3 月 25 日-27 日,第八届电动汽车百人会论坛在北京召开,本届百人会论坛以 " 迎接新能源汽车市场化发展新阶段 " 为主题,就新能源汽车市场化发展新阶段政策调整、碳中和目标下国际合作与政策协同、下一代动力电池产业化及产业投资与创新等话题展开深度研讨。
其中在 27 日下午举办的以 " 商用车可持续发展论坛 " 为主题的论坛中,清华大学车辆与运载学院院长李建秋发表了演讲。
以下为演讲实录:
尊敬的各位专家和领导,大家下午好!我今天报告的题目是 " 新能源智能化商用车的发展现状和趋势 "。我将从下面五个方面来做介绍。
第一是车辆运载行业的技术变革和发展趋势。
第二是商用车电驱动技术的发展现状。
第三是商用车电池快换系统的研发现状。
第四是氢能源电池商用车的技术研发现状。
第五是新能源商用车未来的发展趋势。
首先请看第一部分。
目前我们人类的每一次变革都重构了社会的形态。100 多年前,内燃机车辆的诞生,使得人类的出行出现了汽车化,最近这 10 年由于电动、智能、网联技术的发展,使得我们国家的新能源智能化的汽车发展非常快,而在商用车这个领域,现在正成为热点。
车辆行业是整个我们国家的支撑公路、铁路、交通运输能力的重要保障。我们国家的公路、铁路运输占世界排名第一,车辆运输占全国 99% 的客运和 84% 的货运,总的来说,就是客运贡献率每年是 1000 亿人次,货运的贡献率每年是 380 亿吨的货运量。
同时,车辆行业也是保障我国能源安全和能源转型的重要途径。我们都知道,我们国家的石油对外依存度超过了 70%,而其中接近 48% 的石油是用于道路交通的消耗。因此,减碳目标倒逼我们整个汽车行业也需要转型。
推动车辆全产业链创新与国民经济的动能转换是非常重要的。目前我们车辆行业面临的新的形势是,工业革命 4.0 叠加能源革命 3.0,电动化、智能化、网联化和低碳化成为技术变革后面的推动力,引发了整个车辆产业的调整与重构,包括它的价值链的调整重构、创新链的调整与重构。这也使得我们汽车行业的人才培养从以机械为主到多学科交叉融合,从专业型到复合型,从单一学科到多学科交叉,呈现这样的融合发展的趋势。
那么汽车行业涉及到了众多的学科领域,涉及到动力、材料、机械以及电气、化工、电子电路、计算机、网络通讯等等,这些现在都在新能源智能汽车上得到了体现。比如说有车辆的系统动力学、也有车辆的动力系统学,还有车辆智能驾驶相关的领域。比如现在单车的有人驾驶,将来发展到单车的智能无人驾驶、车队的智能驾驶以及整个城市集群的智能驾驶系统。
同时,各个学科之间也在发展和融合。比如说动力系统跟底盘融合出现了滑板底盘的技术,自动驾驶跟底盘融合,形成了智能移动的办公环境,这些都使得车辆学科加快技术变革和发展。
下面我们汇报第二个部分,就是商用车电驱动的发展技术与研发现状。
那么商用车有不同的驱动形式,包括轮毂轮边驱动、集中驱动等等形式。目前国内外对这些形势进行了相关的研究,比如说现有的电驱动系统,它的电机通过减速器、传动轴,再通过主减、再到轮边减速器,综合的传动效率只有 82.3%。那么由于轮毂电机技术的发展,目前就出现了轮毂电机直驱,就是不带减速器直驱的方案,也出现了带有一级减速器、两级减速器,甚至轮边电机带一级减速器驱动的方案,这些方案都已经有企业做了相关的电动化的改造。这是国外的像 Axle Tech,他们取消了上齿轮,采用平行轴电机跟车桥的轴平行的驱动方案。这些现在慢慢地都开始产业化。
但是我们也在想,能不能直接利用现有的车桥,用电机,通过轮边减速一级到轮边这样的方案,所以我们提出了电动桥的概念。两个电机的电动桥现在的传动效率做到 96%。其中的悬架自动机械接口,是兼容传统桥的,它具有很好的兼容性,也具有很高的可靠性,这个现在正在跟企业做产业化。这是我们的整体桥。同时,也可以看到,这样的桥在 60 — 80 公里的车速下面,电机工作效率可以到 97% 以上。这样的话,整个桥加电机的驱动效率,综合效率到 93% 和 94%,比传统的 82% 的效率提高了 10 个百分点左右。
同时,我们也在思考另外一个问题,就是如何能够将电机从现在的中置方案,即电机放在桥的中间的方案,直接把它移到轮子里面去的轮毂电机的方案,这样的方案是否可行呢?我们也进行了相关的尝试。这是我们推出的基于轮毂电机的双胎的电动桥,它做到了轮边每一个轮子 16000 扭米的峰值扭矩,传动效率仍然可以保持在 96%,载重量的扭矩密度、效率、成本都超过了国外的指标。
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