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都在說全面禁售燃油車 拿什么支撐無燃油車時代的來臨?

2017/1/21 21:11:19??????點擊:

    斯坦福大學經濟學家托尼·西巴不久前在其《反思交通運輸2020-2030》的報告中預測:石油工業即將消亡,從成本曲線來看到2025年,全球所有新車都將是電動的,對于西巴教授的預測我們暫且不予置評,但是這一預測在傳統行業已經引起了焦慮。
    隨著能源和環境危機,汽車電氣化路徑已經愈加明晰,就中國來說,國家把新能源汽車產業列為七大戰略新興產業之一,作為“中國制造2025”的重點支持領域,因此我國新能源汽車在近幾年的進步是突飛猛進的,無可爭辯地成為了世界新能源汽車市場的No.1。其他國家基于本國國情以及中國制定的的雙積分政策考慮,各國主要汽車生產廠商對未來新能源汽車領域的發展都有著自己的規劃,其中已經有國家明確了全面禁售燃油車的時間,根據蓋世汽車此前報道(詳情猛戳:只有歐洲國家表態禁售燃油車嗎?未來全面禁售燃油車國家盤點),德國、法國、印度、挪威、荷蘭等國家,最早將于2025年全面禁售燃油車。


    全面禁售燃油車,意味著無燃油車時代即將來臨,這對于傳統汽車產業說是一場“革命”,但對于新能源汽車產業來說,也是“鴨梨山大”的。新能源汽車要革傳統燃油汽車的命,必須“打鐵自身硬”,從電池、電機、電控等方面承擔未來移動出行的全部責任,任何一方面的發展對新能源汽車來說都十分關鍵。7月19日,以“新能源汽車電力電子技術”為焦點的中國電動汽車百人會第四期熱點問題系列研討會,在中國動力谷所在地——株洲舉行,包括中國電動汽車百人會理事長陳清泰、副理事長歐陽明高以及來自清華大學的教授等行業專家匯聚一堂,就燃料電池以及新能源汽車電力電子的發展現狀以及趨勢展開討論。

    2025年是新能源汽車發展的一個節點
    汽車發展動力的電氣化趨勢已經沒有懸念,除了某些國家在政策上要求禁售燃油車,部分車企依據這一趨勢也紛紛調整自己的戰略,有的提出到2020年或者2025年,不再對燃油車的研發做新的投入。從目前新能源汽車的發展現狀來看,能不能在2025年真正實現全面禁售燃油車還有待檢驗,但是單從燃料電池動力系統的現狀來看,2025年將是一個節點。
    燃料電池汽車由于燃料電池的高額成本,在推廣上一直停滯不前,但是2017年在歐陽明高看來是中國燃料電池汽車全方位商業化的元年,清華大學李建秋教授也認同此觀點,李建秋在研討會上還提出:“關于燃料電池動力系統耐久性的預測,基于我們國內電堆和材料的水平、控制的技術,預測2020年將達到1萬小時的目標,到2025年由于材料和控制技術的發展,會做到2.5萬小時,基本上跟客車等壽命,所以我們預計從現在到2020年還是小批量示范1萬左右的量,到2025年我們預計產量就會起飛了,而且起飛的量是10萬臺。”2016年發改委關于能源技術革命創新行動計劃也指出,在2025年實現氫能及燃料電池技術的推廣應用,以城市的私人用車、公共服務用車的批量應用為主。
    除了燃料電池汽車在2025年取得突破外,純電動汽車推廣在繼2017-2020年充電設施后來居上破解“雞與蛋”的問題,并且在2019-2025年期間政策市場“兩條腿”走路后,也將在2025年突破性價比實現大發展。歐陽明高列舉了一組數據,按內燃機動力系統等效的純電動力系統成本要求:

    DC/DC、逆變器、電機其加起來電池用60千瓦時,到2020年可以走400公里,這樣算出來價格要等價的話,電池必須每千瓦時102美元,相當于六七百人民幣一度電就可以跟內燃機等價,但是2020年是很難做到100美元的,行業平均做不到。什么時候能做到差不多100美元的價格呢?“估計是在2020年—2025年做到這個價格”。

    我國電力電子技術現狀
    電驅動和總成的發展,是以電機和電力電子為技術總成的,包括電機的本體,齒輪、齒輪箱、車載充電器、輔機電驅動系統、功率控制器、總成的信號控制器,整個加到一起是從軟件和算法連起來,跟整車的聯系是機電和通訊。電機驅動系統是把電池的電能轉化為機械能的關鍵部件,它的性能直接決定了整車的性能,所以說它跟電池、電控一樣是支撐電動汽車技術體系的三項關鍵共性技術之一。
    目前我國的電動汽車電機驅動系統的現狀,從整車來說,去年的產銷量分別是50多萬輛,排名世界第一,到2020年我國總產量將會達到200萬輛,值得驕傲的是,我國車輛主要還是與國產的電機驅動系統配套的,但是眾所周知,電機控制器所用的關鍵核心部件IGBT,還有一些軸承,這些部件大部分仍然有賴于進口。
    中國中車集團株洲電力機車研究所首席專家郭淑英認為,電機驅動系統是向著高效率、高轉矩、高功率密度以及高集成度這個方向發展的,整個階段經歷了從分離式、到集成式到現在的機電一體化和高度集成的發展。基于這個要求,對我們電機控制器和電機方面的材料、器件和我們的熱管理、控制技術都提出了更高的要求。
    而IGBT器件的發展趨勢,從鍵合方式和引線發展來看,國際公司采用定制封裝汽車級IGBT,我們國內采用標準封裝IGBT。目前以硅基為基礎的IGBT器件,它的耐壓頻率等等已經發展到一定程度、受到一定限制,所以新型的材料,像碳化硅、氮化鎵新型材料的器件就應運而生。目前碳化硅的半導體器件國內外研發現狀可以看,國內碳化硅基礎已經起步,比如中車株洲所、電工所等等都已經開始做研究。
采用碳化硅的電機控制器,豐田和三菱已經到了路試階段,我們國內目前還是小批量的樣機產品,還出于這種研發階段。
    電機的發展,從最初的采用異步風冷、永磁水冷,到現在各種導體形式,包括油冷的、矩形導體,還有異步、鑄銅轉子電機的,這些技術都在進步,目前還是朝著永磁化、高速化、集成化方向發展,現在電機和減速箱的集成,電機和控制器包括三合一這種方式,還有分散式驅動的輪轂電機還有輪邊電機,都在研發當中。
    郭淑英指出,國產的電機驅動系統、電機基本驅動性能跟國外的相差不太大,基本技術性能可以滿足生產要求,但是在一些防護技術,噪聲振動,電磁兼容,可靠性、耐久性方面,我國產品的程度還是有些參差不齊,跟整車的需求還有一定的距離。
    如何在新一輪的競賽中領跑?
    由于我國在傳統汽車零部件領域的落后,導致在傳統零部件領域一直很被動,陳清泰理事長認為:“燃油車上的汽車零部件我們始終沒有翻身,電動汽車這一輪發展中我們能不能翻身,能不能在零部件上有所作為,首先能不能保障本土汽車的競爭力,進一步打造一些具有全球競爭力的零部件公司,我感覺還是一個問號”,“我們在這一輪汽車動力技術革命當中,如果能有一些更大作為的話,應該表現在零部件領域。”
    陳清泰指出我們發展電動車當中遇到的痛點,還是續航里程、充電、安全等問題,這些問題還沒有得到理想的解決,在這個時候大家把這個作為熱點是理所當然的。但是對于中國汽車企業和零部件企業來看,絕對不能過于短視,眼光必須看到和未來的對接來解決我們今天的問題。
    上海大郡動力控制技術有限公司總裁徐性怡認為電力電子市場的前景很廣闊,在車載的電力電子的控制器當中,整車上看,動力性、經濟性、可靠性等等,轉化到電力電子系統來看,一個是要求密度要高;第二個要求效率要高;第三就是可靠性要高,成本要低。
    在功率密度高這個層面上,首先是集成,集成可以節省空間和不見。系統的集成包括物理的集成(把電機、減速機、控制器全部集中在一塊),還有一種是功能的集成(包括牽引電機的控制器,DC/DC,充電機)。集成化最主要的是控制器集成,首先關鍵部件要做好(IGBT模塊、膜電容、電流與傳感器等),其次是做好散熱,比如提高散熱效率、減少濾波。
    整車可靠性方面,徐性怡表示,設計上面器件的高可靠性要滿足壽命,寬范圍的環境適應性以及非常嚴苛的汽車驗證都需要做。第二個,在生產過程當中要保證質量,不良率要降低,一致性要好、可追訴性要好,同時還有一個成本的問題,這就是我們想從產品的角度,高可靠性應該以汽車級的標準來要求。
    精進電機科技股份有限公司創始人兼CTO蔡蔚認為我們缺少一個安全方面的措施就是無位置傳感器的控制,我們未來的傳統汽車上每個車都應該有無位置傳感器的算法,當你位置傳感器失效了以后可以開回家、開到4S店,至少這是應該做到的。而現在我們大部分控制器都不具備這樣的算法。
    最后成本方面其實是現在這個行業零部件企業面臨的最大挑戰,一個新的新能源汽車市場,一定要通過成本的降價讓用戶用得起才能推廣開來。蔡蔚認為一個是電機的極對數要多,一個是電機的轉速要高。原理上來講減少電機,為什么減少電機,多用控制器、少用電機?因為控制器現在主要的成本是知識產權、是基礎產業。把基礎產業提上去、把知識產權提上來,控制器未來的價格,比如一個800安培的控制器價格應該在3500元以下,而現在模塊的錢就是3000元,這顯然不合理,這個價格是可以降下來。而電機的材料大部分是硬材料,銅、鐵、永磁體,尤其永磁體是我們國家獨有的,我們不希望價格跌的太低。因而從這個角度上來說,我們總是要想辦法多用控制器、少用電機是未來的一個發展方向。
    總之,中國作為全球最大的新能源汽車市場,要在補貼退坡之后面對來自外資企業的挑戰,最關鍵的還是在關鍵零部件領域擁有自己的核心技術,我們期待國內的相關企業能夠攜手并進,為把新能源汽車大國打造成新能源汽車強國而努力。(文章來源蓋世汽車網)

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