2022中国汽车论坛徐友龙：新能源汽车的现状与发展趋势

2022年11月8日至10日，由中国汽车工业协会主办的第十二届中国汽车论坛在上海嘉定举行作为党的二十大后汽车行业的首次盛会，本届论坛以凝心聚力，蓄势待发为主题，设置了一场闭门峰会+一场会议论坛+16场主题论坛以汽车产业高质量发展为主线，与行业精英一起落实新精神，研判新形势，共商新举措其中，Xi交通大学电子科学与工程学院院长徐有龙教授在11月10日上午举行的主题论坛八:能源转型中的汽车行业二氧化碳排放峰值上，通过视频发表了精彩演讲

早上好，专家们！我是Xi交通大学的徐有龙我受大会组委会何毅秘书长的邀请，给大家做一个关于新能源汽车现状和发展趋势的报告作为一个汽车爱好者，我在这里提一些看法，仅供大家参考

如你所知，2020年，Xi交大被教育部批准为全国首个储能科学与工程专业这是王树国总统上周在接受中央电视台采访时提到的这个专业是面向国家重大需求的，我们以此为荣

这是2021年储能科学与工程成立大会，与共建单位签约并颁发专家证书简单回顾一下，2020年1月，Xi交大获批全国第一个储能科学与工程专业，拥有电气A+，动力A+，电子A—，材料A—，化学，化工等多个学科优势2021年获得国家发改委国家储能技术产学融合创新平台批复，总批复经费43949万元，在同时获批的三所高校中排名第一

2022年，全面启动产教融合国家储能技术创新平台建设我们将在四个主要领域开展工作:热质储能，电磁和电化学储能，氢能储能和储能系统我负责电池和电化学储能方向

我的报告分为三个方面:

第一，发展新能源汽车

大家都知道，新能源汽车其实就是电池和电机驱动的新能源汽车因为它由电池供电，由电机驱动，所以效率高，实现了我们今天的零排放主要涉及电池，电控，电机三大关键技术

简单介绍一下新能源汽车的分类纯电动汽车，混合动力汽车和燃料电池汽车

1.纯电动汽车即电池电动车或纯电动车，即电网直接给小车充电，电池驱动电机，电机驱动车轮代表车型是特斯拉，特斯拉全系列都是纯电动的以及日系聆风，宝马i3，比亚迪，北汽，江淮，SAIC等公司

2.混合动力电动汽车顾名思义，混合动力汽车是用油和电共同驱动汽车，但汽车只能加油汽车启动时，汽车由电池驱动，当车速达到一定速度时，切换到汽油内燃机刹车制动时，电机反向给电池充电，实现能量回收，大大节约了汽车最典型的车型是丰田普锐斯，雷凌，卡罗拉

在中国，混合动力汽车得到了改进比如PHEV，不仅可以加油，还可以直接由电网充电这样，燃油发动机和电动机就可以同时驱动电池当然优点是双驱，动力强劲，缺点是两套系统成本都很高，比较贵好处是可以通过电网直接充电这款车上下班基本可以用电，里程不足的时候再用燃油典型代表是比亚迪秦，唐，SAIC荣威，奇瑞，三菱等

后来，增程电动车EREV得到了进一步发展所谓增程式，相当于一辆纯电动汽车，配备了一个小电池加一个油箱和一个小内燃机作为通勤工具，是纯电动汽车里程不够时，内燃机给电池充电所以它虽然只有一套电机驱动系统，但通过给内燃机充电，可以有效延长续驶里程典型的例子有宝马i3增程版和广汽传祺GA5增程版

3.燃料电池汽车FCV将氢燃料的化学能转化为电能，提供行驶所需的能量，由电动机驱动相当于把锂离子电池换成了燃料电池典型代表是日本丰田Mirai未来组合和本田Clarity

新能源汽车发展的几种典型路线:

1.电池容量大刚才提到使用高镍三元/富锂锰材料或硅碳负极，实现汽车续航1000公里以上已经有蔚来汽车和当代安培科技有限公司的电池，广汽发布的海绵硅负极电池等都在促进电池能量密度的提高

2.电池安全永远是一个不变的话题汽车和电池企业从材料，电池，电池包装结构，电池管理系统，监控系统等方面全方位保障电池和汽车的安全

3.电池单元的结构设计也在改变比如从1865年到2170年再到今天的4680，4680最早是特斯拉推出的他们被称为无极耳技术个人觉得应该叫全极耳技术电池后面黄色的都是铜耳，也就是负极的浓度它们全部并联以形成完整的接线片优点是大大降低了电池的内阻，提高了电池的能量密度和功率密度

4.换电技术和充电技术齐头并进换电的好处是快，坏处是怎么换不同型号不同品牌不同企业的电池个人觉得还是给一些子行业换电比较好，比如城市公交，城市出租车，完全没问题甚至可以用长途汽车以后无非就是从加油站改成电站但问题是，除非你自己的车上有自己品牌的电池，不同型号和品牌的电池，从它的管理体系，从电池的使用状态，充电，换电都是问题充电技术没有这个问题，只是用的时间长一点，所以两者各有所长

5.高压快充技术发展势头强劲也希望能解决充电时间长的问题众所周知，原来汽车电压是300—400V，现在提高到800V和900V，充电10分钟左右很容易

6.无线电池管理系统将成为未来的发展趋势在未来，BMS系统可以是无线的，这可以提高管理的可靠性和准确性，提高组装效率，降低成本等，这些都是为电池的安全性和成本服务的

7.动力电池的回收将是电动汽车可持续发展的重要环节用了这么多电池，电池的使用必然会导致衰减甚至损坏怎么处理由于镍，钴和锂都是非常高附加值的材料，它们自然会被回收

梯级利用如果电池没有完全损坏，但容量减少到80%或50%，仍然可以使用为了什么可使用5G通信基站或大规模储能

资源的利用如果彻底坏了，我们可以利用资源镍，钴，锂，铜，铝等电解质材料可以回收利用，许多企业已经加入其中

二，动力电池的发展及技术要点

技术这里不多说了先简单说一下电池的工作原理动力电池的正极和负极相当于锂离子的两个临时仓库，一个在楼上，一个在楼下，楼上是正极，楼下是负极充电时锂离子从楼上到楼下，放电时锂离子从楼下到楼上这就是来回穿梭的过程这个过程也被形象地称为摇椅机制锂离子在正负电极之间摇摆，很有意思

电池的基本结构主要分为四类:

1.卷式电池从1865到2170，现在4680方形也从几百毫安时变成了几百安培时纽扣电池变化不大，但是柔性电池也有很大变化，从原来的手机电池几百毫安时到现在的几百安时电池主要由正极，负极，隔膜，电解液和外壳组成

系统有很多种材料，左上角是正极，下面是负极目前电动车正极材料体系主要是三元和铁锂体系负极为石墨碳和硅碳负极

从微观结构上看，电池材料要么是锂离子嵌入结构，即锂离子嵌入材料的晶格中，这是一种方式二是合金化第三种金属氧化物负极置换反应，如铁氧化物嵌入锂中，变成铁和锂的氧化物

电池的结构因为时间短就不讨论了了解一下它的容量和成本，其他细节就不说了电池和车身结构有一些改进以前锂离子电池是先做成电池组，再做成大模块放入车身，现在C2B已经启动，电池直接融进车身C2C或者C2P，C2C直接在车架上，减轻了车身重量，增强了车身的结构强度这是从电芯到车身的结构变化

另外在技术上，为了提高安全性，还有固态电池，也在发展中钠离子电池作为储能电池更方便，它类似于磷酸亚铁锂的替代品我觉得它更大的好处在电动自行车等各种小型交通工具上

材料刚才也提到了除了铁和锂，三元系也分为很多体系如333，523，622，811，NCA等该新型磷酸锰锂材料具有很好的安全性和高能量密度一方面可以作为添加剂材料提高三元安全性，另一方面也有望成为动力电池材料目前不足的是它的导电性比较低，大电流充放电还存在一些问题

也有很多汽车公司和电池公司在推碳阳极，这里就不细说了电池需求激增，电池企业规模从原来的MW级发展到GWh级，现在甚至发展到100GWh级可以想象，从最初的3C电池到今天的动力电池和未来的储能电池，发展速度不是百倍，而是千倍万倍可以说，没有一个行业有这么快的发展速度幸运的是，中国走在了世界的前列，这值得我们骄傲

电池的制造过程，各种制造工艺，不同环节，我们就不说了目前动力电池有两种结构，一种是卷绕式，一种是叠片式绕组，如当代安培科技有限公司的汽车电池，像280安培小时是一个大的，方形绕组

这是焊片，最后是电解液浇注，封装，化成，最后是电池整个生产过程的示意图。

三。轮毂电机的发展及技术要点

虽然我是一个汽车爱好者，但我个人非常看好轮毂电机技术，因为只有轮毂电机技术才是未来汽车真正的电动车为什么因为现在的电动汽车，做汽车的人都知道，其实就是今天的汽油车为了电池扔掉油箱，为了电机扔掉内燃机其他传动和转向系统也一样，都是消耗能量的如果有轮毂电机，电池直接给电机供电，电机直接驱动车轮，既能带动车轮行驶，又能带动车轮发电回收能量，这才是电动汽车真正的未来

今年3月，欧阳院士在电动车百人会上提出，轮毂电机是一项颠覆性的技术，是一场革命性的变革所以希望车友多关注轮毂电机技术

拆卸电机轮毂，包括刹车，发电，定子，转子等如何高效的利用能量，直接驱动车轮前进，这样就没有其他的机械传动过程，所以车轮的能量效率很高不仅高，还有几种驾驶方式，大家自己去看看吧

它具有传动结构简单，结构简单，空间大，利用效率高，能耗低等优点为什么电动车的续航里程让人焦虑如果使用轮毂电机，能量利用效率可以提高一倍，随便行驶到1000公里都很方便驱动器很灵活，几乎可以360度转弯我开玩笑说，以后女同志开车不用担心停车倾倒车库了把轮子水平放进去就行了这些都很好另外各种动能匹配，能耗低，系统简单，所以维护也简单

操控性，以后不用拿方向盘了，用遥控器就能控制，在云端就能控制制动，以后要考虑制动过程中的能量回收缺点是电机可能发热导致退磁能效更高后，热量更少，温度更低更不用说传统汽车了电动车百公里耗电约15或16千瓦时如果用轮毂电机，百公里耗电大概在10度以下，甚至七八度就够了开一千公里是一件很简单的事情

我们再来看看这辆车的操控性，所以刚才开玩笑说，这辆车不仅可以直行和倒车，还可以侧着走所以未来汽车会更灵活，更自然，能效更高这样，就符合我们的碳二战略

最后，你可能会关心轮毂电机的现状目前日本三菱，法国米其林，英国Protean—E都在研发甚至生产小功率电机天津一汽也开发了几千瓦的小型电机我刚刚谈到了电动机的功率我们可以用4个轮子来驱动它，如果动力不够也可以用6个轮子总的来说效率大大提高，方式也可以多种多样

我觉得汽车的未来一定是轮毂电机技术作为一个汽车爱好者，我在这里向大家汇报

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