MFC推荐冲压—何去何从？中国新能源汽车汽车技术路线展望（欧阳明高）

观点锦集

1、从车用角度看，最重要的是体积能量密度而不是重量能量密度；

2、全固态电池大规模商业化估计在2025-2030年才可能会真正实现；

3、2020-2025年之间，电机驱动系统将在高速化、高效化、小型化方面出现技术飞跃；

4、今后5-7年，新一代与储能结合、安全可靠的快速补电技术将会出现；

5、我们不一定要走功率分流的路线，对中国来讲串联相对简单；

6、中国可能主要是并联和串联两种，混联不会成为主流；

7、中国混合动力技术的特色和优势仍然是纯电驱动；

8、“禁燃”不是“禁内燃机”，全面“电气化”不是全面“纯电动化”；

9、氢燃料电池系统更适合替代柴油机，锂离子电池系统更适合替代汽油机；

10、相比于纯电动汽车，氢燃料电池汽车产业化进程大约晚十年左右；

11、分布式光伏与电动汽车分布式储能的组合能源系统将构建未来能源交通信息；

12、2025年左右是全方位突破的关键转折点。

序 言

到目前为止，中国新能源汽车技术路线经历了四个发展阶段：

1）2005年，国家中长期科技发展规划确立了节能与新能源汽车战略（低能耗与新能源汽车）；

2）2012年，国务院发布的《节能与新能源汽车发展规划2012-2020》确立了“纯电驱动”技术转型战略；

3）2014年：发展新能源汽车收到中央领导核心的重视，习近平总书记亲自确立了发展新能源汽车的汽车强国战略，开启了中国新能源汽车产业化新阶段；

4）2018年11月：全国政协召开“促进新能源汽车产业健康发展”双周座谈会，一些委员建议研究制定面向2035年新能源汽车发展战略规划，尽快明确分类别、分地区的禁售燃油车时间表，稳定产业发展预期，开启了新一轮战略讨论的序幕。

第一部分 纯电动力技术路线展望

1、动力电池能量密度展望

从2008年开始锂离子动力电池开始应用在电动汽车上，10年以来，实际装车产品能量密度从100瓦时/公斤提升到了250瓦时/公斤，实现了蓄电池领域百年来革命性突破。2020年中国乃至全球的共同目标是300瓦时/公斤。

从车用角度看，最重要的是体积能量密度而不是重量能量密度。“锂离子电池很难在体积能量密度上被击败”国际著名电池专家Jeff Dahn如此说。锂离子电池在体积能量密度这个方面是最具优势的，现在的锂硫电池、锂空气电池，虽然理论重量能量密度比较高的，但体积能量密度目前还很难超越锂离子电池。在这个方面，锂离子电池具有成为动力电池主流技术的潜质和前景，但瓶颈是高比能量动力电池的安全性。2018年出现了一些安全事故，这些事故车辆使用的电池基本上是在2016年左右生产的，大概是NCM523体系。随着高镍的应用，电池的热稳定性将会变差，未来安全性风险会更大，所以必须采取手段来预防安全性问题。

首先，当前锂离子电池从单体层面完全杜绝热失控是不太现实的，我们可以从电池系统的热-机-电设计与控制设计来防止热失控诱发和蔓延，即便单体出现热失控也不会发生事故。

其次，从改善电池本身安全性出发，要发展新型的固态电解质电池。日本为应对中国和韩国电池产业的崛起，自2017年起举全国之力（All-Japab）研发下一代固态电池，每年仅政府经费达到50-100亿日元，规划After2022第一代固态电池体积比能量达450Wh/L，After2025第二代固态电池（全固态）体积比能量达800Wh/L。美国和欧洲原有的电池产业是比较薄弱的，他们也在全力开发新一代固态电池，以实现超越。中国电池产业虽然取得暂时优势，但国际竞争压力巨大，需要全力追赶固态电池前沿技术。当前国内也有一些固态电池，但还不是全固态电池，全固态电池大规模商业化估计在2025-2030年才可能会真正实现，需要我们持续的努力。

2、中国动力电池技术路线图展望

根据国内外的形势，“十三五”国家重点研发计划《新能源汽车》总体专家组提出了路线图的展望。总体看，电池正极发展方向是减钴到无钴；负极将是加硅，硅的含量将逐步提升，甚至是全硅；电解质要减少有机溶剂，逐步提高锂盐的浓度；未来可能要开发全固态电解质，但是全固态电解质目前还有很多技术瓶颈需要克服，需要逐步开展。

3、电动汽车实际使用的里程瓶颈：

除了电池，大家目前关注的可能是续驶里程，解决了电池并不能解决续驶里程的全部问题，目前续驶里程已经从5年前的150公里普遍提高到300公里以上，但是客户的抱怨并没有减少，因为实际的续驶里程低于期望值。

实际续驶里程对气温和驾驶风格是非常敏感的，靠增加电池装载量来加大续驶里程不是根本出路，主流技术路线是提高电动汽车能效和充电便利性。

4、高效电驱动系统核心技术变革

2020-2025年之间，电机驱动系统将在高速化、高效化、小型化方面出现技术飞跃。电机驱动现在转速能够达到1.8万转/min,未来可能会达到2万转/min，电机的体积、重量逐步减小，进而电机成本也会下降。

此外，以碳化硅为代表的新一代高频高效电力电子将普及使用，这也将会推动电机向小型、高效、低成本方向发展。据了解，美国能源部最近提出面向2025年极具挑战性的目标:电机达到50千瓦/L，电机控制器100千瓦/L。这个目标如果实现，将对电动车产生革命性的影响。

5、高校热管理系统核心技术变革

在热管理方面，新一代热泵空调技术已经取得重大突破，并开始产业化推广。热泵空调的普及应用将进一步提升纯电动汽车环境适应性和能效。现在已经有企业装车，这会降低对气温的敏感性，使冬季低温环境下续驶里程的损失比现在降低2/3，从30%降到10%。

6、整车能效优化集成技术突破

电耗是整车集成技术水平最重要的指标，电动车的节能比燃油车更重要，应该采用法规来管理。日产聆风就是一个标杆车型，小型车NEDC工况接近10千瓦时/百公里，装载40-60度电可以行驶400-500公里，降低了电池的装载量。

7、充电体系建设与快充技术突破

我国现有配电负荷和电压制式非常适合小功率慢充，现在应该尽快使现有电动乘用车交流慢充桩做到每车必装，成为主要的供电模式，未来成为能源互联网的重点节点。

10-15分钟的快速充电是必备的，但快充的定位是应急手段，不是主体充电的模式，快充占比大概承担15-20%。现在的350千瓦直流快充和换电代价都太大了，还不理想。预计今后5-7年，新一代与储能结合、安全可靠的快速补电技术将会出现，这一块创新空间很大。

8、电动汽车市场化路线图展望

国内外研究显示，2025年电池系统的价格将会达到100美元/千瓦时左右，其实我国的磷酸铁锂会提前达到。基于全生命周期的成本，计算燃油汽车的价格和全生命周期的费用，燃油车和电动汽车将会持平，另外2022年，世界上最严格的排放法规国六标准将在国内实施，燃油机的成本将会上升，可能使新能源汽车和然后车的性价比拐点提前到来。

因此在2025年左右，纯电动汽车性价比会实现大的突破。

从豪华电动跑车到豪华电动轿车再到紧凑型电动轿车，纯电动战略逐步成熟。特斯拉进入中国，这是当前对纯电动汽车市场最重大的事件。Model3作为一个标杆车型，是特斯拉最成功的一个车型，也是全面进入家庭的一个车型，现在每个月量产2万台以上，尤其可贵的是它全面升级了动力系统的核心技术，包括电池、电机和智能化技术：

• 比能量300瓦时/公斤新一代21700型动力电池；
• 转速18000转/分的永磁电机和新型碳化硅器件；
• 全新一代自动驾驶硬件平台和智能化系统。

总之，市场的开放和技术竞争将会加强技术创新，加速市场推广，加快成本下降，所以纯电动不是收缩和退缩，而是抓住机遇，直面挑战。

第二部分 混合动力技术路线展望

1、常规混合动力技术路线

混合动力一般来讲是比较复杂的，尤其是对于非汽车、非发动机行业人来说，容易混淆。首先是常规混合动力，即不可充电的混合动力。

常规混合动力由日本引领，丰田、本田、日产分别开发了代表性的深混技术，引领了国际常规混动的潮流。

但我们也看到去年以来，日本试产串联式的日产E-power的销量和油耗可以跟普瑞斯的功率分流产品相媲美，这说明我们不一定要走功率分流的路线，对中国来讲串联相对简单。

2、插电式混合动力

插电式混合动力（PHEV）是可以外界充电的混合动力，分成两个阶段，在电量维持阶段是常规混合动力。充完电之后，率先使用的是电池，这一段非常重要。

这要分为两个部分，一是纯电型插电式，就是全部用电，在充满电之后的第一阶段就是纯电动，但是还有部分是混合型插电，前面仍然是混合动力，比如20公里纯电续驶里程的普锐斯第一代插电混合就属于这种。纯电插电混合动力在城区短途用电，高速/长途用油，根据中国的乘用车出行特征，可以省油80%以上，这是中国优势的技术路线，这是我国政府规定50公里以上的纯电续驶里程政策带来的一个红利。

如果将纯电型的插电混合动力按功能和结构分开分析，其实有九类混合动力，纯电型混合动力既可以串联、并联，也可以混联。根据中国对的增程式定义，实际上是串联的纯电型插电混合动力，是纯电插电混合动力中的一类。中国可能主要是并联和串联两种，混联不会成为主流。

比较这两种方式发现，在混合动力模式下，并联纯电型相较于串联纯电型，具有成本和动力优势。国内领先企业正在着力探索低成本的纯电并联式插电混合动力，这是一个非常值得关注的具有中国优势的技术路线，而且可以抗衡国外深度混合动力的常规混合动力。

在成本上，由于并联单电机代替双电机，综合油耗较常规混合动力更大，从40%到80%，在成本上可以跟常规混合动力竞争，这能够解决中国长期以来对深度混合动力头疼问题。

1）如何实施混合动力技术路线？

一是从燃油车升级转换后的节能汽车路线，常规混合动力到插电式混合动力。另外一个是从纯电动汽车转换的混合动力路线，纯电动到增程式和纯电型插电混合动力。纯燃油动力到混合动力平滑过渡及电动动力与混合动力无缝连接的关键是：模块化和平台化的发展路径。

具体来看，要通过模块化和平台化的发展路径，内燃机动力完全可以通过模块化发展到并联的三种构型P2/P2.5/P3，最后发展成并联纯电型插电式混合动力。纯电动力系统方面，可以学习日产，发展串联式混合动力，然后到燃料电池串联混合动力。我们也可以加上增程式的串联型插电式混合动力或者叫增程式电动汽车。

实际上中国混合动力技术的特色和优势仍然是纯电驱动。当然纯电驱动包括纯电动但不等于纯电动。

2）内燃机发动机技术挑战及前景

混合动力的核心技术—发动机技术，目前国内混动车型发动机普遍沿用传统车用汽油机进行简单技术升级，压缩比10.0左右，少见高压缩比（≥12.0）混动专用汽油机，有效热效率水平与传统机相当，一般在35~37%，与国际一流水平（38%~41%）相比存在较大差距。距离内燃机的极限效率（柴油机55%，汽油机45-50%），还有很大空间，还需要进一步大力创新。

此外，需要说明的是：“禁燃”不是“禁内燃机”，全面“电气化”不是全面“纯电动化”。

在混合动力发动机方面，现在国际上混动汽油机峰值有效热效率将超过45%，接近甚至超过目前柴油机水平。主要的技术路径包括提高压缩比、稀薄燃烧增压和稀薄燃烧的压燃。

值得一提的是小功率增程器发动机，其具有很多优点，如成本较低、可靠性好，NVH和紧凑性好，经济性和排放性能较好，比功率较大。现在探索的有二冲程发动机、转子发动机和自由活塞式发动机等，从国际文献分析和自我研究的角度来看，主流的技术路线仍然是小排量四冲程的汽油机。

第三部分 燃料电池技术路线展望

1、三个定位

效益定位：根据奔驰公司给出的分析，纯电动和燃料电池技术路线明显优于内燃机和常规混合动力技术路线。燃料电池和纯电动技术路线的比较则取决于一次能源的来源。

即便选用的基础内燃机不差，内燃混合动力全生命周期百公里4.2升，相当于车上的油耗大概3升，但在这种情况下，仍然是纯电动和燃料电池效益的碳排放更加优异。纯电动和燃料电池相比，当一次能源为天然气的时候，燃料电池效益高于纯电动，当一次能源为可再生能源的时候，燃料电池效益低于纯电动很多。另外只有基于可再生能源，才能实现近零碳排放。

技术定位：从韩国现代的分析来看，燃料电池和纯电动的成本平衡点，乘用车大概是500公里左右，商用车100公里左右。此外，氢燃料电池系统更适合替代柴油机，锂离子电池系统更适合替代汽油机。

应用定位：燃料电池系统是卡车和公路客车的长途运载工具的最佳选择，这个分析来自丰田公司，也是燃料电池技术路线最佳的推崇者，从2009年到2018年，纯电动汽车的适合里程范围虽然扩大了，但燃料电池仍然定位在长途的商用车领域，这给我们很多启示。

2、中国特色的技术路线

燃料电池-动力电池混合型动力系统技术启动中国燃料电池汽车商业化进程，2016年中国燃料电池商用车商业化开始，2017年成为中国燃料电池汽车全方位商业化的元年。

燃料电池是国际的主流技术路线，中国燃料电池商业化已经开始，2017年底累计运行近千辆，运营加氢基础设施12座，2018年燃料电池公告车型超过80款，年产超过1500辆。我们相信在中国的北方寒冷地区燃料电池汽车SUV，也具有竞争力。

3、主要挑战

燃料电池目前面临许多挑战，在燃料电池发动机层面主要是膜电机和空压机。另外是车载储氢氢能技术，尤其是低成本、高能量密度的车载储氢技术。

目前储氢的能量密度仍然是不高的，在70兆帕的时候氢系统只能达到每升800瓦时，必须发展新一代的每升1200千瓦时的高能量、低成本的这种储氢系统。

此外，氢燃料成本也是一项重大挑战。目前氢能技术落后于燃料电池技术，需要制氢、液化、运输、加注全链条各环节氢能科学与技术有新的突破，比如说液化需要进一步降低能耗，预计在2025年到2030年会有新一代的氢能技术的出现。

4、我国氢能燃料电池汽车技术路线图展望

根据中国和全球氢能燃料电池技术的发展进程来看，相比于纯电动汽车，氢燃料电池汽车产业化进程大约晚十年左右。

2020年，燃料电池混合动力商用车市场将会成熟，预计在5000到10000辆，标志性的车型是燃料电池城市客车。

2025年，燃料电池汽车基本成熟，规模化推广累计将达到5-10万辆，标志性的车型是燃料电池的大型SUV，目前长城汽车在这方面应该说走在前列。

2030年，新一代氢能技术突破，制氢、储氢、运氢等全方面突破，燃料电池技术在交通和能源领域推广应用达到100万辆，标志性车型是燃料电池长途货运卡车，将会达到一千公里的长途货运能力、一百万公里的可靠性和耐久性。

总之，中国燃料电池产业链目前还很薄弱，但产业化态势全球最佳，已经吸引了全球相关资源的深度参与，预计今后五到十年，有可能达到与目前中国锂离子电池的国际地位相当的水平。

第四部分 电动化与新能源融合发展展望

我们目前的阶段是电动车革命（动力电动化），即将发生的是新能源革命（能源低碳化）和人工智能革命（整车智能化）。

在整车智能化方面，我们更多是在谈驾驶智能化、共享出行，其实还有能源的智能化即能源互联网和车网的共享。如果从驾驶共享的角度看，车辆总数会降低，但是从能源共享的角度，家家都应该有电动汽车，在家里晚上充电，白天卖电，来赚取差价，这样两种角度的融合发展，最后可能所有车辆的总量不会降低，汽车产业的GDP也不会降低，这将是我们未来的出路。

1、中国新能源汽车市场增长历程及展望

电动化革命发展迅猛，中国首次在全球率先成功大规模导入高科技民用大宗消费品，增长非常好。从2011年到2017年年产量从7000辆发展到80万辆，在刚过去的2018年年产量达到125万辆；保有量从10000辆提升到180万辆，均占全球50%以上，处于领先地位。现在从孕育期、导入期进入成长期，还会到最后的高速成长期，在2020年之后，尤其是2025年之后，将会是突飞猛进的过程。

根据中国汽车工程学会《节能与新能源技术路线图》的最新预测，2030年中国新能源汽车销量将达到汽车总销量的40%-50%，保有量8000万-1亿辆。而很可能的是所有的销量指标会提前到达，也就是说2025年，保有量就会达到五千万到八千万，这是极有可能的。

2、用电动汽车推动新能源革命

第三代光伏电池技术正在兴起，效率潜力巨大。光伏技术是中国的优势产业，现在光伏效率普遍达到20%，下一步是30%。中国光伏产业突飞猛进，分布式光伏引领发展。IEA预测到2020年分布式光伏将成为中国光伏的主体；2018年中国光伏1.5亿千瓦，预计2020年将达到2.5亿千瓦以上，年增长5千万千瓦。

因此分布式光伏与电动汽车分布式储能的组合能源系统将构建未来能源交通信息，我们必须为电动车规模化之后的能源革命做好准备。

3、四位一体的新能源大系统