观点:商用车新能源面临的机会和挑战
来源:福田汽车    作者:商用汽车网    2019-10-09 16:48

根据福田汽车研究总院总工徐勋高在第七届汽车与环境创新论坛的演讲内容整理。



福田汽车研究总院总工徐勋高


演讲内容分四个方面,第一个是中国新能源商用车产业政策和现状,第二福田商用车布局及市场需求,第三核心零部件面临的挑战,第四是新能源车技术发展趋势的介绍。


中国新能源商用车汽车产业政策现状


中国要建设新能源汽车强国,海南2030年全岛将使用新能源汽车,禁止燃油汽车销售。2018年整个新能源汽车行业稍微有点下滑,有些曲折,压力非常大,但是新能源汽车行业未来会有一个很好的发展。


福田的主要领域是商用车,200公里以内城市用车的分类,有中途用车、长途用车,分一级配送、二级配送、三级,一级涵盖公交、班车、工厂。二级是配送中心到各分销门店,三级是门店到消费者。200公里以内城市用车是电动用车,要求快充半个小时到两个小时,慢充是3-4个小时。


200-500公里用氢燃料电池车,加氢比较快,10-15分钟,典型为中卡,城间客车、旅游客车,因为运行距离比较长,未来发展是氢燃料方向。


第三个是混合动力,包括中卡、重卡、旅游客车,这是300公里以上的需求。福田包括氢燃料汽车、牵引车都有做一定的战略布局。


专用车及工程车,包括城市渣土、港口转运、矿山矿坑、公转铁,福田也在发展混合动力。


2018年社会物流总费用占GDP大概14.8%,是一个很客观的值。商用车新能源这块有非常大的市场。


商用车经历了持续5年的高速增长之后,2018年出现些许下滑到16%,其中轻卡降幅最大,平均超过40%,末端配送商用车同比增长3%。整个市场需求到2019年有了比较大的回升。可以预期的是,2019年、2020年商用车仍然会出现小幅增长。


福田商用车布局和市场需求


福田主要布局的商用车,包括城际物流、城市配送、末端配送、专用车四方面,涵盖了各个方面的车型。福田在重型卡车等方面也有布局。


国家新能源补贴2018年-2019年有比较大的退坡,商用车很大程度上依赖于政策和补贴投入。补贴退坡之后商用车应该怎么发展?福田大概总结了四点:


1.通过行政措施,包括设置超低排放区、零排放区,电动汽车路权有限使用权,公共服务政府采购,特定区域禁售燃油车。


2.双积分政策。


3.财政支持。


4.研发支持。


新能源车市场下滑情况下,福田注重研发,抢占时间点提高产品水平。


核心零部件面临的挑战


用户关注四个点,电池安全、冬季里程衰减、充电时间长、续航里程短等问题。


不断出现的电动汽车燃烧风险,使整个行业对安全越来越重视,安全事件成为用户关注的焦点。冬天电池续航里程会大幅度缩减,商用车领域体现明显,不管外面环境如何都处于持续运营状态,冬天续航里程会有明显的缩短,会影响运行。续航里程的要求比乘用车稍微小一点,没那么严格,目前商用车主要在特定区域,包括城市物流的运行,需求只是200-300公里,不像乘用车可能要到400-600公里。


商用车另外一个需求更大的是充电时间,大家都知道商用车作用生产工具,需要做持续运营,需要充电的时间越快越好,乘用车普遍能接受快充一个小时充80%,商用车希望更快,对充电时间有更加严格的要求。


考虑到用户的痛点,整车厂和电池厂选择电芯的时候,要选对电芯、用好电芯、管好电芯。根据市场的需求,选择从成本、性能、功能上面考虑完全符合、匹配的电芯。


要管好电芯,用好电芯,保证安全。电池关注几个性能指标,能量、功率、充电、低温、寿命、安全。整车续航里程、动力性能、充电时间、低温性能、使用寿命、使用安全等方面参数特性,这些都是在选择电芯的时候需要重点考虑的几个方面。


针对影响整车性能和动力电池关键性能指标,商用车的车型比较多,模块化这方面相对乘用车来讲做得稍微差一点,未来出于成本和安全考虑,会在电池系统模块化做工作,结合低温性能、快充性能,全方位改善用户体验。

跟车辆续航里程密切相关的是容量,因为容量直接关系到成本,由于成本因素存在,不可能把成本越选越大,只能根据续航里程要求,综合仿真分析选择合适的区间。实际上有一个可用区间概念,95%-100%,有一个区间不可用,电池的防护,防止BMS采集误差造成的过充电,为了防止过充,实际范围是5%-95%。


热失控是指单体电池放热连锁反应引起电池自温升速急剧变化,不可逆,120度以上负极和电解液发生反应,温度会继续上升,温度继续上升到200度电解液开始分解,电解液开始分解就比较危险,会上升到180-500度,电池内部会产生氧气, 180-200度电池出现热失控的状态,基本上是不可逆的状态。


发生热失控的原因,分外部因素和内部因素,外部因素有外部加热、电芯过充、过流充电、电芯过放、针刺等,内部因素有负极电解质反应,正极电解质反应、电解质分解、粘结剂分解等,这造成了温度的变化,热失控就是内部温度和释放温度没有办法达到平衡,温度不断上升,最终导致冒烟、气阀打开,造成严重影响安全的结果。


三元材料的安全性影响因素有,过渡金融溶解,离子迁移阻抗的增加,内部微结构的裂纹,磁性异物,都会导致三元材料的危险。


针对热失控,福田内部也提出了电池系统内部热扩展试验,我们研究对整个电池系统安全的影响。方法是认为触发电池内部的强短路,瞬间产生大量热量,导致热失控,对试验的要求5分钟内不起火、不爆炸。这也是未来国标的要求。


针对热失控,现在乘用车一般都对电池做了水冷系统,商用车出于成本考虑,大部分是风冷和自然冷却状态。考虑到热失控的风险,为了更加安全使用电芯,建议最好能够增加水冷的设计。未来福田在电池系统设计这块也会逐渐把水冷引入进来。


水冷对电池控制、温差控制还是有非常明显的好处。3C和4C的放电,有水冷和没水冷,跟温度一致性表现差异非常大。


新能源商用车技术发展趋势


高能量密度的电池对产业发展有非常积极的推动作用,能量密度的提高不管对重量还是未来续航里程都有比较大的好处,能量密度的提升是电池发展趋势,各厂都提出了自己能量密度提升的时间点。能量密度除了电芯材料要做一些改变,比如说固态电池等新技术的应用之外,电池系统安全这一块也需要跟上。


智能网联维度分三个方面:联网辅助信息的交换,联网协同感知,联网辅助信息控制。2025年之后预计逐步实现L4、L5级的智能驾驶状态。


责编|惊霓