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欧阳明高院士:新能源汽车发展的新阶段、新挑战与新路径

导读:欧阳明高从电池材料与技术创新、底盘技术创新、充电与能源技术创新等多个方面出发,为新能源汽车技术发展指明了方向。

近日,中国电动汽车百人会论坛(2022)在北京举行。中国电动汽车百人会副理事长、中国科学院院士欧阳明高发表演讲。欧阳院士从电池材料与技术创新、底盘技术创新、充电与能源技术创新等多个方面出发,为新能源汽车技术发展指明了方向。

欧阳明高院士:新能源汽车发展的新阶段、新挑战与新路径

一、电池材料与技术创新

欧阳明高院士认为,此轮碳酸锂价格高增的原因主要源于去年以来全球新能源汽车需求飞速增长,在电池和材料领域产生了递进式需求放大效应,整体与2016~2018年的锂资源价格上涨原因基本相同,但相较于前一轮波动,此轮叠加疫情影响,价格波动幅度更大一些。

近年来,动力电池行业如果用、两个关键词来形容,一个是“扩”,疯狂的扩产;第二个是“涨”,疯狂的涨价。

“扩”,基于终端市场需求的高歌猛进,国内诸如宁德时代、比亚迪、中航锂电、蜂巢能源、国轩高科等多家锂电池企业积极布产,“我国电池产能预计在2023年达至1.5TWh,2025年达到3TWh,可乐观估计至2025年国内电池年需求量/年出货量约在1.2TWh,届时大概率会出现周期性的产能过剩。”欧阳明高院士认为。

关于“涨”,自2020年疫情爆发以来,原材料价格逐渐走高,进入2021年更是如此。作为新能源汽车动力电池的主要原材料,碳酸锂价格现阶段售价更是已超过每吨50万元,过去一年上涨了十余倍。

对此,欧阳明高院士分析指出,供给端产能释放延迟也是造成碳酸锂价格上涨的重要原因。典型矿石生产的碳酸锂产能释放周期需要3-5年,卤水提锂产能的释放周期则为6-8年。

而对于需求端,他认为,虽然新能源汽车销量增长的驱动力将长期存在,但由恐慌性库存储备带来的锂资源需求放大是暂时的。随着伴随碳酸锂供应能力提升及开采量提升,电池回收产业逐渐壮大,预计2-3年后,锂资源将恢复供需平衡。

但同时,他也表示,考虑到全球贸易环境恶化,以及由战争引发的镍价炒作,为了供应安全,政府应打击囤积居奇,抑制价格短期的大幅波动,以免对新能源汽车今年的销量造成重大影响。

同日,工信部副部长辛国斌在同一场合亦表示相似观点,他指出,当前动力电池原材料大幅涨价问题需要高度关注,认真研究解决。

辛国斌提到,将适度加快国内资源开发进度,坚决打击囤积居奇、投机炒作等不正当竞争行为,引导产业链上下游企业强化协作,共赢发展,推动关键原材料价格回归理性。

二、底盘技术创新

欧阳明高在会上提出,中国的新造车势力最需要防控的竞争对手将来可能会来自美国,除了特斯拉,现在又出现了一批滑板底盘的公司、智能汽车的公司、固态电池的公司,都是来自美国的创新企业,这是中国新能源汽车面临的最大的技术挑战。

他介绍说,电动汽车的底盘平台在快速地迭代,从刚开始的改装车,完全是燃油车底盘,到进一步地优化,到出现电动车的专用底盘,比如大众的e—golf,然后到C2V,比如特斯拉比较典型。现在最具突破性的就是滑板底盘,对于滑板底盘的出现有两条技术路线,第一条技术路线是传统车厂更多采用改进型技术路线,继续用承载式车身。但是新造车势力更多采用的是变革型技术路线,一旦滑板底盘就用非承载式底盘,像美国的两个公司Rivlan,市值近千亿美金,所以我们最需要防控的或者是竞争对手将来可能会来自美国,除了特斯拉,现在又出现了一批滑板底盘的公司、智能汽车的公司、固态电池的公司都来自美国的创新企业,这是中国新能源汽车面临的最大的技术挑战。

他表示,滑板底盘跟C2V不一样,是非承载式车身,电池包与底盘一体化,集成式驱动系统,包括五大核心技术,他提到其中的CTC技术及驱动系统。

CTC有两种方案,一种是电池包整体的吊装进入底盘,就是C2V。另一种是直接在底盘集成,没有上面承载式的框架了。这样一来,真正的C2C就没办法换电了,国内已经有些开发动态,比如宁德时代2025年要推出CTC。

另外一个重点是驱动系统。欧阳明高介绍说,驱动系统首先需要控制整个驱动系统的高度,驱动系统要高度集成化、轻量化、小型化。所以,就算是集中驱动,也得三合一,这是必须的。另外,分布式驱动。现在大量采用分布式驱动来做滑板底盘,比方说双电机、三电机。现在三电机又开始出现集中电机和轮边电机,还有直接用轮边电机。分布式驱动又有好几种方式,最终的颠覆性是用轮毂电机,轮毂电机会给整个底盘的自动驱动转向带来更加革命性的变化,国外现在开发所谓的e—corner,所有的都在驱动、悬架、制动、转向都靠轮毂电机,四个轮子一块板,上面放车架,这是颠覆性的,国外很多厂家在研发,清华也在做轮毂电机,我们现在轮毂电机在大功率摩托车和商用车上尤其是军用车都已经开始使用。我们现在用大功率的摩托车是100个千瓦,我们用这个做滑板底盘。

欧阳明高谈到这种底盘的好处:第一,空间和能量增加。第二,驱动、制动都靠轮毂电机。第三,灵活,原地打转,各种各样的功能。第四,更好地支持全自动驾驶,这是全自动驾驶非常贴切的一种电动化底盘。

三、充电与能源技术创新

欧阳明高谈到电动车续航不足、充电缓慢的问题,他说,现在充电方面的问题是慢充普及率跟不上市场的增长速度。长途出行的临时补电速度太慢,排队时间长,抱怨电动车变成“电动爹”。大量电动汽车无序充电带来城市供电的负荷问题,必须进行有序充电。另外,电动车现有的充电标准不大适应新的需求,现在充电需求越来越丰富,比如要350千瓦大功率快充,5分钟200公里收车,这是将来需要的,是高速公路长途旅行应急必须要的。此外,还有国际贸易的统一需求,因为现在大量出口,要跟国际标准统一。

欧阳明高表示,有两个战略性的技术将彻底改变我们的充电系统:

第一,有序充电与车网互动。V2G是指单向有序充电,比如把充电放在后半夜低谷。V2G就是可以反向地供电,可充可放。可以供局域网,可以供大电网。V2X就是车跟车可以供电,跟楼宇可以供电,负载紧急供电、家庭备用电源等等,各种各样的以车为核心能源互联网。

“我们实现V2G的前提就是在电动车停止运行的时候要通过双向充电桩跟电网连接,任何时候停下来必须要联上才有这个功能,不联上就没这个功能。如果用换电,车载电池储能功能就没法发挥。”他说。

他表示,发挥车网互动需要用户、企业、地方政府共同参与构建能源互联网平台,三方都有收益,用户可以通过波峰、波谷的电价来实现收益。有很多企业会来进行聚合,政府通过调控,通过收税,把燃油税变成电税,它也可以取得收益,当然我们还可以共同来推动新能源发展的绿色的效率。既有经济收益,也有社会效益。

“关键是如何把亿万辆的车聚合起来,这是一个问题,聚合是一个典型的市场问题,我们要建的是一个‘炒电’的股市,我们每辆车就是一个散户,我们来供需撮合入市交易,我们的聚合商就是证券公司,这是一个纯粹市场化的行为。”

对此,他表示,中间层的是聚合商干的事,主要是互联网平台、信息平台。现在储能分三个侧:用户侧、电网侧、发电侧,而车网互动是三个侧都可以发挥作用。

欧阳明高预估,从无序充电到有序充电,到车家互动,到车辆跟微网互动,最后到大电网互动,今后五年是孕育突破期,关键是要完善有序充电的相关标准、配套机制、运营模式,还有技术标准化相关准备工作,在电动车占比高的重点区域实现V2G商业试点。

“我们现在在深圳准备进行试点,那边的占有率比较高,城市管理人员的水平也比较高,已经开始准备对V2G进行补贴,我们希望在北京、上海都可以来做这件事。”

第二是快充与快换。一个方面是慢充遍地都是,进行车网互动。另一个方面是干线要快充快换,“没有快充快换,方便性不行”。

会上还提到了卡车电动化问题。欧阳明高指出,换电模式是重卡电动化的主要产业化路径,工信部已经开始重卡换电示范工程,已推出13个换电模式试点城市,预测今年换电重卡销量将达到2~3万台。为换电重卡快速可持续增长,覆盖全国的互换互联的换电服务网络是必要条件;中国电动重卡换电联盟在换电重卡互换性标准方面参与和主导多项汽标和国标的修制定,并有望在今年对换电重卡标准进行修订。

欧阳明高提出,快充跟快换互补,要建设的是电动汽车时代的加油站,把现有的加油站、休息区进行改造,改造成光、储、充、换一体化互补型智慧能源系统,重点是卡车快换,快换的电池给轿车快充,因为卡车快换电池是很多的,由光伏给它充电,轿车350千瓦是很难从电网充电,电网是受不了的,350千瓦必须要储能,储能主要来自两种方式,一种是专门用电池;另外一种是卡车的电池,他透露,已经同壳牌合作建设了全球第一个综合示范平台。

第四届“汽车检测技术”网络大会

为促进新能源汽车产业发展,仪器信息网联合中国汽车工程学会汽车材料分会,将于4月13-14日组织举办第四届“汽车检测技术”网络大会,设置新能源汽车测试技术会场,为汽车产业链用户搭建一个即时、高效的交流和学习的平台,推动我国汽车测试行业健康发展,助力汽车产业持续提升安全性、可靠性、耐久性及高质量制造。

免费报名:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/automobile2022/

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部分专家阵容

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单位 职务
西安汽车零部件产业园 供应链经理
上海机动车检测中心 主管工程师
长安福特汽车有限公司 测试工程师
吉利 工程师
比亚迪汽车工业有限公司 金属材料工程师
万都(北京)汽车部件研究开发中心 研究员
斯凯孚(上海)汽车技术有限公司 失效分析工程师
北京丰台区质检站 主任
比亚迪汽车工业有限公司 主任
湖北汽车工业学院 副教授
广汽乘用车有限公司 系长
一汽解放商用车开发院 员工
山东中兴汽车零部件有限公司 技术部长
中国重汽 质量管理
长安汽车 主任工程师
保定市东政汽车综合性能检测站 技术负责人
中车南京浦镇车辆有限公司 试验工程师
Garrett motion MPE
盛瑞传动股份有限公司 工程师
深圳计量质量检测研究院深圳 材料分析测试工程师
天津大学分析测试中心 副主任
珠海广通汽车有限公司 主任
黄埔海关技术中心 实验室主任

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来源于:氢云链

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近日,中国电动汽车百人会论坛(2022)在北京举行。中国电动汽车百人会副理事长、中国科学院院士欧阳明高发表演讲。欧阳院士从电池材料与技术创新、底盘技术创新、充电与能源技术创新等多个方面出发,为新能源汽车技术发展指明了方向。

欧阳明高院士:新能源汽车发展的新阶段、新挑战与新路径

一、电池材料与技术创新

欧阳明高院士认为,此轮碳酸锂价格高增的原因主要源于去年以来全球新能源汽车需求飞速增长,在电池和材料领域产生了递进式需求放大效应,整体与2016~2018年的锂资源价格上涨原因基本相同,但相较于前一轮波动,此轮叠加疫情影响,价格波动幅度更大一些。

近年来,动力电池行业如果用、两个关键词来形容,一个是“扩”,疯狂的扩产;第二个是“涨”,疯狂的涨价。

“扩”,基于终端市场需求的高歌猛进,国内诸如宁德时代、比亚迪、中航锂电、蜂巢能源、国轩高科等多家锂电池企业积极布产,“我国电池产能预计在2023年达至1.5TWh,2025年达到3TWh,可乐观估计至2025年国内电池年需求量/年出货量约在1.2TWh,届时大概率会出现周期性的产能过剩。”欧阳明高院士认为。

关于“涨”,自2020年疫情爆发以来,原材料价格逐渐走高,进入2021年更是如此。作为新能源汽车动力电池的主要原材料,碳酸锂价格现阶段售价更是已超过每吨50万元,过去一年上涨了十余倍。

对此,欧阳明高院士分析指出,供给端产能释放延迟也是造成碳酸锂价格上涨的重要原因。典型矿石生产的碳酸锂产能释放周期需要3-5年,卤水提锂产能的释放周期则为6-8年。

而对于需求端,他认为,虽然新能源汽车销量增长的驱动力将长期存在,但由恐慌性库存储备带来的锂资源需求放大是暂时的。随着伴随碳酸锂供应能力提升及开采量提升,电池回收产业逐渐壮大,预计2-3年后,锂资源将恢复供需平衡。

但同时,他也表示,考虑到全球贸易环境恶化,以及由战争引发的镍价炒作,为了供应安全,政府应打击囤积居奇,抑制价格短期的大幅波动,以免对新能源汽车今年的销量造成重大影响。

同日,工信部副部长辛国斌在同一场合亦表示相似观点,他指出,当前动力电池原材料大幅涨价问题需要高度关注,认真研究解决。

辛国斌提到,将适度加快国内资源开发进度,坚决打击囤积居奇、投机炒作等不正当竞争行为,引导产业链上下游企业强化协作,共赢发展,推动关键原材料价格回归理性。

二、底盘技术创新

欧阳明高在会上提出,中国的新造车势力最需要防控的竞争对手将来可能会来自美国,除了特斯拉,现在又出现了一批滑板底盘的公司、智能汽车的公司、固态电池的公司,都是来自美国的创新企业,这是中国新能源汽车面临的最大的技术挑战。

他介绍说,电动汽车的底盘平台在快速地迭代,从刚开始的改装车,完全是燃油车底盘,到进一步地优化,到出现电动车的专用底盘,比如大众的e—golf,然后到C2V,比如特斯拉比较典型。现在最具突破性的就是滑板底盘,对于滑板底盘的出现有两条技术路线,第一条技术路线是传统车厂更多采用改进型技术路线,继续用承载式车身。但是新造车势力更多采用的是变革型技术路线,一旦滑板底盘就用非承载式底盘,像美国的两个公司Rivlan,市值近千亿美金,所以我们最需要防控的或者是竞争对手将来可能会来自美国,除了特斯拉,现在又出现了一批滑板底盘的公司、智能汽车的公司、固态电池的公司都来自美国的创新企业,这是中国新能源汽车面临的最大的技术挑战。

他表示,滑板底盘跟C2V不一样,是非承载式车身,电池包与底盘一体化,集成式驱动系统,包括五大核心技术,他提到其中的CTC技术及驱动系统。

CTC有两种方案,一种是电池包整体的吊装进入底盘,就是C2V。另一种是直接在底盘集成,没有上面承载式的框架了。这样一来,真正的C2C就没办法换电了,国内已经有些开发动态,比如宁德时代2025年要推出CTC。

另外一个重点是驱动系统。欧阳明高介绍说,驱动系统首先需要控制整个驱动系统的高度,驱动系统要高度集成化、轻量化、小型化。所以,就算是集中驱动,也得三合一,这是必须的。另外,分布式驱动。现在大量采用分布式驱动来做滑板底盘,比方说双电机、三电机。现在三电机又开始出现集中电机和轮边电机,还有直接用轮边电机。分布式驱动又有好几种方式,最终的颠覆性是用轮毂电机,轮毂电机会给整个底盘的自动驱动转向带来更加革命性的变化,国外现在开发所谓的e—corner,所有的都在驱动、悬架、制动、转向都靠轮毂电机,四个轮子一块板,上面放车架,这是颠覆性的,国外很多厂家在研发,清华也在做轮毂电机,我们现在轮毂电机在大功率摩托车和商用车上尤其是军用车都已经开始使用。我们现在用大功率的摩托车是100个千瓦,我们用这个做滑板底盘。

欧阳明高谈到这种底盘的好处:第一,空间和能量增加。第二,驱动、制动都靠轮毂电机。第三,灵活,原地打转,各种各样的功能。第四,更好地支持全自动驾驶,这是全自动驾驶非常贴切的一种电动化底盘。

三、充电与能源技术创新

欧阳明高谈到电动车续航不足、充电缓慢的问题,他说,现在充电方面的问题是慢充普及率跟不上市场的增长速度。长途出行的临时补电速度太慢,排队时间长,抱怨电动车变成“电动爹”。大量电动汽车无序充电带来城市供电的负荷问题,必须进行有序充电。另外,电动车现有的充电标准不大适应新的需求,现在充电需求越来越丰富,比如要350千瓦大功率快充,5分钟200公里收车,这是将来需要的,是高速公路长途旅行应急必须要的。此外,还有国际贸易的统一需求,因为现在大量出口,要跟国际标准统一。

欧阳明高表示,有两个战略性的技术将彻底改变我们的充电系统:

第一,有序充电与车网互动。V2G是指单向有序充电,比如把充电放在后半夜低谷。V2G就是可以反向地供电,可充可放。可以供局域网,可以供大电网。V2X就是车跟车可以供电,跟楼宇可以供电,负载紧急供电、家庭备用电源等等,各种各样的以车为核心能源互联网。

“我们实现V2G的前提就是在电动车停止运行的时候要通过双向充电桩跟电网连接,任何时候停下来必须要联上才有这个功能,不联上就没这个功能。如果用换电,车载电池储能功能就没法发挥。”他说。

他表示,发挥车网互动需要用户、企业、地方政府共同参与构建能源互联网平台,三方都有收益,用户可以通过波峰、波谷的电价来实现收益。有很多企业会来进行聚合,政府通过调控,通过收税,把燃油税变成电税,它也可以取得收益,当然我们还可以共同来推动新能源发展的绿色的效率。既有经济收益,也有社会效益。

“关键是如何把亿万辆的车聚合起来,这是一个问题,聚合是一个典型的市场问题,我们要建的是一个‘炒电’的股市,我们每辆车就是一个散户,我们来供需撮合入市交易,我们的聚合商就是证券公司,这是一个纯粹市场化的行为。”

对此,他表示,中间层的是聚合商干的事,主要是互联网平台、信息平台。现在储能分三个侧:用户侧、电网侧、发电侧,而车网互动是三个侧都可以发挥作用。

欧阳明高预估,从无序充电到有序充电,到车家互动,到车辆跟微网互动,最后到大电网互动,今后五年是孕育突破期,关键是要完善有序充电的相关标准、配套机制、运营模式,还有技术标准化相关准备工作,在电动车占比高的重点区域实现V2G商业试点。

“我们现在在深圳准备进行试点,那边的占有率比较高,城市管理人员的水平也比较高,已经开始准备对V2G进行补贴,我们希望在北京、上海都可以来做这件事。”

第二是快充与快换。一个方面是慢充遍地都是,进行车网互动。另一个方面是干线要快充快换,“没有快充快换,方便性不行”。

会上还提到了卡车电动化问题。欧阳明高指出,换电模式是重卡电动化的主要产业化路径,工信部已经开始重卡换电示范工程,已推出13个换电模式试点城市,预测今年换电重卡销量将达到2~3万台。为换电重卡快速可持续增长,覆盖全国的互换互联的换电服务网络是必要条件;中国电动重卡换电联盟在换电重卡互换性标准方面参与和主导多项汽标和国标的修制定,并有望在今年对换电重卡标准进行修订。

欧阳明高提出,快充跟快换互补,要建设的是电动汽车时代的加油站,把现有的加油站、休息区进行改造,改造成光、储、充、换一体化互补型智慧能源系统,重点是卡车快换,快换的电池给轿车快充,因为卡车快换电池是很多的,由光伏给它充电,轿车350千瓦是很难从电网充电,电网是受不了的,350千瓦必须要储能,储能主要来自两种方式,一种是专门用电池;另外一种是卡车的电池,他透露,已经同壳牌合作建设了全球第一个综合示范平台。

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上海机动车检测中心 主管工程师
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吉利 工程师
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