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[未来出行]朱军:“新四化”趋势下的电动化发展之道
来源:中国道路运输网 2017年11月14日14:20

  上汽技术中心副主任 朱军

  各位汽车界同仁,下午好!

  首先今天我不代表上汽来讲,这是代表我个人。其次,今天早上看了很多领导、行业人士对趋势的判断。是的,这些事情都会发生,但是以多快的速度发生?以什么样的速度发生?取决于另外的因素,就是技术,我们究竟做得到做不到?

  一百多年前,汽车替代马车是一个非常快的过程,但是现代意义上的汽车,是一个高度精美的机器——实现一系列需求的均衡。所以我还是想针对电动化发展的趋势,发表一点我个人的观点。

  1、一升一降的矛盾

  说到趋势,是很明朗的,相信行业已经达成了共识。上汽集团在2年多前提出来汽车“新四化”的观点,很高兴最近2017年我们看到世界上很多同行都在讲这样的话——电动化、网联化、智能化、共享化。

  



  要实现汽车电动化的快速的发展,我认为这五个点还是非常非常重要的,安全、可靠、耐久、性能以及便利。

  在这些方面,新能源汽车的技术在现有的基础上,仍然有待全面的提升。现在的新能源汽车,包括目前大家认为比较好的品牌的纯电动汽车和插电混动汽车,与优秀的燃油汽车相比,在这些方面还是有差距的。

  



  另外一方面,也必须看到,新能源汽车在整体车市占比只有1%出头。除了刚才的五点不足之以外,最大的问题是新能源汽车还是得在一线大城市靠送牌照卖出去。所以我们觉得另外一个问题,就是在性能提升的同时还要把你的成本降下来,这个问题也跟前面的性能提升同等重要。

  技术的提升和成本的下降,使得新能源后续产品的开发如同走钢丝。多用好一点的材料和配置,就代表了成本的上升。所以怎么样这两个同时都能够实现呢?我觉得作为一个工程师的责任来说,还是要寻找“三电”技术的进步,来实现这“一升“和”一降“。

  



  这里面大家都知道“三电”,前面是电池的比例最高,在最近的几年,行业已经目睹了电池成本的快速下降,当然我认为还有进一步下降的空间。但是即使电池不要钱,大家去看看我们现在一个高性能的电动汽车会跟传统车一样价钱吗?做不到,所以说我们要很多很多的努力。

  

  2、三电技术的全面进步

  ①、电池

  首先我们来看电池。电池大家都知道有这么几个部分组成,电芯模组,管理系统以及结构件。

  

  就电芯模组方面,我们已经实现了从磷酸铁锂到三元锂电池的切换,到三元的高镍正极、以及硅碳负极的碳的比例也在提升,这些都会带来能量密度的提升和成本的下降。至于未来,固态电池大家都在进行技术探索,我想未来还会有进一步发展,但是这个不足以根本性地解决电池的成本和性能平衡问题。在电池模组结构方面,我们可以看到特斯拉的模组,Soft pack的模组,VDA的模组,这些结构形式也许会在两三年之内有一个重大的变化。

  

  第二个层面,我们来看电池管理系统BMS。BMS有很多技术进步的方面,我在这里只列举了三方面:

  第一个是功能安全。ASIL-C,乃至ASIL-D很快就会是很多主流的OEM的硬性指标。要么OEM自己做,要么供应商来。

  第二个就是BMS的控制硬件。上汽从2014年生产550插电混合动力的时候,这套BMS的硬件成本是非常昂贵。现在我们通过自主开发,已经实现了非常大幅度的降本。看似下降了很多,但实际上还是非常贵。一个发动机控制器才300块钱,所以还需要有一些变化,使得这部分的成本进一步降低。

  当时我们想做一个BMU加上N个CMU,每个CMU搭配一个模组。现在上汽针对不同车型(HEV、PHEV或者EV)会做一些调整,但是从根本上来说,我认为将来BMS的硬件架构可能会发生实质上的变化,有可能BMS都不存在了,只有不存在成本才是最低的,它会到另外一个层面里面去。

  第三个是BMS在均衡功能方面的进步。三四年前市场上很多产品是根本没有均衡的。上汽目前的产品已经实现了充电时末端均衡和行驶时动态均衡,即使PHEV从不充电,也能实现均衡。但是真正的实现快速充电和均衡必须做大主动的均衡,我相信很多企业都在做这个工作,但是也是很难的,因为他是跟我们前面讲的另外一个要求成本降低是矛盾的,我们要找出一个更好的聪明的办法来。

  

  电池还有结构问题,我认为未来的结构会越来越简洁。以前我们负责整车布置的工程师一直在跟我说,你这个电池这么大、这么重我放哪里啊?每个地方都是名花有主的,你要么自己背在身上吧。

  现在的方向是能量密度越来越高,占用的体积越来越小,而且不占用大块的空间,最好的办法就是扁平化。

  

  这个电池包整包高度会在三五年内让大家看到 。整个PACK的高度,100度电、80度电的PACK的高度在100毫米左右这个层级,这就需要电芯、结构、热管理、整车布置全部的重新设计。针对碰撞、防水防火的等级会越来越高。热管理方面可能将来会变成综合的冷热管理,就是从原来的没有管理到冷却管理,到加热跟冷却的管理,以及它的安全性。

  ②、电驱

  然后我们来看电驱系统。它占用空间没有电池那么大,但是结构进步的速度仍然是很快的。

  第一个是电驱系统有集成化趋势。早期的PHEV和EV,电机的控制器、逆变器、传动系统是分散的结构。从分散结构发展到部分集成,到一个整体的集成,到一个形式上集成、精神上没有集成,到整体上看不到一个独立的大逆变器了,这个过程还需要几年。但是我相信行业内大家都在研究。在今年的法兰克福车展上,已经看到很多集成化的进步。

  

  第二个,企业对产品追求的均衡化。刚才讲的既要追求性能的提升,又要追求成本的下降,所以会从某个单一性能,比如说是续驶里程最长或者说我这个车加速性能最好,到兼顾效率、舒适、性能、成本。

  有一些朋友在问我,ERX5为什么只有85千瓦的电机,我说我做150千瓦的电机跟做85千瓦的实际成本差不太多,但是这样对于电池的要求要高很多。我们接下来的产品会在这方面多做一些考虑,但是绝对不会只是单一追求加速性能本身。

  第三个方面就是成本,电驱动系统也是有空间的,不像电池那么大,随着批量化、平台化以及高度的集成化,我预计会有30-40%的空间。也就是一个100千瓦、150千瓦的纯电动驱动系统成本,大概在1000美元-1200美元左右。

  ③、电控

  电控实际上很难讲表面上的东西,因为大部分是软件,但是软件的想象空间是最大的,进化速度是最快的。

  现在新能源车的发展遇到一个问题,这个问题是我们整车的电气架构、通讯基础不支持这样的一个快速迭代。上汽自主品牌搭载的斑马智能系统,可以每天更新它的后台数据,通过FOTA远程更新它的服务软件,就像我们的智能手机一样。但是车载核心的控制器里面的软件是没有办法在线更新的,未来新能源车企的保有量会从会从几万、几十万迈向几百万台,要更新这些软件就是要通过4S店来运行,效率很差,成本很高。所以接下来的电控的方法会把原来单独的电机、电池以及整车控制的控制器首先集成为一个新能源控制器,我们叫”域控制器”。

  

 

  这个域控制器通过高速以太网络,通过跟我们车载的支持平台系统的联系,能够实现快速的迭代,这是一个架构上面的变化。当然这个取决于5G以及很多方面进步的情况,包括半导体专用芯片的进展。

  另外,我们会更多的追求安全体系的鲁棒性、可靠性以及智能化,我还是再重复一下这个观点。智能化不仅仅是体现在无人驾驶,电控系统在我们新能源车的动力系统的控制里面有非常智能化的东西,我们要使它变得更智能。

  

 

  ④整车

  

  整车其他的一些技术,对于汽车电动化的普及,也有着非常重要的意义。

  大家可能有印象中国人喜欢SUV,我本身不太赞成在SUV做电动车,迎风面积和风阻系数都很高,在城市行驶没有问题,可是一上高速车速稍微高一点,它跟轿车相比阻力要大很多,所以高速时候他的续驶里程会快速的下降。我也建议在座的如果是开纯电动的SUV的话,在高速上最好不要超过110。

  对于驾驶者来说,系统的设计之初是很痛苦的事情,如果提供了很好的动力,可以很容易开到140码以上,但是开140码的续驶里程只有100码的一半都不到,你愿意么?

  我们会在空气动力学方面、在车辆阻力方面、车辆的轻量化、回收方面多做一些工作。有些朋友很喜欢强Regen,但是对于驾驶水平不是很好的人而言,可能会导致电耗比弱Regen更高,这个也请大家多体验。

  我们会在车上加一些自学习的软件,判别你这个人的驾驶习惯、平时的交通状态,以及你充放电的情况,我们会做一个聪明的选择给你,所以每辆车在不同的用户手上开了一段时间以后他的脾气是不一样的。

  

  

  3、新能源技术带来的变化

  回想我们当年开始做的PHEV,每辆车差不多是增加1万美元的成本。现在我们delta cost大约在5千美元左右。

  PHEV我个人的看法还是没有必要把它的纯电续驶里程增到很高的一个程度,上下班用50-60就够了,把电池增加的额外成本,通过使用成本的降低回馈给用户。

  纯电动系统,我认为电池系统1块/瓦时不是梦,将很快实现。电池成本现在大概在每千瓦时200美元左右,降到每千瓦时150美元就能实现1块钱/瓦时。从电芯、BMS以及结构加上这个优化,应该很快实现。驱动系统的成本也会很快降低到跟传统的变速箱差不多,但是车上还有很多这个系统,很贵,所以大家可能不会把这个节省下来的成本用来纯粹增加续驶里程。

  



  我大胆的做一些推测——我们的PHEV还会是在相当一段时间内存在。而且在接下来短期的两三年内,外资、合资企业他们要满足双积分政策,可能他们很多解决方案还是PHEV,所以短期内也许PHEV份额会有一些提升。但是从长远来看EV相对于PHEV的竞争能力在加强。

(责任编辑:魏美茹)