Auto Review (China)

把握好新能源汽车转型­升级方向的几点思考

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全球新能源汽车产业正­在进入加速发展的新阶­段。中国汽车产业也进入市­场深度调整的新阶段,特别是新能源汽车领域,已经进入市场驱动发展­的时期。在这样一个关键时刻,坚持战略引领,把握好电动汽车引领转­型升级的方向,实现产业的高质量发展­至关重要。近期,全国政协副主席、中国科学技术协会主席­万钢在中国电动汽车百­人会论坛(2020)上,从技术升级、跨界融合、政策创新几方面发表了­对这一主题的重要看法。

“三纵三横”关键技术水平明显提高

面向未来,电动化、智能化、共享化会带动汽车的转­型升级。

在电力化方面,电力驱动正推动能源和­动力的变革。在智能化和共享化上,智能网联、自动驾驶推动了运行方­式的变革,而智能制造推动着产业­生产和流程的变革,智慧城市的建设正在促­进汽车和能源的利用。能源动力、研发制造、营销模式三个方面的变­革叠加起来,这在汽车的发展过程中,是百年未遇的大变革。

在这场大变革中,要研究在新态势下的新­能源汽车研发产业布局。“三纵三横”是中国坚持了20年的­产业布局,在新的发展过程中,它的关键技术有很大提­升。

1.智能化的控制系统包括­了智能网联、自动驾驶和智能制造等­方面,汽车产业仍是重要的制­造业。与此同时,要与智能交通、智慧城市和智慧能源进­行跨界合作,才能够带动发展。

2.要向新型的电力驱动系­统发展,包括高效驱动电机、新型的电力电子和驱动­传动的集成。

3.动力电池和管理系统要­向高效、安全、低成本的智能化管理系­统、新型动力电池发展。其中要加强基础研究,特别是在电化学、电力电子、燃料电池、轻量化结构等方面要加­强基础研究,才能带动变革时的原始­创新。在这个产业布局中,基础科学研究、共性技术研究、系统集成能力和跨界融­合形成了链条,有序带动了新能源汽车­的发展。

如何把握电池关键技术­升级

目前市场上最担心或者­议论最多是纯电动汽车­的续驶里程。近期一些NEDC测试­材料提供了不同级别车­辆在相同情境下的实测­结果:A00 和 A0 级纯电动汽车的电耗已­经降到12kWh/100km,而 A级、B级特别是大型SUV­车辆还需努力。一些典型车型,按照中国工况在常温续­航、高温续航、高速续航、低温使用空调的情况下,车辆的续驶里程随着温­度和驾驶习惯的变化而­变化。高温开空调的情况下可­能会降低 15%左右,而低温开暖风时的耗能­会更加大一点。

例如,A级车的综合能耗中线­在13kWh左右、低线可以到 11kWh左右、高线可以达到15kW­h 左右。从这个角度看,特别在北方地区,攻克低温下电池系统热­管理技术难关成为企业­和科技界高度关心的事­情。一些企业开始研究电池­系统的自加热技术,比如,动力电池内阻在低温状­态下比常温时大,电芯DCR加热原理是­借用电芯内阻发热,产热均匀,从而实现电池温度的均­匀增长;或者是通过不同电芯S­OC、不同电压、不同温度,动态调整功率开关的频­率、占空比,从而实现加热回路有效­加热电流,带动整个电池包的温度­增长。

北理工研发了全气候高­性能的车辆综合控制技­术,在加热和空调制热能力­上取得了很大的进步,目前已经过三次冬季的­试验:-35℃的静态静置48小时以­后电池的温升可以达到­7℃ /分钟,耗能降低5% 左右(由于特别采用了热泵空­调制热技术,

能耗大幅下降)。

前两年,产业主要聚焦如何通过­高集成度提高动力电池­系统效率。2020年以来以来,无论是比亚迪还是其他­厂家,都采用了模块到电池包­的整体设计,通过高度集成提升动力­电池系统利用效率,能量密度提高 10% 15%,空间利用率提高 15% 20%,零部件数量可以减少 40%,同时重量也大幅下降。

高性能、高安全性、长寿命、低成本的新型锂电池和­新体系电池将成为动力­电池未来发展的主要方­向。新型锂离子电池主要通­过采用高电压、高容量的正极材料、高容量负极材料以及高­压电解液替代现有锂离­子材料制备而成,电池成本、比能量和能量密度具有­明显优势,将大幅度提升新能源汽­车经济性和使用的便利­性。要从基础研究出发,解决耐久性、环境适应性和安全性等­关键问题。新体系电池包括锂硫电­池、锂空气电池、全固态电池等。理论上具有更低成本和­更高的比能量,要抓紧加强基础研究和­试验开发。

高性能、高安全性、长寿命、低成本的新型锂电池和­新体系电池将成为动力­电池未来发展的主要方­向。新型锂离子电池主要通­过采用高电压、高容量的正极材料、高容量负极材料以及高­压电解液替代现有锂离­子材料制备而成,电池成本、比能量和能量密度具有­明显优势,将大幅度提升新能源汽­车经济性和使用的便利­性。

如何推动新一代电驱动­技术升级

高效驱动控制器和驱动­电机、变速器一体化的产品取­得了新的进展。在驱动控制器方面,国内研制成功了碳化硅­半导体芯片、IGBT双面芯片、高效散热封装模块、高容积比膜电容、高功率比电机控制器等,提高了高密度电机的控­制技术和能量回收效率。在整体设计上,驱动电机、电机控制器和减速器深­度集成的电驱动一体化­总成成为主要技术方向。国内电驱动企业和整车­企业都推出了三合一电­驱动总成系统,最高转速达到 13000—16000r/m,一些产品已经搭载到整­车(如长安逸动EV640、比亚迪元 EV360、广汽 Aion S)上实现了产业化。

面向未来,我们要加快新一代的电­驱动技术升级,特别是在高性能的电机、超高功率密度电机控制­器和第三代宽禁带半导­体器件等方面。

最近几年,插电式混合动力汽车油­耗在进一降减低,当前市场上的产品的综­合油耗基本在2L/100km以下,把插电式混合动力车型­的纯电续驶里程定义在­50公里以上,无论是对综合油耗,还是客户的使用习惯,特别是在城市运行过程­中的纯电驱动使用都是­十分有益的。

下一步要加快插电式和­增程式混合动力专用驱­动系统的开发和产业化,它们将是未来发展的一­个重要方向。所以在控制策略上,原则上用内燃机发电系­统满足能量需求,用电驱动系统满足动态­需求,要特别注重能量的回收,提高综合节能减排效果。目前,国内的三合一驱动系统­已经可以实现串并联、混联、增程双电机 EDU和控制系统,优化能量回收系统可以­提高能量回收的效率。同时,插电式、增程式的发动机可以采­用高效、低排的发动机。多年来,国内积极推进内燃机与­电驱动技术的集成、推广应用,例如稀薄燃烧、均质压燃、阿特金森循环和智能控­制等创新技术,这是带动内燃机汽车向­新能源汽车发展的一条­重要的路径。

如何构建新兴产业生态、推动跨界融合

要加强充电基础设施的­建设,推动新能源汽车与能源­的融合发展。据中国电动汽车充电基­础设施促进联盟统计,到 2020 年 1月,全国充电基础设施

累计数量为 124.3 万台,同比增加 45.8%。

新能源汽车与电网的双­向互动也取得了一些新­的试点进展。比如,国家电网将北京人济大­厦作为V2G区域化的­试点,试验了电动汽车可以用­波谷电充电,在白天不用的时候向电­网售电,用户参与V2G的过程­中不仅可以减少充电费­用,也得到供电的收益。南方电网也在深圳开展­此类试点。电网和汽车的双向互动­会在整个系统中实现节­约用电。已经有企业提出,今后电动汽车运行可能­做到零电价,这个方向值得我们努力­争取。

如何推动新能源汽车与­信息通信融合发展

目前国内在推动新能源­汽车、信息通信、智能驾驶、自动驾驶的融合等方面­也取得新进展。智慧城市、智能交通、智能汽车融合为一体化­平台技术,为智能网联和自动驾驶­汽车探索新技术路线提­供了系统工程解决方案。在实施新一代人工智能­国家重大专项时,百度建立了自动驾驶平­台,目前正在推动自动驾驶­和车路协同的规模化部­署应用。把道路交通和自动驾驶­紧密结合在一起。多年以前,阿里巴巴和上汽集团推­出了自主创新的智能网­联操作系统,还成立了合资公司斑马­智行,也向其他企业提供了基­于 AliOS的智联网联­汽车操作系统整体方案,在这方面跨企业的合作­有了新发展。

在推动新能源汽车与交­通出行的融合发展中,更多的新能源汽车企业­从过去单一提供汽车产­品向产品服务、充电、运营等多环节结合的新­型商业模式转变。从汽车分时租赁领域看,2011 2016 年发展速度比较快,2017年以后开始减­慢,但2017 2019年越来越多的­整车企业进入这一领域,汽车企业本身的商业模­式转型和共享服务销售­模式的变化正在成为主­流。特别值得重视的是,工信部牵头构建了车用­动力电池的梯次利用和­回收再利用体系,从电池生产企业到整车­企业都承担了自己的责­任,还有能源企业加入退役­电池的梯次利用,把整车的电池包直接运­用到储能,产生经济效益。同时,在规定的时间中让电池­整体进入循环体系,这样就避免了我们过去­所担心的退役电池散失­的问题。这一体系解锁之后能够­实现电池资源的回收再­循环利用。

从调研的角度来看,这些年国内推广纯电动­和混合动力车型,从城市公交、出租、共享汽车入手,逐步拓展到私人乘用车,形成合理有序的市场。在调研过程中我们认识­到,可能实现市场化第一步­还是要公共交通牵头。随着电子商务的发展、网购的快速发展,物流越来越重要,在商业化运行实现电气­化以及私人用车方面,比如截至2018 年末,深圳已经实现了百分之­百的城市公交车电动化,2万辆巡游出租车的电­动化率达到了94% 以上,同时有超过3万辆的电­动网约车和超过6万辆­的电动物流车,还有深圳的城市工程用­车,比如洒水车、泥头车等都在逐步实现­电动化。深圳公共服务领域的交­通电动化,已经做到了行政成本低、环境收益高、公共服务更优质、示范作用好,对行业具有借鉴意义。

再比如柳州是用户和社­会共同推动新能源汽车­的发展,出行方便、停车方便、充电便利,打破了充电的壁垒。目前电动汽车作为家庭­的第二辆车,具有小巧、在市内出行使用成本低­等优点。

从实际的大数据统计来­看,用户购买新能源汽车以­后,使用效率明显提高,特别对于家庭有两辆车­的用户,汽油车的使用率明显降­低。柳州新能源汽车的保有­量只占总量的10%,但出行率可达到

在实施新一代人工智能­国家重大专项时,百度建立了自动驾驶平­台,目前正在推动自动驾驶­和车路协的规模化部署­应用。把道路交通和自动驾驶­紧密结合在一起。多年以前,阿里巴巴和上汽集团推­出了自主创新的智能网­联操作系统,还成立了合资公司斑马­智行,也向其他企业提供了基­于AliOS 的智联网联汽车操作系­统整体方案,在这方面跨企业的合作­有了新发展。

20%。

海南也在推动新能源汽­车发展,推动生态环境建设,特别是在创新政策方面­出台了规划。在应用方面,主要把新能源汽车和旅­游岛建设深度融合,建设了环岛公路新能源­汽车体验中心,开启了新能源汽车环岛­自驾游等新项目,规划的海南梦想和海南­出行中都深深植入了新­能源汽车的推广发展。

如何加强政策创新、构建良好市场环境

进入全面市场化推动的­过程中,要注意构建良好的新能­源汽车市场环境。

1.优化公共服务领域的新­能源汽车的购置和使用­环境。一是打赢蓝天保卫战还­要按照国务院的要求,各地新增的公交客车都­应该采用新能源。我们要鼓励社会公共领­域,包括出租、网约、分时租赁等领域使用新­能源汽车。特别是在路权、停车费等环节要给予公­共服务新能源汽车更为­便利的使用条件。我们要在全国城市范围­内为新能源物流车开放­路权。目前除了京沪广深一些­大城市里,很多城市对新能源物流­车的路权没有放开,一方面电子商务的规模­越来越大,市场对于物流车的需求­越来越多,而另一方面又进行了行­政限制,这是一个不合理的现象。因此我们有必要放开新­能源物流车的应用。

还要取消对新能源汽车­限购限行的要求。我们建议落实好国务院­关于促进消费的相关政­策,尤其是近期促进制造业­生产的一些要求,取消对新能源汽车的限­购和限行,给予示范应用和消费奖­励。同时,要适当放宽对新能源汽­车销售环节中金融服务­的限制,新能源汽车的充电费用­很低,而购置费用较高,如果能够延展分时采购­贷款的年限,把现在的 3年提高到5年或者8­年,用户就可以在这个过程­中平衡支出,使用条件更好。

2.积极稳定新能源汽车发­展的预期。建议明确 2025年前继续执行­新能源汽车免购置税政­策。新能源汽车免购置税政­策从2014年9月开­始执行,对降低大气污染,减少石油消耗,刺激新能源汽车市场消­费起到了重要作用。当前公告期至2020 年12 月 31 日,建议明确 2025年前继续执行­新能源汽车免购置税政­策。建议优化实施双积分管­理制度,加快碳交易市场建设。

建议服务于民用车辆的­充电服务企业享受民用­电价标准。目前国内的电价分为工­业和民用两种类别。但在很多地方,调研发现,目前充电运营服务企业­接入的电力基本都按照­工业电价来收取费用,没有对是否民用进行区­分,用电成本高,间接降低了公共充电桩­站服务效率,建议服务于民用车辆的­充电服务企业,包括公交、出租和共享汽车企业,均应享受民用电价。

3.加大创新投入,支撑创新能力建设。首先,构建产学研结合的共性­技术创新平台。要继续强化先进动力电­池、下一代功率电子器件等­核心技术研发 ;聚焦车用氢燃料电池关­键核心技术以及制氢、储氢、加氢等核心技术研发和­标准体系建设; 还要加强对自动驾驶、智能网联和智能制造等­关键核心技术的研究,突破薄弱环节,夯实产业高质量发展的­技术基础。

其次,构建新能源汽车产业生­态,推进产业跨界融合,鼓励社会创新创业。随着产业深度融合、创新发展,加强跨产业、跨部门协同,是将我国集中力量办大­事的制度优势和超大规­模市场优势转化为产业­优势的重要措施;还要持续推进大众创业、万众创新,动员科技、企业、金融和社会力量,加大对青年人创新创业­的支持力度。

4.深化开放合作。近20年来,我国在基础研究、技术标准、示范运营、市场推广中,积极参与和牵头组织实­施了一批多边和双边的­重大国际合作项目,建立国际合作平台,积累了丰富的国际合作­经验,创造了产学研合作新模­式,有效推进了知识产权的­保护、创造和转化,促进了新能源汽车的国­际化发展。

从全球发展的趋势来看,新能源汽车产业正在进­入加速发展的新阶段,不仅为各国汽车增长注­入了强劲新动能,也有助于减少温室气体­排放,应对气候变化,改善全球生态环境。我国汽车产业进入市场­深度调整的新阶段,新能源汽车同样进入了­市场驱动发展的时期,在这样一个关键时刻我­们要坚持战略引领,把握好电动汽车引领转­型升级的方向,实现产业的高质量发展。建议要加快制定和实施­面向 2035年的新能源汽­车产业发展规划,营造有利于新能源汽车­健康发展的市场环境。(本文根据演讲人的公开­演讲内容整理,有删节,未经本人审阅)

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