【汽车与环境】圆桌讨论:新能源汽车动力系统及控制技术发展

盖世汽车综合 2017-12-10 0:51:38

核心提示:2017年汽车与环境创新论坛-盖世直播!

主持人(上海大学电机与控制工程研究所所长、中国科学院深圳先进技术研究院汽车电子研究中心首席科学家 徐国卿):

下面是圆桌讨论环节。我们邀请的讨论嘉宾有:

广汽汽研院首席技术总监祁宏钟

上汽集团前瞻技术研究部燃料电池系统部总监陈雪松

上海大郡动力控制技术有限公司总经理、国家“千人计划”特聘专家徐性怡

深圳青铜剑科技股份有限公司董事长汪之涵

同济大学新能源技术中心教授袁一卿

临时邀请我们的罗建教授上台参与讨论

我们抓紧时间,我准备了五个问题,我先提一个问题,我想问一下徐总到目前为止,15年下来了,电驱动系统还有什么问题?我想大家也是很关心的。

圆桌讨论.JPG

徐性怡:谢谢徐国卿老师,说到这15年下来,中国的电机驱动系统和国外相比是什么状态。首先我们是有了,包括广汽这边,我们的产品也在上面用而且一代一代都有很快的进步。但是,其实我今天的危机感丝毫没有比2002年更轻。因为到今天为止还是没有在核心的零部件层面上真正解决问题,主要是IGBT这些地方,待会儿我们可以跟年轻一点的汪总讨论一下。我们其实已经有了很多国产的厂家在器件上面,但是真正要到产品里面去,可能还要时间。

今天早上听刘总(株洲中车时代刘国友)谈到过这个事情,我认为现在对我来讲,一个最重要的问题是成本,从成本的这个角度上讲,如果核心部件不解决,我们是没有办法去实现增长的。今天我们在安全性,在软件的层面上,坦率地讲,国外有几十年软件开发的积累,我们还是有一些差距的。电机这个层面上,我觉得我们还好,从材料、制造上面还有一些差距,可能没有国外那么好。但是从成本、从可用性这个角度,大概国外还要找我们来做一些事情。控制器这一块确实感觉压力比较大。

主持人:除了软件之外,是不是就是模块?

徐性怡:IGBT就是模块,这一块的成本没有办法解决。

主持人:深圳的几个公司成本都很低,你怎么看?

徐性怡:中国的成本是很低,但是首先得满足汽车的要求。现在最大的问题是满足汽车的要求,第一本身没有验证,第二,我说没验证就是本身的设计可能就有问题,汽车级的验证。第二也没有机会到车上去用。所以这两个也是我们现在零部件企业面临的一些挑战。我也呼吁一下,咱们整车的还要多用一用国产的零部件,给我们机会,才能真正把它做起来。

主持人:汪总谈谈看,在这方面,我们中国要支持本土的企业,电驱动的企业,您觉得要从哪方面入手,或者还有什么问题需要解决?

汪之涵:我自己在国外读书的时候做了IGBT芯片创业。我们在汽车领域感觉跟国内的模块合作的机会比较少。我们觉得IGBT这一块确实无论是从技术门槛来讲,国产化,尤其是要做到汽车级,今后要走的路还是挺长的。但是确实这一块,我相信随着时间,有了技术积累,尤其是下游客户像徐总这样的发展,将来还是给国产汽件有很大的机会。希望整车厂还有包括像徐总这样做动力总成的公司能给我们一些机会去做测试,再把产品一步步地迭代优化。

主持人:我再问一个,老罗(罗建)刚才谈了轮毂电机的事情,讲得很详细,论证也很多。我想问一下,轮毂电机的车很多人在研究,你觉得从电机的角度来说实现产业化还有什么问题或者还有几年可以做到?

  罗建:我现在觉得从电机设计上来讲并没有太多的问题,但是集成能力是要去做的。我们做了一个电子转子,这是可以的,但是下面的助力结构件做得并不好,散热性的设计还有冷却系统、密封系统怎么安装,这些事情可能过去五年、十年一直在做,经过了相当长时间的验证。我们现在一样去做这件事情,可能我们也需要五年的时间把这个事情验证一下,这是第一个问题,我比较乐观,我们像他们这样,验证一件事情是数量乘时间,我们需要一段时间,和他们在验证各种工况下的情况这方面所做的工作相比,我们做的还不够。现在,企业也有这个兴趣,也在做这个工作。

另外一个比较大的障碍是在主机上。对轮毂电机的动力接受度有很大的障碍。

主持人:我觉得刚才跟蔡总(蔡蔚)聊了一下,他觉得最大的问题,这个车能不能泡在半米深的水里面,对轮子有没有损害,但是我看到,原来铁路的电机就泡在水里。

罗建:这个和铁路有点不同。

主持人:高铁上做试验就是在水里做。

罗建:因为轮毂电机是一个外转电机,动力性能比较难做。我要把电机里面的绕组和所有的接线全部密封好。你在这个直径上去做动力的平衡,水进去以后没有事。

主持人:我再给陈(陈雪松)出一个题目,燃料电池你说是二起二落,我们还会不会再落下去?有什么问题?我们很期待这个东西。第二个问题是有一种研究,燃料电池是不是每个区域每个国家都普遍适用?我们的研究可能认为要根据原材料和工业上出现的一些辅助的能量来做,这个问题你怎么看?

陈雪松:问题提得很好,从两个方面,一个是环境,一个是技术。环境就是能源,能源各个国家和地方实际上是不同的,新能源占了一部分比例,但是并没有说是风还是氢,风实际上不是一种能源,是一种能源载体,氢件其他的碳都是在化石里面结合,要释放出来也需要能量。中国这个行业也做过调查,现有的氢气比如废弃氢,比如说一些焦化厂,其能源是足够支撑的,但是问题是氢气的储存和运输存在较大的问题。

主持人:化工企业比较多的地方。

陈雪松:对,其实它的来源还是足够支撑,问题是这种氢一种是纯度不够,分散,怎么样能够提炼成把它集中起来进行运输、储存、分配。自身产氢用量很大,一天产几百吨,国产的氢就很便宜,一公斤一块钱。我们实际上上海这个地方有加氢站,同济在汽车城试图挪到那里,我们可能要六七十块钱一公斤。中间的成本还那么高。

从技术方面,我觉得3-5年之间,商业模式还是行得通的。这是基于国家的政策和补贴情况,这不是持续发展的策略。

主持人:谢谢。第四个问题是留给袁教授的,刚才有一位专家谈了变速箱的问题。我知道你是变速箱的专家,也做过很多发动机相关的工作。我的问题是什么呢?刚才谈的P2的混合动力的配置,有这么多配置,加上行星齿轮加上变速器,你觉得这个东西跟最后纯电动,我们很简单的减速器相比,又是有多少优势?你觉得有什么优势?

袁一卿:丰田的功率分流性结构得到已经比较熟悉了,它的最大优点就是结构相对比较简单,动力性不是很足。实际上P2的方案,我认为它有一个优点,能更好地提供动力性,这个也是比较重要的。而且P2一般基于多挡的变速箱,这是相对成熟的技术。这么来看,它跟丰田比,它可能就像段总(混合动力专家段志辉)说的,它的能效并不一定很低。丰田的这套系统取了一个非常好的节能效果,它实际上牵扯到诸多方面的改进,包括低风阻的车身,有很多不同的方面贡献了降耗,从这个角度讲,P2这个方案跟行星齿轮分流还是有相当的竞争性的,结合起来成为一个方向最主要的原因是要不断提高这套系统的节能效果,在原有的这些系统上面,不太容易再做文章,比如说丰田经典的系统,要是再加上一些离合器,不一定能够理想。有一个明显的趋势是多挡化,另外它有一个要求,能够把这个抛开。纯电驱动的时候发电机要脱离,丰田那套系统其实脱不了,P2就可以。现在有一些工况,如果是增程性的方案,未来可能会变成主流的方案,最好是能够兼顾两种,两个之间能够切换,这样就有价值了。

 主持人:谢谢。我把最后的难题留给祁总。从整车厂出发,HEV、PHEV、EV都在发展,就广汽的观点来说,哪种车型会成为最主要的车型?

祁宏钟:我谈一下我个人的观点。今天很多专家讲了很多解决方案,吗、从车企角度来说首先要解决未来市场的问题,以广汽举例,因为广汽的车型有从A0级一直到C级,有很多车型,现在按照国家新的燃料限制和双积分的要求来看,到2020年的时候,国内的技术已经有比较大的差距。如果按照国家的限制,到2025年,如果没有大的节能技术对产品进行改进的话,基本上完全没有可能。在这种倒逼下,您讲的那三种技术路线,对广汽来说是哪种都不做。

主持人:近期呢?

祁宏钟:首先先做PHEV和HEV,这两种方案先把主力区间的车型。插电式混合动力和混合动力,目前广汽的技术路线先上的是插电式,然后会推出HEV混合动力。

主持人:是不是考虑目前对电池能量密度不够,安全性问题考虑。

祁宏钟:现在整车厂面临很多压力,国家是多管齐下,一个是油耗方面,还有电池能量密度,每一项都会提出独立的标准。这些标准必须同时满足,FCV还是会坚持发展,广汽也会做一个比较大的规划。

主持人:第二个问题是刚才徐总提的,刚才徐总说要面向国外,汽车厂的软件有很大的差别吗?我也了解到汽车电子对于一般的控制器来说,起码要有三个功能,一个是功能性控制,第二个是软件的肢解功能,还有对外部状态的诊断功能。你觉得现在对国内的企业来讲,是不是已经到了这个时候?

祁宏钟:我觉得已经完全到这个时候了。我刚才讲到了大的背景,目前讲到了节油率的问题,如何把它完全降下去,这是必须要满足的任务。现在从自身做的插电式混合动力工作来看,假如说我们现在到2020年或者2025年,目前的油耗必须降低35%或者45%才能满足国家的要求。光靠我们改进了很多东西,这一块其实有一个隐藏的潜力,我们测算过,应该是8%-10%的区间。我觉得各类控制器本身的性能,另外如何优化匹配这些功率器件,让它发生最高的效率也是很大的工作。

主持人:你这是赞成我们自己做器件,如果广汽走向国际市场的话。

祁宏钟:是这样的,我个人肯定是赞成。我们现在采取这样的方案。目前为了应对市场压力,肯定选择能满足目前要求的功率器件。我们和徐总合作很长时间了,我们尽可能地用国内满足要求的器件。刚才汪博士有了碳化硅的技术路线,我们还有一条做法在量产和应用之间还有一个机制,去联合启动一些项目,把国内比较好的,我们提供车辆,提供测试软件,现在我们的车就做先行的搭载测试,一旦卖出去是要对市场负责的。为了能搭载,广汽研究院会拿出资金来支持。我们会在我们的车型上去测试,等它成熟了,确认它的分析,我们是完全可以考虑的。

主持人:好,谢谢。我能想到的问题就这些。下面把话筒交给下面的各位同仁。大家有什么想问的?

提问:我的问题给陈总还有祁总,因为你们都提到了国内燃料电池在前沿性的技术上的持续投入,这一点非常令人钦佩。您也提到了国内可能只做一些集成,做一些重复的方面的工作。作为主机厂来说,您觉得如何来推动国内的生态体系的构建。谢谢。

陈雪松:实际上一开始我们采用的是一种平面的模式,发现做下来以后,产业说是存在,但是真正要一个空压机,要满足需求是很困难的。上汽集团2007年投资了,经过这么多年开发,有了一个系统,但是这个系统和国外还是有差距的。这种形势上汽在慢慢地下沉,做核心零部件,在这个过程中我们也尝试过做一些专项,比如说催化剂,我们做了一些前沿的研究,当然要把它用到车上还有一个过程。业界国内也走访了很多,比如说专门做膜的研究机构还有专门做催化剂的,我们也和国外机构合作。上汽的开发是有几套体系的,有最前沿的世界组织基金,有汽车基金还有项目还有产品技术线路图,最后再是产品。目前跟外面的合作还没有达到把它纳入产品这条技术,还在不断地积累和开发。

至于国内的其他企业,有实力的,看行业的规模,投入得也不多。这种形势的发展也看到了,一些大的企业确实把它当回事。我们跟国外,比如说丰田的,通用的,锁定的供应商都不谈的。现在主动来找我,中国市场这么火热。大公司开发有一个特点,小公司是给你钱,什么都能做。大公司底气比较足,核心东西是他们的。他们也想赚钱,就开始出一个产品,大家都能用,这是一个好现象。我们觉得在未来你选择多了,产业链可能就会很快建立起来。至于最终说要把它变成一种有竞争力的,可以替代传统车的,因为现在大家做的还是构成层面的解决方案,我们今天有了芯片,把手机、计算机做得很好,如果沿着中国人的这条路再走,也不会很精。燃料电池的飞跃是用催化剂,这些东西要是不用最好,或者质子膜耐高温,也解决了,我说的材料得到这个级别的突破,简单说这些。

祁宏钟:我稍微补充一下。广汽在燃料电池这个领域一直做跟随战略。现在已经用跟外面合作的项目方式在做整个的搭载。广州市包括广东佛山一带有很多做燃料电池的零部件企业,广州市也在争取燃料电池示范型的城市,可能会建一些示范研究园区。广汽也是自主地想做一些燃料电池整车集成方面的工作,通过这个过程对燃料电池整车包括各个系统零部件进行一个了解。另外丰田那个车子也在中国推示范运行,目前在常熟,它也想在广州做相关的工作。结合起来以后,加上对未来的预期,广汽这一块会有比较大的工作。

 提问:我有两个问题,一个是给陈总,一个给祁总。先问陈总,我想问一下,燃料电池根据现在的情况,上汽乘用车的电池是从氢的化学能转变到电的电能。它这个是转换效率能够在预期的范围内可以实现的大概什么情况?第二个,我了解的制氢,我说的是大规模制氢可能是最便宜的制氢方法还是用天然气,以天然气的成本为1,和它相比,别的生产氢气的费用会是多少?谢谢。

陈雪松:我们跟氢气的制作还有一些公司愿意做整个解决方案的打包,现在目前加氢站的假设,比如说400公里定的40块钱,我一天卖多少氢气,根据加氢站的成本设备,是这么一个假设条件。目前来说,如果它来源于副产品,就刚才说的本身就是放掉的还是有可能拿掉的。用天然气,你刚才说得很对,规模越大,用天然气制氢成本还是最低的。这就取决于用户和生产之间距离的价格。比如说,用35兆帕的储氢系统,你储氢一公斤,可能有15%的能量就要加压到这么一个高度,已经浪费了很多的能源了。最后的成本都打到用户身上。简单来回答,用天然气这种生产,达到到用户手里每公斤40块钱还是比较难的。

效率是这样的,内燃机的效率,一般高速上效率是很高,但是燃料电池有一个特性:越是低功率的,效率越高,越是高功率的,效率越低。在匹配方面,根据车型匹配,它的工作点是不一样的。最早当时搞这一行都是用0.7,一个是0.7V每节,每天产生的电力是多少,或者产生电压是多少。其实很简单,基本上是60%左右。随着车型不一样,效率不一样。来之前看微信体验丰田的车还有戴姆勒的车,自己开下来,尤其德国那个高速不限速,所以很快。发现里程和公布的差得很远,不同的工况不同的工作时间点是不一样的。

提问:第二个问题请问祁总,您讲广汽的,我注意到了,有几个阶段。一个是2016年,一个是2019年。2016年有一个PHEV系统,2019年有一个PHEV系统,下一个结点又有一个,这三个是不同的设计,不同的版本或者是什么?方便介绍一下吗?

祁宏钟:应该说是有升级,应该是不同的版本。围绕着性能提升、重量减轻、成本下降这个方向不断地做一些新的技术方案,不断地做改进。主要是依据这个来的。

主持人:最后一个问题。

提问:我想问一下电机系统,电机系统200块钱一千瓦,未来会变成150块钱。这个目标是能实现的吗?什么时候能体现?

徐性怡:好像这个太低了。如果我能够现在卖200块钱一千瓦,我现在高兴死了。今天蔡博士早上提了一个事,到量大的时候,一个130千瓦的差不多一万块钱以内。现在还不容易做到,但是估计大家都在朝那边去。为什么呢?因为现在Volkswagen已经把百万级的亮出来,不朝那方面努力,后面也没活力。

提问:150大概在什么时候?

徐性怡:2020年,可能就在那个点。

提问:还有一个问题问祁总,我现在做混动,电机的成本影响我们的决策做不做多挡化。有一点点小问题,紧接着成本对应多挡化的问题,到底要不要做多挡化,这个广汽有没有?电机未来成本推算,单挡是一个非常好的方案还是说也想做多挡化去平摊一下比较高的成本?

祁宏钟:不管研究哪个公司的项目,发现不断升级换代的最核心的出发点就是在降低电机的功率和扭矩以及重量。所以说,我们做的大量这方面的研究,研究了自己的系统。现在存在的可能性不足,我们也会沿着这个方向去做。如果把电机变小变轻,多挡化是必然要做的事情。未来我们会往多挡化的方向去走。

主持人:根据我们的安排,时间到了。本次圆桌讨论就到此结束。感谢各位专家和大家参与讨论。

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