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吉利汽车杨林:增程式电动车发展趋势及技术挑战
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2018-10-19 吉利汽车杨林:增程式电动车发展趋势及技术挑战

从国家的政策面来说,现在开始支持增程式技术路线并且引导推动。

猎云网注:8月28日,励展博览集团及NE时代联合举办的“AWC 2018新能源材料及关键元器件技术大会”正式开幕。吉利汽车杨林现场做了一个增程式电动车发展趋势及技术挑战的话题分享。分享内容分为五个部分:介绍吉利汽车、市场趋势与法规背景、增程式电动车的特点和定位、策略、技术、挑战和展望。文章来源:NE时代,作者(口述):杨林。

以下为杨林演讲内容:

吉利汽车介绍

首先,介绍一下吉利汽车。吉利这几年发展非常快,整个吉利控股集团下面有吉利汽车集团、沃尔沃汽车集团、吉利商用车集团以及一些新业务。现在我们是全球化的汽车公司,拥有11个汽车子品牌。电动汽车方面英国有一个伦敦电动汽车品牌,还有远程商用车品牌以及曹操汽车。

目前整个集团在全球有四大研发中心,四大造型中心以及海外的KD工厂。吉利汽车现在是全球性的联合研发。造型和海外工厂比较多。之后吉利发展的速度或者版图的拓展会继续保持快速的增长姿态。

安总提了吉利3.0时代战略,目标是2020年实现销量200万台的战略目标,以及蓝色吉利行动。每年吉利也会在宁波的杭州湾研发本部做一个iNTEC的发布会,我们落地3.0的战略,要全面加速新能源产品的推出以及技术突破。

今年销量目标是158万台,截止6月份已经实现76.65万台,年度目标应该没有问题。

市场趋势与法规背景

接下来讲一下所处的市场趋势,以及市场趋势下面临的法规的约束和挑战。

新能源汽车份额预测上,2015、2016、2017年不断优化,2015年混合动力占比比较小,2016年、2017年每年修正比例。未来十年电动车的发展趋势不断加速,到2018、2019年以后这些份额的比例仍然会被再次更新。

同时,可以看到在这样的快速发展趋势背景下,新能源和混合动力的比例会有一个非常大幅的提升。今天大家觉得份额还比较小,是3%,明年可能会变成5%、7%,这种加速趋势目前来看没有停止。

在国内我们现在毕竟还是以卖传统的燃油车为主,国家在油耗法规方面目前有这样的四阶段油耗,到2025年有五阶段油耗和六阶段油耗,对传统的车企来说压力非常大。因为2020年百公里平均油耗要做到五升油,2025年百公里要做到四升油,2030年是3.2升油。

为什么市场现在发生变化,新能源为什么发展步伐这么快?国家法规逼着所有的车企必须向电气化和新能源转型。除了用这个油耗法规对主机厂进行施压以外,国家还从哪些角度对行业产生改变呢。

第二,排放的法规。我们现在纯电动车不存在尾气排放的。但是,只要带有发动机的车辆,像混合动力车或者是燃油车,还是有发动机排放的。国家国6排放法规已经对柴油车产生巨大的影响,现在考虑柴油车还能干几年。包括吉利内部沃尔沃2020年以后逐步停止柴油车的研发包括销售也在逐步缩小量。

同时,国家会在2023年左右启动国7的排放法规讨论,2028年还有国8的法规,油耗排放法规的加严使得传统的路子已经走不下去了,必须向新能源转型。

国家在新能源补贴政策退坡以后,后面将会推出双积分政策。可能现在对你的一辆电动车国家给你补贴多少万,以后这个越来越少,会把这个钱转嫁到主机厂身上,主机厂一年卖了多少车必须卖多少新能源车,不然不让你卖传统车。双积分出来之后会让新能源在后补贴时代迎来新的竞争。企业会精打计算哪一类产品成本最低同时又满足国家法规的要求,就卖这种。

今天我们的主题是谈增程式电动车,可以看到在左边国家发改委前一两个月发布了一个讨论稿,在讨论稿中正式的把增程式电动车划为纯电动车的范畴。右边是工信部新能源产品的准入目录。左和右的区别是什么?左边是发改委、右边是工信部,发改委管投资、工信部管卖车,什么意思?

也就是说,如果现在吉利今年已经卖到两百万,后面还想卖五百万,工厂肯定不够的,还得投300万下去。国家的意思是如果投燃油车工厂,不给你批准了。但是你搞电动车或者增程式的纯电动车的工厂我们很欢迎,马上给你批。

从国家的政策面来说,现在开始支持增程式技术路线并且引导推动。相信在后面增程式国家政策的扶持或者政策方向的利好会不断的来。

中国工况,现在在主机厂方面大家都在谈论这个事情。目前循环法规使用的是NEDC路况,美国的是FTP75,日本是GC08,国家的政策制定者于是思考,中国汽车保有量这么大的国家,中国的国土面积使用的工况这么复杂,是不是应该有中国的工况出来。中国工况讨论越来越热了。

今天讲一下中国工况的特点是什么?右边表上面最右边是CLTC-P,左边有NEDC,中国工况平均车速是28.96,比NEDC 33.6低。同时,中国工况启动、加速、刹车比NEDC频繁的多,这种工况测试增程式路线更节油。

增程式电动车的特点和定位

这个技术有它的好处,也有它的劣处。首先在传统的燃油车NEDC工况下的平均效率是20%,从发动机刚开始计算,如果从增程式这块发动机带动发动机发电之后蓄电池带动驱动电机,目前能做到30%左右。

如果再保守一点来说,增程式电动车在NEDC工况下比燃油车要好30%以上,中国的工况油耗会更好。

纯电动车现在有一个问题,现在纯电动车说NEDC续航300公里,还有人说能续航400公里,是基于NEDC下的行使里程,一旦上了高速续航里程大幅度缩减。因为在这样的车速和需求曲线上,随着车速的增加,消耗的功率越来越大的。

可以看到,在120公里车速时,对应的电量消耗一般在30度电左右。我们现在了解到一般纯电动车大概装电量在50kwh到70kwh,这已经算是比较高的。这样的话在高速上跑两个小时或者两个小时不到就要赶紧去充电。否则后面会导致电量不足,车辆可能会停下来。

如果采用增程式的路线,可以解决一个里程焦虑的问题。高速油耗上虽然差了一点,但使用高效发动机可以弥补增程式技术路线的短板。

我把目前关于混合动力的分类自己又做了一个更细致的划分,在中间划了一条线,左边是内燃机ICE,混合动力汽车HEV以及插电式的混合动力PHEV。右边是RE-HEV,REEV以及BEV,它们的区别在于左边三个是基于传统的架构平台开发,右边是基于纯电动平台架构开发的。大家可能觉得左边的HEV和右边的RE-HEV用的零部件一样的,可能对你来说没有什么区别,对主机厂来说区别很大。因为纯电的整车架构平台软件、开发以及一些电子电器设备的配备跟传统车不一样的,所以,对于整车厂来说,如果基于纯电动架构平台,开发REEV和RE-HEV时可以做到同平台的共享。无论是RE-HEV还是REEV都要通过BEV架构开发,可以延伸出RE-HEV或者REEV。

目前在市场上做REEV和RE-HEV有两个有代表的车型,一个是尼桑的NOTE,一个是宝马的i3,尼桑的NOTE目前在日本国内卖很好,还没有引进到中国。宝马的i3是一个REEV,在中国销量一般般,但是欧洲卖很好,欧洲的宝马增程式的REEV卖的比BEV要好。

所以,今天我要提出来的一个路线是用一套增程器总成采取两种匹配路线,搭载经济型的A级或者A0级的乘用车,市场规模还是很大的,主要市场上销量占比最大的是A级车。这样一个增程器的系统配上功率型的小电池包,可以在目前燃油车成本上稍微增加一点。虽然不属于新能源车的行业,但是它的油耗和整车的驾驶感受性比燃油车好,可以帮助主机厂满足未来油耗的法规。若配上能量型大电池包,在大城市有国家的新能源补贴,可以拿绿牌。再往上是纯电动车。

增程器电动车的策略、技术、挑战

目前可以满足停车、高速、低速需求,这个车的动力性能一定有保障的。对停车发电或者城郊中高速发电,会定义典型的发电功率点,发动机对三种工况会做优化和匹配。策略匹配下来的车特点是,车开起来就跟一个纯电动车一样。但是噪音很小,让你感觉到比燃油车的噪音小的多。同时,加速性可以做到跟电动车一样的,至少比燃油车要好很多。这给消费者带来了这样一个体验和要去付出的成本性价比是很高的。

现在看到的车是接近纯电动车的驾乘感受,NVH要求高,中低速时,发动机尽量少工作。让驾驶员或者乘客对发动机的感觉不明显。

关于发动机税方面,中国传统发动机有消费税,每辆车出厂时都会收消费税,发动机排量越大消费税越高。现在只有中国市场有排量税费,国外没有。导致如果在整个增程器系统选择时,发动机会倾向于选择涡轮增压。

制动能量的回收,这是SAE文章做过的研究,一个车行使时可以看到traction循环过程中的能量,brake行使过程中踩刹车的能量。可以看到刹车消耗能量比较多的,对不同的使用场景和刹车占比做了统计,刹车能量占了将近50%,交通拥堵的情况下刹车能量很高的。中国工况一旦推出平均的车速是比NEDC或者其他工况车速更低。所以在这种工况下自动能量很多被浪费掉。在整个策略中需要对制动能量进行充分的回收。

刚才罗姆也提到现在在做碳化硅的升级。右边是丰田做过的研究,碳化硅可以使一辆纯电动车续航里程提升10%。另外,双面水冷可以大幅度减少控制器的体积和重量,在控制器方面要小型化、低能耗升级。

在电机方面,卡发电机有利于见效电机体积和重量。发动机要追求极致的高热效率,如果体积小更好。我展示的2020、2025、2030是国家工信部给出来的发动机热效率升级的指导意见。当2020年时,国家的发动机热效率做到40%的指标,2025年做到44%,我提发动机指标就是说发动机的效率升级对我们增程器的总体效率提升是非常直接的。也就是说,这样一辆车、这样一条技术路线可以一直把整车的能耗降低。

关于车辆动力总成的布置可以采用前置和后置,当然前置有优势,本人在增程式匹配开发方面做过很多的尝试,总结下来的经验,发动机和电机、电机控制器以及一些组件系统在前置比后置更有优势一些,放在后面相关的一些配套很难布置下去,一旦布置下去带来的散热问题很难处理。布置方面倾向于能够在前舱做集成。如果在前仓布置增程器和驱动电机集成一体,如果增程器总成不和驱动电机以及PCU做在一起,前舱布置将非常困难,也会带来NVH很多问题不好解决。

展望行业未来发展

今天之所以提增程式电动车路线,是基于我们目前纯电动车的电池技术突破还需要一段时间,所以说在电动车的一些关键技术没有完全成熟之前,我们会采用增程式这样的技术路线对它进行一个过渡。

所以说,我前面已经展示过国家法规的油耗,可以看到今天我们的增程式方案如果用在一个A0级或者A级车上,已经能够满足2025年国家油耗了。如果我们对相关的子系统进行效率升级,可以满足2030年的油耗目标。

也就是说,在电池的成本或者电池的续航里程没有得到技术突破之前,增程式路线可以一直走下去十年都可以满足国家的法规。

期待各种新技术的突破和应用,迎来真正的纯电动车的新时代。有四个展望:

第一,无人驾驶。无人驾驶会极大刺激或者使得纯电动车市场变大。因为当外面下着暴雨,从外面回来时,肯定不想去把车停到外面淋雨的停车位上。如果无人驾驶技术能够被产业化应用,作为消费者来说生活是极大的便利。

第二,5G。无人驾驶的通信是数据量、通讯量很大,5G的信号传输一旦跟无人驾驶结合会解决无人驾驶大数据管理问题。

第三,无线充电。当5G能够满足信号传输、无人驾驶可以让这个车自动找停车位时,无线充电可以满足车辆自动充电。

第四,发射路由器卫星火箭,把路由器发射到太空,发射一万多颗路由器卫星,实现数据实时传递和上网。新技术突破产业化应用,纯电时代,包括纯电动车的销量或者市场规模一定会有很大幅度的提升。

以上是我的演讲,谢谢!

提问:杨总,请教一个小问题,增程式汽车不是一个很新鲜的话题,在节能能源一直在做,很多机厂都在做,但是现在为止,出现一个现象,增程式汽车一直没有得到大规模推广,到底什么原因造成增程汽车没有应用?

杨林:纯电动车电池技术还需要突破,如果解决了里程问题也不用增程器了。增程器之所以以前没有被大家重视或者没有得到这么大的推广,也有自己的技术问题没有解决,最重要的一点是能耗,效率不高。

今天发生哪些改变,五年前谈增程器,那时发动机热效率只有30%多一点,这样的热效率经过发电机等到驱动电机能量损失很大。现在发动机效率可以达到40%,未来还在规划45%效率的发动机。从发动机源头上来说有很大的提升。

第二,三电,以前电发出来要通过电池,电池转到电机控制器中。而现在可以不通过电池直接传过去,这块也节省了效率。

第三,以前我们的电机控制器的效率以前是94%、96%,现在已经在97%、98%路径前进,每个零部件或者每个系统随着这几年的关键技术不断突破,效率提升使得增程器总效率比以前有很大的改善。

刚才第一个回到电动车没有被突破,对国家来说,国家希望推广纯电动车而不是燃油车,希望大家多用电而不是多用油,这就是为什么增程式比其他的方案目前来说更受国家亲睐或者推广。

提问:之前说增程式热效率,效率没有得到充分发挥,发动机进步不仅在增程式上的效率,在混动方面也可以把效率提高。为什么一定是增程式比混合动力要好?为什么以后的趋势中增程式技术一定好呢?

杨林:这里面涉及到发动机的领域。增程式和其他的混动,对发动机来说最大的区别一个发动机参与驱动,一个发动机不参与。增程器发动机不参与直接驱动。

对于增程器发动机来说,可以做专项的设计,使得效率能够快速,混动车不行,跟增程器不一样,必须要参与直驱,不能只考虑某个工况,必须要考虑整个面。

当你的混合动力发动机热效率做到40%时,同样的时间增程器的发动机可以做到45%,它们两个发动机不一样的。

提问:杨总,你好!我有一个困惑,刚才谈的是电器系统的几个路线,包含传统燃油车、HEV等,我的困惑是技术路线和吉利的传统规划之间有什么联系?

比如说现在吉利产品规划中有自己的品牌,有吉利、沃尔沃车型,包括平台有BMA和PMA的平台。我们在并进这么多路线同时研究和跟进的情况下,可能未来不一定所有车会采用这个路线。吉利内部肯定侧重路线和纯电搭配。这种前提下对竞争路线的预期和规划大概怎么样?

杨林:吉利产品内部系列和规划上很明确,具体规划怎么样可以关注公司的技术发布会。

提问:我想了解一下增程式和PHEV重量有没有差别?据我所知,增程式需要一个分开的发电机,PHEV是固定的。重量好像有点区别。

杨林:PHEV一些信息反馈回来,目前在上海或者一些大城市的PHEV这些车辆实际的使用场景没有充电,就当做一个传统的燃油车在开,这就是目前实际的反馈。

今天国家对增程的路线有很大原因考虑,前期对PHEV没有收获到意想中的效果,没有当做电车来开,当做油车来开。今天有一些信息没有放到材料,目前国家政策制定者正在讨论,后面增程式电动车定义中可能会加入一条,当你电池的SOC低于20%时才会允许用增程器。纯电续航里程不能低于200公里,目前细则在讨论中,没有出来。国家的意思是必须先用电,而且尽可能多用电,能不要用油就不要用。

提问:我想了解成本有没有优势?

杨林:成本问题,电池抛开不说,电机和电机控制器目前核算下来是差不多的,涉及到具体的参数匹配和选型。

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