2017年7月19日，華夏電動車子百人會2017年第四期“電動車子熱點(diǎn)難題研討會”在湖南省株洲市舉辦，本期研討會聚集“新燃料車子電力電子技藝”。

　　華夏大巴車網(wǎng)從現(xiàn)場理解到，依托要害技藝的突破創(chuàng)新提升焦點(diǎn)競爭力，已成為新燃料車子范疇的共識。電力電子作為新燃料車子的要害技藝，其技藝進(jìn)步作用著新燃料車子資產(chǎn)向電動化、智能化方向邁進(jìn)。會上，清華大學(xué)教授李建秋發(fā)表演講�，F(xiàn)場實錄如是：

　　　尊敬的陳清泰理事長，尊敬的丁榮軍院士，尊敬的各位行家、領(lǐng)導(dǎo)，大伙上午好!十分榮幸能有那么一種機(jī)會給大伙報告在能源電池體系中的少許電力電子的難題。咱的匯報大概分成四個部分：

　　第一，能源電池體系的構(gòu)成。

　　第二，國家內(nèi)部外能源電池車子進(jìn)行的全新進(jìn)展。

　　第三，詳細(xì)能源電池體系當(dāng)中的電力電子的詳細(xì)難題。

　　第四，小結(jié)。

　　起首，來看能源電池體系。

　　能源電池體系包括電堆本體，包括外圍的空氣體系;接下來是冷卻體系，有風(fēng)扇、水泵等等，也包括節(jié)溫器;另有氫氣供給體系，包括氫氣的電磁閥和再重復(fù)的回路。能源電池是被動事業(yè)的，功率輸出必需要有個DC/DC來匹配，全個體系由相應(yīng)的電控體系來匹配事業(yè)。是以咱們通常來說，一種能源電池體系，咱們簡單稱呼能源電池啟動機(jī)，包括有電化學(xué)的，便是他自身事業(yè)的進(jìn)程是電化學(xué)的，可是也包括傳熱傳質(zhì)的進(jìn)程，氣體的流動、水熱交換等等。自然包括功率操控，電力電子包括電機(jī)的操控。是以搞能源電池啟動機(jī)必需要集成三個學(xué)科的團(tuán)隊，一種是電化學(xué)的，一種是慣例啟動機(jī)的，另有一種是電力電子的。

　　第二，能源電池車子國家內(nèi)部外的進(jìn)行。

　　起首，電堆技藝或許最焦點(diǎn)的部分，根本上分成兩大流派，一種所以小汽車作為利用的，采納金屬的雙極板，圖底下是電機(jī)和變速器，這種是空壓機(jī)，上面便是帶有電纜的接口是電力電子操控總成，是用碳化硅的半導(dǎo)體器件來做的。這種是本田，本田的能源電池啟動機(jī)在世界上日前技藝狀況是最佳的，2015年的MIRA根本上排第二。這里是美國的，本來UTC做的營運(yùn)車的能源電池體系，你可行見到它的功率密度差一種數(shù)量級，即100千瓦/公斤，這種大概有三四百公斤重，是以你可行見到電堆的功率密度是很矮的，為何差別那么大呢?是由于用的資料不一樣，它的電堆用的是金屬的雙極板，另一種電堆用的是碳板，碳板空間大、重一絲。這種電堆的特性便是耐久性十分好，平均超越1萬小時，最佳的一臺車在美國曾經(jīng)跑了2.3萬小時，可是咱們金屬板的啟動機(jī)通常都不會超越5千小時。

　　下方就報告，把這種啟動機(jī)裝在車上造成了各式能源電池機(jī)動車的進(jìn)行概況。起首是大巴車，日前世界上，如美國、德國、日本都公布了能源電池大巴車，功率大概是從120—200千瓦，都配有鋰電池(多多少少都會配的)，加上兩個電機(jī)，通常的電機(jī)功率都相比大，續(xù)駛路程可行跑到300千米無難題，耐久性平均達(dá)到1萬小時�？墒沁@種車做的相比貴，大概是100萬美元左右，咱們國家內(nèi)部的車比它廉價，后面咱們會說。

　　卡車的概況，這是全新的進(jìn)展，卡車此刻曾經(jīng)有三家最初在做了，一種是美國的Nikola One，是全家專門做卡車設(shè)置的企業(yè)，它宣稱它要做一臺能源電池半掛的拖車，大概能夠行進(jìn)1000英里，是用200公斤的液氫儲氫裝置，300千瓦的能源電池體系，這種車還無出去。昨年一提議這種想法，豐田說咱有能源電池啟動機(jī)，是以豐田就抓緊時間做了第一款能源電池的卡車。在Nikola One此前公布了這種，以后豐田遭到Nikola One的啟發(fā)，說咱也做重卡，美國港口牽引車用的8級重卡，總重要概49噸，36噸的載貨量，用了4個氣瓶，2個MIRA的能源體系，曾經(jīng)做了搞了少許運(yùn)動。

　　從能量密度來說，能夠滿足長距離、重型機(jī)動車行進(jìn)，能夠持續(xù)提供能量的，咱感受仍是能源電池相比靠譜。

　　下方報告一下小汽車的概況，能源電池小汽車海外進(jìn)行要點(diǎn)的，包括豐田、通用、日產(chǎn)、奔馳，包括后面另有幾家都公布來了。通用這種車?yán)弦唤z，處在大概2008、2009年的狀況，后面無再改良了，其它兩家皆是最近兩三年改良的，續(xù)駛路程全在500—600千米，跟慣例的汽油車相當(dāng)了。除了這種之外，最近又有幾個新的加入這種陣營，寶馬、大眾，大眾尤其是奧迪的品牌，一種機(jī)動車公布三個版本，純電動、插電、能源電池，采納四驅(qū)，一種車上用了三個氣瓶可行裝6公斤的氫氣，完整的跑600千米無難題。

　　戴姆勒奔馳公布了它的插電式的能源電池小汽車，功率大概是75—100千瓦，9千瓦時的電池�，F(xiàn)代在IX35 SUV上公布了能源電池啟動機(jī)。

　　咱們想給大伙瞧瞧，本田的啟動機(jī)集成度是最高的，由于咱們今日是電力電子，它是全球上起首悉數(shù)采納碳化硅功率模塊實現(xiàn)小型高功率，大概100千瓦的DC/DC浮動器，集成在上面，咱們以為這點(diǎn)事業(yè)在全世界來看皆是優(yōu)先的。

　　況且它做了一項事業(yè)，把能源電池啟動機(jī)真實的替代慣例的啟動機(jī)，放到啟動機(jī)艙全個能源總成。這是將來本錢的進(jìn)行概況，國家內(nèi)部外估計到2020年一臺能源電池小汽車，差不多于B級車的水準(zhǔn)，續(xù)駛路程五六百千米，一次加氫3—5分鐘，全車本錢是2600美元，大概20萬國民幣不到，是以這種根本上曾經(jīng)為能源電池車子的資產(chǎn)化鋪平了公路。咱們往日講，本來咱們特別擔(dān)憂貴金屬鉑的用量相比高，此刻全新的資料技藝水準(zhǔn)，采納非鉑和低鉑的催化劑曾經(jīng)可行下降鉑的用量，慣例內(nèi)燃機(jī)，便是大伙平時開的石油機(jī)，三效催化裝置后面有后料理裝置大概3—5克鉑，是以能源電池車的鉑用量在快速挨近慣例內(nèi)燃機(jī)的水準(zhǔn)，這種是值得咱們重視的。

　　剛才歐陽老師講，特斯拉用了10幾公斤的鈷，將來至少每輛車用公斤級的鈷是必需的。公斤級的鈷跟克級的鉑差了上千倍，是以鈷雖然地球的儲量相比多，可是咱們的判斷將來純電動，便是電池的資產(chǎn)大了以后，這點(diǎn)金屬的資源也會相對稀缺，咱們預(yù)測的結(jié)果是將來能源電池和能源電池要相互匹配，它是一種能源電池車子，可是上面也用能源電池，可是用量不會像純電動那末多，用氫來做存儲裝置，達(dá)到純電動車子核能源電池車子兩個協(xié)調(diào)進(jìn)行，咱們的電池資產(chǎn)、核能源電池資產(chǎn)可行相互匹配進(jìn)行，這是有益于咱們?nèi)珎�新燃料車子產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)進(jìn)行的。

　　其它的沒再多說了，包括有軌電車，咱們最近也在跟青島搞有軌電車，本年要上線最初在佛山運(yùn)轉(zhuǎn)了。

　　國家內(nèi)部的概況給大伙容易報告一下，咱們曾經(jīng)做了十好幾年，2015年最初，咱們一種能源體系平臺，往物流車、大巴車、有軌電車，包括此刻小汽車也最初推了，做了好多的事業(yè)，包括它的耐久性。這是咱們的大巴車跟海外的對照，根本上咱們12米的大巴車此刻價值在200萬以內(nèi)，這仍是在咱們能源電池啟動機(jī)無批量制造概況下的本錢，咱們此刻能源電池啟動機(jī)批量的制造線，年產(chǎn)2000套，下一步到年產(chǎn)1萬臺的啟動機(jī)制造線，等咱們把這種線建起來，它的本錢應(yīng)當(dāng)還能再下調(diào)2—3成。海外的機(jī)動車，咱們?nèi)珎�功能跟它相當(dāng)，可是本錢跟耐久性明顯提升，這塊咱們是有創(chuàng)新的，咱們此刻國家內(nèi)部做的能源電池能源體系跟他們?nèi)允怯袇^(qū)分的。這種是有軌電車正好調(diào)試的概況，咱們此刻一種能源體系平臺推廣到不同的全車?yán)�用�?nèi)部，而且從本年最初上百臺的大巴車的定單曾經(jīng)最初在制造了。

　　技藝路線不具體講了，有個耐久性的預(yù)測，鑒于咱們國家內(nèi)部電堆和資料的水準(zhǔn)、操控的技藝，咱們預(yù)測2020年達(dá)到1萬小時的指標(biāo)，到2025年，源于咱們資料和操控技藝的進(jìn)行，會做到2.5萬小時，根本上跟大巴車等生命，是以咱們估計從此刻到2020年仍是小批量示范1萬左右的量，到2025年咱們估計產(chǎn)量就會起飛了，況且起飛的量是依照10萬臺，每年幾萬臺到10萬臺的量起飛，咱們?nèi)珎�資產(chǎn)鏈布置，以啟動機(jī)為焦點(diǎn)，不久咱們要講的咱們的電力電子的這點(diǎn)難題要害零部件，咱們最初要發(fā)展要害化的布置和準(zhǔn)備。

　　下方報告一下能源電池內(nèi)部幾個要害的點(diǎn)，便是電力電子難題。

　　第一，能源電池專用的DC/DC，它的功率模塊部分是十分要害的，DC/DC要達(dá)成甚么功效呢?咱們是把它作為能源電池操控的要緊執(zhí)行器，第一種功效達(dá)成功率的切換，第二個功效要達(dá)成對能源電池的耐久性發(fā)展操控，便是操控能源電池的功率電壓，咱們曉得功率等于電壓×電流，實質(zhì)上這種便是雙閉環(huán)操控。同一時間要干脆操控能源電池功率的浮動率，這種也是很要害的，除了功率自身要操控還要操控浮動速度。第三個十分要害的，參加能源電池的交流阻抗辨識，不但僅要實現(xiàn)功率的浮動，況且是要經(jīng)過發(fā)生高頻的擾動信號，幫助操控體系來辨識電堆內(nèi)部的含水量。是以不需要以為一種平凡的DC/DC的公司就可以夠做好這種能源電池的專用DC/DC，這種概念是錯的，還須要有少許新的功效。干脆操控能源電池在暖機(jī)進(jìn)程的事業(yè)電壓，這種也是不一樣的。另有其它的，車子級的電力電子器件的事業(yè)請求，電池兼容、重量、空間、效能、本錢，另有26262的規(guī)范請求等等。

　　下方開展講講，雙閉環(huán)操控表現(xiàn)在甚么位置呢?雙閉環(huán)操控表現(xiàn)在能源電池假如事業(yè)電壓過高的話衰減會很快，假如事業(yè)電壓相比低的話，衰減倒是不快了，可是你的啟動機(jī)效能會下調(diào)，通常會有個下限電壓，也會有上線電壓，通常叫做電壓前位操控，電壓前位操控的目的便是為了讓得啟動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、耐久性都相比好，這是咱們前位電壓操控的算法。海外也做過，電壓浮動率，假如負(fù)載，例如從0.65滿負(fù)荷、怠速或許空轉(zhuǎn)，假如你的電壓突變可行見到紅色這條線不到1千小時電堆衰減到唯有80%了，假如只穩(wěn)固在一種點(diǎn)，即便7千小時也衰減不到5%。是以這點(diǎn)皆是咱們把DC/DC作為能源電池的要緊的執(zhí)行器，包括瞬態(tài)的操控以及浮動率。咱們此刻提議來，DC/DC功率的浮動率和電堆的里面事業(yè)進(jìn)程要相互匹配，空氣的流量和負(fù)擔(dān)在動態(tài)進(jìn)程中相互匹配。

　　另有一種，須要經(jīng)過能源體系，便是說能源電池的功率不行急劇的浮動，機(jī)動車的功率要隨意浮動的，駕駛員一腳油門踩下來就要提速，怎樣辦?這邊面有混合能源操控的難題，能源電池的功率跟能源電池的功率怎樣樣相互匹配，咱們往日做了十好幾年，最重要的在這方面做了好多的事業(yè)，此刻根本上咱們能源體系的技藝曾經(jīng)穩(wěn)固了。

　　另有一種，怎樣樣參加里面狀況辨識，這是能源電池的事業(yè)電壓特定曲線，橫坐標(biāo)是電流，縱坐標(biāo)是電壓，為了辨識能源電池電堆內(nèi)部含水量的狀況，須要專門發(fā)生一種主動的擾動信號，這種擾動的量非是相當(dāng)大，十幾個安培的電流浮動就能，經(jīng)過這種擾動量把DIDT和DVDT求導(dǎo)，得到交流阻抗，這種質(zhì)子交換膜是電堆最焦點(diǎn)的產(chǎn)生電化學(xué)反映的膜，咱們應(yīng)用這種含水量來看膜的含水量，便是經(jīng)過阻抗的尺寸，實現(xiàn)含水量的閉環(huán)操控，這種叫能源電池的水治理，這種對能源電池的耐久性作用是十分大的，假如膜高了，這種生命就會很快的衰減。

　　DC/DC的功效便是要干脆實現(xiàn)軟機(jī)發(fā)動，尋常能源電池輸出電壓是0.75V，低溫要求下為了能源電池的產(chǎn)熱相比大，這種部分是產(chǎn)熱，下方是功率輸出，冷發(fā)動的時刻須要DC/DC拉的電壓會很矮，例如說0.1V每個單體，尋常事業(yè)是0.75V，發(fā)動的時刻為了實現(xiàn)迅速，軟機(jī)要拉到0.1—0.2V。

　　全個能源電池DC/DC的操控電壓是這樣的，起首，藍(lán)色的這條線代表低溫發(fā)動的時刻，便是說尋常事業(yè)電壓大概300V多到400V發(fā)動的時刻唯有幾十伏，隨著電堆溫度上升，DC/DC會一步步的調(diào)高暖機(jī)電壓，最終溫度尋常的時刻再調(diào)高到尋常的事業(yè)電壓，是以這種對DC/DC的事業(yè)頻次，對你的設(shè)計、對你的參數(shù)的配合皆是有作用的，非是一種通用的DC/DC。

　　第二點(diǎn)，能源電池空氣體系內(nèi)部有個十分十分要害的執(zhí)行器，便是它的空氣緊縮機(jī)，為了提升能源電池的功率密度，通常咱們須要對它的空氣發(fā)展增壓，通常跟咱們內(nèi)燃機(jī)增壓到2—3個大度壓，怎樣樣增壓呢?咱們慣例內(nèi)燃機(jī)可行經(jīng)過廢氣渦輪增壓，可是能源電池啟動機(jī)廢氣的能量是很矮的，由于排氣的溫度唯有六七十度，不像內(nèi)燃機(jī)可行到五六百度，差一種數(shù)量級，這樣咱們必需要用一種電機(jī)來驅(qū)動這種空壓機(jī)，單位事業(yè)轉(zhuǎn)速很高。這種電機(jī)和操控器就很要害，咱們此刻有個專門的團(tuán)隊是搞空氣能源學(xué)的，他專門要把這種空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速降下去，從10萬轉(zhuǎn)降到5萬轉(zhuǎn)，降到4萬轉(zhuǎn)，便是說空壓機(jī)葉形的設(shè)置下降轉(zhuǎn)速，這邊面有甚么呢?空壓機(jī)的總成設(shè)置難題，那么高的轉(zhuǎn)速電機(jī)加上葉片在一同，在一根軸上，這種軸的能源學(xué)就很要害，軸承也很要害，你不行用咱們廢氣渦輪增壓的機(jī)油來潤滑這種軸承，為何呢?機(jī)油會造成油的蒸汽，這種會造成電池污染，是以咱們必需是沒有油空壓機(jī)的研發(fā)，咱們此刻組織甚么隊伍在研發(fā)呢?在佛山廣順在產(chǎn)業(yè)里相比有名，是專門做醫(yī)療內(nèi)部空氣泵、空壓機(jī)的。另有一種團(tuán)隊航天11所，航天能源探討所，搞長城5火箭啟動機(jī)液氫液氧泵的團(tuán)隊，那個液氫液氧泵的轉(zhuǎn)速也很高，咱們經(jīng)過它們解決這種難題。

　　自然電控方面臨咱們也是挑戰(zhàn)，一種10萬轉(zhuǎn)的電機(jī)非是那末好做的，自然咱們今日英飛凌的徐輝女子也在這兒，咱們跟她們也在合作，電機(jī)操控這塊，用TC275的平臺在做這點(diǎn)事業(yè)。你可行見到，這邊面12萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，低壓堆也要5萬—6萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。

　　電機(jī)咱們在跟精進(jìn)電動合作，正在咱們蔡蔚博士也在，咱們在做相應(yīng)的事業(yè)，怎樣樣把快速電機(jī)的設(shè)置跟空壓機(jī)集成在一同，這種難度相當(dāng)大，由于電堆自身咱們此刻有好幾家能解決了，反卻是空壓機(jī)此刻還無量產(chǎn)，無批量做的相比沒有問題。

　　同一時間，由于要上高轉(zhuǎn)速，是以電流的操控能力要更強(qiáng)，是以咱們期望能夠上碳化硅的這點(diǎn)操控的，新的電力電子器件期望用在上面，包括剛才本田的啟動機(jī)，曾經(jīng)是DC/DC和空壓機(jī)都曾經(jīng)用碳化硅的器件來做電力電子器件了。

　　第三個部分，咱們的氫氣再重復(fù)泵和操控器。氫氣再重復(fù)泵有個特色，第一，要防爆，跟咱們陰極也不一樣，陽極這種由于多數(shù)氣體是氫氣，是以它的速度也很高，也是幾萬移到十幾萬轉(zhuǎn)，同一時間還要防爆，這種防爆的電機(jī)和操控器應(yīng)當(dāng)怎樣做?同一時間介質(zhì)是浮動的，陰極水蒸汽透過膜，由于此刻質(zhì)子交換膜很薄，大概20微米厚，會透過陰極到達(dá)陽極，假如一直重復(fù)不排，氮?dú)夂退�蒸氣的比重會上升，氫氣的濃度就會下調(diào)，反映效能就下調(diào)了，是以你還得經(jīng)常要有陽極的尾排，尾排以后氣體成份就變了，成份變了以后空壓機(jī)的事業(yè)，由于它的黏度和阻力都不一樣，氫氣的阻力是很小的，氮?dú)夂退�蒸氣的阻力和黏度是相比大的，是以氫氣再重�?fù)泵的阻力就會浮動。是以這塊咱們曾經(jīng)到了，根本上國家內(nèi)部此刻無人提這一塊，咱們便是把這種要求提議來，是以咱們在座的有搞電力電子、有搞電機(jī)的，期望能夠跨產(chǎn)業(yè)的合作，把這種空壓機(jī)和氫氣再重復(fù)泵這兩個快速的旋轉(zhuǎn)部件做好下一步的研發(fā)和部署，這樣咱們國度能源電池啟動機(jī)的技藝水準(zhǔn)才會有個相比明顯的提升。這是咱們?nèi)珎�氫體系的，內(nèi)部有三個執(zhí)行器，一種是前端的氫氣噴射，就像咱們天然氣的噴嘴一樣，也是要用電控噴射的，這種咱們曾經(jīng)解決了，此刻氫氣再重復(fù)泵還無解決，尾排電磁閥也解決了，是以全個的要點(diǎn)在這邊。

　　最終講一講咱們此刻在交流阻抗辨識反映的進(jìn)展。咱們曾經(jīng)做了一種，這是咱們的主DC/DC。咱們不改這種主DC/DC的功效，咱們加了一種小DC/DC專門來做交流阻抗辨識，此刻進(jìn)展十分好，根本上咱們跟海外的對照咱們曾經(jīng)把每個電堆包括每一片的交流阻抗都測出去了，這邊面仍是有少許難點(diǎn)的，便是每一片的電壓振動兩十分小，怎樣樣才能讓你這種電壓的采集十分精準(zhǔn)，咱們在測量方面也做了好多的事業(yè)。

　　這種DC/DC，便是咱們跟英飛凌合作的結(jié)果，英飛凌專門給咱們提供了一種通用的DC/DC，咱們就拿它來作為交流阻抗辨識，此刻咱們做的根本上曾經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)反饋了。

　　下一步要做的便是交流阻抗的算法干脆AURIX TC275的，曾經(jīng)有個規(guī)劃了。

　　將來咱們期望實現(xiàn)的，能源電池啟動機(jī)不論事業(yè)溫度和負(fù)載有甚么浮動，這種膜的含水量，交流阻抗根本上是恒定的，這樣能源電池的耐久性就會獲得確保。

　　最終做一種小結(jié)。第一種結(jié)論便是，要搞好能源電池啟動機(jī)必定要組好團(tuán)隊，不但要有搞慣例電化學(xué)的，便是搞能源電池資料的人，也要有傳熱傳質(zhì)的人，這邊面大批便是傳熱傳質(zhì)的事業(yè)，要想把啟動機(jī)操控好最重要的是操控和傳熱傳質(zhì)方面組織好。第三個便是今日的專題，咱們電力電子，不管是DC/DC，仍是空壓機(jī)的電機(jī)，仍是氫氣再重復(fù)泵的電機(jī)，以及操控器，在能源電池的操控內(nèi)部是所占十分要緊角色的，是以咱們重申，唯有實現(xiàn)多學(xué)科的集成，才能克服耐久性木桶的短板效應(yīng)，最終把每個木桶的板子做的都一樣齊，能源電池的耐久性就會高了，不然假如你有個短板，那個短板就會慘重的作用這種電堆的耐久性。

　　第二，能源電池專用DC/DC是它的焦點(diǎn)的執(zhí)行器，承受了若干功效的實現(xiàn)，它的概括功能是十足依賴于DC/DC的，是以咱們培養(yǎng)的億華通便是在搞能源電池啟動機(jī)的產(chǎn)線，是本人把DC/DC也做資產(chǎn)化了，便是由于太焦點(diǎn)了，差不多因而它的要緊的焦點(diǎn)部分。第三，空壓機(jī)、電機(jī)是它要緊的執(zhí)行器，須要攻克壓氣機(jī)和電子轉(zhuǎn)子一體化集成、快速和超快速電機(jī)操控加上空氣軸承技藝才能真實滿足FCEV的要求。

　　咱的報告就到這邊，謝謝各位行家和領(lǐng)導(dǎo)。