通用上汽董敏學(xué)：動(dòng)力電池企業(yè)要成長為全套解決方案的提供者

2017-11-17 18:04:52 能見App　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

　11月16日，2017’第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì)在北京啟幕。本屆峰會(huì)由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)、電池中國網(wǎng)和天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦，中國化學(xué)與物理電源

　11月16日，“2017’第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”在北京啟幕。本屆峰會(huì)由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)、電池中國網(wǎng)和天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)、無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦，參會(huì)人數(shù)超600人。

　　通用上汽、泛亞汽車技術(shù)中心有限公司車輛電源系統(tǒng)資深高級(jí)工程師董敏學(xué)在演講中，介紹了通用汽車的未來電動(dòng)汽車發(fā)展戰(zhàn)略，以及在動(dòng)力電池的未來發(fā)展趨勢。

　　以下為董敏學(xué)演講內(nèi)容：

　　各位院士、專家，各位領(lǐng)導(dǎo)，大家上午好！非常榮幸受邀來到動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)，有機(jī)會(huì)和大家一起交流，我來自上海汽車泛亞汽車技術(shù)中心。今天隨著新能源汽車補(bǔ)貼逐漸退坡，預(yù)示著我國新能源產(chǎn)業(yè)由政策拉動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)向市場拉動(dòng)。9月份工信部等三部委聯(lián)合公布了“雙積分”，并將于2018年4月1日起執(zhí)行，政策明確了積分的核算辦法，并設(shè)立了新能源汽車積分比例要求的門檻，并且政府已經(jīng)開始研究政府禁售燃油車的時(shí)間表。按照規(guī)劃，到2020年中國新能源汽車產(chǎn)銷目標(biāo)將達(dá)到200萬輛，去年中國新能源汽車產(chǎn)銷突破50萬輛，新能源積分比例在3%左右，到2019年“雙積分”政策規(guī)定企業(yè)新能源汽車積分要達(dá)到10%，對(duì)汽車來說兩年時(shí)間7個(gè)百分點(diǎn)的差距，企業(yè)面臨著一定的壓力和挑戰(zhàn)。

　　這些政策的出臺(tái)促使各大汽車制造商加快了新能源開發(fā)的腳步，對(duì)中國新能源汽車發(fā)展是一大利好。9月15日，我們通用汽車董事長兼首席執(zhí)行官瑪麗·博拉在上海舉行的媒體見面會(huì)上，宣布了汽車未來在華的發(fā)展戰(zhàn)略，按照計(jì)劃2010年—2020年間，通用汽車在華推出至少10款新能源車型，包括目前正在售的凱迪拉克、別克VELITE 5增程式混合動(dòng)力車，到2025年別克、雪佛蘭、凱迪拉克三大品牌幾乎所有在華銷售車型都將采用不同程度的電氣化技術(shù)，涵蓋了從輕混合動(dòng)力到全電動(dòng)成套解決方案。

　　上汽通用制訂了新能源汽車發(fā)展的總體目標(biāo)、運(yùn)營模式和發(fā)展思路。總體目標(biāo)，確保公司滿足ACFC及新能源積分要求，支持公司整體品牌形象。發(fā)展思路，形成從混合動(dòng)力到純電動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，并在引進(jìn)GM先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)培養(yǎng)本土自主開發(fā)能力。因?yàn)槲覀兺ㄓ密囆头謨蓧K，一塊是GM全球平臺(tái)過來的，一塊是我們本土自主開發(fā)的，所以兩部分合起來對(duì)外的車型。

　　SGM成立于1997年，到今年20周年，上汽通用已經(jīng)生產(chǎn)了1500萬輛。為了在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，公司一直把解決油耗高問題放在很重要的位置，從本世紀(jì)初就開始抓節(jié)能減排、抓燃油經(jīng)濟(jì)性改善設(shè)計(jì)，這些都要靠技術(shù)創(chuàng)新支持和支撐。公司走的是條什么路線呢？我個(gè)人認(rèn)為，從技術(shù)角度來講，走的是技術(shù)創(chuàng)新路線優(yōu)化設(shè)計(jì)，落腳點(diǎn)就是選在最佳工作點(diǎn)上。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來說是這樣的，對(duì)鉛酸電池今后進(jìn)入動(dòng)力電池都是同樣。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來說，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在經(jīng)濟(jì)燃油區(qū)間，保持較低碳排放水平。下面我舉例再說。

　　我分三塊來介紹，一塊是我們有些什么行動(dòng)，三塊都有措施，第一塊是傳統(tǒng)車，第二塊是混合動(dòng)力車，第三塊是插電式PHEV。

　　首先我介紹一下傳統(tǒng)車，傳統(tǒng)車單就車輛電源系統(tǒng)方面來講，采用了EPM、RVC系統(tǒng)，通過監(jiān)測蓄電池的SOC狀態(tài)，用BCM電控模塊取代發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器，來控制電池的充電，具體講就是控制在鉛酸電池的淺循環(huán)80%SOC工作點(diǎn)上。有什么好處呢？解決了電池的過充試水，又提高了電池壽命，同時(shí)降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的排放、能量消耗。第二塊在傳統(tǒng)車領(lǐng)域引進(jìn)了啟停系統(tǒng)，通過減少發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)間達(dá)到節(jié)能減排的目的，2016年我們?nèi)坎捎昧诉@套系統(tǒng)，正是為了解決汽車頻繁啟動(dòng)，免維護(hù)的鉛酸電池全部換成了ACM鉛酸電池，這個(gè)措施能達(dá)到節(jié)油百公里0.6L。

　　根據(jù)2015-2020年工信部當(dāng)年生產(chǎn)乘用車設(shè)立的平均油耗目標(biāo)，到2025年逐漸降到百公里5L，2025年要降到百公里4L，到2030年是百公里3.2L，因此在公司的新能源戰(zhàn)略中，混合動(dòng)力汽車無疑是未來市場推動(dòng)的主要重點(diǎn)。在混合動(dòng)力車方面，公司先是在2007年啟動(dòng)“綠動(dòng)未來”，泛亞汽車著手研究了一款混合動(dòng)力車，用的36V鎳氫電池，2008年生產(chǎn)了3千輛，曾在2010年世博會(huì)上500輛作為新能源示范車在上海城市道路交通中運(yùn)營，應(yīng)該算國內(nèi)比較早的新能源汽車。ICO具有混合動(dòng)力車的優(yōu)點(diǎn)，啟停、助力、制動(dòng)、下坡能量的回收，采用了BAS皮帶動(dòng)力軸耦合結(jié)構(gòu)，這種耦合結(jié)構(gòu)中發(fā)動(dòng)機(jī)通過主傳動(dòng)軸與變速箱相連，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)單元，通過皮帶傳動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，結(jié)構(gòu)簡單，沖擊小，重量輕，對(duì)整車結(jié)構(gòu)改動(dòng)很小，因此有著成本的優(yōu)勢。但由于中度混合車，電機(jī)功率過小，同時(shí)電源容量非常有限，因此其理論節(jié)油效果僅為10%。

　　混合動(dòng)力車有兩個(gè)動(dòng)力牽引源，電機(jī)和燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)在于省油及低的二氧化碳排放，這點(diǎn)尤其在市區(qū)狀況尤其明顯。優(yōu)點(diǎn)是這樣實(shí)現(xiàn)的混合動(dòng)力汽車中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速通常只在很有限的，很窄的范圍內(nèi)給它變化，選擇在2000-2500轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速附近，當(dāng)汽車如果需要功率大一些加速爬坡的時(shí)候電機(jī)可提供一部分功率，讓發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作于最佳的效率點(diǎn)，就是經(jīng)濟(jì)燃油比最高。未來混合動(dòng)力汽車中燃油發(fā)動(dòng)機(jī)將越來越會(huì)優(yōu)化，轉(zhuǎn)速和油耗也會(huì)越來越低，混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)和啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的類似，制動(dòng)下坡的時(shí)候能量可以回收，轉(zhuǎn)化回收、手機(jī)儲(chǔ)存?zhèn)溆茫秉c(diǎn)是加了電池組的原因，成本和重量會(huì)上去。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和燃油驅(qū)動(dòng)之間通過電子控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)各自有獨(dú)立的電控單元，這兩個(gè)電控單元通過總線和混合動(dòng)力電控單元實(shí)現(xiàn)通信，達(dá)到節(jié)油減排的目的。

　　接下來介紹一款現(xiàn)在正在開發(fā)的48V的系統(tǒng)，是屬于輕混的車。如圖，這是這款車所有的參數(shù)。

　　這款車48V特點(diǎn)是，避免高電壓系統(tǒng)帶來的高成本及12V電源的動(dòng)力限制，相對(duì)于高壓系統(tǒng)48V系統(tǒng)所需要的電器和電子部件的成本低得多，并且電池可設(shè)計(jì)成更小容量，同時(shí)這里用48V可以支撐中高檔車用的高檔音響、高檔空調(diào)、自動(dòng)駕駛、底盤升級(jí)等等，SGM目前采用的是博世的48V這款電池，博世這款創(chuàng)新的48V電池憑借標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案，便于快速集成到新車型中，幫助現(xiàn)有汽車制造商縮短開發(fā)周期、節(jié)約成本，這款鋰離子電池預(yù)計(jì)2018年底開始量產(chǎn)，上汽通用估計(jì)可能在2019年有部分量產(chǎn)。在性能指標(biāo)當(dāng)中，高比功率可能是關(guān)鍵，因?yàn)橹饕趩⑼Ｄ芰炕厥盏臅r(shí)候要達(dá)到快速充放電，相比于電池能量次之。

　　第二部分，插電式。在插電式方面，公司根據(jù)CFC能量積分要求，引入了兩款GM全球平臺(tái)的插電式混合動(dòng)力汽車，這兩款目前都在市場在售，一款是凱迪拉克CT6插電式混合動(dòng)力車，一款是別克VELITE 5的增程型混合動(dòng)力車，之所以多了“插電式”三個(gè)字，主要是導(dǎo)入了外接電源，通過外部充電后提供持續(xù)的電能，使電動(dòng)機(jī)更多參與到車輛驅(qū)動(dòng)當(dāng)中，進(jìn)而滿足了節(jié)能減排的目的。插電式混合動(dòng)力汽車介于電動(dòng)車和燃油車之間的一種車，既有傳統(tǒng)汽車的變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)，也有電動(dòng)汽車的電池、電機(jī)、控制電路，并且在電池容量比較大、有充電接口，在充電式混合動(dòng)力車內(nèi)，應(yīng)具有集成電動(dòng)車、燃油車兩套完整的動(dòng)力系統(tǒng)，所以說插電式混合動(dòng)力汽車的成本較高、結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，外加車身重量較大，這與單純的汽油車和電動(dòng)車相比就是劣勢了。但相比EVE的純電動(dòng)來說，有效解決純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程，就是里程焦慮問題，并將傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)與純電動(dòng)汽車系統(tǒng)結(jié)合在一起，彌補(bǔ)了各自的劣勢，優(yōu)勢最大化，在此背景下，不少企業(yè)認(rèn)為，相比純電動(dòng)汽車，插電式混合動(dòng)力更適合當(dāng)下情況。

　　另一款GM平臺(tái)的VELITE 5的增程式混合動(dòng)力車，何為增程式混合動(dòng)力車呢？是在純電動(dòng)汽車基礎(chǔ)上裝備了一個(gè)小型的輔助發(fā)電機(jī)，以備電池電量不足時(shí)對(duì)電池充電，我們簡稱這個(gè)小型發(fā)電機(jī)組是增程器。增程式電動(dòng)車內(nèi)部只有一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括電機(jī)、控制電路、電池、電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，發(fā)動(dòng)機(jī)則用來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)給電池進(jìn)行充電，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)并不直接驅(qū)動(dòng)車輪，因此也不需要變速器，這相當(dāng)于在輔助的電動(dòng)車上裝載了一臺(tái)汽油發(fā)電機(jī)。從結(jié)構(gòu)上分析，增程式電動(dòng)車的結(jié)構(gòu)相對(duì)于純電動(dòng)汽車只多了一個(gè)發(fā)電模塊，車身結(jié)構(gòu)更加簡單，成本更低。另外，擁有外接的插電功能的增程電動(dòng)車更加適合于城市居民，在純電動(dòng)模式下行駛里程里100公里以上，日常上班生活用車都沒問題，如果要外出自駕，也能做到和傳統(tǒng)燃油車一樣的續(xù)駛里程，完全不會(huì)像電動(dòng)車那樣會(huì)有里程焦慮問題。

　　增程式電動(dòng)車比插電式混合動(dòng)力汽車的血統(tǒng)更加純正，因?yàn)闆]有追加增程器之前就是一輛純電動(dòng)汽車，增程器的部署基本不會(huì)影響到原有車輛的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而插電式混合動(dòng)力汽車的前身由于是混合動(dòng)力汽車的關(guān)系，故而保留了較多的傳統(tǒng)機(jī)械部件，結(jié)構(gòu)上較增程式電動(dòng)車更復(fù)雜一些，成本更高。總而言之，想判斷一輛車到底是插電式混合動(dòng)力車還是增程式混合動(dòng)力車，主要看發(fā)動(dòng)機(jī)是否和車輪直接有驅(qū)動(dòng)關(guān)系。大家有興趣請(qǐng)關(guān)注我們上汽通用這款VELITE 5，售價(jià)是26萬-29萬，價(jià)格還能接受，更偏向于純電。

　　第二部分我想簡略的介紹，很多都是這方面的專家，想說一下新能源動(dòng)力電池技術(shù)的趨勢。

　　對(duì)新能源汽車電動(dòng)EV來說，最至關(guān)重要的部件首推動(dòng)力電池，這是業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)識(shí)的共識(shí)，如果想讓混合動(dòng)力汽車盡快過渡到電動(dòng)汽車，首先要看電池技術(shù)進(jìn)步速度如何，脫離電池技術(shù)談電動(dòng)車進(jìn)步其本相就是空談，國內(nèi)動(dòng)力電池汽車產(chǎn)業(yè)雖然規(guī)模上不輸給別人，但是生產(chǎn)一致性需要大幅度提升，特別是如何把電池組成電池包，為整車廠新能源車動(dòng)力電池提出解決方案的問題上，與國外先進(jìn)相比有明顯差距，國內(nèi)單類電動(dòng)汽車產(chǎn)品仍然無法形成規(guī)模效應(yīng)，上汽通用新能源供應(yīng)鏈戰(zhàn)略中一直在尋找合作伙伴，這一點(diǎn)跟過去不一樣了，今后我們新能源車電池我們作為整車廠角度來講一般都要求供應(yīng)商作為全套解決方案的提供者，包括我剛才顯示的48V就是例證，明天我以前的供應(yīng)商SALF（音）還會(huì)詳細(xì)介紹這塊。

　　從這張圖所顯示來看，我們現(xiàn)在處在第二代鎳鈷鋰電池和鎳錳鈷鋰電池NCM將在插電式混合動(dòng)力汽車和純混電動(dòng)汽車占據(jù)主導(dǎo)地位，就是NCA和NCM。其中NCM的中期市場份額會(huì)更大，目前占70%，相比而言最初因?yàn)檩^好的耐熱性而受到中國整車廠喜愛，磷酸鐵鋰電池NFB將由于能量密度較低而逐漸淡出市場份額，中國整車廠也將轉(zhuǎn)向NCM。到2020年左右，鋰電池技術(shù)發(fā)展空間較為有限，電池的技術(shù)變化主要局限于鎳錳鈷三種材料的比例，有望從NCM111就是鎳錳鈷的比例為1：1：1，發(fā)展到NCM622和鎳錳鈷比例的8：1：1。由于鋰電池技術(shù)的替代方案較少，所以汽車行業(yè)必須同依賴有限的關(guān)鍵原材料及特定廣義，除鋰鎳錳外，石墨也屬此類，現(xiàn)采用的石墨我們的技術(shù)采用的是石墨+15%硅。對(duì)未來電動(dòng)汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域的研究從未停止，國內(nèi)外都在投巨資，從開發(fā)新技術(shù)到動(dòng)力電池，國外研究動(dòng)態(tài)關(guān)注，目前國外研究動(dòng)態(tài)關(guān)注的是高能比的固態(tài)電池技術(shù)，來自日本、美國不斷有報(bào)道，豐田表示他們這個(gè)趨勢圖，大家能看懂，CATL就是寧德時(shí)代，還有三星。

　　豐田表示，如果要讓EV量產(chǎn)，至少續(xù)航里程要達(dá)到500公里以上，而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，電池能量密度要是目前的2-3倍，續(xù)駛里程可以做到800-1000MWh/L，早在2012年豐田就已經(jīng)研制了硫化物系列的全固體電池，根據(jù)豐田的規(guī)劃，豐田認(rèn)為全固體電池搭載的車型在2025年，最早能在2022年商業(yè)化運(yùn)行。同時(shí)來自于美國德克薩斯大學(xué)的報(bào)道也有，他們研究了固態(tài)電池，能量密度是當(dāng)前鋰離子電池的3倍，如果雪佛蘭的沃蘭特能行駛300公里，實(shí)驗(yàn)室得出結(jié)論，固體電池幾乎能行駛到1000公里，這都是良好的美景。我們更期待國內(nèi)在動(dòng)力電池技術(shù)水平、能量密度、成本等方面有重大突破。

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