李建秋！电动化、“氢化”是商用车未来发展的大趋势

2020年1月15日，以“发展新格局与汽车产业转型”为主题的第七届中国电动汽车大会百强论坛（）开幕”。

会议将于1月15日至17日举行。

大会主题将围绕“新发展格局与汽车产业转型”。

为期3天的会议期间，将举办2场高层论坛和7场主题论坛。

2019年1月17日，商用车活动上，清华大学车辆与运输学院李建秋院长、教授发表演讲。

以下为演讲内容： 　　 “我从三个方面介绍一下主要内容。

第一，电气化的第一个目标是如何在电气化上做出我们的特色，主要是比较分布式驱动和集中式驱动。

优势及未来发展方向。

第二部分是对重卡电池更换系统的简单介绍。

第三部分非常适合长途重型商用车领域，这是我国物流的主力军。

解决办法是什么？我们也来分析一下。

　　我们先看第一部分，电动，电动，首先是电机驱动，但是电机怎么驱动呢？重型车辆比较重，有分布式驱动、集中式驱动、分布式驱动。

驱动器有四种类型：不带减速器的轮毂电机、带减速器的轮毂电机和轮毂电机解决方案。

　　 目前，这五种解决方案正在全球范围内进行研究。

，而且还有人做相关产品，发展还是很丰富的。

过去，传统机械的动力往往是梯形驱动结构，包括发动机、变速箱、传动轴、两根驱动桥。

电气化之后，这样的贯通轴也有用处。

这样，整个系统的成本可以更低，但我们追求创新、更高效的方法。

因此，我们在国内外做了很多分析。

正如你所看到的，有一些是由轮毂电机直接驱动的。

对于带有轮边减速器的，我们通常会参考电动轮解决方案。

还有两极减速和轮驱动解决方案，例如 ZF-AVE。

这是整个桥的结构参数和重量。

也有直接传递电机的选项。

传动轴传递至轮缘。

轮缘依然采用传统结构，电机取代了原来中央桥的位置。

现在有很多解决方案。

最常见的就是这种方案，就是传统的中心化驱动，但是大家都可以做。

可以看出，从电机输出端到最终轮缘的整体效率约为80%。

我们认为这个效率低，而且传统的机械传动没有很大的灵活性，那么改进的方向是什么？为简化传动系统，还采用电力驱动，以提高效率、减轻重量、节省空间。

也有不同的配置。

例如，Axle Tech 就有双电机解决方案。

　　也是因为梯形动力传输方式必须使用齿轮和锥齿轮。

锥齿轮可以拆吗？在高速阶段其效率并不是很高，因此同轴布置方案应运而生。

　　还有一个计划是简单地使用电动轮。

我们也对国内外的电动轮计划进行了回顾。

这里我们提出两个比较有特色的，或者说代表了未来电动车桥真正的发展方向。

一种是集中驱动方案，如上图所示。

左右各有两个小电机。

该电机的速度可以更高。

它通过车轮减速。

车轮与传统机械进行通信，包括悬架和制动。

全部都一样。

目前，根据我们电机的水平，桥壳，将电机放在桥壳内，其尺寸和重量与传统驱动桥相似。

　　当然还有更革命性的做法，就是下图。

电机直接内置于轮毂内，成为由轮毂电机驱动的电桥。

然而，它会占用原来的空间，整个系统必须重新设计。

设计。

这样的解决方案可行吗？我们来探讨一下这样的解决方案。

我们做了一个电动轮的原型，参数如下。

　　如果实现一级减速，传动效率会比较高，重量也会比较轻。

批量模式下整个成本也可以降到比较低，所以我们认为未来可能会有轮驱动，或者轮毂驱动的电桥，通过提高这种效率，可能会成为未来的一个发展方向和趋势。

轴。

　　我们制作了这辆车的原型。

这是这座桥的照片。

整个中间的承重桥，加上两侧的电机和减速机，重约公斤。

与传统的集中式驱动相比具有明显的优势。

一是重量较轻，二是效率高。

这是我们制作的原型。

我们与福田汽车分别开发了35吨货车和49吨物流车。

　　我们最近也做了一个，以后可以用于公交车。

18米客车有驱动桥、转向桥、转向驱动桥。

我们可以为转向驱动桥制作电动轮解决方案吗？我们也完成了，现在我们可以把所有的自动、承载、驱动部件都放到轮网??上了。

我们已经有一位客户尝试安装此软件。

可以达到10,000牛米。

整个电动轮的重量约为公斤。

它相对较轻，并且逐渐对非簧载质量变得不敏感。

它使用盘式制动器，这是电动轮本身的关键部件。

包括电机和减速机的结构，都做了相关的研究和探索。

我们还测试了电动轮的效率。

总体来说，目前的开发进度还是比较顺利的。

　　电动轮之后，整车的控制需要优化，控制策略与原来不同。

比如需要电子差动扭矩控制，整个动力系统与智能控制相结合，成为这样的分层架构。

总之，在电力驱动领域，电动轮的相应技术将会得到更大的发展。

　　第二部分，有一些续航时间较短的重型车辆，特别适合纯电动汽车。

我们调查了多家汽车公司。

纯电动汽车带来哪些问题？电池的成本比较高，充电所需的时间也比较长。

长了，所以我们提出一个问题，是否可以更换电池。

这就是我们换电池的想法。

这样我们就搭建了一个重卡和换电站进行换电。

现在我们也成立了换电联盟，我们正在推广这个应用。

未来在城市建设车辆，也就是城市运营中，会非常有市场。

　　第三，解决省际物流，我国重卡最重要的是经济的命脉。

一般来说，重载达1000公里的长途物流的排放、油耗、二氧化碳排放量都比较高。

我们还有更好的吗？解决方案？目前国内外大家都可以看到，各家公司已经陆续推出了此类拖拉机燃料电池动力系统。

我们也针对这个问题进行了相关分析和论证，认为在重载领域，氢燃料电池还是有其优势的。

特别是随着发动机技术和燃料电池发动机技术逐渐成熟，包括我们和国内很多企业在这些方面，大家都开始往重卡方向应用燃料电池。

　　氢燃料电池技术在商用车尤其是重型卡车上的应用仍面临两大挑战。

其中一项挑战是储氢的挑战、储氢系统的密度和储氢系统的成本。

第二个是燃料电池的挑战，它的耐用性和功率密度，以及燃料电池的成本。

我们相信，未来真正能够应用在长途重载领域的应该达到这样一个指标。

我们现在离这个指标还有多远？差别会是五年左右，也就是到了一年，这些问题基本上就可以解决了，所以我们也做了一个发展路线。

到2020年，电堆的功率密度应达到5-6千瓦/升。

随着批量增加，成本将下降至每千瓦1000元，相当于千瓦重卡的燃料电池。

发动机本身不到20万元。

比如我们的每千瓦16万元左右。

有了液氢储存系统，它的成本实际上和LNG的成本差不多。

一套LNG系统需要3万多块钱，我们可以建设一套液氢系统需要5万块钱。

这样的话，无论是我们的分析还是AVL的分析结果，燃料电池动力系统的成本都介于柴油动力和纯电力之间。

在这种情况下，无论是现在还是将来，重量都会是最轻的，这意味着运输效率将会提高。

　　所以为此我们也在和福田合作开发35吨和49吨重卡。

有不同的版本，包括高压气态氢存储解决方案和液态氢存储解决方案。

。

我们学校的重点是面向未来，所以我们正在探索利用液氢来储存氢气的解决方案。

两个L的氢气瓶可容纳约60公斤液态氢。

按照30吨重卡每百公里的氢气消耗量来说，应该在7到8公斤左右，所以60公斤可以跑五到六百公里，是没有问题的。

，匀速行驶时，可以超过公里。

这样的配置能够更好的满足未来的长途物流解决方案。

　　去年9月8日，我们发布了液氢电动轮重卡，集成了大功率燃料电池发动机、液氢存储系统、电动轮电驱动桥三大技术。

我们已经制作了这款车的样车，正在调试中。

　　未来随着燃料电池系统效率和驱动系统效率的提高，我给你算一下。

按照风阻系数0.55，36吨重型汽车的氢耗量以公里每小时计算。

应该是几公斤，可以明显减少氢气的消耗。

　　还有一个版本，因为最近我们有一家公司推出了一款风阻系数为0.37的重卡。

通过降低风阻系数，可以看到大约五年的时间，到了年，燃料电池系统的效率可以达到60%，这是部分一致的。

如果以此计算，百公里氢耗将在6公斤以内，燃油成本将大幅降低。

这是我们未来的发展方向之一。

我认为这三种技术的结合将是未来商用车发展的一个重要方向。

我的报告到此结束，谢谢大家。