【编者按】12月26日,以“绿色元年的变革策”为主题的“2010中国新能源汽车发展年会”在北京国际饭店举行。包括工信部、国家发改委、科技部等相关部门及企业在内的近200名官产学各界人士,在两天时间内,对中国新能源汽车的机遇与挑战进行了探讨。在以“全球汽车产业制高点——混合动力与纯电动的战略选择”为主题的分论坛中,赛恩斯能源科技有限公司总经理李革臣做了专题演讲,以下为演讲实录!
赛恩斯能源科技有限公司总经理李革臣 |
李革臣:大家好,我今天主要讲两个核心问题,第一个问题,中国公交到底该发展什么样的汽车?第二个观点,这种汽车到底需要什么样的电池?
增程式的电动公交车,这个东西大家已经知道了,电动汽车,现在我的观点是应该优先发展增程式电动公交客车,它的定义我就不详细介绍了,实际上地面充电和车载充电功能驱动的、纯电驱动的电动汽车。
那么电动汽车的发展,从传统的汽车到纯电动汽车,经过这样一条路线,我觉得应该是可以的。
这个区别不讲了,这是增程式车的框图,把绿色的去掉,发动机和发电机去掉,就是一个纯电动汽车,加上它就叫做增程式。当然红色的电池组它的性能要有很大的要求,再一个,蓝色的有一个整车控制性,它的控制策略要非常灵活。
为什么要使用增程式?这是一个城市大巴的驾驶循环图,可以发现大部分车速是在20公里以下,超过40公里非常小,因此它的平均功率只在五六十千瓦就够了。那么就可以有这样一个工作模式。增程式的车有三种工作模式:
第一种模式叫纯电动工作模式,但是它的容量仅相当于纯电动车的1/3,只能做五六十公里的纯电动运行。
第二种是混合动力动力模式,它平均速度来讲,五六十千瓦足够了,因此它可以配一个非常小的发动机,而且完全能满足12米公交车,18吨重量的,刚才这种驾驶循环的供应要求,这是混合动力模式。
第三种插电式工作模式,晚上用充电桩充电,白天有计划把电池能量消耗电,这样就介于混合动力和纯电动车之间。这样按照特殊的优化设计,实践证明能节油达到50%以上。
这九大优势不讲了,这是控制策略软件,这个是一些测试数据,这个不讲了,这是我们开发的第一辆增程式电动汽车,是08年做的,这是第二辆车,这辆车是和上汽做的,现在正在调试。
增程式车的观念受到了国家相关部门领导的重视,在上月20日,成立了中国城市公交电动客车产业技术创新平台。这个大会是11月20日在北京召开的,参加这个大会有北京、杭州、大连、天津等九家城市公交企业,有10家客车企业,27家新能源零部件企业,我担任秘书长。在这个会上杨院士、欧阳明高院士都做了重要讲话,这是大会议程。
具体做什么事情,我们做六件事情:
1、关键技术研发平台,这是有五个系统。
2、国家“863”计划项目申报与执行平台。
3、整车项目研发平台。
4、《增程式电动公交客车技术要求标准》编辑平台。
这是中国李世豪先生,这是杨裕生杨院士,这是欧阳明高院士,他讲发展增程式电动汽车是多种技术路线上进行选择,具有战略意义,是容易被客户接受的。
第二个问题,这个增程式电动汽车有哪些要求?这个要求比一般情况是不一样的。
1、安全性。
2、成品率,就是一致性,一致性要求的是成品率,咱们会后可以详细讨论,为什么从这个角度来要求一致性。
3、自放电率,自放电率不要求低,要求是一致。
4、循环寿命。
5、能量功率兼顾性。
那么电动汽车与电池性能的关联性,这个要注意的是下面三条,前面都是电池该做到的,一个是安全性,一个是寿命,一个是成本,最后的成败取决于这三条。
最后我们还做了安全性的试验,下面,针对与增程式的发展,赛恩斯有四项创新,第一项,本质安全性;第二项,动态一致性,这个是电动汽车发展最关键的两个方面,我在各个会议上我都是在强调安全性,去年9月份,到美国代表咱们国家科技部参加了中美电动车战略联盟这样一个会议,美国的10个代表发言,9个人用一半的时间强调安全性,而且恰恰别人的安全性问题比我们做得好多了,恰恰我们在各种会议上强调安全性强调得还是比较少。那么动态一致性就是说一致性是非常重要的,电动汽车绝对不能用一个普通的一致性来要求,充电要5C,放电要10C,一定要到放电10C的时候它就一致了,充电5C的时候它就一致了,所以,动态一致性要有,这两条都是属于理论性的要求,因为我们这个论坛是产业发展论坛,产业发展论坛强调的是企业,企业要想有未来,要想有发展,必须赚钱,有人可能问了,大学生说讲赚钱是不是太俗了,实际上这是非常有道理,只有赚钱,企业赚钱才可持续发展,靠国家补贴那点东西,靠立个项目来点钱,那个东西不可能持续发展。所以,只有企业赚钱,才有产业未来,才有发展。你要想真正赚钱赚得长远,你必须理论上要结合,赚钱实际上是一个实践的过程,电动汽车发展最重要的就是这两项,一个一致性,一个安全性,能不能保证你的电池五年之后还是那么好,安全性可能一下出了问题,你企业就倒闭,因为在介入企业行业,不是开玩笑,汽车行业有一个“召回”制度,如果安全性假如出了问题,那么作为企业召回制度,你到底什么问题?解决了这个隐患没有?你如果没有解决,那你必须所有的电池都要召回,那就是说你要必须得理论上和实践上都能够解决这个问题,恰恰我们现在从政府、从企业、从行业强调这个问题太少,重视不够。
使用寿命,涉及到企业赚钱,锂动力电池制造技术的新理念。
电动汽车对电池的要求,为什么强调安全性?我说这是第一指标,极其重要。电动汽车电池的使用特点是其他电源电池不能相比的,存在或可能存在高速移动、激烈振动、高温工作等等,所以是非常重要的。
还有几点说明,本人在多次会议上强调锂动力电池安全性问题,目的只在提醒电池厂家、公交系统、政府领导一定要以科学态度重视。
锂离子电池固有的安全问题和潜在的故障模式是固有的、潜在的发生概率。
这里还有一个观点就是世界上没有绝对安全的电池,有能量就有危险。所以这里头的核心观点,有一个本质安全性的定义,本质安全性这个我已经提出两年了,它的定义是在能量越大,危险越大,所以一定要把能量限制到一定小的范围。
定义如下:
1、最小能量单元的能量限制为若发生燃烧爆炸不足以产生严重后果,即使爆炸了也炸不伤人。
2、最小能量单元若发生燃烧爆炸,其能量不会引起连锁反应,它爆炸不引起旁边就安全了。
所以同时具有以上两点的能量载体我成为本质安全性。
还有安全性随循环使用变坏,随着动力电池使用次数增多,电池安全性越小。
第二,动态一致性,这个我已经讲过了,不详细说了,绝对不能在动态环境下测它的一致性,一定要在动态的情况下,所以简单的概念就是这样的,这个动态一致性已经研究了十几年,包括原来从“863”的时候就开始研究这个事情,现在在“973”这个团队里还在研究这个问题。
这里头提出,有一个观点,这个观点我要说明一下,大容量单体电池有四项原理性缺陷,这也是配合我的本质安全性来提出的。
1、一个体系能量内能量越大危险越大,这个就涉及到安全性,这个是能量公里,谁也不能说我能量越大我危险越小,这是不可能改变的。
2、极耳附近的电流是电流叠加的汇集点,使大单体电池级板的各处电流密度不均匀,电流叠加原理,这个也不能违反。
3、电池中心位置温度很高,电池体积越大,温度梯度就越大,内外温差越大,因此在外部电池温度相同的情况下,内部温度很高,而且不是直线,这是热力学第二定律,也不能违反。
4、化学物质反应发生变化,导致体积变化,极板要变形,这也是自然规律,也不可能改变。
因此,都属于不可抗拒的因素,随着我们技术的提高,只能不断改善,而不能彻底根除。
那么我就提出超大容量锂动力电池的小圆柱型组合路线,这个组合路线经过几年的试验,我觉得应该是成功的。小圆柱型采用串并联方式构成大容量电池,也有严重的缺点,就是串并联结构非常难以实现,这个串并联结构带来的复杂性和不可靠性其严重后果已经超出大电池四项致命缺陷,有很多小电池组合之后发生事故的可能性,事实有很多,这就是说现在存在着两条技术路线,一种小圆柱组合起来,还有很多的大电池的路线,我认为都是好的,都是可行的,但是我们都要重视安全性,只不过小容量的解决安全性容易一些,大的你要付出更大的时间和代价。再说明一点,大容量的单体电池和小容量单体电池应用环境不同,绝对不是说哪种好,哪种不好,赛恩斯是坚持超大容量锂动力电池的小圆柱组合电池。
这个小电池组合路线,我们已经发明专利,已经授权,这个是我们的电池,可以看到这个特点,在用小电池18650,可以说用26650都不行,因为啥?它的圆柱的直径大了4mm,内部温度大约高3度到4度,往外传导,然后由它组成第二个结构,这个结构我们把它叫做单体电池,其实用这样一个理念来做,没有单体电池的概念,那个小的我们叫做电池单元,这个叫做单体电池,任何做一个切线电流都是均匀的,然后愿意组合多大组合多大,然后再任何做一个切面,温度都不会超过6度-7度,所以越大电流性能越好,测了100点温度,上下温度,最高温度和最低温度不差7度。
所以提出了一个理论及应用结果,小圆柱电池路线是成功的,有效解决了锂动力电池的三个关键性技术问题,1、安全性;2、一致性,这个一致性为什么解决?由于时间关系就不讲了,它是大容量锂动力电池一致性的一个数量级;3、使用寿命,主要是由温度来解决的。
我们的核心技术是增程式电动客车动力系统集成技术和锂动力电池系统集成技术,愿与大家合作,谢谢大家。