2020年新能源汽车市场在疫情压力下表现仍然活跃，实现年销136.7万辆，创历史新高。回顾2020，展望2021，以“新发展格局与汽车产业变革”为主题的2021中国电动汽车百人会论坛在1月15-17日于北京举行。

清华大学车辆与运载学院院长 李建秋

　　活动现场，清华大学车辆与运载学院院长 李建秋发表了演讲，主要观点如下：

　　1、分布式驱动与集中驱动电动化是未来的趋势。

　　2、针对重卡的换电系统，重卡换电系统对于续航短的重载车辆更有意义。

　　3、针对我们国家物流的主力，长途重载商用车领域，比较理想的解决方案是氢燃料电池动力系统。

　　4、 氢能燃料电池技术在商用车尤其重卡上面应用，仍然面临两个挑战，一个挑战是来自于储氢方面的挑战，储氢系统的密度和储氢系统的成本。二是燃料电池的挑战，它的耐久性和功率密度，和燃料电池的成本。

　　5、到2025年，氢能燃料电池技术在重卡上的运用基本能实现。

　　以下为演讲实录：

　　尊敬的各位专家，各位线上的朋友们，大家下午好!

　　非常高兴有这个机会能够做一个商用车，尤其是在电动化方面的研发进展，我争取按照主持人的要求，15分钟把这个报告讲完。

　　我将介绍三个方面的主要内容。

　　首先，电动化第一个对象就是怎样在电动化这一块儿做出我们的特色，主要是比较分布式驱动与集中驱动的优势和未来的发展方向。

　　第二块，针对重卡的换电系统，纯电换电系统做一个简单的介绍。

　　第三块，针对我们国家物流的主力，长途重载商用车领域，比较理想的解决方案是什么，我们也做一个分析。

　　首先看第一部分，电动、电动，首先是电机驱动，但是电机怎样驱动，重型车辆比较重，有分布式驱动，也有集中驱动，分布式驱动又分了四种，轮毂电机，不带减速器的，也有轮毂电机带减速器的，还有轮边电机的方案。

　　目前全球范围内来讲，这五种方案都有人在研究，而且都有人在做相关的产品，发展还是非常丰富的。

　　以前传统机械的动力往往是梯形的驱动结构，发动机、变速箱、传动轴，两个驱动桥，电动化以后，也有用这样贯穿桥的方式，这样整个系统的成本能够低一些，但是我们更追求创新、效率更高的做法。

　　所以，我们就对国内外做了很多的分析，大家可以看到，有轮毂电机直接驱动的，也有带轮边减速器的，我们通常说的电动轮的方案，也有两极减速，轮边驱动的方案，比如说ZF-AVE130，这是结构参数，整个桥的重量。

　　也有直接把电机通过传动轴传到轮边的方案，轮边还是传统的结构，电机取代原来中央桥的位置，这个现在也有不少的方案。

　　最普通的是这种方案，传统的集中驱动的方案，但是大家可以看到，电机输出端到最后的轮边，综合效率大概是80%几。

　　我们认为这个效率偏低了，而且传统的机械传动没有特别大的灵活性。

　　所以改进的方向是什么呢?就是简化传动系统，同时利用电驱来提高效率，减轻重量，节省空间，这里面也有不同的配置，比如说Axle Tech，他们做的是双电机的方案。

　　也有因为梯形的动力传动方式必须要用上齿轮，锥齿轮，能不能把锥齿轮去掉呢?高速阶段它的效率不是很高，因此就出现了同轴布置的方案。

　　还有干脆用电动轮的方案，我们也对国内外电动轮的方案做了综述，这里提出两种比较有特色的，或者说代表将来真正的电动桥发展的方向。

　　一种是集中驱动的方案，就是上面的这张图，左右各有两个小的电机，这个电机的转速可以高一些，通过轮边减速，轮边跟传统的机械，包括悬架，制动都是一样的。目前根据我们电机的水平，这个桥壳，把电机放在桥壳里面，这个桥壳的尺寸跟传统的驱动桥的尺寸重量也都差不多。

　　当然还有一种更革命的做法，就是下面这张图，直接把这个电机也做在轮毂里面，变成轮毂电机驱动的电动桥，但是就要占用原有的空间，整个系统必须重新设计。这样的方案能不能可行呢?我们就来探索这样的方案。我们做了一个电动轮的原型，参数是这样的。

　　如果我们做到了一级减速，传动效率是比较高的，同时重量也比较轻，整个成本在批量状态下，也能降得比较低，所以我们认为，将来没准轮边驱动，或者是轮毂驱动的电动桥，把这个桥的效率提高，将来可能会是一种发展的方向和趋势。

　　这个我们做了一个样车，这是桥的照片，整个中间的承载桥，加上两边的电机和减速器大概是800公斤的重量，跟传统集中驱动的优势还是很明显的，一是重量轻了，二是效率高了。这是我们做的样车，跟福田一起，分别研发了35吨级载货车和49吨级物流车。

　　最近我们也做了一个，将来可以针对公交车，18米的公交车有驱动桥，也有转向桥，也有转向驱动桥，能不能针对转向驱动桥做成电动轮的方案呢?我们也做了，现在能够把所有的自动、承重、驱动都放在轮网里面，这个我们现在已经有一个客户在试装。能够做到一万牛米，整个电动轮的重量是200公斤左右，重量是比较轻的，对于簧下质量慢慢已经不敏感了，用的是盘式的制动器，电动轮本身的关键零部件，包括电机，包括减速器的结构，都做了相关的研究和探索。我们也对电动轮的效率进行了测试，总的来说，现在研发的进展还是比较顺利的。

　　电动轮之后，要对整车的控制进行优化，控制策略跟原来也不一样了，比如说要有电子差矩控制这些工作，整个动力系统跟智能化控制结合在一起，就变成这样一个分层的架构。总之，电驱这一块儿，电动轮相应的技术会得到更大的发展。

　　第二部分，有一些续航短的重载车辆特别适合纯电动，我们调研了各家的整车企业，纯电动带来的问题是什么?电池的成本比较高，充电需要的时间比较长，所以我们提出了一个问题，能不能换电，这是我们换电的思路，这样我们就做了一个换电的重卡和换电站，现在也建立了换电的联盟，我们正在推广应用这套东西，将来它在城市的建筑车辆，就是市内运行方面非常有市场。

　　第三，解决省际物流，我们国家重卡最重要的是经济的命脉，一般800到1000公里重载的长途物流对应的排放、油耗、二氧化碳排放都是比较高的，我们有没有比较好的解决方案。

　　目前国内外大家可以看到，各家都陆续推出了这样的牵引车的燃料电池动力系统，我们也对这一块儿进行了相关的分析和论证，认为在重载领域，氢燃料电池还是有他的优势的。尤其是在发动机的技术，燃料电池发动机技术慢慢成熟的情况底下，包括我们的，也包括国内有很多家企业在这些方面，大家陆续开始把燃料电池往重卡方向应用。

　　氢能燃料电池技术在商用车尤其重卡上面应用，仍然面临两个挑战。

　　一个挑战是来自于储氢方面的挑战，储氢系统的密度和储氢系统的成本。

　　二是燃料电池的挑战，它的耐久性和功率密度，和燃料电池的成本。

　　我们认为将来真正面对长途重载领域能够应用的，应该达到这样的指标，我们现在跟这个指标差多少呢?大概差五年的时间，也就是到2025年，这些问题基本上能够解决，所以我们也做了一个发展的路线，到2025年，电堆的功率密度应该能做到5-6千瓦/升，成本随着批量的增加，会降到1000块钱一千瓦。

　　这相当于200千瓦重卡的燃料电池发动机，发动机本身不到20万，比如说我们大概是16万左右，800块钱一个千瓦，加上液氢储氢系统，它的成本实际上跟LNG的成本是差不多的，一个1000L的LNG的系统是三万多块钱，我们能做到五万块钱的液氢系统，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，在柴油动力和纯电动动力的情况底下，不论是现在，还是将来，重量都是最轻的，就是运输效率会提高。

　　所以因为这个原因，我们也跟福田一起合作，在研发35吨和49吨的重卡，这里面就有不同的版本，有采用高压气氢储氢的方案，也有液氢储氢的方案。我们学校重点是面向未来，所以我们就探索采用液氢储氢的方案。

　　两个500L的氢气瓶能够装60公斤左右的液氢，按照30吨级的重卡百公里的耗氢量应该是7公斤到8公斤左右，所以60公斤就能够跑五六百公里，是没有问题的，匀速的情况下，能超过800公里。这个配置就能够比较好地满足将来长途物流的方案。

　　去年9月8号，我们发布了液氢电动轮的重卡，把三项技术整合在一起，大功率的燃料电池发动机，液氢的储氢系统，再加上电动轮的电驱动桥。这个我们已经做出了样车，正在调试。

　　将来随着燃料电池系统的效率提高和驱动系统效率的提高，我这儿给大家算了一下，按照风阻系数0.55的情况下，36吨的重载车辆按照100公里/小时，它的氢耗应该是七点几公斤，这就可以大幅度降低氢耗。

　　还有一个版本，因为最近我们有一家企业推出了风阻系数是0.37的重卡，把风阻系数降下来，大家可以看到，再过五年左右，到2025年，燃料电池的系统效率可以做到60%，这是在部分符合的情况底下，如果按照这个来算，百公里耗氢量进入6公斤以内，燃料的成本就会显著的降低，这是我们将来发展的一个方向。

　　我认为这三个技术结合，会是未来商用车的发展的重要方向，我的报告就到这里，谢谢大家。