李革臣：應(yīng)優(yōu)先發(fā)展增程式電動公交客車

 

12月26日，以“綠色元年的變革策”為主題的“2010中國新能源汽車發(fā)展年會”在北京國際飯店舉行。包括工信部、國家發(fā)改委、科技部等相關(guān)部門及企業(yè)在內(nèi)的近200名官產(chǎn)學(xué)各界人士，在兩天時(shí)間內(nèi)，對中國新能源汽車的機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行了探討。

    

在以“推動力——“十城千輛”示范運(yùn)營項(xiàng)目與中國電動汽車產(chǎn)業(yè)的未來”為主題的分論壇中，賽恩斯能源科技有限公司總經(jīng)理李革臣做了專題演講，以下為演講實(shí)錄！

　　

李革臣：好，謝謝大家。按照咱們楊院長的要求，只講主要觀點(diǎn)，這個PPT是可以拷給大家的.

　　

主要講兩個核心問題，第一個問題，中國公交到底該發(fā)展什么樣的汽車？第二個觀點(diǎn)，這種汽車到底需要什么樣的電池？

　　

增程式的電動公交車，這個東西大家已經(jīng)知道了，電動汽車，現(xiàn)在我的觀點(diǎn)是應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展增程式電動公交客車，它的定義我就不詳細(xì)介紹了，實(shí)際上就是地面充電和車載充電功能驅(qū)動的、純電驅(qū)動的電動汽車。

　　

那么電動汽車的發(fā)展，從傳統(tǒng)的汽車到純電動汽車，經(jīng)過這樣一條路線，我覺得應(yīng)該是可以的。先經(jīng)過混合動力，然后混合動力經(jīng)過改造，然后發(fā)展為純電動汽車，從傳統(tǒng)汽車到并聯(lián)汽車只要增加電動輔助功能，就發(fā)展到混合動力，混合動力到增程式要增加電池能量，更重要的一件事就是控制策略，然后增程式隨時(shí)變動，增大電池容量，取消發(fā)動機(jī)，最后過渡到純電動汽車，如果直接過渡存在著一些問題，實(shí)際上這個方向是對的，一個是目前的電池水平，再一個充電設(shè)施的建立需要一個過程，這次會議，充電設(shè)施討論特別多，所以我覺得也是非常高興。目前電動汽車的設(shè)施，大家都努力去加快，可能會增快過渡過程。

　　

這個區(qū)別不講了，這是增程式車的框圖，把綠色的去掉，發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)去掉，就是一個純電動汽車，加上它就叫做增程式。當(dāng)然紅色的電池組它的性能要有很大的要求，再一個，藍(lán)色的有一個整車控制性，它的控制策略要非常靈活。

　　

為什么要使用增程式？這是一個城市大巴的駕駛循環(huán)圖，可以發(fā)現(xiàn)大部分車速是在20公里以下，超過40公里非常小，因此它的平均功率只在五六十千瓦就夠了。那么就可以有這樣一個工作模式。增程式的車有三種工作模式：

　　

第一種模式叫純電動工作模式，但是它的容量僅相當(dāng)于純電動車的1/3，只能做五六十公里的純電動運(yùn)行。

　　

第二種是混合動力動力模式，它平均速度來講，五六十千瓦足夠了，因此它可以配一個非常小的發(fā)動機(jī)，而且完全能滿足12米公交車，18噸重量的，剛才這種駕駛循環(huán)的供應(yīng)要求，這是混合動力模式。

　　

第三種插電式工作模式，晚上用充電樁充電，白天有計(jì)劃把電池能量消耗電，這樣就介于混合動力和純電動車之間。這樣按照特殊的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)踐證明能節(jié)油達(dá)到50%以上。

　　

這九大優(yōu)勢不講了，這是控制策略軟件，這個是一些測試數(shù)據(jù)，這個不講了，這是我們開發(fā)的第一輛增程式電動汽車，是08年做的，這是第二輛車，這輛車是和上汽做的，現(xiàn)在正在調(diào)試。

　　

增程式車的觀念受到了國家相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)的重視，在上月20日，成立了中國城市公交電動客車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新平臺。這個大會是11月20日在北京召開的，參加這個大會有北京、杭州、大連、天津等九家城市公交企業(yè)，有10家客車企業(yè)，27家新能源零部件企業(yè)，我擔(dān)任秘書長。在這個會上楊院士、歐陽明高院士都做了重要講話，這是大會議程。

　　

$page$

 

具體做什么事情，我們做六件事情。

　　

1、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)平臺，這是有五個系統(tǒng)。

　　

2、國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)與執(zhí)行平臺。

　　

3、整車項(xiàng)目研發(fā)平臺。

　　

4、《增程式電動公交客車技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)》編輯平臺。

　　

這是中國李世豪先生，這是楊裕生楊院士，這是歐陽明高院士，他講發(fā)展增程式電動汽車是多種技術(shù)路線上進(jìn)行選擇，具有戰(zhàn)略意義，是容易被客戶接受的。

　　

第二個問題，這個增程式電動汽車有哪些要求？這個要求比一般情況是不一樣的。

　　

1、安全性。

　　

2、成品率，就是一致性，一致性要求的是成品率，咱們會后可以詳細(xì)討論，為什么從這個角度來要求一致性。

　　

3、自放電率，自放電率不要求低，要求是一致。

　　

4、循環(huán)壽命。

　　

5、能量功率兼顧性。

　　

那么電動汽車與電池性能的關(guān)聯(lián)性，這個要注意的是下面三條，前面都是電池該做到的，一個是安全性，一個是壽命，一個是成本，最后的成敗取決于這三條。

　　

最后我們還做了安全性的試驗(yàn)，下面，針對與增程式的發(fā)展，賽恩斯有四項(xiàng)創(chuàng)新，第一項(xiàng)，本質(zhì)安全性；第二項(xiàng)，動態(tài)一致性，這個是電動汽車發(fā)展最關(guān)鍵的兩個方面，我在各個會議上我都是在強(qiáng)調(diào)安全性，去年9月份，到美國代表咱們國家科技部參加了中美電動車戰(zhàn)略聯(lián)盟這樣一個會議，美國的10個代表發(fā)言，9個人用一半的時(shí)間強(qiáng)調(diào)安全性，而且恰恰別人的安全性問題比我們做得好多了，恰恰我們在各種會議上強(qiáng)調(diào)安全性強(qiáng)調(diào)得還是比較少。那么動態(tài)一致性就是說一致性是非常重要的，電動汽車絕對不能用一個普通的一致性來要求，充電要5C，放電要10C，一定要到放電10C的時(shí)候它就一致了，充電5C的時(shí)候它就一致了，所以，動態(tài)一致性要有，這兩條都是屬于理論性的要求，因?yàn)槲覀冞@個論壇是產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇，產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇強(qiáng)調(diào)的是企業(yè)，企業(yè)要想有未來，要想有發(fā)展，必須賺錢，有人可能問了，大學(xué)生說講賺錢是不是太俗了，實(shí)際上這是非常有道理，只有賺錢，企業(yè)賺錢才可持續(xù)發(fā)展，國家補(bǔ)貼那點(diǎn)東西，立個項(xiàng)目來點(diǎn)錢，那個東西不可能持續(xù)發(fā)展。所以，只有企業(yè)賺錢，才有產(chǎn)業(yè)未來，才有發(fā)展。你要想真正賺錢賺得長遠(yuǎn)，你必須理論上要結(jié)合，賺錢實(shí)際上是一個實(shí)踐的過程，電動汽車發(fā)展最重要的就是這兩項(xiàng)，一個一致性，一個安全性，能不能保證你的電池五年之后還是那么好，安全性可能一下出了問題，你企業(yè)就倒閉，因?yàn)樵诮槿肫髽I(yè)行業(yè)，不是開玩笑，汽車行業(yè)有一個“召回”制度，如果安全性出了問題，那么作為企業(yè)召回制度，你到底什么問題？解決了這個隱患沒有？你如果沒有解決，那你必須所有的電池都要召回，那就是說你要必須得理論上和實(shí)踐上都能夠解決這個問題，恰恰我們現(xiàn)在從政府、從企業(yè)、從行業(yè)強(qiáng)調(diào)這個問題太少，重視不夠。

　　

使用壽命，涉及到企業(yè)賺錢，鋰動力電池制造技術(shù)的新理念。

　　

電動汽車對電池的要求，為什么強(qiáng)調(diào)安全性？我說這是第一指標(biāo)，極其重要。電動汽車電池的使用特點(diǎn)是其他電源電池不能相比的，存在或可能存在高速移動、激烈振動、高溫工作等等，所以是非常重要的。

　　

還有幾點(diǎn)說明，本人在多次會議上強(qiáng)調(diào)鋰動力電池安全性問題，目的只在提醒電池廠家、公交系統(tǒng)、政府領(lǐng)導(dǎo)一定要以科學(xué)態(tài)度重視。

　　

鋰離子電池固有的安全問題和潛在的故障模式是固有的、潛在的發(fā)生概率。

　　

這里還有一個觀點(diǎn)就是世界上沒有絕對安全的電池，有能量就有危險(xiǎn)。所以這里頭的核心觀點(diǎn)，有一個本質(zhì)安全性的定義，本質(zhì)安全性這個我已經(jīng)提出兩年了，它的定義是在能量越大，危險(xiǎn)越大，所以一定要把能量限制到一定小的范圍。

　　

$page$

 

定義如下：

　　

1、最小能量單元的能量限制為若發(fā)生燃燒爆炸不足以產(chǎn)生嚴(yán)重后果，即使爆炸了也炸不傷人。

　　

2、最小能量單元若發(fā)生燃燒爆炸，其能量不會引起連鎖反應(yīng)，它爆炸不引起旁邊就安全了。

　　

所以同時(shí)具有以上兩點(diǎn)的能量載體我成為本質(zhì)安全性。

　　

還有安全性隨循環(huán)使用變壞，隨著動力電池使用次數(shù)增多，電池安全性越小。

　　

第二，動態(tài)一致性，這個我已經(jīng)講過了，不詳細(xì)說了，絕對要在動態(tài)環(huán)境下測它的一致性，所以簡單的概念就是這樣的，這個動態(tài)一致性已經(jīng)研究了十幾年，包括原來從“863”的時(shí)候就開始研究這個事情，現(xiàn)在在“973”這個團(tuán)隊(duì)里還在研究這個問題。

　　

這里頭提出，有一個觀點(diǎn)，這個觀點(diǎn)我要說明一下，大容量單體電池有四項(xiàng)原理性缺陷，這也是配合我的本質(zhì)安全性來提出的。

　　

1、一個體系能量內(nèi)，能量越大危險(xiǎn)越大，這個就涉及到安全性，這個是能量公里，誰也不能說我能量越大我危險(xiǎn)越小，這是不可能改變的。

　　

2、極耳附近的電流是電流疊加的匯集點(diǎn)，使大單體電池級板的各處電流密度不均勻，電流疊加原理，這個也不能違反。

　　

3、電池中心位置溫度很高，電池體積越大，溫度梯度就越大，內(nèi)外溫差越大，因此在外部電池溫度相同的情況下，內(nèi)部溫度很高，而且不是直線，這是熱力學(xué)第二定律，也不能違反。

　　

4、化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)發(fā)生變化，導(dǎo)致體積變化，極板要變形，這也是自然規(guī)律，也不可能改變。　

　

因此，都屬于不可抗拒的因素，隨著我們技術(shù)的提高，只能不斷改善，而不能徹底根除。

　　

那么我就提出超大容量鋰動力電池的小圓柱型組合路線，這個組合路線經(jīng)過幾年的試驗(yàn)，我覺得應(yīng)該是成功的。小圓柱型采用串并聯(lián)方式構(gòu)成大容量電池，也有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，就是串并聯(lián)結(jié)構(gòu)非常難以實(shí)現(xiàn)，這個串并聯(lián)結(jié)構(gòu)帶來的復(fù)雜性和不可性其嚴(yán)重后果已經(jīng)超出大電池四項(xiàng)致命缺陷，有很多小電池組合之后發(fā)生事故的可能性，事實(shí)有很多，這就是說現(xiàn)在存在著兩條技術(shù)路線，一種小圓柱組合起來，還有很多的大電池的路線，我認(rèn)為都是好的，都是可行的，但是我們都要重視安全性，只不過小容量的解決安全性容易一些，大的你要付出更大的時(shí)間和代價(jià)。再說明一點(diǎn)，大容量的單體電池和小容量單體電池應(yīng)用環(huán)境不同，絕對不是說哪種好，哪種不好，賽恩斯是堅(jiān)持超大容量鋰動力電池的小圓柱組合電池。

　　

這個小電池組合路線，我們已經(jīng)發(fā)明專利，已經(jīng)授權(quán)，這個是我們的電池，可以看到這個特點(diǎn)，在用小電池18650，可以說用26650都不行，因?yàn)樯?？它的圓柱的直徑大了4mm，內(nèi)部溫度大約高3度到4度，往外傳導(dǎo)，然后由它組成第二個結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)我們把它叫做單體電池，其實(shí)用這樣一個理念來做，沒有單體電池的概念，那個小的我們叫做電池單元，這個叫做單體電池，任何做一個切線電流都是均勻的，然后愿意組合多大組合多大，然后再任何做一個切面，溫度都不會超過6度-7度，所以越大電流性能越好，測了100點(diǎn)溫度，上下溫度，最高溫度和最低溫度不差7度。

　　

所以提出了一個理論及應(yīng)用結(jié)果，小圓柱電池路線是成功的，有效解決了鋰動力電池的三個關(guān)鍵性技術(shù)問題，1、安全性；2、一致性，這個一致性為什么解決？由于時(shí)間關(guān)系就不講了，它是大容量鋰動力電池一致性的一個數(shù)量級；3、使用壽命，主要是由溫度來解決的。

　　

好，謝謝大家！我們的核心技術(shù)是增程式電動客車動力系統(tǒng)集成技術(shù)和鋰動力電池系統(tǒng)集成技術(shù)，愿與大家合作，謝謝大家。