,通过能量回收让电流达到100安培,另一方面是用于汽车启动。目前在实验中配合使用了一点铅酸电池,主要是对超级电容器起到辅助作用,未来会将ISS系统单独用于汽车上。随着超级电容器价格降低,以及电子技术的日益成熟,这套系统的成本会逐渐降低,预计最低能控制在2000元以内。
  主持人:谢谢。再次一起来谢谢下午上半个时段精彩演讲。下面有请浙江吉利汽车研究院有限公司副总裁宋京博士演讲。
  浙江吉利汽车研究院有限公司 宋京 博士/副总裁:
  从2005年开始,吉利尝试了微混和中混技术,2007-2008年,吉利开发了GSG系统,开发出了全混的车型。吉利公司的新能源战略是,要在持续优化传统整车与动力系统的同时,积极开展节能与新能源汽车技术、灵活燃料技术等研究开发。
  吉利混合动力产品开发历程
  2005年,吉利成功开发出单离合器,镍氢电池驱动弱度混合动力轿车。
  2005年成功开发出单离合器弱混轿车和四轮驱动强度混合动力轿车,并参加上海市工业博览会。
  2006年完全自主开发出超级电容弱度混合动力轿车(国家863课题项目),采用42V超级电容系统。
  2006年完全自主开发出双离合器ISG轻度混合动力轿车(国家863课题项目), 采用144V、10Ah磷酸铁锂电池。
  2006年进行EC7插电式串联混合动力车型开发,2010年取得国家公告, 采用336V、55Ah、18.48kWh磷酸铁锂电池。
  2007年-2009年在海锋平台上完成超级电容弱度混合动力轿车产品的开发,于2010年8月完成海锋平台至海景平台的切换。
  2010年成功开发强度混合动力功能样车,关键核心零部件混合动力合成箱完全由吉利自主设计,采用288V、1.87kWh 镍氢电池。
  2011年成功完成吉利GSG系统开发,2012年搭载GSG系统的EC7车型正式上市销售。
  2013年进行帝豪平台强混车型开发,已完成性能样车并进行了数十万公里的道路试验,预计2015年上市销售。
  2013年开始全新平台PHEV车型开发,全新动力系统构型,预计2017年上市销售。
  吉利技术开发能力:系统策划与概念验证
  吉利在做技术开发时会首先做系统策划和概念验证。根据国家的标准,将产品做到市场化。在实际开发过程中,吉利还做了很多技术方案策划和论证。
  在动力匹配计算方面,吉利在做新的动力系统过程中,会在前期进行做仿真模拟。从系统集成角度来讲这是个很大的挑战,包括电池系统集成、电车热管理等多个方面。尤其是涉及到混合电力系统的部分情况会更加复杂,需要考虑油耗、安全性、驾驶员意图等多个因素。
  在三电开发方面,开发软件对新能源汽车也很重要,尤其是混合动力系统。因为涉及到新能源,动力系统增加后如何实现优化?如何满足安全性需求?如何进行验证?对于吉利的开发工作非常有价值。
  吉利产品介绍
  2011年吉利开发了起停系统GSG项目,GSG系统在EC7车型开始正式推向市场。
  吉利的插电式混合动力车将发动机加上双电机,通过耦合装置将他们耦合在一起,最高车速可以达到每小时150公里,从起步到100公里的加速小于10秒。
  此外,吉利还给客户提供两种运行模式,让客户在使用中加速性更好,而油耗性有所降低。
  混合动力车对未来油耗的影响
  从趋势上来讲,国家颁布降低油耗的法规对整个汽车行业都有影响,通过多重渠道实现降低油耗,达到提高空气质量的目的。
  目前仅仅靠优化现有整车和动力系统,已经无法满足未来油耗法规要求,在此情况下吉利不得不走“动力系统电气化”路线,采用节能与新能源技术。此外,目前没有任何一项混合动力技术可以解决所有问题,而需要多种技术共同开发。
  混合动力车对电池的要求
  从安全性角度讲,混合动力车对电池的安全性要求很高,国内外曾经出现多起安全性事故,因此需要特别注意。另外,电池除了功率、能量,最重要的就是寿命,目前国外的混合动力车可以跑好几年,国内在这一块刚刚起步。
  成本层面,比如吉利的GPE全混车,电池占总成本的10%左右,如果节油率达到35%,对用户来讲还是有点难以接受。
  除此之外,模块化和标准化的设计需求也很重要,比如现在与一家供应商合作的时候,就需要提前考虑到5年后它的下一代产品出来后如何做切换。
  现场嘉宾:吉利生产混合动力车,电池成本大概是多少,电池寿命是多少?
  宋京:纯电动汽车的电池成本取决于电池开发的集成度,以及电池是用水冷还是风冷等具体因素。电池在做循环寿命时,通常会按照标准循环寿命去做,跟整个电池允许充放电次数是不一样的概念。
  主持人:非常感谢宋博士给我们做的精彩演讲,谢谢。下面有请庄信万丰集团鲍建丽博士,她演讲的题目是《超高性能混合超级车辆用电池系统的开发》。
  庄信万丰集团 鲍建丽 博士:
  首先我介绍下庄信万丰集团。庄信万丰拥有超高性能的电池集成系统,也具备研发、应用、测试、性能研究、案例研究能力。我们是一家非常注重节能减排的绿色公司,在全球有多家分公司,员工约有7000人。庄信万丰有5个主要部门,有排放控制技术部、催化剂生产部门、工艺技术部、油气工业部、电池部门。电池部门是庄信万丰最新的业务部。
  与电池系统有关的,庄信万丰有很多化学方面的研究,同时也在材料、电池系统设计、整车生产方面有所涉猎。在电池技术方面,庄信万丰主要研究汽车、储能等电池应用层面。
  庄信万丰与捷豹有很好的合作关系,为捷豹的豪车生产电池。庄信万丰也为劳斯莱斯提供高效能的电池,峰值电流很高。同时,庄信万丰还为PE生产电池,让汽车拥有非常高的性能。
  作为电池系统整合者,庄信万丰将实际使用需求和客户需求相结合,然后通过验证实验、热管理系统等做出最优秀的电池系统。
  庄信万丰通过协调电池与整车管理系统,寻找最好的化学解决方案。在细节方面,更加注重技术分析,充分考虑安全性。通过对电池组进行热管理,寻找更大的功率,通过优化电池管理系统,逐步降低管理成本。
  庄信万丰在与欧洲OEM的合作项目中发现,微混的电压和循环相对较小,而纯混车在充放电模式方面与微混完全不同。在运动车型中,由于不经常使用加速和制动功能,而且里程会相对加大,整车使用的电池系统会完全不同。
  在电池表综合验证方面,庄信万丰也做了很多验证。其中一个标准化实验是要测试用户在使用汽车的过程中,整个电池模组的性能有什么化学变化。当把单体电池放到电池组当中时,如何更好地进行热管理也是一个重要课题。庄信万丰通过实验,不断改善设计,以求设计最佳的紧凑型电池。
  在整个电池管理系统方面,庄信万丰与合作伙伴共同研发制造混合动力系统,并通过实验不断提高电池组的性能。比如有个跑车系统的案例,用户通常不想用较长时间启动汽车,通过开发电池组,庄信万丰利用电池系统使得整个内燃系统拥有更好的性能,电池的峰值可以达到180千瓦。而在另一个高端跑车上,我们使用了低电压系统,使用磷酸技术让电池不超过20公斤,整体厚度不超过19毫米。
  总的来说,庄信万丰拥有多方面的复合材料技术、热分析技术,可以做很复杂的电池性能解析,包括BMS配置和集成,系统集成非常有创新。
  感谢大家聆听,谢谢。
  主持人:下面是南车时代电动汽车股份有限公司的李雪峰,对中国混合动力客车发展现状及展望做一个演讲。
  湖南南车时代电动汽车股份有限公司 李雪峰:
  大家下午好,我演讲的题目是《混合动力客车发展现状以及展望》。我将从三个部分来讲,第一部分是现在中国混合动力客车应用现状;第二,南车对混合动力客车下一步发展的展望;第三,南车对插电式混合动力车解决方案。
  中国混合动力客车应用现状
  目前市场上常见的混合动力客车有三种基本构型,一种是通过动力耦合装置并联一套电驱动系统;第二种是常见的串联式混合动力,发动机只带动发电机发电,车辆依靠电机驱动;第三种是纯电动并联,满足高端市场需求。
  2012年9月,财政部、科技部、工信部、发改委联合发文《关于扩大混合动力公交客车示范推广范围有关工作的通知》,将混合动力客车的推广范围从25个示范城市扩大到全国范围。
  混合动力客车的发展趋势展望
  南车认为混合动力车会有以下发展趋势:
  第一个发展趋势,在传统混合动力客车基础上,增加电池容量,实现部分纯电动运行。
  第二种趋势,实现动力系统平台化、集成化,进一步降低成本。技术发展方向会向着储能系统高可靠性、低成本化发展,形成高度集成储能系统模组。
  第三,充电便捷化,实现便捷的插电式充电。
  第四,技术上,整车向轻量化方向发展,同时整车的充电实现信息化、智能化。
  南车对插电式混合动力车解决方案
  插电式混合动力客车现在普遍有两种解决方案,即常规插电式方案和增程插电式方案。其中,增程插电解决方案用电池+电容+增程器的方式,可以让发电机和发动机同时对车内复合系统进行充电。
  主持人:非常感谢。 
  主持人:尊敬的先生们,女士们,我是来自湖南科力远的罗韬,接下来要演讲的这位嘉宾来自上汽集团,他同我们私下聊过,也到过美国留学,然后回到中国,应该说在我所知的范围内,他不仅是对电池有新的认知,同时对咱们电动车从EV,PHEV到HEV都有深刻的见解。下面有请上自上汽集团的王英博士为大家演讲,大家欢迎。
  上海汽车集团股份有限公司 新能源和技术管理部 王英 总工程师:
  上海汽车集团与美国AR3公司联合成立了电池动力公司,过去5年,公司成功做了两个项目,并分别在2012和2013年实现量产。
  我主要谈三个方面。第一、电动车技术发展背景;第二、节能技术的比较;第三、面临的挑战和机遇。
  电动车技术发展背景
  现在,我国面临的能源危机、环境污染、能源安全压力空前,需大力发展节能减排技术,因此我们有必要发展电动汽车,而在过渡阶段,需要发展混合动力车。
  从混合动力车(HEV)到插电式混合动力车(PHEV),在制造过程中二氧化碳排放量是递增的,而使用过程中二氧化碳排放量是递减的。另一方面,在制造过程中的二氧化碳排放量有70%来自于车身制造。
  曾经有一位教授的调查报告对中美混合动力节油率进行了比较,在中国的路况情况下混合动力的汽车节油率优于美国,这份研究报告的数据包含了中国11个城市的主干道、郊区等路况,以及不同城市的高低峰时间段。与美国相比,中国的驾驶频率低于美国,但加速与减速的情况比美国更为常见。此外,中国的混合动力节油率要优于美国,随着中国汽车保有量上升,政府应该推出激励政策,发展混合动力汽车。
  新能源汽车面临的问题
  目前国内使用的二次电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。与其他诸多种类的二次电池相比,锂电池具有能量密度高、体积小、循环使用寿命长、零污染和零排放等优点。而锂离子电池在3C电子消费品的应用已取得巨大成功,并逐步取代其他种类电池进入小型电动工具、储能和动力电池市场,是国内外动力电池发展和应用的趋势。
  从性能方面看,我国现在做电池的企业非常多,是产能大国,但技术领先的还是日本,掌握了很多核心技术,而韩国产值最大。
  现阶段,电动汽车的发展面临的挑战很多都与电池相关。目前来说与电池相关的HEV技术已趋于成熟,如何大量发展电池技术成为未来发展的关键点。在使用过程中,电池的安全性更受关注,比如是否会着火、高压电安全等,在低温状态中使用续航里程也是个重要问题。此外,目前我国的充电设施、充电桩还不是很普及,尤其是在很多小区,不可能同时安装很多。
  在过去两年的运行中,还存在续航里程短、电池老化快、充电时间长、用车受限制等问题,希望未来电池厂可以研发出更高能量密度、加强安全防护的电池产品。
  目前在国际上,不同的电动车型对电池的要求也不同。对于HEV和PHEV来说,对功率的要求会更高。除了能量要求外,对体积密度也有要求,而且技术上还需要兼顾环境、安全特性、低温特性等。
  上汽新能源车发展过程
  上海汽车集团在新能源汽车方面已经发展了十几年,2012年E50上市,2013年V550上市。上汽的燃料电池路线,得到了国家的大力支持。至今,上汽已有38款新能源汽车车型进入推荐目录,其中乘用车11款,商用车27款
  我今天就介绍这些谢谢大家。下面有请湖南科力远新能源股份有限公司的罗韬给我们做精彩演讲。
  湖南科力远新能源股份有限公司 罗韬 总经理:
  电动车一直是人类的梦想,比内燃机车出现的还要早,但一直没有被普及的关键原因就在于电池。上世纪90年代,能够走出这一困局的HEV,也是得益于对镍氢电池的彻底认知。
  从电动车的整体发展史上来说,政府几次都对电动车予以了大力支持,但最终电动车能否普及化,还取决于市场。
  科力远从2007年开始研究进入这一市场,2008年进入动力电池领域,最终圈定了HEV(混合动力车)领域。科力远通过研究得出结论,与PHEV 相比,HEV能够更快地被市场接受,并实现节能减排。另一方面镍氢电池在功率性能上表现出了安全性和稳定性。科力远在与全球的很多业内人士探讨中,尤其是与丰田公司的探讨,丰田认为科力远是站在了消费者的立场选择电池。无论对电池冠以多么高科技,首要因素就是要安全,其次是便宜,消费者才会购买。从这个角度看,其他电池在HEV上要超过镍氢电池目前还有难度,镍氢电池经济寿命还有15年以上。
  作为一家电池企业,科力远在与汽车厂商互动过程中有更多体会,也更了解车厂真正想要什么。一种全新车型的开发需要几亿甚至十几亿的大量资金投入,新车型量产的谨慎决策至关重要。
  首先,科力远作为零部件厂商,责任就是构筑高稳态体系,为车型量产提供品质稳定的成熟电池产品。
  第二,科力远有高度自动化的生产线,以此确保电池产品的一致性和稳定性。
  第三,高度一体化的稳定供应链。2010年科力远收购了日本松下的汽车电池公司,大概花了一年半时间建设长沙工厂,然后用了两年时间来构建中国的供应链。因为只有保证了材料的一致性,产品品质才能更有保障。
  第四,科力远认为要保证产品的一致性,还必须要有高度受控的制造环境。上一轮的全球电池竞争主要就是镍氢电池,花了15年时间,竞争的结果是只剩下了三家企业,丰田所属的GVE、三洋、松下。科力远收购松下的汽车电池后,惊讶的地发现我们连镍氢电池的门都没摸进去,因此在不了解的情况下就宣布镍氢电池已经落后是没有道理的。认为镍氢电池落后的关键就在于很多人没有找到电池失效的机理到底是什么,其实是与制造环境的控制有很大关系的。
  第五,异物防控改进活动,科力远的异物防控改进活动从2013年9月开始,到2014年5月中结束,之后进入常规体制。截止到2014年3月21日,通过国际专家团审查发现的改进事件有415件,自行检查发现的改进项目727件,共1142件。已完成974件,完成率85%。
  第六,规范的品质管理体系。从1997年开始向第一代普锐斯出货,1999年开始向本田供货,科力远镍氢电池已有20多年世界先进经验和知识的累积。产品的高可靠性需要有大量数据、很长时间的测试验证、分析总结、不断累积,从而归纳总结出合适的失效模型。包括结构、工程、配方、管理系统等。现在,科力远从关键材料、到部件、到电池,均可做到与丰田同品质供货。
  科力远之所以选择HEV,选择镍氢电池,就是因为具备了车厂所需要的稳定性和一致性。从电池生产工厂、设备、供应商、品质管理体系、员工、文化等一系列方面,构建了超稳定的体系。我们敢于向车厂介绍我们的工作,敢与世界一流相比较,我们具备中国的成本,同时又具备了世界的体制,这就是科力远的策略。
  主持人:谢谢罗总,下面是提问时间。
  现场嘉宾:镍氢电池未来的发展如何?
  罗韬:科力远与丰田成立合资公司,主要做镍氢电池。很多人都说镍氢电池落后,但事实上并非如此。
  丰田曾经在锂离子电池领域也非常强大,但是经过两年时间的对比研究,发现锂离子电池要想与镍氢电池保持同样的安全性,成本将会大大高于镍氢电池。最近也有咨询机构发布报告,称镍氢电池到2020年仍将占据全球动力电池70%的市场。
  主持人:下一位是有请中科院上海微系统与信息技术研究所,夏博士给大家介绍,混合电动汽车用镍氢电池组的开发与应用。
  中科院上海微系统与信息技术研究所 夏保佳 博士:
  现在,全球HEV长期以氢镍电池为主,直到2011年才有锂电用于HEV。但是氢镍转锂电的过程并不顺利,已上市锂电车型不断发生燃烧、爆炸等事故。据Avicenne数据:2012年,HEV使用氢镍电池的比例高达93.68%。
  在实际应用中,不同混合形式的混合动力汽车有其不同的优势。镍氢电池的安全性和可靠性都比较高,预计到2020年,采用氢镍电池的HEV仍将达到新能源车的65%。
  研究所的镍氢电池技术进展
  1、充电特征提高
  与碳酸铁锂电池相比,长寿命贮氢合金的充电特征有效提高。在强碱当中,电池因为热力作用会影响稳定性,中科院上海微系统与信息技术研究所针对HEV应用选择了比较合适的方法。
  2、基于荷电态(SOC)的估算方法
  SOC的估算难点一个是电池的SOC是多参数综合影响的一个变量,具有非线性的特点,没有明确的单一物理量可以直接表征电池的SOC;另外一个是因为整车的控制策略直接与电池的SOC相关,因此必须实时可靠的对电池的SOC进行估算。在电池的使用过程中,随着循环次数的增加,经常会出现由于SOC的估算误差而导致对电池的过充电,从而造成了电池的损伤,因此有必要研究与电池相关的充电控制技术。
  目前对于电池SOC的估算方法主要有如下几种,但是每一种方法都有各自的问题,像目前应用比较多的按时计量法和开路电压法,前者存在累计误差的问题,后者在使用时需要足够长时间的静置,并且对于镍氢电池来说,SOC与开路电压的关系不是很明显。
  对于镍氢电池内压信号的测量,有直接法和间接法两种。间接法的测量精度较低,因此我们研究所,采用了直接测量法。通过将压力传感器封装于电池的内部来实现对内压的直接测量。在压力传感器的选择上,需要注意以下几个关键点,特别是要在强碱环境下稳定工作,并且其高低温的性能稳定。我们设计的内置压力传感器的电池,将压力传感器封装于电池的正极端,整个电池的结构并没有改变,因此不影响电池的正常使用,并且所设计的单体电池便于电池串的整组连接,这一设计已经申请了相关的专利。
  对于不同的电池来说,其平衡内压会受到以下因素的影响。但是对一个具体的电池来说,除了负极储氢合金的SOC外,其余所有因素都已确定,而负极储氢合金的SOC与电池的SOC又有直接关系。因此对实际电池来说,其平衡内压与SOC有一个一一对应的关系,并且这种对应关系在电池的整个生命周期中都存在。
  3、提高镍氢电池低温快充特性
  镍氢电池的充电特性由镍氢合金决定,尤其是由负极决定。研究所通过改善贮氢合金,改善导电网络,用负极和正极的能量比来提高电池充电能力。
  作为对比,研究所将42120型碳酸锂电池在低温状态下进行了充放电性能检测,结果表明在负20度的情况下,这种电池可以用5C脉冲充电,但有时候充电还是会存在问题。
  高低温下造成快速充电电压上升的主要原因是负极的电位变化较大所致,其极化电位的变化值是正极的3~5倍。
  提高氢镍电池低温快充特性的措施有:负极储氢合金、负极导电网络的改进、负正极容量比、正极导电网络的改进、减小正极材料粒径、高透气率及离子交换能力的隔膜。
  简单总结一下,我们认为氢镍电池在可靠性和安全性方面具有优势,有望用于混合动力车。
  主持人:谢谢。下面有请下一位春兰清洁能源李玮总来介绍高功率镍氢电池的性能和应用,让我们欢迎李总。
  江苏春兰清洁能源研究院有限公司 李玮 总经理:
  春兰公司是集研发、生产、销售于一体的专业生产高能动力锂离子电池和镍氢电池及其管理系统的高科技企业。承担了国家科技部“十五”、“十一五”和“十二五”“863”计划课题的研发,承担发改委电动车的支撑项目。这次主要介绍镍氢电池。
  电动车用电池性能的需求分析
  动力电池及其管理系统是电动车的关键零部件、关键技术。电动车的节油性能、运营成本、使用寿命等很大程度上取决于动力电池及其管理系统。
  不同类型电池的充放电深度与寿命相关,根据使用条件、寿命要求和功率与能量比值(P/E)等考量,镍氢电池适合于高频次、浅充放循环的混合动力城市公交工况。
  性能可靠稳定的HEV在大面积充电网络等基础设施还没完全建立起来之前,作为先期应用技术,现实的节能效果似乎更适合些。
  高功率电池的研究和设计要素
  由于普遍存在车辆制动时,大电流能量反馈接受能力的问题,尤其在电池荷电量(SOC)接近满态值时,不同程度地影响了整车的节油效率。针对此现象,以往解决该问题的技术路线,通常是在设计和配置上采用提高电池的容量,来弥补功率特性应用的需求,这样的方法虽然能有所改善电池的大电流接受能力,但如前所述,导致了电池组的重量和成本增加,而且也不利于整车的综合性能的提高和市场推广。
  高功率镍氢电池和系统的性能
  高倍率的电极基本特征是致密、薄化和细的活性物质粉体。通过对不同电极厚度的工作电流与电位的变化关系的研究和分析,当电流密度很大时,欧姆内阻的影响变大。要使电极内部的电流分布均匀,需要提高固相和液相的电导率,并调整合适的厚度和密度的电极结构设计参数。
  高功率镍氢电池在不同温度环境下充电,容量差异不显著,基本上满足宽温使用的要求。
  客车百公里油耗测试结果
  通过三次工况测试:配置高功率镍氢电源系统的12米公交车的百公里油耗为20.3~20.9升,低于标准要求25升的指标。这种同时兼备较高能量密度和高功率输出输入特性的电池可满足混合动力汽车的要求,实现节能效果的提高。
  在持续大电流情况下对电池进行充电和放电,模拟整车制动和加速工况,通过电池的最高端电压的比较,可以得出高功率电池的能量输入和输出的特性,以及能量效率是优于镍氢动力电池。
  试验数据表明,研制的电池脉冲高功率充电和放电性能与充放电循环过程中,电池累计能量效率可满足混合动力使用工况的要求。电池散热能力可以满足维持在推荐的工作温度范围内,即快充时电池的温升须小于25℃的经验限制要求。
  混合电动车应用成功的案例
  2008年的北京奥运会,装有镍氢电源系统的解放、东风、京华、中通、宇通、福田-清华混合动力公交车参与奥运场馆线路、121公交线、 425公交线运营,实现绿色奥运主题。
  根据上海世博会各类新能源汽车的试用情况来看,专业和媒体口碑最好的评价是:性价比最高的、价格比最低的、并且使用较为方便的、成本消耗和维护消耗成本最低的、最经济实惠的2类汽车之一就有油电混合动力汽车。
  春兰近/中期发展的技术路线
  春兰在2010年做了一个近/中期发展规划,现在在锂电池和镍氢电池两条战线上都有布局。
  春兰通过改进和优化现有电池及管理系统产品的性能、成本和技术服务。根据市场的需求和技术发展,开发和推广锂离子电池和具有电容特性的超高功率镍氢电池。
  动力电源是个综合系统工程,涉及领域和技术较广,江苏春兰清洁能源研究院有限公司愿与大家一起努力,在中国新能源汽车的产业中共同谋求发展进步。
  主持人:谢谢。下面演讲的是风帆股份有限公司刘燕超,题目是《起停系统AGM蓄电池开发》。
  风帆股份有限公司 刘燕超:
  随着微混汽车技术的发展与成熟,主机厂都在积极开发带有启停系统的汽车。风帆股份有限公司从2008年开始对启停系统用AGM铅酸蓄电池进行研究,已经与多家国际知名的汽车品牌公司和国内自主品牌汽车公司就启停蓄电池领域展开合作和同步研发,在启停用AGM蓄电池技术领域已经取得突破,按照VDA标准研发成功了系列AGM蓄电池,产品已经通过德国大众试验室的性能测试。
  风帆股份有限公司已经完成了AGM生产线的建设,2014年AGM生产线达到年产300万只AGM产品,可以批量生产H5、H6、H7、H8和H9系列产品,已经实现批量为汽车主机厂配套。
  什么是启停系统
  发动机启停就是在车辆行驶过程中临时停车(例如等红灯)的时候,自动熄火。当需要继续前进的时候,系统自动重启发动机的一套系统。
  启停系统对蓄电池的要求
  发动机启动时,由于需要点火,并且需要给启动电动机供电,车载蓄电池必须可以进行大电流放电性能;
  由于启停系统频繁重启发动机,蓄电池支持频繁地大电流放电;
  混合动力系统为车轮提供动力时,蓄电池需要提供能量支持;
  能满足车内音响、照明等电气设备的需要;
  车载充电机给蓄电池充电时,蓄电池要具备很强的充电接受性能;
  具有长寿命,至少使用寿命在两年以上。
  什么是启动用AGM蓄电池
  启动用AGM电池是铅酸电源新技术,它满足了微混动力车辆对蓄电池能量增长的要求。
  启动用AGM蓄电池是一个阀控铅酸 (VRLA)电池,电解液都吸附在玻璃丝棉隔板(AGM)中。
  启动用AGM蓄电池集中了工业用VRLA电池和启动用富液蓄电池的优点为一体。
  使用AGM蓄电池的原因
  电池寿命是传统富液电池的三倍;优良的冷启动能力;同样的空间可提供更高的能量;电池倒置及破裂无电解液溢出的风险。
  为什么AGM蓄电池拥有更好性能特点:
  1、AGM比同样尺寸的富液电池具有相对高的冷启动性能
  因为富液电池在寿命过程中水耗非常大,富液电池在极板上方必须有电解液的存储空间。所以,在富液电池中,不是所有的空间都可以用于极板,从而导致极板高度的降低。
  AGM电池由于内部氧重组,寿命过程中水损耗极小, 因此,不需要在极板上方留下空间,从而可以提高极板高度,由于极板表面积加大,相对同样尺寸和极板数的富液电池就有更高的冷启动性能。
  2、AGM比同样尺寸的富液电池具有较长的寿命
  极板表面和隔板基厚必须给酸提供空间;隔板表面的板筋保证了极板和隔板之间的自由空间和距离;由于电化学反应和振动,活性物质在电池寿命中会脱落。活性物质脱落是导致电池老化的一个主要原因。
  实际应用中会发生酸分层,产生浓度差,加大自放电,影响电池性能。
  AGM 电池,硫酸吸附在纤维中,因此,极板表面不需要自由区域。
  AGM隔板直接并均匀地挤压在极板活性物质上,同时保证活性物质紧固在纤维垫中间;酸在玻璃纤维隔板中的毛细作用,会在一定程度上克服浓酸的重力作用,减轻酸分层。
  AGM蓄电池的水耗 
  水耗是衡量启动型蓄电池的主要指标,富液免维护蓄电池和AGM蓄电池水耗的对比数据显示,在同样的环境下进行持续的恒压充电,富液电池进行42天、AGM电池进行84天的测试,可以看到两种电池的水耗基本相同。说明AGM电池在免维护方面占有很大优势。
  AGM电池启停试验
  启停试验程序(SBA S0101)时按照启停系统特性测试,是一个放电、充电的循环测试,重复3600次为一个单元。AGM电池在试验中表现的充放电特性很稳定,风帆AGM产品进行了25个单元(90000次)循环不失效。
  启停用AGM蓄电池的潜在优势
  铅酸蓄电池技术工艺已经十分成熟,具有容量大、安全性好、成本低、可回收等特点,未来仍将是微混系统的主流技术。对中国微混电池起到非常重要的作用。
  主持人:非常感谢。下面我们有请骆驼集团股份有限公司张建华副总经理上台为大家做演讲。
  骆驼集团股份有限公司 张建华 副总经理:
  今天我演讲的题目是《基于纯铅薄板卷绕电池技术的混合动力汽车》,我将从电池本身的应用,以及整车测试这两个角度进行阐述。
  骆驼集团在研发产品方面分为三个部分,一个是启动电池,第二是AMG电池,第三是做锂电池。我本人是做锂电应用的,感觉锂电在新能源汽车应用上有很大优点。
  基于混合动力汽车,我们重点对节油率,以及动力电池在整车上的适应性、使用寿命做了测试。通过测试,骆驼发现一款适应于混合动力汽车的动力电池应具有以下特性:第一,电池的温度范围要在负40度到正65度;第二,电池要具备极强的安全性;第三,整车的寿命和安全性要提高到非常高的高度;第四,要适应市场价格,因为没有价格优势,光靠政府推动和补贴,最后到市场中还是会出现问题。
  骆驼纯铅薄极板卷绕电池介绍
  纯铅薄极板卷绕电池具有以下特点:使用纯铅板栅,耐腐蚀性能更强;可再复合,防止电池失水,实现免维护;贫液式设计,无游离电解液,无泄漏、高安全;超薄极板,反应接触面积大;圆柱型结构,实现电池高内压。
  纯铅薄极板卷绕电池具有高安全性,不起火不爆炸。它的工作为温度范围在负40度到正75度之间,具有优越的高低温性能。同时,这种电池可以实现快速充电,在40分钟内充满至95%的电量,并且具有超长的循环使用寿命。
  混合动力客车测试情况介绍
  2013年,由骆驼集团出资立项,采用倍能电驱动控制技术,改造了一台11.5米长的混合动力客车,搭载骆驼12V75Ah纯铅薄极板卷绕电池,共计43只串联;测试评价纯铅薄极板电池在混合动力大巴上的动力特性。
  测试评价指标主要有两项,一是整车节油率指标,二是纯铅薄极板电池是否适合在混合动力汽车上运用。
  汽车的行驶性能与电池关联紧密,比如汽车超重会对电池本身电流大小有影响;汽车在加速度的时候电池会耗电非常快,电池寿命也会衰减很快;汽车在爬坡的过程中对电池也会产生影响等。
  通过在多种工况下测试发现,整车对电池组的最大放电倍率需求都不超过5C(400A),电池组可以满足整车放电倍率的需求。在满载纯电加速情况下,城市路段起步加速至50km/h,电池组单体电池最大压降1.75V。在城市工况循环测试中,汽车时速最高达到50km/h,电池组最大输出电流不超过200A(2.7C放电),电池反馈充电峰值电流100A(1.3C)。
  通过比对测试样车和改装前的状态,同吨位车辆燃油消耗量对比的节油率均在40%以上。
  实验结果表明:骆驼纯铅薄极板电池功率输出特性良好,能够满足整车正常行驶、加速及爬坡的放电倍率需求;电池组在混合动力车上始终处于浅充浅放的工作状态下,电池组循环使用寿命得到延长。
  后续要解决的问题
  电池成组一致性问题。主要是对成组电池一致性筛选(直流内阻法);电池系统的温度控制(温差控制在5度以内);主动式均衡充电。
  整车高压系统安全性问题。进行正常过程安全设计,包括高压绝缘,IP防护等;改进碰撞安全性设计。
  整车匹配联调问题。包括整车节油率与电池循环寿命之匹配协调;驱动系统、能源系统、APU系统的选型优化;整车控制系统的匹配联调;
  整车系统电磁兼容问题和整车系统效率指标匹配。
  谢谢大家。
󰀗返回顶端