歐陽明高深談2035年新能源汽車技術趨勢

　　[汽車之家 行業]  1月12日，在2019中國電動汽車百人會論壇上，中國科學院院士歐陽明高談到：2018年11月，全國政協召開了“雙周座談會”，一些委員提出要面向2035年制定新能源汽車發展規劃。目前，有關2035年新能源汽車發展規劃還沒有發布。歐陽明高則從技術角度，就純電動力、混合動力、燃料電池以及電動化和新能源融合四個方面進行展望介紹。

『中國科學院院士歐陽明高』

■ 鋰電池具有成為動力電池主流技術的潛質

　　歐陽明高介紹，自2008年鋰離子動力電池應用于電動車已經10年，動力電池能量密度提高了2.5倍。2020年，全球動力電池能量密度目標基本都定在300Wh/kg，歐陽明高認為，我國已經完全做好了準備。

　　從車用角度看，動力電池最重要的是體積能量密度而不是重量能量密度，鋰離子電池在這方面是最具優勢的，現在的鋰硫電池、鋰空氣電池，雖然理論重量能量密度比較高的，但體積能量密度目前還很難超越鋰離子電池。他談到，雖然2018年出現了一些安全事故，但事故車輛使用的電池基本上是2016年左右生產的NCM523體系。

　　隨著高鎳的應用，電池的熱穩定性將會變差，未來安全性風險會更大，所以必須采取手段來預防安全性問題。當前，鋰離子電池從單體層面完全杜絕熱失控不太現實，但可以從電池系統的熱機電設計與控制設計來防止誘發和蔓延，即便單體出現熱失控也不會發生事故。

　　從改善電池本身安全性出發，要發展新型的固態電解質電池。日本為應對中國和韓國電池產業的崛起，正在舉全國之力研發下一代固態電池，每年政府經費達到50-100億日元。美國和歐洲原有的電池產業比較薄弱，他們也在全力開發新一代固態電池。

　　中國電池產業雖然暫時取得優勢，但國際競爭壓力巨大，需要全力追趕固態電池前沿技術。當前國內也有一些固態電池，但還不是全固態電池，全固態電池大規模商業化估計在2030年以后才會真正實現。

　　總體來看，電池正極發展方向是減鈷到無鈷，負極將是加硅，硅的含量將逐步提升，甚至是全硅。電解質要減少有機溶劑，逐步提高鋰鹽的濃度，但是未來可能要開發全固態電解質，但是全固態電解質目前還有很多技術瓶頸需要克服，需要逐步開展。

■ 靠增大電池裝載量增加續駛里程不是根本出路

　　除了電池，續駛里程也是業內目前最關注的問題。歐陽明高認為，解決了動力電池問題并不能解決續駛里程的全部問題，目前續駛里程已經從150公里提高到普遍300公里以上，但是客戶的抱怨并沒有減少，因為實際的續駛里程低于期望值。他認為，靠增大電池裝載量來增加續駛里程不是根本出路，主流技術路線是提高電動汽車能效和充電便利性。

　　在能效方面，高效電驅動系統的技術變革將會在未來5年發生，即電機驅動系統高速化、高效化、小型化，現在轉速能夠達到1.8萬轉/min，未來可能會到2萬轉/min；電機的體積、重量逐步減少，由于電機材料成本下降，電機成本也會下降。

　　同時，以碳化硅為代表的新一代高頻、高效電力電子將普遍使用，也將支撐高速電機的發展，使電機向小型、高效、低成本方向發展。據了解，美國能源部最近提出，面向2025年極具挑戰性的目標:電機達到50kW/L，電機控制器100kW/L。這個目標如果實現，將對電動車產生革命性的影響。

　　另外，是熱管理問題，新一代熱泵空調技術已經取得重大突破，并開始產業化推廣，現在已經有企業裝車，這會降低對氣溫的敏感性，使冬季低溫環境下續駛里程的損失比現在降低2/3，從30%降到10%。

　　還有就是整車能效優化集成技術的突破，可以說電耗是整車集成技術水平最重要的指標，電動車的節能比燃油車更重要，應該采用法規來管理。

　　最后，是充電便利性問題，包括充電體系的建設和快充技術的突破。歐陽明高認為，中國是220伏的電壓，非常適合小功率慢充。現在應該盡量使家用轎車都配置慢充樁，成為主體的供電模式，未來成為能源互聯網的終端節點。同時，10-15分鐘的快速充電是必備的，但快充的定位是應急，不是主體充電的模式，快充占比大概承擔15-20%。

　　歐陽明高認為在2025年左右，純電動車性價比會實現大的突破�；�于全生命周期的成本，計算燃油汽車的價格和全生命周期的費用，燃油車和電動汽車將會持平，另外，最嚴格的排放法規即將實施，燃油機的成本將會上升，這也會加快新能源汽車與燃油車性價比拐點的到來。

■ 純電型插電是具有中國優勢的技術路線

　　混合動力體系比較復雜，尤其是對于非行業人來說容易混淆。常規混合動力，即不可充電的混合動力，日本豐田、本田、日產分別開發了代表性的深混技術，引領了國際常規混合動力的潮流。另一種是可以外界充電的混合動力，叫做插電式混合動力。

　　插電式混合動力又分成純電型插電和混合型插電，如果將純電型的插電混合動力按功能和結構分開分析，其實有九類混合動力，純電型混合動力既可以串聯、并聯，也可以混聯。根據中國對的增程式定義，實際上是串聯的純電型插電混合動力，是純電插電混合動力中的一類。中國可能主要是并聯和串聯兩種，混聯不會成為主流。

　　歐陽明高認為，純電型插電混合動力在城區短途用電，高速、長途用油，根據中國的乘用車出行特征，可以省油80%以上，這是中國優勢的技術路線，這是我國政府規定50公里以上的純電續駛里程政策帶來的一個紅利。

　　比較這兩種方式發現，在混合動力模式下，并聯純電型相較于串聯純電型，具有成本和動力優勢，國內領先企業正在著力探索低成本的純電并聯式插電混合動力。歐陽明高認為，這是一個非常值得關注的具有中國優勢的技術路線，可以抗衡國外深度混合動力的常規混合動力。

■ 氫燃料電池相比純電動約晚十年左右

　　燃料電池首先的效益定位，奔馳公司給出的分析，即便選用的基礎內燃機，內燃混合動力全生命周期4.2升，相當于車上的油耗大概3升，但在這種情況下，仍然是純電動和燃料電池效益的碳排放更加優異。而純電動和燃料電池相比，當一次能源為天然氣的時候，燃料電池效益高于純電動，當一次能源為可再生能源的時候，燃料電池效益低于純電動很多。

　　關于燃料電池和純電動的成本平衡點，現代汽車分析乘用車大概是500公里左右，商用車100公里左右。國內外的研究表明，氫燃料電池系統更適合替代柴油機，鋰離子電池系統更適合替代汽油機。

　　從應用定位來看，豐田汽車認為，燃料電池系統是卡車和公路客車的長途運載工具的最佳選擇。從2009年到2018年，純電動汽車的適合里程范圍雖然擴大了，但燃料電池仍然定位在長途的商用車領域。

　　燃料電池是國際的主流技術路線，中國燃料電池商業化已經開始。經過多年的示范，2017年底累計運行近千輛，2018年年產超過1500輛，全國投入運營的加氫站達到12座，另外也有在建的。歐陽明高認為，在中國的北方寒冷地區，燃料電池也具有競爭力。

　　然而，燃料電池目前面臨許多挑戰，在燃料電池發動機層面主要是膜電極和空壓機。另外氫能技術有待提升，尤其是車載儲氫技術。目前的氫能技術落后于燃料電池技術，需要全鏈條各環節氫能技術有新的突破。歐陽明高表示，預計在2025年到2030年會有新一代的氫能技術的出現。

　　綜合中國和全球氫能燃料電池技術的發展進程，歐陽明高認為，氫燃料電池汽車相比于純電動車，產業化進程大約晚十年左右。在2020年，預計會有五千到一萬輛的推廣規模，標志性車型是燃料電池客車。2025年，燃料電池技術將會成熟，推廣累計將會達到五到十萬輛，標志性的車型是燃料電池的大型SUV。2030年，新一代氫能技術突破，制氫、儲氫、運氫全方面突破，燃料電池技術在交通和能源領域推廣達到100萬輛，標志性車型是燃料電池的長途貨運卡車。

　　最后，歐陽明高指出，當前汽車產業所經歷的時期是電動化革命，然而，電動化之后的能源革命更值得關注。中國汽車工程學會預測，2030年將有八千萬到一億輛電動車，必須提前為能源革命做好準備。他介紹，中國光伏產業突飛猛進，預計分布式光伏與電動車分布式儲能的組合能源系統將構建未來能源網絡，將二者結合有很大的想象空間。（文/汽車之家 肖瑩）

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