中国新能源汽车技术路线的展望

我国新能源汽车技术路线经过了长时间的演变，从节能与新能源汽车到纯电驱动技术转型战略，再到新能源汽车强国战略。今天我们从技术角度来展望一下未来的发展。

纯电动力技术展望

自2008年锂离子动力电池应用于电动汽车已经10年，实际装车产品的能量密度提高了2.5倍，实现了蓄电池领域百年来革命性的突破。2020年我们的目标是300瓦时/公斤，这是全球的共同目标，而中国也已经完全做好了准备。

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，锂离子电池在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，但体积能量密度目前还很难超越锂离子电池。

在这个方面，我们认为锂离子电池具有成为动力电池主流技术的潜质和前景，但发展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。最近我们与日本专家讨论，日本为应对中国和韩国电池产业的崛起，举全国之力研发下一代固态电池，每年政府经费达到50亿～100亿日元。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。

中国电池产业虽然暂时取得优势，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年才会真正实现，需要我们持续的努力。

根據国内外的形势，总体来看，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，但是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。

除了电池，大家目前关注的可能是续航里程，解决了电池并不能解决续驶里程的全部问题，目前续航里程已经从150公里提高到普遍300公里以上，但是客户的抱怨并没有随之而减少，因为实际的续航里程低于期望值。靠增大电池装载量来增加续航里程不是根本出路，主流技术路线是提高电动汽车能效和充电便利性。

首先，在能效方面，高效电驱动系统的技术变革将会在未来5年发生，即电机驱动系统高速化、高效化、小型化，现在转速能够达到1.8万转/分钟，未来可能会到2万转/分钟;电机的体积、重量逐步减少，由于电机材料成本下降，电机成本也会下降。

其次，以碳化硅为代表的新一代高频、高效电力电子将普遍使用，这也将会支撑高速电机的发展，使电机向小型、高效、低成本方向发展。

另外是热管理，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，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航里程的损失比现在降低2/3，从30%降到10%。还有就是整车能效优化集成技术的突破，可以说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。

再一个就是充电的便利性，一是充电体系的建设，二是快充技术的突破。中国是220伏的电压，非常适合小功率慢充。现在应该尽量使家用轿车都配置慢充桩，这将成为主体的供电模式，未来成为能源互联网的终端节点;10～15分钟的快速充电是必备的，但快充的定位是应急，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，安全可靠的快充技术将会出现，这一块创新空间很大。

面向未来，我们对电动汽车市场化路线图做一个简单展望。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时代会提前达到。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，另外最严格的排放法规即将实施，燃油机的成本将会上升，拐点即将到来。我们认为在2025年左右，纯电动汽车性价比会实现大的突破。

混合动力技术展望

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

另外就是可以外界充电的混合动力，我们叫插电式混合动力。插电式混合动力分成两个阶段，在电量维持阶段是常规混合动力。但充完电之后，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。我们认为，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。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。根据中国对增程式的定义，实际上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，我认为这是一个非常值得关注的具有中国优势的技术路线。

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。具体来看，要通过模块化和平台化的发展，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和P3，最后发展成并联的纯电型插电混合动力。

总之，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。

另外，必须提到的是混合动力的核心技术，即发动机技术。目前国内用于混合动力发动机效率为35%～37%，国际水平38%～41%，距离内燃机的极限效率：柴油机大概55%，汽油机45～50%，还有很大空间，我们还需要大力创新。

在混合动力发动机方面，现在国际上有效效率已经超过45%，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。值得一提的是增程式的电动汽车可能会是小功率的增程机，我们现在探索有转子发动机和自由对塞式发动机等等，从国际文献分析和自我研究的角度，我们认为主流的技术路线仍然是小排量四冲程的汽油机。

（本文根据中国科学院院士欧阳明高在电动汽车百人会第五届论坛的演讲整理而成，未经本人确认。）