2019年1月11-13日,“華夏電動車子百人會論壇(2019)”在京舉辦,這次壇專題是“車子革命與交通、燃料、都市協(xié)同進(jìn)行”,將圍繞車子零釋放和電動化變革、燃料轉(zhuǎn)化及慣例燃料企業(yè)轉(zhuǎn)行、未來交通和外出變革圖景、下一代車子要害技藝進(jìn)行、車子智能化和網(wǎng)聯(lián)化趨向、焦點供給鏈培養(yǎng)、車子制造組織形式變革、世界創(chuàng)新對接、資產(chǎn)政策調(diào)度等熱點難題發(fā)展研討。 運(yùn)動時期,以“能源電池車子資產(chǎn)化的路徑與保證”為題的專題峰會同期舉辦,會上,清華大學(xué)氫能能源電池團(tuán)隊負(fù)責(zé)人李建秋發(fā)表演講。 之下為演講實錄: 尊敬的衣寶廉院士,尊敬的歐陽老師,王海江老師,尊敬的各位行家、各位領(lǐng)導(dǎo),大伙上午好!剛才衣老師把國家內(nèi)部外的概況都做了容易推薦,郭副市長也把張家口,另有歐陽老師補(bǔ)充的,張家口的策略意義都十分明白了,下方便是怎樣貫徹,擼起袖子加油干就行了。是以今日咱就報告一下咱們在氫能能源電池方面探討的進(jìn)展概況,也對后面的趨向做一種判斷。 咱們都曉得能源電池體系咱們通俗稱呼為啟動機(jī),包括了單體、電堆、體系,體系內(nèi)部包括了氫氣體系、空氣體系、冷卻體系、功率輸出操控體系等等。 咱們的團(tuán)隊在歐陽老師的指導(dǎo)下,前面曾經(jīng)做了十好幾年了,從2015年最初一步步在各式車型上推廣利用。日前咱們?nèi)〉昧藥讉最重要的的進(jìn)展在這邊給大伙報告一下: 第一,咱們把流場的設(shè)置跟咱們的流道內(nèi)部氣體濃度的測量聯(lián)合起來。由于你要提升電堆的功率密度,就必需要能夠曉得它的濃度分布是非是合乎道理,是以在這點要害的技藝上面,咱們首創(chuàng)了世界上的沿著渠道,便是流道方向的哪個點在甚么樣的工況下、氣體濃度的組分是甚么樣的,咱們有個相比大的突破,這樣你就可以見到,沿著氣體濃度的方向,(PPT)右下角圖4,咱們測了,咱們把模子跟測試結(jié)果配合標(biāo)對完反過來再做改良的設(shè)置,就可以夠預(yù)測咱們的功能。咱以為這種是咱們真實取得相當(dāng)大突破的位置,就像慣例內(nèi)燃機(jī)一樣,你有缸內(nèi)的負(fù)擔(dān)傳感氣,你能見到燃燒的負(fù)擔(dān)是怎樣樣升高的,反過來你就能改你的燃燒室。假如無這種閉環(huán)設(shè)置的伎倆你是提升不了的,是以這塊是咱以為咱們近期相當(dāng)大的進(jìn)展。 第二,咱們提議了雙重復(fù)體系。咱們此刻曉得通常陽極再重復(fù)大伙用的相比多,咱們此刻把陰極再重復(fù)也用上,雙重復(fù),便是陽極和陰極同一時間再重復(fù),經(jīng)過陰級再重復(fù),防止電壓過電位,低速的迅速發(fā)動、濕度的操控都有很沒有問題成果,在這方面世界上咱以為咱們也是首創(chuàng),量產(chǎn)的啟動機(jī)用雙重復(fù)體系。(PPT)這是在實驗室里做的,這是10千瓦時電堆的雙重復(fù)臺架,那里是30千瓦的雙重復(fù)。經(jīng)過雙重復(fù)能夠在冷發(fā)動的時刻縮小60%的時間。 第三,下鼎力氣發(fā)展全個啟動機(jī)的體系集成,各個部分怎樣設(shè)置、怎樣模塊化,同一時間在啟動機(jī)操控上面咱們提議了含水量閉環(huán)自適應(yīng)的操控。咱們都曉得,假如你的車要能夠適應(yīng)春夏秋冬不同的濕度、不同的溫度,況且又有不同的功率浮動,水是它生成的產(chǎn)品,含水量的操控是十分要害的,通常假如你不閉環(huán),要么便是磨缸、要么便是水淹,實質(zhì)上是失穩(wěn)的,咱們在怎樣樣實現(xiàn)水的閉環(huán)方面做了好多事業(yè),像豐田做到,全個電堆的含水量閉環(huán),咱們此刻可行做到,除了全個堆,每片的含水量咱們都可行見到,一種堆例如說300片,你這邊面每片的含水量是甚么樣的咱們?nèi)軙缘、全能看得明白,?jīng)過這種技藝能夠提升對電堆事業(yè)狀況的診斷。 第四,能源體系方面,咱們實現(xiàn)了電電混合能源,經(jīng)過這種實現(xiàn)它的長生命。 第五,在全車的氫平安方面,咱們曾經(jīng)做了十好幾年,平安是始終要確保的,是以咱們在體系設(shè)置上怎樣樣確保體系的平安也做了好多的事業(yè)。 第六,針對耐久性,咱們也做了好多方面的探討事業(yè)。有的曾經(jīng)最初利用了,有的還無,由于耐久性特別像咱們的木桶效應(yīng),40幾項舉措內(nèi)部,假如有一項你料理得不好,這種堆的耐久性可能就不能,是以必需全部的概括舉措都得加上來,包括在資料范疇、在體系范疇、在啟動機(jī)操控范疇,在全個能源體系的范疇?wèi)?yīng)當(dāng)怎樣樣,再把它經(jīng)過咱們能源體系的重復(fù),把它還原到咱們測試臺架上的測試準(zhǔn)則,最終經(jīng)過像右下角這種紅線是咱們能源電池的動態(tài)工況,這樣的動態(tài)工況下到底能承擔(dān)多長的生命,咱們此刻根本上做到了1萬小時的耐久性。后面鑒于資料方面的改良,例如膜電極的資料要能夠超越3萬小時,在應(yīng)對將來到2025年膜電極資料要達(dá)到4萬小時,不同的車用重復(fù)對比下去,能夠做到2萬—2.5萬小時,到2025年咱們的判斷,根本上可行做到跟全車同生命。 鑒于整套的,從電堆到啟動機(jī)、到能源體系,再利用到全車上,日前曾經(jīng)最初資產(chǎn)化,而且有不同的公司曾經(jīng)最初發(fā)展相干的測試和認(rèn)證。(PPT)這種是福田的車在張家口崇禮,低溫適應(yīng)性的概況,聲明咱們?nèi)珎能源電池車可行在零下25度的環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn),啟動機(jī)自身在實驗室里曾經(jīng)可行做到零下30度發(fā)動,可是咱們在實質(zhì)機(jī)動車?yán),仍是會用能源電池和能源電池相互匹配的關(guān)連幫助它迅速發(fā)動。 同一時間剛才歐陽老師的看法咱們是很認(rèn)同的,假如咱們對能源電池車子解決了它的低溫環(huán)境適應(yīng)性的話,自身全個機(jī)動車在低溫的環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)是十分沒有問題,為何呢?由于咱們的能源電池,例如一種60—80千瓦的能源電池啟動機(jī),它的輸出廢熱,就像咱們慣例的柴油機(jī)一樣是有余熱的,這種廢熱大概也是60—80千瓦,這60—80千瓦假如夏天的時刻要經(jīng)過散熱體系專門散掉,假如是冬天的話,就只要要,例如說你可行拿它來給乘客艙采暖、給能源電池保溫,是以全個機(jī)動車在冬天的時刻,乘客艙的溫度是可行操控的相比沒有問題,況且它不用消耗能源電池或許能源電池本人的電量來保持這種溫度。 是以,咱們說能源電池車子是可行做到冬天假如加了全車的概括熱治理可行跟夏天一樣長的續(xù)駛路程,純電動是做不到這一絲的,純電動必定要消耗存儲電池里的熱量來殘熱,不論是PTC的加熱仍是沒有問題制熱空調(diào),皆是要消耗電量的,消耗能源電池的電量就意指著你的車冬天的續(xù)駛路程會變短,可是能源電池不會,能源電池夏天的時刻須要消耗電量來給空調(diào)供電,而在冬天的時刻只要要用廢熱給乘客艙保溫和采暖。是以從理論上講,冬天的路程應(yīng)當(dāng)比夏天還長,這種咱們正好跟宇通和福田,假如張家口夏天不用開空調(diào)的話,冬天和夏天的路程是一樣長的。這種也是咱們堅持在張家口的原因,張家口是咱們在北方地域新燃料車子真實跟慣例汽油車同樣續(xù)駛路程的一種很沒有問題試驗點。 高原環(huán)境咱們也發(fā)展了測試,機(jī)動車從北京開到張家口,將來可能還會開到例如說唐古拉山等等更高原的,瞧瞧咱們能源電池啟動機(jī),此刻咱們國家內(nèi)部也是很少做的,能源電池啟動機(jī)內(nèi)部也有空壓機(jī),空壓機(jī)在高海拔的環(huán)境下是非是也有環(huán)境適應(yīng)性的難題,可是張家口由于海拔高度也不算很高,1千多米,這種此刻測試結(jié)果是沒難題的,自然此刻就最初資產(chǎn)化了。 是以大巴車和物流車此刻根本上咱以為曾經(jīng)映入大范圍資產(chǎn)化階段,便是說功能改善,例如功率大一絲、電池多一絲、熱治理做的改善一絲,咱們學(xué)校就漸漸的要再往前走一步,便是應(yīng)用物流車和營運(yùn)車,把咱們?nèi)珎能源電池啟動機(jī)資產(chǎn)鏈改善了以后,啟動機(jī)的本錢就會下調(diào),同一時間剛才衣院士講的咱們也是十分認(rèn)可的,啟動機(jī)的功率密度和下降本錢,功率密度上去了、本錢下去了以后,下一種咱們就會殺個回馬槍,便是映入小汽車范疇。在北方地域,能源電池小汽車咱們以為依然有它強(qiáng)盛的壽命力,此刻咱們正好跟北汽,今日北汽領(lǐng)導(dǎo)也有在座,咱們曾經(jīng)做了兩輪,這種是全新的一輪,此刻曾經(jīng)可行跑了,這樣小汽車咱們確信是要干的。同一時間,咱們也在跟青島四方干有軌電車,用的便是咱們大巴車的電電混合能源體系。此刻第一臺車在四方佛山南海正好示范,車曾經(jīng)可行跑了。是以咱以為,有軌電車將來也是要緊的利用情景,慣例的有軌電車須要帶個“辮子”,要有供電軌道,要么上面有供電電纜,要么有第三軌,咱們剛最初不曉得,后來一問,它的供電這套根基設(shè)備,包括電網(wǎng)、電站、供電軌一千米要3千多萬,咱此刻把能源電池在線發(fā)電,便是一臺車增添幾百萬,把能源電池體系裝到車上去,不需要這種供電軌了,這兩個軌道是不帶電的,這種建造本錢大大下降。況且有軌電車,只要要在始發(fā)站建一種加氫站就行了,是以這種咱們以為下方另有進(jìn)行的體積。咱們此刻給它的氫體系配的35或許70兆帕的,將來假如配上液氫體系,咱這種有軌電車一天跑下去全沒有難題。自然咱們青島四方昨年也拿了個獎,便是氫能能源電池的。 再報告一下咱們正好干的事業(yè),這種是北京市科委給咱們的名目,咱們此刻也在國家內(nèi)部尋求合作伙伴,咱們?nèi)嚬究凑l感興趣,最重要的是針對咱們重卡的范疇。由于能源電池啟動機(jī)是可行做到功率偏大的,況且不久咱會有個經(jīng)濟(jì)性的剖析,便是說在重卡范疇,純電動比較來說,無能源電池那么有優(yōu)勢,咱們前面也做了市場的調(diào)研,咱們有這種長途的客運(yùn)例如省際物流1千千米的,通常是6×4的半掛拖車,此刻是柴油機(jī)改為LNG,便是下方兩個氣罐的這類,另有一個針對都市里的城建機(jī)動車,例如渣土、水泥攪拌,8×4的這類,35噸級的,都市建造,像北京公轉(zhuǎn)鐵,鐵路把根基建造運(yùn)到車上,渣土城建機(jī)動車就把它運(yùn)到工地,這類機(jī)動車此刻純電動電池占的比例相比高。咱們根本上,第一種車型便是針對8×4的,這種名目咱們此刻正好做,咱們會研發(fā)啟動機(jī)、能源體系,此刻不曉得哪個全車感興趣,加入咱們一同來做,此刻福田是咱們的一種合作伙伴,下方也有其它的合作伙伴感興趣,假如感興趣回頭可行來找咱。 咱們鑒于原有的純電平臺、LNG的平臺來做這種事業(yè),咱們將采納液氫的體系,沒再采納氣氫了,例如舉個例子,這是咱們的一種初步的方案,咱們能源電池的功率大概會做到160—200千瓦,便是確保在長途的道路八九十千米可行持續(xù)開,加一次氫氣1千千米,而且咱們會采納領(lǐng)先進(jìn)步的電動輪技藝,便是電機(jī)是干脆在輪轂內(nèi)部的,便是領(lǐng)先進(jìn)步的分布式電驅(qū)動技藝、大功率能源電池啟動機(jī)技藝、領(lǐng)先進(jìn)步的液氫儲氫技藝,包括它的概括能量治理。昨日咱們歐陽老師的匯報有個預(yù)測,大概重卡2030年左右會老練,咱們要有個提早量,咱們此刻就最初要做初步的探討了。 第二部分,下一步能源電池車子的進(jìn)行會怎樣樣。 剛才衣院士也推薦了相干的概況:第一,要確保它的效能。例如咱們此刻額定電壓通常是0.6V左右,0.65V,將來漸漸經(jīng)過資料水準(zhǔn)技藝進(jìn)步漸漸會提升的,咱們曉得反映電壓越高效能就越高。第二,本錢。咱們以為2025年左右大概是3千—5千元,2030年會降到1千元,1千元是甚么概念呢?像12米公交,通常用50—60千瓦的啟動機(jī),1千/千瓦大概5—6元,這種錢的本錢曾經(jīng)低于咱們國6柴油機(jī)的本錢了,是以將來能源電池還會有明顯的本錢下調(diào)。 (PPT)這是咱們做的一種預(yù)測,未必對,黑色的指標(biāo)是2014年的時刻,咱們那個時刻判斷的,每個階段咱們目標(biāo)大概能夠?qū)崿F(xiàn)甚么樣的水準(zhǔn),昨年咱們做了一種中期的估價,看咱們達(dá)到了甚么樣的水準(zhǔn),大伙可行見到,2018年的時刻咱們曾經(jīng)實現(xiàn)2.0千瓦/升,況且2.0千瓦/升,非是指峰值功率密度,指額定功率密度,例如像通常小汽車上面,3.0千瓦/升、3.1千瓦/升,那個指峰值功率密度,30秒,額定的功率密度此刻國家內(nèi)部外的大概1點幾到2左右,便是像大連新源大概1.9,大概是這種水準(zhǔn)。鉑載量0.4,本錢大概1萬元,耐久性根本上做到了1萬小時?尚幸姷剑{(lán)色的指標(biāo)是鑒于2018年取得的效果和國家內(nèi)部外的情勢,從新做的指標(biāo),功率密度、低溫功能,這點咱們都做了向上修正,關(guān)于小汽車的續(xù)駛路程咱們也做了向上修正,包括耐久性也做了向上修正,咱們要害技藝這幾年做的,況且咱信任,此刻咱們由于大公司大批的加入,將來能源電池車子的技藝進(jìn)步還會呈提速的趨向,到2025年咱們大概可行做到3—4千瓦/升,零下40度,體系的本錢會降到2千—3千元,到2030年會降到1千元。是以,尤其是咱們北方地域,仍是要堅持走能源電池的路線,從大車最初,甚而高車。假如到2025年咱們做到2千元/千瓦,小汽車?yán)?0千瓦也就10萬元,咱想一種全車加起來賣25萬左右B級車是可行的,是以咱以為將來仍是會有很沒有問題潛力。 世界上也有不同的預(yù)測,(PPT)這是各個國度做的預(yù)測,能源電池增添的幅度都會越來越大的,況且從咱們國家內(nèi)部的概況來看,咱以為能源電池在營運(yùn)車范疇替代的速度會進(jìn)一步加速。因而,咱們不停的調(diào)度這種指標(biāo),仍是堅持2020年左右咱們國家內(nèi)部會達(dá)到年產(chǎn)1萬輛的指標(biāo)。 液氫咱們想給大伙講這種故事,大伙也見到了,本年可再生燃料與氫能的專項內(nèi)部就顯露了液體儲供氫技藝課題的指南,這也是應(yīng)對情勢的浮動。大伙可行見到,從能源罐的空間跟能源罐的重量,液氫35、70兆帕皆是有優(yōu)勢的,也是離慣例汽油車的汽油能量密度最近的。液氫自然液化是須要能量的,咱們也跟高壓的氣氫做了一種相比,在中庸范圍的液化,1公斤氫氣液化大概是10—15千瓦時的電量,到2030年,源于液化工藝的改進(jìn),可行做到7公斤,大伙可行見到,你把氫氣加壓到70兆帕,加壓也是要6千瓦/公斤的,這樣等到2030年首尾,液氫的單位能量能耗就跟氣氫挨近,可是液氫的能量密度可行做到10%的重量比,尤其是罐子越大它的重量比越有優(yōu)勢。氣氫此刻70兆帕大概是5%的重量比左右。況且可行見到,這是日本巖谷的液氫輸運(yùn),在庫存方面皆是液氫的儲罐,是以咱以為咱們國家內(nèi)部,在儲運(yùn)方面、輸運(yùn)方面,液氫先做起來,咱們團(tuán)隊愈加激進(jìn)一絲,海外咱們也剖析了,像美國的尼古拉1,它們重卡的概念此刻實測還無出去,可是他也用的液氫的方案。 咱們相比一下能源電池重卡跟純電動重卡的對照,假設(shè)3千元/千瓦,一種160千瓦的能源電池啟動機(jī)大概50萬,氫體系大概18萬,18萬本來是有富余的,LNG的儲罐不會要18萬,LNG跟液氫LH罐的全個體系,除了溫度更低之外,全個體系是十分相似的。因而,咱也配電電混合能源體系,咱要有12萬、60度電,它跑500千米這是無難題的。右邊,咱們依照例如重卡100千米大概200度電,這樣500千米的續(xù)駛路程大概1000度電,依照此刻體系能量密度160瓦時/公斤,大概6噸多。其它的咱以為都不變的話,能源體系的本錢可行見到,能源電池是90萬,那里是110萬,這是咱們30元/千瓦算出去的結(jié)果。剛才咱講了,假如咱們依照1000元/千瓦,這種本錢會更低。是以,重卡能源電池咱以為有先天的優(yōu)勢,從它的重量、從本錢都會有優(yōu)勢,這種便是此刻北京市科委扶持咱們正好搞的,科委給咱們提了一種請求說,第一,你必需跟福田這種全車單位合作,第二,你必需拉一種北京非是全車的公司合作,咱們就想跟哪個公司合作,例如東風(fēng)、一汽感興趣咱們一同來做,全車、底盤、集成到時刻咱們一同來做。 |
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