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【汽车与环境】福田研究总院总工徐勋高:商用车新能源面临的机会和挑战

盖世直播 2019-09-22 13:26:49
核心提示:2019(第七届)汽车与环境创新论坛现场嘉宾演讲实录,敬请关注!

9月20-21日,由中国人才研究会汽车人才专业委员会指导,国家特聘专家汽车组及盖世汽车主办的"2019(第七届)汽车与环境创新论坛"隆重举办,论坛以一个主论坛加四个平行论坛的形式,携百名行业权威嘉宾,共同探讨中国汽车产业在转型升级的新形势和新常态下,整车厂与零部件企业协同创新、升级做强、共同应对严峻市场和产业变革挑战之发展路径。以下为福田汽车研究总院总工徐勋高演讲内容实录:

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福田汽车研究总院总工徐勋高

徐勋高:我跟大家分享一下商用车新能源面临的机会和挑战。

从四个方面讲,第一个是中国新能源商用车产业政策和现状,第二福田商用车布局及市场需求,第三核心零部件面临的挑战,第四是新能源车技术发展趋势的介绍。

一、中国新能源商用车汽车产业政策和现状。

中国要建设新能源汽车强国,海南2030年全岛将使用新能源汽车,禁止燃油汽车销售。2018年整个新能源汽车行业稍微有点下滑,有些曲折,压力非常大,但是新能源汽车行业未来会有一个很好的发展。

福田的主要领域是商用车,200公里以内城市用车的分类,有中途用车、长途用车,分一级配送、二级配送、三级,一级涵盖公交、班车、工厂。二级是配送中心到各分销门店,三级是门店到消费者。200公里以内城市用车是电动用车,要求快充半个小时到两个小时,慢充是3-4个小时。

200-500公里用氢燃料电池车,加氢比较快,10-15分钟,典型为中卡,城间客车、旅游客车,因为运行距离比较长,未来发展是氢燃料方向。

第三个是混合动力,包括中卡、重卡、旅游客车,这是300公里以上的需求。福田包括氢燃料汽车、牵引车都有做一定的战略布局。

专用车及工程车,包括城市渣土、港口转运、矿山矿坑、公转铁,福田也在发展混合动力。

2018年社会物流总费用占GDP大概14.8%,是一个很客观的值。商用车新能源这块有非常大的市场。

商用车经历了持续5年的高速增长之后,2018年出现些许下滑到16%,其中轻卡降幅最大,平均超过40%,末端配送商用车同比增长3%。整个市场需求到2019年有了比较大的回升。可以预期的是,2019年、2020年商用车仍然会出现小幅增长。

二、福田商用车布局和市场需求。

福田主要布局的商用车,包括城际物流、城市配送、末端配送、专用车四方面,涵盖了各个方面的车型。福田在重型卡车等方面也有布局。

国家新能源补贴2018年-2019年有比较大的退坡,商用车很大程度上依赖于政策和补贴投入。补贴退坡之后商用车应该怎么发展?福田大概总结了四点:

1.通过行政措施,包括设置超低排放区、零排放区,电动汽车路权有限使用权,公共服务政府采购,特定区域禁售燃油车。

2.双积分政策。

3.财政支持。

4.研发支持。新能源车市场下滑情况下,福田注重研发,抢占时间点提高产品水平。

三、核心零部件面临的挑战。

用户关注四个点,电池安全、冬季里程衰减、充电时间长、续航里程短等问题。

不断出现的电动汽车燃烧风险,使整个行业对安全越来越重视,安全事件成为用户关注的焦点。冬天电池续航里程会大幅度缩减,商用车领域体现明显,不管外面环境如何都处于持续运营状态,冬天续航里程会有明显的缩短,会影响运行。续航里程的要求比乘用车稍微小一点,没那么严格,目前商用车主要在特定区域,包括城市物流的运行,需求只是200-300公里,不像乘用车可能要到400-600公里。

商用车另外一个需求更大的是充电时间,大家都知道商用车作用生产工具,需要做持续运营,需要充电的时间越快越好,乘用车普遍能接受快充一个小时充80%,商用车希望更快,对充电时间有更加严格的要求。

考虑到用户的痛点,整车厂和电池厂选择电芯的时候,要选对电芯、用好电芯、管好电芯。根据市场的需求,选择从成本、性能、功能上面考虑完全符合、匹配的电芯。

要管好电芯,用好电芯,保证安全。

电池关注几个性能指标,能量、功率、充电、低温、寿命、安全。整车续航里程、动力性能、充电时间、低温性能、使用寿命、使用安全等方面参数特性,这些都是在选择电芯的时候需要重点考虑的几个方面。

针对影响整车性能和动力电池关键性能指标,商用车的车型比较多,模块化这方面相对乘用车来讲做得稍微差一点,未来出于成本和安全考虑,会在电池系统模块化做工作,结合低温性能、快充性能,全方位改善用户体验。

跟车辆续航里程密切相关的是容量,因为容量直接关系到成本,由于成本因素存在,不可能把成本越选越大,只能根据续航里程要求,综合仿真分析选择合适的区间。实际上有一个可用区间概念,95%-100%,有一个区间不可用,电池的防护,防止BMS采集误差造成的过充电,为了防止过充,实际范围是5%-95%。

热失控是指单体电池放热连锁反应引起电池自温升速急剧变化,不可逆,120度以上负极和电解液发生反应,温度会继续上升,温度继续上升到200度电解液开始分解,电解液开始分解就比较危险,会上升到180-500度,电池内部会产生氧气, 180-200度电池出现热失控的状态,基本上是不可逆的状态。

发生热失控的原因,分外部因素和内部因素,外部因素有外部加热、电芯过充、过流充电、电芯过放、针刺等,内部因素有负极电解质反应,正极电解质反应、电解质分解、粘结剂分解等,这造成了温度的变化,热失控就是内部温度和释放温度没有办法达到平衡,温度不断上升,最终导致冒烟、气阀打开,造成严重影响安全的结果。

三元材料的安全性影响因素有,过渡金融溶解,离子迁移阻抗的增加,内部微结构的裂纹,磁性异物,都会导致三元材料的危险。

针对热失控,福田内部也提出了电池系统内部热扩展试验,我们研究对整个电池系统安全的影响。方法是认为触发电池内部的强短路,瞬间产生大量热量,导致热失控,对试验的要求5分钟内不起火、不爆炸。这也是未来国标的要求。

针对热失控,现在乘用车一般都对电池做了水冷系统,商用车出于成本考虑,大部分是风冷和自然冷却状态。考虑到热失控的风险,为了更加安全使用电芯,建议最好能够增加水冷的设计。未来福田在电池系统设计这块也会逐渐把水冷引入进来。水冷对电池控制、温差控制还是有非常明显的好处。3C和4C的放电,有水冷和没水冷,跟温度一致性表现差异非常大。

四、新能源商用车技术发展趋势。

高能量密度的电池对产业发展有非常积极的推动作用,能量密度的提高不管对重量还是未来续航里程都有比较大的好处,能量密度的提升是电池发展趋势,各厂都提出了自己能量密度提升的时间点。能量密度除了电芯材料要做一些改变,比如说固态电池等新技术的应用之外,电池系统安全这一块也需要跟上。

智能网联维度分三个方面:联网辅助信息的交换,联网协同感知,联网辅助信息控制。2025年之后预计逐步实现L4、L5级的智能驾驶状态,这就是我今天跟大家分享的内容,谢谢。   



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文章标签: 电池

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