王印束:新能源客车产品与技术进展

2019年4月16日-18日,备受瞩目的2019中国汽车论坛在上海嘉定隆重召开。本届论坛主题为“创新、开放、绿色——聚焦汽车产业变革与机遇”。本次论坛由闭门峰会、大会论坛、11个主题论坛和2个同期活动组成。其中,在4月17日下午举办的“商用汽车发展趋势与挑战”主题论坛上,郑州宇通客车股份有限公司新能源部新能源能耗首席工程师王印束发表了题为“新能源客车产品与技术进展”的精彩演讲。以下为演讲实录:

郑州宇通客车股份有限公司新能源部新能源能耗首席工程师 王印束

尊敬的叶秘书长和业界同仁,非常高兴在这里跟大家分享新能源客车产品与技术相关的进展情况,我的分享内容分为四个部分。

    第一部分是市场发展的情况;第二部分,相关的技术进展;第三部分,现在发展当中面临的问题和思考;第四部分,未来发展的方向和新的突破。
    首先来看客车市场的发展情况,尤其是新能源客车市场的发展情况,刚才叶秘书长提到了,实际上我们看这几年客车的总销量来看,从2015年开始就是一个在下滑的态势,其中2018年国内5米以上的客车总量19.6万台,比2017年下滑了9%,行业形势受运输结构发展的变化其实有些变化的。同时,新能源车我们在2018年的推广比2017年也有下滑。2018年的推广总量不足10万台,但是,大家可以看这个柱状图里面的占比在新能源客车,在整个客车的占比是缓慢的上升和起稳的过程。所以说未来在新能源客车的领域,客车的新能源化已经形成了趋势,已经不可逆。这是国内总体的情况。
    具体来看,宇通在2018年推广了新能源客车两万两千余台,整个占有率是24.8%,这里面也放了行业里面其他各个厂家的一些数据和情况。我们看,其实前五家企业大概占了50%左右的比例,上午万主席里面的数据说在乘用车领域的前五家62%甚至更高,在传统客车领域的前五家集中度大概接近70%,其实新能源客车的产业集中度还不够高,这里面有两个因素。第一,现在新能源客车还在一个百花齐放的阶段。第二,受地方政府保护还是有一定的影响,对于市场化的竞争不利,也不利于主流企业的优势技术的大范围推广,在这里我们也呼吁实际上要以技术为牵引来发展各个地区的推广。 
    另外就是看看产品结构。最左边的这张图是几个典型的客车企业各个产品情况,看看红色的两根柱子是插电式公交宇通、金龙系在整个行业占比50%以上,说明插电式混合动力系统跟传统车的相关性更强,传统的宇通和金龙在跟传统技术结合的时候,我们的产业集中度还是很高的。看具体的公交和公路的情况,其实2017年跟2018年比,公路客车的占比情况更少了,主要的因素就是公路客车的基础设施跟不上。另外是公交产品结构里面变成逐步转化成以纯电动公交为主,由2017年的纯电公交占70%不到,现在纯电公交占到接近87%,逐渐变成一个纯电驱动的方向上去。但是,从公路和公交的对比实际上公路市场的开拓是很慢的,销量的增长也比较少。
    另外就是海外新能源的情况,先看海外的总体出口情况。从2014-2018年,海外整车出口已经是连续4年负增长,从2014年8.8万辆降至2018年不到5.5万辆,总体上可以说是一个持续下滑的过程,虽然从2016年之后下滑的比例没有那么大,但是海外市场的出口情况可能受全球整体经济形势的影响,海外车的出口受到了很大的影响。
    但是也有好消息,2018年新能源客车海外推广了813辆,2017年推广不到300辆,2017年之前海关不统计新能源客车的出口量,就是我们新能源客车是快速增长的一个领域,而且从产品结构上来看,大家看右边这张图,我们出口到哪了?主要在欧美地区,这就说明在政策引导的先发优势下已经使得我国新能源客车具有了国际竞争力,也具备了开拓欧美高端市场的基础和能力,未来我们也迎来了海外市场、新能源市场的重要的窗口期。
    再看新能源客车技术进展的相关情况。从“十五”以来,我们是持续在做新能源客车从技术研发到示范应用等等一系列的进展和动作。回顾一下,其实从市场来看,我们的新能源客车的应用和推广还是比较成功的。回顾我们发展历程来看,其实我们从“十五”开始确定“三纵三横”的研发布局,重点做研发。从“十一五”实施千辆,小范围的示范运营。从“十二五”开始全面铺开,在补贴的支持下全面的增长。到“十三五”慢慢已经转变为市场驱动的,不是补贴驱动,而是市场驱动的成熟市场的模式,而一个比较稳打稳扎的发展路线。
    我们在技术上,比如说在纯电驱动系统来看,纯电客车驱动国内国外主流的,包括直驱方案,分布式驱动,包括中央集成驱动和电驱动桥等等方案,其中国内外电机直驱方案都是主流方案,因为结构形式比较简单,性价比比较高,可靠性比较高。
    国内这个数据已经不够新了,实际上国内电机最高效率是98%左右是有的,高效区达到了双85%,就是大于85%的区域达到85%以上,在国际上处于先进水平。从技术路线上来看,国外的纯电驱动系统,比如说MAN、依维柯这些它们都采用永磁同步直驱电机作为中央直驱的方案来做。舍弗勒公司也有开发同轴的电驱桥,包括双电机的驱动。另外,伊顿它依托于传统的AMT技术,在发展带AMT变速箱的电驱动系统,另外采埃孚它的AVE130轮边驱动,这是国外这几种的主流方案。
    国内可以说我们在这几种主流技术方案上毫不落后,宇通、中通等等客车企业都积极的发展了纯电直驱的构型方案,整个结构简单可靠,平顺性好,双电机系统上各个也有相应的研发,同时国内像绿控、越博这些依托于它们原来AMT变速箱技术开发的这种加AMT的电驱动技术,换挡平顺性包括系统的可靠性比前几年有了大幅提升。同时像比亚迪、方盛等开发出电驱动桥,将高速电极和大速比减速器集成到轮端,整个结构紧凑,适合低地板公交产品。国内像汉德、东风德纳、方盛这些车桥企业积极开发了集成式的电驱桥,将电机集成到车桥上面的方案。现在市场化的进程稍微慢一点,尤其在公交上面,主要是平顺性还有一些问题。从国内国外主流的电驱系统来说,我们国内纯电驱动系统技术可以说已经不落后于国外,在个别指标上还是领先的,比如说比亚迪的轮边驱动,我们重量上比它们轻,比如说绿控的AMT跟伊顿的AMT相比等等,我们的技术已经不落后,而且部分领先了。
    实际运营的效果来看,我们纯电动的动力系统装在车上以后来比,这里面有一些我们宇通客车做的产品跟国内竞品的比较,可能总体上电耗的优势从7.5%到百分之十几都有,我们重点跟沃尔沃比,我们领先9.5%。混合动力系统方面,国外比我们要开始的早得多,像采埃孚、EATON、ALLISON,这些传统的自动变速箱的企业依托原来的优势,都先后在国外推出了它的混动系统,比如说采埃孚、伊顿它们开发并联的系统方案,ALLISON基于它的AT技术推出基于三行星排混联方案,我们国内主流的方案前几年主要是P2并联,主要的企业就是绿控给国内各个主机厂供,还有就是混联直驱,也叫双电机直驱方案。另外我们宇通在2016年推出的行星排功率分流式的混联方案,这套方案节油率和成本和重量、工况适应性等各个方面应该说都已经不逊于国外的先进系统,在很多指标上我们还是领先的。
    实际上我们的混动系统在2018年有走出了国门在海外推广,实现了海外市场的开拓,我们这里的数据带西班牙语,这是古巴交通部给我们出的报告,因为原来的传统车不带空调,我如果不带空调跟它比的话,我一年能给他节约运营成本接近12000美金,整个节能效果是非常可观的。节油率同时在古巴、乌拉圭和巴拉圭市场都有市场运营,运营的节油率都在50%左右,整体的节能效果可以说是我们跟国外的这些先进混动系统比,节油率还要好。所以古巴也催着我们赶紧把公路车的混动也尽快弄过去。
    动力电池的发展,我国的新能源客车经过近几年的快速增长,累计销量已超过40万辆,在新能源客车领域产销量为世界第一,在新能源汽车的带动下,我国已经成为世界第一大动力电池生产国,车用典型动力电池磷酸铁锂和三元电池的产业规模世界领先。 
    但是大家看右边这张图,可以看到我们的磷酸铁锂电池的规模是趋稳的,没有快速的增长,但是三元电池从2016、2017、2018年这三年是快速增长的过程,因为三元电池主要用在乘用车上,这也是乘用车这三年的高度增长带来了三元电池装机量的快速增长。
    再看看电动客车和动力电池历年来推广的规模的情况,这里面有一个特别有意思的转折,就是2018年比2017年我们新能源客车推广的总量是下降了,但是我们电池的装机量却上升了,我觉得这是一个好的起点,这说明了我国新能源客车的发展已经慢慢的转向市场驱动的一个起点,为什么这样说?头几年的新能源客车,国家补贴多少度电就装多少度电,所以单车装的电池量,很多车装的电池量比较少。随着客户的使用,客户对新能源车的认知,尤其对纯电动车的认知的变化,已经变成要满足比如说公交车的日运营300公里的要求等等。我觉得2018年的转变实际上是一个好的开始,是一个市场化的开始。
    另外看我们2018年国内相关电池企业的技术情况,基本上我们的电池系统的能量密度都在135以上,高的可能还有140多的,寿命也能满足8年的使用要求。客车领域使用的,刚才前面讲过了,还是以磷酸铁锂为主。
    这几年随着新能源客车的推广应用,磷酸铁锂的电池可以说技术上有了很大的突破,比如说比能量,从之前不到100瓦时每公斤,到现在120多,可能2019年突破将近160的能量,防护能力由最初的RP54,做到了RP68以上。冷却方式也发生了变化,从最初的强制风冷、自然风冷慢慢发展到液冷、冷媒直冷的方式,充电时间从原来的长时间充电慢慢到充电小于1小时等等,成本大幅降低,总体上可以看到随着新能源客车推广数量的增多,我们的电池已经从原来的高速发展的同时带来了技术的突破和高质量的发展。
    新能源车的推广离不开充电,在充电基础设施方面目前还是存在一些有待突破的地方,比如说我们充电基础设施对客车来说普遍需求的是大功率充电,但是大功率充电主要不止在城市公交和通勤车的充电场站,很大程度上影响了新能源公路车市场的发展。
    充电技术方面,大功率的充电器包括宇通开发出来的大功率充电器适应快充的要求。我国在补贴政策方面,实际上燃料电池在其他的补贴退坡的时候,燃料电池补贴是不退的,2018年可以说燃料电池是开花的一年,整个燃料电池客车市场实际实现了710台的订单交付,整个可以说是迈向了商用化的第一步。
    我们在燃料电池技术上比起国外可能还要慢,他们积累的更多,开始的更早,比如说储氢系统方面,国外现在已经是四型氢瓶,国内主要还是35MPa的三型氢瓶,而且我们下一步发展四型氢瓶还受到国家相关的限制,因为四型氢瓶在头几年可能出过问题,其实未来氢瓶提高储氢力度,发展四型氢瓶对我们来说还是很有必要的。
    在燃料电池系统方面,国外丰田自制的114KW燃料电池系统,现在的135KW的燃料电池系统,它已经做到了体积大概跟传统的内燃机差不多,整个体积密度、形成度已经非常高了。寿命方面,商用车用的比较多的就是巴拉德和US Hybrid的燃料电池系统,它们实际已经搭载实车验证超过了29000H。我们国内也有在做技术研发,但是整体上国内燃料电池系统的功率、低温启动性能还有寿命方面距离国外最先进的水平还有差距,还需要我们继续努力。
    氢燃料电池的推广需依托于基础设施的建设,在充电加氢基础设施这方面,我们在加氢关键设备国产化方面,包括管束车余气利用方面也取得了一些突破,有一些打破了国外的垄断,对我们后续的燃料电池的发展其实是提供了有力的支撑。
    都说新能源是“三化融合”的是良好载体,在这里讲一下车联网,目前客车企业在车联网技术方面主要分为两类。一类给客户提供是主要是车辆的产品,车联网只是提供作为整车一个单车功能,以监控数据为主,另外一类就是将整车车联网系统数据分析和应用,线下服务网的完善做成一体化的产品和服务的产品。
    第二类,比如以我们宇通做的车联网产品为例,实际上我们的车联网具备机务管理、运务管理、车队管理、开放平台等一系列的功能,首先在功能上是聚焦的,帮助客户提升车辆的完好率,减少停运风险、提升运营效率、降低成本等等,包括做故障诊断、个性化保养、司机行为的分析及改善,另外就是充分利用整车厂独有的优势,比如说数据优势,整车厂能够充分获取车辆各类工况故障数据。
    第二,车辆专业技术优势,能够充分理解和挖掘数据蕴含的信息,服务于整车利用企业。另外就是服务网络的优势,我们通过车联网信息可以给我们的服务网络进行联动,出现问题我们的服务网络可能能够第一反应。
    第三,交互体验好,数据分析、图表,通过把这些整车看似没有什么价值的数据,通过整车企业的挖掘和利用,把它变成有用的信息支持运营企业的运营效率提升。
    在高级辅助驾驶方面,发展智能化可能不是一步走到L5或者L4,实际上通过智能化的技术引入,在降低交通事故率,提升运营效率方面是非常关键的。宇通在客车辅助驾驶方面,在2018年开发了包括前项碰撞预警、碰撞缓解、车道偏离、360环视预警、油门防误踩、驾驶员疲劳监视预警等一系列的功能,这些功能就在上海,我们新能源客车上已经得到了批量应用,确实也带来了运营效率的提升和运营效果的改善。
    同时在自动驾驶客车方面,国内技术水平较国际的先进车企还有一定的差距,但是我们国内主流的车企已经陆续推出了自动驾驶的车型,政府方面也在出台和积极的引导这个自动驾驶汽车的发展;目前国外的客车L4级以上的自动驾驶系统主要集中在迷你巴士上,原因主要是这类车主要是行驶路线固定,场景相对可控。实际上国内的自动驾驶,比如说宇通、红旗等前段时间在博鳌论坛上有展示相关的自动驾驶功能,也是以这样的迷你小巴可能是一个良好的切入点。
    我们在新能源客车发展的过程当中,其实目前也面临着一系列的问题。
    第一,市场化加快,也就是补贴政策的退出和目前电池的优质产能不足,一边是电池的产能不足,成本下不来,一边是补贴退出,客户却不接受板成本转加给客户,实际上给我们造成了很大的压力。
    第二,实际上智能网联的商业模式不够明晰,比如说智能网联汽车需要高精地图,需要百度的参与,需要一系列相关企业的参与,这里面运营主体到底是谁,谁在这里面发挥什么样的作用,整体的方案和运营模式不是特别清晰。
    另外,我们发展新能源汽车无论是功率芯片还是运算芯片,我们九成的芯片依赖进口,所以产业链的建设还需要更加完善。另外就是海外市场,刚才提到海外市场已经是起跑的一个市场,但是海外市场受制于政策法规环境的影响,有很多不确定性,给我们整车企业走出国门带来了金融上面的安全风险。
    另外是高端化的实现能力,虽然我前面讲了新能源三电系统比国外可以说不落后,甚至在个别的方面是领先的,但是我们公交客车上的传统部件可能与国外的精细化程度比还有差距,影响了我们产品的高端化,另外是充电和加氢基础设施的建设不足。比如公路客车的推广,实际上受制于公路车的充电基础设施建设的不足,未来燃料电池客车的推广也依赖于加氢站的建设。
    方向和突破口,都讲三化融合,我把新能源化改成了节能化。为什么这么改?因为我们国家对新能源客车的定义是不包含普通混合动力的,但是我们恰恰在走出国门这块,我刚才讲到混合动力走到古巴去,我们一套混合动力系统大概增加不大20万人民币,古巴市场实际上需要AT的产品,我们国内商用车的AT是没有的,买进口AT需要多少钱?10万人民币左右,也就是我做混合动力化以后,让客户体验到AT产品的驾乘性能,但是我的成本增加很低,同时我带来了运营成本的大幅降低,一年省1.2万美金,所以我觉得我们不仅仅要发展电动、插电混,混合动力仍然是我们未来的发展方向。
    另外,刚才提到我们新能源车高端化的实现过程当中,传统的零部件支撑性不足,怎么做?主要是国内新能源车,包括传统客车都是订单化生产比较多,都是按照客户制定的要求去做,甚至客户指定很多物资,这实际上影响了上有零部件的规模化,我们要开发平台化的产品,最后用产品平台把相关的零部件带起规模,支撑起未来的高端化。
    我们的愿景是:助力打造安全高效的智能公共交通网络,保障国民经济绿色、可持续发展,抢占国际新能源客车领域竞争制高点,推动“世界汽车强国”早日实现。谢谢大家!
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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