宋健:节能并非电动化一条路可选 纯电动也可能被资源制约

原标题:宋健:节能并非电动化一条路可选 纯电动也可能被资源制约

清华大学汽车工程开发研究院常务副院长、汽车安全与节能国家重点实验室副主任宋健:“汽车电动化不是纯电动化,在未来相当长的一段时间内,很可能还是混合动力汽车的天下”

2019年对中国汽车产业来说是不平凡的一年,车市销量下降,国五转国六提前、节能减排收紧等问题接踵而至,这些因素不仅影响着终端销售与市场情况,也影响了汽车企业乃至整个行业的技术规划与发展方向,往东还是往西?走快点还是走慢点? 这些都需要从更深层次的汽车技术方面去寻找答案。

8月13日,围绕着这些业内亟待解决的问题,吉利汽车和寰球汽车集团联合举办了“吉利智擎技术解析暨吉利动力总成“微米工厂”开放日活动,以希望通过解读展示吉利的多系统动力发展方向以及在节能减排方面的做法,来为业内提供一个判断未来中国汽车动力走向的依据。

本次研讨会上,清华大学汽车工程开发研究院常务副院长、汽车安全与节能国家重点实验室副主任宋健指出:汽车电动化不是纯电动化,在未来相当长的一段时间内,很可能还是混合动力汽车的天下。宋健认为,由于锂资源、钴资源的稀缺,纯电动汽车的电池制造将会受到很大的制约。而氢燃料电池所需要的氢气储存还面临着很大的技术问题。今后尤其2025年或者2030年以后,主要还是插电式混合汽车的天下。

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能量消耗的两个组成部分是什么?

结合当前清洁动力的整体发展阶段来看,48V轻混系统是从中等混合动力基础上发展而来,是一种较为适合中国国情的混合动力技术。

主要原理是在传统燃油汽车的基础上,增加48V电池和48V电机,配合一套DC/DC系统,把48V电机的动力系统切换为12V的动力系统。实际上增加的零部件少,成本增加也少。但轻混系统,跟过去所谓的微混系统,仍有着较大的区别。

据了解,48V轻混系统的基本思想,就是通过把车用设备的标准电压提高到48V,使得它能够带动更大功率的车载系统,实现和车上其它系统更好的整合48V轻混系统的最大好处,则是在于对发动机启停、起步、刹车等工况下的优化,从而直接降低车辆油耗。

但不同的是48V系统是一种电机和发动机并行驱动汽车的系统,与此前36V、42V仅能实现启停功能的系统仍有着较大的区别。48V系统可以共同驱动汽车,也可以单独驱动汽车。在中等负荷情况下,一般靠发动机来驱动。基于这一原理,48V在高负荷的情况又能否和发动机一起驱动?

据了解,这与配置和电池量有很大关系。如果电池量较少将没有共同驱动的特征。而当电池电力不足、发动机工作的情况下,电机可以变成发动机,只要给电池稍稍的补充一点电,这样就可以形成一个比较完整的混合动力系统,既可以保证在车辆制动的时候,实现再生制动功能。

根据美国环境保护局对美国汽车行驶工况的统计显示,在常规车型日常驾驶状态下,当100%的燃料能量进入发动机,约32%会被发动机本身排气、冷却、摩擦等消耗完,而最终用于汽车做工的部分,在城市工况下实际上只有百分之六点几,其中在公路情况下接近20%。大量的能量主要浪费在怠速和停车环节,这一部分浪费量在城市工况下约3.2%,公路情况下约3.6%。另一个是制动环节,在城市工况下有5.8%的浪费,公路情况下也有2.2%。

而在城市工况下,按照EPA的循环,消耗的怠速停车和制动能量是23%,意味着大量的能耗是在这两个环节被消耗,但只要把这部分能量通过动力混合系统不消耗,仍可以实现大比例节能。

此前不断有人指出,怠速的耗油量较低,但实际耗油量的多少远超实际预估。按照美国能耗计算方法,城市55%的加成、公路45%的加权来计算,消耗在怠速停车和制动的能量是克服阻力能量的2倍左右。通过混合动力系统,制动能量是可以回收的,也可以完全取消掉怠速的油耗。

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48V已实现5L节油目标

基于这一原理,48V系统可保证在空调开启的状态下可实时为空调供电。因此,在热天的情况下,只要在那停车就可以把发动机彻底关掉。同时,低速行驶时也可以彻底关掉发动机,这样就可以大幅度节能。以上主要就是解释为什么48V系统可以大比例节能。从这些不难看出,48V轻混系统并不是一定比深混差很多,其实两者差的并不太多。

可以肯定的来说,48V轻混系统是极具经济价值的轻混系统。其中优势体现在,改动小、成本低,但在电控系统方面需要做相关的控制变化。此外由于采用低压系统,电气设备增加的成本比较低。其次48V的电机控制器的功率原件仅采用MOS就可以实现正常运行,而根据目前市场价格而言,单体MOS价格不足10块钱,而一个IGBT模块也不足千元,这意味着该套动力系统的成本十分可控。

48V轻混系统对比高压轻混系统,怠速油耗的节省基本一致,按美国统计,怠速油耗主要源于城市工况的油耗,而在节省后,实际标准将基本一致的。而在制动能量回收方面,由于48V的电机功率小一点,再生制动能力稍弱,但同样可以节能,甚至节省能量接近50%。而高压混动系统一般伴随着发动机系统能效改善,48V系统缺不需要,相比深混技术来说,它节能潜力稍有差距,但是成本优势更强。

一般来讲,48V系统用了30%或者50%左右的成本就起到了深混70%-80%的节能效果,是现阶段性价比比较好的节能系统,对于业内2020年的节5升的节油目标,目前的实际数据已经基本达成。但进一步的目标,如2025年实现4升,那么单纯的48V系统仍有差距。

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插电式混动的春天还有多远?

据了解,现阶段吉利对深混和增程式等节能技术均有布局与研究。从动力系统的发展程度来看,宋健指出:2020年以后插电式混合系统将达到4升,并成为主流技术标准。因为,汽车的电动化并不是纯电动化,真正想要实现纯电动化,现在的资源同样是负担不起的。

根据国家能源部发布的整体数据显示,现阶段世界范围内的锂、钴资源比石油的资源更加稀缺。此前舆论习惯把石油资源当成不可再生资源,但随着页岩油、页岩气被发现后,就已经推翻了石油生成理论即过去由动物尸体变成为石油的理论。实际上石油就是地球上自身带的,任何碳氢化合物在高温情况下就会转化成油。所以从这方面来说,每年探明的储量还是高于采油量,其中还没包括页岩油。

这意味,待到2025年或者2030年以后,插电式混合汽车将迎来发展的春天。而实际上纯电动汽车,也有可能在该阶段被资源所制约,甚至不排除没有长远发展的情况。毕竟从供应角度而言,锂、钴资源的目前实际储配量,无法造出能够满足全社会电动化所需的动力电池;像燃料电池如氢气制备可以制出来。

但如何储存仍旧是值得关注的问题,而围绕这一问题,现阶段行业内甚至还不了解是否有能够满足这一需求的大容积储存氢气设备,这些问题都将是限制我们下一阶段燃料电池发展的核心与关键。返回搜狐,查看更多

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