東風汽車章國光：汽車動力電動化的開發實踐與思考
蓋世直播2020-12-1111:30:58
核心提示：新技術不成熟、故障率高和對新技術不了解，這是混合動力的行業痛點。
2020年12月3-4日，由蓋世汽車主辦，上海市嘉定區經濟委員會特別支持的「2020中國汽車動力總成電氣化國際峰會」在上海汽車城瑞立隆重召開。峰會期間，東風汽車技術中心新能源動力總成總工程師章國光博士發表了精彩演講。
東風汽車技術中心新能源動力總成總工程師章國光博士
以下為演講實錄：
謝謝蓋世汽車給我們提供這個機會，來跟大家分享一下我們在電動化領域的一些開發實踐和我們對未來的一些思考。
首先要介紹一下行業的現狀，接下來再講講汽車電動化我們做了哪些工作以及我們在這一過程中的體會，第三個是我們對於未來的發展遇到了什麼樣的問題或者思考，這些思考也是我們行業共同面臨的問題。
首先是現狀。大家都清楚，今年10月節能與新能源汽車技術路線圖2.0版發布了，這個遠景（參數丨圖片）是2035年節能汽車與新能源汽車要各佔50%，這是基本的基調。汽車要基本實現電動化轉型。最近我們結合國家的「十四五」規劃也在思考，這個挑戰或者願景該如何達成？第二個我們要做哪些改變，另外就是我們要回顧一下過去這幾年，特別是最近三年行業的技術進步。
第一個技術進步就是純電動的BEV各級別車型能耗逐漸下降。最近這幾年純電動車能耗是逐漸下降的，而且各個車型和各個級別都是下降的，這個裡面最主要的貢獻一個是電池，另一個就是電驅動系統，其貢獻也是電動化的主題。混合動力關於乘用車的百公裡油耗，這個百公裡油耗有一個限值，我們可以看到我們國家實際的油耗下降和油耗限值是不匹配的。
有兩個原因，第一個原因就是我們的車型整體偏大，造成我們整個油耗比較偏高。另外一個不匹配就是我們的技術進步在短短幾年之內是很難跟上它的，以2019年為例，我們要求每百公裡5.5L，但實際平均每百公裡6.46L，這個差距也是做混合動力的朋友經常問的，技術路線怎麼走？我們每百公裡5.5L和每百公裡6.46L的差距該如何縮小？通過48V能彌補這個差距嗎？我們就要回答。但我們主機廠要投資這麼多的人力物力，包括我們要開拓不但滿足現在還要滿足未來的技術。因此對於技術路線我們做了一些探討，如到底走哪一條或者走幾條。這其中，我們就必須面臨現實和願景之間的差距。
另外一個我們來看看銷售的這個情況，新能源汽車在2018年高速增長，總銷量是95.17萬臺，其中插電混動佔23%；2019年稍微有一點下降，共計93.8萬臺，插電混動佔比20.7%。造成這個佔比變化的原因有兩個，這個裡面有一個背景的因素是國家補貼造成價值取向，其次地方政府限購所帶來的傾向也在影響我們的價值取向的。
再來看看混合動力的市場情況，2019年的銷量約是16.9萬臺，主要集中在日系車。造成這樣的原因也有很多，除了它的技術積累之外，也有成本、整個傳統車的品牌效應等。
那我們現在提出的2035年遠景（即節能與新能源車新車佔比各佔一半）現不現實？其實我們看一下日本市場的動向，我們覺得是現實的。2019年，日系top10的市場裡面基本實現了混動化，現在大家議論比較多的日產ePower，像Serena、Note兩款車都進入到了前十，還有豐田的普銳斯只有混動版。
再來看一下本田汽車在日本的情況，2020年1-10月的混合動力銷量佔比57%，2019年也超過50%，所以50%目標從技術上來講是現實的，問題其實在於消費市場接不接受。因此，國家提的2035年遠景，從現狀來講我們認為是可行的方案，就是看我們要如何打開消費市場，以及我們的產業鏈怎麼去做。
我們再來看看過去我們企業做了一些什麼工作。
從我們節能的技術路線來講，有幾個方向，其中第一個最大的就是電動化，還有智能化，智能化的範圍要大於電動化，電動化主要是動力方面的，智能化集中在使用方面，像如今的電子附件，是除了動力以外對電的管理。此外還有網聯、輕量，由此組成的「四化」其實是每個車廠一直在做的。
從我們的角度來講，我們一直認為電動化是裡面的基調。像是混合動力、純電動，包括氫燃料電池我們也在做。
針對高效發動機，包括電控發動機，智能方面像是智能水泵、能源優化，另外包括輕量化低滾阻，從車廠角度來講電動化是最基本的出發點，其實每個車廠都是按照這個思路在走。
那我們為什麼要去做電動化技術路徑？我們自己體會到動力系統的革新是最直接、最有效的，你的效率改善、等效車的改善，或者說等效電池的續航裡程有多少變化是最直接的，很直觀地就能體現出來，而且電動化的技術進步也最快，因此電動化目前我們大家都認為是一個最有效的手段，是將來的趨勢。
另外技術路線是並存的，它不會只有一個路線就走到底的，它一定是並存的，每個並存的裡面也有一些分支。從我們的開發實踐來講，我們剛開始做了微混，後來又做輕混，油耗限值之後的實際差距太大，因此，如果我們僅僅通過這些手段已經不足以應對未來的挑戰。所以，我們必須要做混合動力、插電混合動力和純電動。
剛開始，我們的設想就是混合動力、插電混合的動力系統共用一套。從系統層面上來講，即便是針對將來政策和節能的要求，我們希望這一套系統也能夠很快適應它或者稍微修改一點就能過渡到這個階段。因此我們的開發是針對插電混動和混動做成的一套系統，然後我們用平臺化的方案打通。
然後我們配了動力電池，混合動力的電池小一些，PHEV的電池則會相對大一些，純電動的驅動機構比較單一，要在電池方面做得更大一些，這是我們的想法。我們也向市場推出了純電動車型產品，目前市面上400公裡的續航裡程已經很普遍了，我們新的車型公告就有500公裡的續航裡程。
另外一個是節能環保形象，特別是城市裡面對於汙染和噪音的要求比較高，因此這個也很重要。
然後是科技、時尚，現在結合一些新的技術，中控屏、操作、一鍵啟動，結合智能網聯，可能純電動是最好的平臺。這款電動車（東風風神E70），我們在去年有一萬多臺。目前市場上的技術進步太快了，對於供應商來說，都希望技術快速進步，電池今天換一個明天再換一個，但對我們來講，即便是做個技術改型，開發可能都需要一年以上或更長。
因此我們對於這個技術的進步也基本上是沿著兩個線，第一個是沿著續航裡程或者是電池這個線。電池續航裡程增多，無非就是裝更多的電池，還有電池輕量化、殼體更加薄等等。另外還有熱管理，怎麼讓他使用的舒服；電控系統的集成化，這個就比較多了，二合一、三合一甚至是多合一，現在很多汽車廠一下就做出來了，但對於我們來講，剛開始都是一步步做出來的，一個一個的試，其實這個幾合一都是經過了很多的市場上的一些失敗然後再總結的。
所以我們的方向基本上是第一個多載電池，讓它的續航裡程更長，第二個是電控系統集成，包括網絡和智能連起來，還有就是電驅動系統迭代升級，剛開始我們做的是90kW，後來又110kW、120kW，現在又提升到150kW、160kW，我們也在往上走，但到底用戶需要的是多少，我們也很困惑，可能我們一推出這個的時候就已經落後了。
時代的進步比較快，我們在做的時候到底多少是滿足用戶的需求。從零部件供應商角度來看，我們是客戶，但對於消費市場究竟需要什麼樣的需求，我們其實還是處於在與消費市場對話的過程。
另外就是插電混動，我們2013年就開始了商業化開發，它兼顧混合動力和純電動。插電混動基本的設想第一個就是EV模式，在電量比較充足的情況下，優先使用純電動，滿足城市使用需求；第二個是混合動力模式，當電量還有25%-30%時啟動混動模式。這兩個模式的話我們兼顧低油耗、低排放的問題，以及純電動工作。可以想像一下我們2012、2013年的時候，當時的純電動市場續航裡程只能跑到200公裡，但200公裡對於廣大用戶來講的話根本就不太容易接受的一個水平，跑200公裡的話，一個星期至少充兩次電，還不知道堵車是咋回事，所以這個裡面插電混動稍微彌補了一下缺陷。
這個裡面的技術方案從我們來講，我們過去做的是雙電機多模的動力構型。這個裡面有一個電池包，我們採用的是液冷結構，但我們知道電是最怕水的，當時業界都在探討，到底該怎麼做液冷電池，到現在各大主機廠、供應商都推出了液冷電池，這其實是廣大電池廠商、零部件供應商一起把這項技術做成了，至少到現在還沒有看到因為漏液產生的事故。因此我們整個從小型化、熱管理一直在過去我們覺得是做得比較好的。
另外一個就是這個裡面的工作模式，綜合了用戶的使用，我們覺得雙電機多模的動力構型能夠滿足純電驅動，串聯驅動，並聯混合動力等各種使用需求，整個油耗可能表現好一點。
另外混合動力的工作模式我們也做在車上的屏幕上顯示，增加用戶的感受，他們多花錢買這個車總要感受一下，那怎麼辦呢？跟車況結合，純電、串聯、並聯、發動機驅動、行車發電、能量回收等等提升用戶的感受，大家覺得這是科技感，科技感就是增加了這些感受。
這個裡面我們過去做的都是多模混動的組合式結構方案，那我們是把電機做成獨立式或者是組合式的。通過這個組合，大的重的車我們就配一個大一點的，輕的時候就配一個小一點、薄一點的，我們還有雙電機控制器，把這個系統組合起來，會議現場也有幾家供應商正在幫我們做新一代的，正在測試和調試的。新的這一代的話我們把它做了集成，把整個電機封裝在裡面去了，電機控制器在上面，你叫組合也好，裝在上面也好，整個系統的話目前在測試之中。
剛才我們這個技術路線主要是兼顧了我們過去的用戶使用，我們再看一看我們未來的這個技術的演變，從慢慢摸索到了現在的集成也好，叫做平臺化、系列化，滿足整個車型的需求。
另外一個電池也是這樣的，我們剛剛講了兩個，一個是講了插電混動是不是趨勢，其實我們車廠來講都是滿足用戶的需求，對於這個技術路線演變我們都是有兩條路，一個HEV，另一個是PHEV，PHEV電池的往上增的，可以滿足現在是國家法規50公裡，我們可以做到60公裡，現在新的一些廠家做到80公裡，我們也可以做到80公裡、90公裡。
我們能不能提供比較好的、有價值競爭性的產品，在市場上打開，讓用戶不斷感受到電動化技術的魅力，而且能夠感受到整個的科技感與快樂感。
因為我們是整車廠，經常有人來問我們是怎麼做的，我們是體系化的研發與生產組織，風險可控。很少把這個事情直接扔給一個供應商來做這個事兒，我們往往是調動整個產業鏈來做的，所以這是體系化的，也是為了可控風險。因此我們的動力系統整車控制從零部件設計到工業化，我們車廠是深度介入的，不是說實驗室的東西拿出來就可以評價或者搭載，一定是一起做，功能性能質量都要做好。
電動單元組織越來越難了，對於廣大的供應商來講。過去的話電機是分離的，我們可以單買，但現在可能買一個電機就不現實了，我買一個定子或者轉子了，那轉子怎麼評價我們也面臨這個問題。剛剛是說這個生產組織包括將來的性能評價要有一個新的方式。
最後就是零部件體系。這個裡面有矽鋼片、殼體、密封、軸承等等，國家的支撐體系就更大了，而且這個是我們國家最缺的，因為原材料或者整個零部件體系是我們最缺的，以至於這些體系我們整車廠在做事的時候，我們對零部件也要強化管控因為這個體系還比較弱的，所以這個體系的目前也在一個重構的階段，所以從我們的整車廠角度來講的話，我們這種開發模式是希望一個垂直的模式，那這種垂直的模式一直要深入到零部件的這個方面來，然後大家一起來把這個事情做好。
第三個是說一些發展的思考，這是比較老的一個調查報告。
第一個就是混合動力接受的理由是什麼？油耗低、經濟實惠。現在混合動力節油率30%已經很普遍了，現在新的混動車加一箱油可以從武漢跑1000公裡到上海，它確實是經濟實惠方便。二氧化碳有不用說了，節油了嘛，這個消費者買它根本就不是為了國家補貼，而是因為喜歡去買。
別人都不買我們是什麼原因呢？其實是對我們的技術不了解。一會這個燒了，一會那個出事了，他害怕，因此我們買這個東西是我們的生活一部分，而且這個又是安全性的東西，以至於消費者對這個還是怕的一個階段。因此新技術不成熟、故障率高和對新技術不了解，這是混合動力的行業痛點。另外新車的配件短缺、修車不便，我們的市場佔有率不高，將來用戶買了以後乘用車到處跑，如果壞了就不方便，他就感到很困惑，所以我們也覺得可能在技術這個方面還是需要做很多的工作，這個是混合動力的機會。
另外我們調查一下市場，我們看插電混動比較有代表性的車型，每個技術方案都不一樣，不好說評價方案好壞，但是百公裡加速達到或是超過8s的已經很普遍了，性能已非常好了。
再來看看市場混合動力的節油率平均水平在24%-42%，平均水平在35%前後，加速性已經超越了傳統車，節油率也很好了。
另外就是純電動，我們遇到的痛點是什麼？我們在過去的時候也是有電池的安全性，有時候報導出事，可能一出事大家都很害怕，追求能量密度與裡程600-700公裡。安全性到底是怎麼樣的，業界要對這個事情要有認識。
後面是引起了一個自身矛盾的問題，電池越多充電時間當然越長，電動車使用越多，充電也就會越不方便。
另外就是限購城市和非限購城市的要求也不一樣，因此我們需要推高大上的車的時候要到限購城市去，可能購入成本比較高，但這些城市的技術導向和收入也更高，他們的自豪感也比較大，因此我們處在一個位置上就是既要為高檔的服務，又要為一般的消費者服務，所以我們資源配置上也是有很多的問題的。
最近我們調查了一下新能源車國家近期公告的第八批和第十批，我們發現磷酸鐵鋰的比例從第八批的22%上升到了第十批的36%。由此可以看出大家對這個裡程並不是最重要的，還需要考慮安全性，因此磷酸鐵鋰電池市佔率在短短幾個月之內就發生這麼大的變化，市場佔率不斷提高。能量密度，從公告來看是磷酸鐵鋰一公斤的能量是134Wh/kg，三元是155Wh/kg，有15%左右的差距，在這個時候我們的消費者為了這個15%的差付了這個錢多值不值，我們也面臨這樣的問題。
另外就是電池的回收和梯次利用，迎來新的市場空間。預測在2035年年銷量有4200萬輛，如果一半是純電動車，那這個電池從哪兒來？怎麼回收？我們覺得汽車要持續發展，電動汽車使用過的電池它的梯次利用是怎麼樣的，出於環境的考慮是怎麼樣的，一家車廠是做不到的，需要產業鏈一起做。那我們只能說怎麼去利用回收，怎麼注重環保，市場怎麼運作，怎麼去判定它，我們覺得從設計的角度來講，一開始就公布我使用的這些尺寸的標準化。第二個是使用的材料要分開，你不這樣做的話將來怎麼回收，難道要當成黑匣子，拿來拆燒，把裡面的貴金屬拿出來？這個也不現實，這樣回收成本太高了。以後市場佔有率上升的時候，就是真的是非常現實的問題了，也是制約我們汽車發展的問題。因此如果我們不對這個行業進行規範化的話，這個矛盾總會在一段時間突然爆發出來，導致大家都沒有解決辦法了，因為你沒有準備。
另外就是最近也在講「換電」，運營模式方面可能是一個優勢，在特定的場合，整個運營起來在那個地方去換電，晚上再集體充電，它至少可以適應某種市場或者某些客戶的要求，而且這個市場因為我們的城市越來越大，這個特定市場也許是普遍的需求，因此我們也在探討這個方面，我們也做了一些技術的儲備，怎麼樣去做這些。電池包因為車輛不一樣，每個廠家不一樣，所以你的換電站需要專門來應對，所以也有問題。但是有一些公司也有興趣，網約車的運行公司也管理了很多，所以他專門做這一類的東西也可以做到，所以這個也是我們將來可以發展的空間。
不管怎麼說，電動化的技術肯定是多樣的，我們是給用戶提供服務。我們現在考慮到商品化的是一個EV、混合動力和插電混動，還有增程式，從技術方案來看，在我們目前的開發方案裡面是混合動力、插電和增程的可以用一種技術解決方案覆蓋起來，純電動是單獨的。
未來的想法是EV車可能集中在小型車領域，越小的車它的能耗越低，續航在400公裡也是可以滿足要求；混合動力、插電式混合動力、增程式可能會是比較大型的車，行駛裡程需求較遠、油耗較大，這就比較有優勢。
我們的混合動力、PHEV動力系統是平臺化的設計，是模塊化的結構在向前推。第二個我們覺得這個EV電池有兩種機會，一個是比較經濟型、合理的續航裡程，那我們整個的負擔和消費者對於新技術的安心度也會提升，另外換電技術也許是解決我們某些特性需求的解決方案。
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