秦志东:千公里级燃料电池商用车可实现商业化应用

  2021年1月15-17日,中国电动汽车百人会论坛(2021)云上举办。本届百人会论坛以“新发展格局与汽车产业变革”为主题,广泛邀请政府有关部门和汽车、能源、交通、城市、通讯等领域的行业机构和领先企业代表,就涉及政策、技术、市场等方面重点议题展开深度研讨。其中,在1月17日下午举办的“全球商用车电动化与智能化可持续发展论坛:商用车电动化与智能化发展态势”上,福田汽车集团业务副总裁、智蓝新能源总裁秦志东发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:
福田汽车集团业务副总裁、智蓝新能源总裁秦志东
  秦志东:尊敬的各位专家,线上的朋友们,大家下午好,非常荣幸今天在这儿分享商用车电动化和智能化情景这个话题。
  首先,我们看一下商用车在全球范围内,因为能源和环境的需求,可再生能源的比重会越来越大。另外,对碳排放的要求控制得越来越严格,也都在要求快速推动车辆的电动化和智能化。
  在智能化领域,现在全球来讲,很多国家都发布了相关的政策和示范的一些管理要求,同时我们国家也有15个城市陆续开放了公开道路的测试。
  从我们整个国家顶层设计来讲,在去年9月22日,习近平主席在联合国大会上提出“2030年碳达峰、2060年碳中和”的战略,进一步明确了我们在交通领域里面电动化零排放的需求。
  现阶段来讲,在新能源这个领域,还有很多方面需依赖于现在政策的支持,国家通过补贴,路权等政策,在推动整个新能源产业的发展,而且不同的城市分别出台了相应的一些政策来支持新能源的发展。
  但是,到未来我们更多会看到,在后期我们可能更多依赖于市场驱动,一个是最新油耗现在要实施了,传统车要达到能耗下降15%这个目标是比较困难的,在这个法规的推动下,很必然的就开始要推动电动化的融合。同时,新能源商用车积分现在国家正在布局,如果这个积分政策实施的情况下,在未来我们整个商用车预计到2025年,渗透率整体来讲大概在10%左右,意味着30到40万辆一年的规模。
  在智能网联方面,国家的政策现在出台得也是比较多、比较快的,在2020年的时候,发布了30项以上的驾驶辅助的相关标准和要求;预计到2025年,在部分区域自动驾驶就能够得到一些标准法规以及应用环境的支持;到2030年,可以开始开展一些完全无人驾驶场景的应用。
  我们的节能与新能源技术路线图是规划到了2025年,到时新能源汽车占比能够达到20%,智能网联汽车占比达到50%以上,包含了乘用车,总体的量比商用车比例要大一些。
  电动化这个技术跟智能化的融合,既能够提高商用车的安全性,又可以提高我们现在运输的效率,特别是我们认为,在重卡领域里面,重卡的队列形式,可能对未来我们整个能耗的降低,运输效率的提升等会有非常广阔的前景。
  总体来说,电动化跟智能化是大势所趋,二者相互赋能,协同发展。
  下面介绍商用车技术发展和应用情况。现在电动化最核心的是基于我们现在三电系统,电池、电机、电控的基础上,搭载不同模式,不同能量供给模式,形成不同的技术路线,如果现在搭载氢燃料电池发动机就是氢燃料电池车,搭载电池就是纯电动的车,如果这个时候把机电一体化发动机配上以后,可能就是插电式混合动力,也可以是传统的混合动力。总的来讲,这些路线在未来会驱动我们全面电动化的使用。
  在商用车领域,电池随着这些年的发展,技术越来越成熟,现在系统能量密度达到160wh/kg以上,极大解决了带电量的问题。另外,寿命在进一步提升,预计在2022年左右,能够达到1万次以上的寿命的电池能够商业化。我们认为,未来重卡规模化应用就变成了现实。
  混动方面,现在对于商用车来讲,原来在公交车上探索得比较多,乘用车领域现在这些混动的专用发动机现在应用得比较广泛,但是在商用车领域,我们现在缺乏一个真正能够匹配商用车的混动专用发动机,因为它的运行工况、使用特性是不一样的,未来在这个领域还有非常大的发展空间。
  燃料电池这方面,我们现在面临的最大挑战还是,一方面,现在体积比较大,效率还不够高。另一方面,一个比较关键的问题就是寿命,围绕着城市公交、团体租赁,包括城市物流,目前的寿命基本上可以满足,但是未来在真正中长途运行的时候,这部分的挑战还是比较大的。我们做过一个测算,如果一个重型发动机,按照现在的运行强度,应该到4万小时,一般来讲也得在25000小时以上,我们认为现在这个还是一个比较大的挑战。
  第二个挑战来自于储氢系统,我们现在做了很多创新的工作,像气态储氢,我们现在35兆帕的储氢系统,在重卡上面我们可以做到68公斤的储氢量,储氢效率接近5%,这个效率已经很高了,我们认为天花板已经比较容易摸到。未来像液氢能不能成为中长途重卡的一个储能方式,这个可能还需要进一步探索和研究。这个也是我们现在跟清华大学、航天101在探索和研究的方向。
  基于这些,我们认为,当储氢效率达到6%、7%以上的时候,发动机启动效率60%以上的时候,我们认为,千公里级燃料电池商用车就可以能够商业化应用。
  随着新能源技术和智能网联技术的快速发展,电子电控架构信息处理越来越复杂。目前整个架构技术路线还是主要以分布式架构为主,下一步将是跨域集中式架构,从长远来看中央集中式架构可能是我们未来发展的方向。
  从整车角度来讲,在智能网联方向,重点发展方向还是感知的融合和决策的处理。但是这个行业的发展,确实需要一个比较大的产业的支持,因为涉及的领域比较多,比如感知类的,目前来讲,我们国内现在特别有竞争力的产品成熟,还需要有一个过程,需要大家共同努力。
  现在商用车从应用角度来讲,商用车跟乘用车是不太一样的,乘用车是消费的产品,但是商用车的属性,本身就是生产资料,所以,对商用车产品的定义都是以用户场景来做的开发,而且商用车产品跨度比较大,从1.5吨到49吨,范围非常广,而且更注重于TCO的平衡以及应用环境的适应性,技术路径也是多样化的,三种技术路径都在发展,重点围绕人、车、货、场做研究。
  我们对场景做了划分,类似生产供应的领域,城市消费,像城市物流、末端配送,包括城市的垃圾处理,这种市政环卫以及港口运输、矿山等等领域。在这些领域里面,有很多是适合于我们现在电动化的场景的,特别是围绕着现在一些城市的运营的。
  从我们这么多年在整个新能源领域的探索经验来看,我们认为,在电动化,纯电动方面,更多适合于轻载的围绕城市运营的商用车使用,以及重载倒短的需求,燃料电池短期内我们认为还是一个中长距离、中重型车辆应用场景,特别是在北方区域低温环境需求的应用场景里面更加适合。混合动力可能更广泛应用于现在在各种跨区域的长度干线物流的需求。
  从自动驾驶角度来讲,现在商用车自动驾驶场景其实是比较多的,现在有很多应用场景是相对封闭的,比如在港口、矿山,包括在城市里面的公共交通里面,像BRT的线路,处于半封闭的状态,以及现在一些环境作业类的产品,应该都是可以在这个里面做智能化的应用的。所以,我们认为,商用车的自动驾驶产品可能会比乘用车类产品推广起来更快。
  这个是我们对不同场景下,智能化产品的一些认识。比如在城市配送里面,道路比较复杂,更多是适用于ADAS。比如在环境作业的时候,道路情况比较好,就可以用无人驾驶的需求。但是在干线上,我们还是认为,现在重卡的队列行驶可能是更具商业价值的。
  电动化应用场景里面的一些案例。在城市物流的场景里面,不管是末端的还是城市里面的一些主流的配送的轻卡来讲,现在电动车已经可以跟传统车PK,特别是这些固定线路的物流,计划性物流,应该说它的优势是更明显的。我们现在纯电动远不能完全满足所有工况需求,比如不固定的非计划性物流,像搬家、冷链等等,完全用纯电动可能还有一些困难,我们现在发展燃料电池来满足它的使用需求。
  在这种港口、矿山的场景下,现在我们已经探索了一部分的场景可以实现TCO平衡,不需要任何补贴,但是对使用的要求有一个比较大的特性,一定是高频倒短的,因为单程可能只有七八十公里,往返150公里左右,一天运行要450公里以上才能达到平衡。现在在这种情况下,我们已经跑出了商业模式,现在正在大量推广。
  在中长途中,燃料电池是比较好的解决方案,这取决于它的效率、续航、成本。从目前的情况看,我们还没有找到一个特别好的解决方案,能够实现TCO的平衡。越是干线物流,做起来挑战越大,因为本身传统车辆的能耗水平现在就比较低,我们要做到平衡,比如做到六公斤以内,才能满足,这个挑战非常大。但是在支线上我们认为是有机会的,三五百公里还是比较好的,18吨的物流车如果可以做到四五公斤的水平,成本上略比柴油车运营商高一些,争取能够拉平。
  基于这些场景,从福田的角度也是全面布局了新能源的产品,三条线路都做了系统安排,纯电动现在是大力发展,作为商业化推广。混动现在这些产品上也是按照商业化模式来做的。燃料电池初期来讲,更多是做运营,现在运营成熟度比较高的,特别是像公交车、大巴车,现在运行的效果还是比较好的,基本上公交车能耗,燃料消耗的成本跟传统车可以做到持平。
  自动驾驶,福田也是国内做得比较早的,我们在2016年就发布了1.0版本无人驾驶车辆,在2018年拿到了国内第一张商用车的牌照,同时,重卡队列行驶持续做了两年多时间,现在还在陆续做,可能在今年,在雄安新区可能会做一条线路的示范运营。
  我们预计在2025年左右,商用车在半封闭状态下的无人驾驶应该可以做到商业化运营的需求。
  当然,从整个发展角度来讲,现在我们还有很多机会和挑战,机会来讲,从新能源的角度来讲,不管是城市的限行还是我们对排放的要求,等等,都推动着我们新能源商用车的应用。
  我们的挑战在哪里?
  第一,纯电动方面,现在电池的寿命还没有办法做到跟我们车辆等寿命,成本下降的预期还没有这么快,还需要优化。第二,纯电动现在在环境适应上还是有一些欠缺,现在我们在新疆,在做山区里面做重卡的低温测试。为了电池的保温,一个晚上要消耗8%的电量,对于冬季影响还是比较大的。
  燃料电池,目前在一些关键技术上还没有完全自主化,成本还是比较高及寿命短的问题。
  智能化我们认为更多是车规级的传感器和控制器,我们自主发展需要加快。
  标准方面,换电目前还没有形成标准体系,这部分需要加快,未来我们在行业里面不需要每一家有自己的标准体系,而是行业有一个标准体系。
  燃料电池方面,氢能标准体系仍然不完善,需进一步细化;同时燃料电池汽车检验管理机制也不健全,尚待完善。
  配套设施方面,充电设施现在已经很广泛了,但是对于商用车来讲,特别是高压来讲,城市里面这部分布局是比较少的,这也是制约我们商用车发展的一个比较关键的因素。
  燃料电池方面,一个是站现在建设得比较慢,各地方现在审批还是比较慢。另一个,优质廉价的氢气供应体系没有形成,这是比较大的挑战。
  智能网联方面,现在适合于它的应用场景及一些相关的标准法规现在还急需健全,目前阶段来讲,更多还是在封闭的场景下示范应用。
  我的报告到这儿,谢谢各位!
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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