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【EVS34专家系列访谈】华南理工大学袁伟教授:突破安全等核心技术,是电动汽车产业可持续发展的关键
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由世界电动车协会、亚太电动车协会和中国电工技术学会共同主办的、以“奔向智慧电动出行”为主题的“第三十四届世界电动车大会暨展览会(EVS34)”将于2021年6月25—28日在南京举行,届时来自世界各地政府、企业和学术机构的领导和精英们都将齐聚一堂,共同探讨纯电动、混合动力车和燃料电池汽车及核心零部件领域的前瞻性政策、先进技术、杰出市场成就及创新发展趋势,等等。

 

 

当前,汽车的电动化已成为领跑汽车技术发展的新特征和新方向。随着新能源、人工智能、5G、区块链等技术的发展,电动汽车发展也驶入快车道,各类技术日新月异,产业蓬勃发展,以电动汽车为主的造车新势力不断涌现。在能源革命与数字革命相融并进的当下,如何确保电动汽车的可持续发展呢?EVS34国际程序委员会委员、华南理工大学机械与汽车工程学院教授袁伟认为,动力电池的安全性、三电系统匹配的高效性以及充电的快速便捷性等关键技术的突破将是重中之重。

        EVS34工作组:作为EVS34国际程序委员会的一员,及EVS34“储能前沿交叉”(Frontiers and Interdisciplines of Energy Storage)分会场主席和召集人,您对EVS有着什么样的看法?对于2021年在中国举行的EVS34又有着怎样的期待?

        袁伟:已有51年历史的EVS系列是全球规模最大、规格最高的电动汽车界盛会,具有非常高的影响力,堪称业界风向标,为从事电动车行业、关心电动车发展的人士提供了绝佳的交流平台,也为汽车厂商等提供了最新技术展示的赛道。特别是在当前全球产业环境仍然受“新冠疫情”冲击和影响的背景下,如何提振信心、鼓舞士气、凝心聚力成为汽车人最关心的焦点。

        放眼世界,中国当前为疫情的控制作出了巨大贡献,效果也是非常好。EVS34放在中国举办十分合适,相信我国有条件也有能力办好这一届盛会,能够为国内外同行提供更加安全、高效的展示平台。EVS34大会及“储能前沿交叉”分会场热诚邀请各位专家、学者、技术骨干积极参加本次大会,并围绕电动汽车领域的国际学术前沿问题、国家重大需求及行业技术发展展开更深入地研讨和交流。我期待并相信,有大家的参与,电动汽车的明天会更好!

        EVS34工作组:在电动汽车相关技术日新月异的今天,您如何看待全球电动汽车行业的发展现状,其又面临着怎样的发展趋势与挑战?

        袁伟:目前,电动汽车在全球的发展可以说势头非常强劲,各大厂商不仅积极布局,而且都使出了看家本领,传统汽车制造企业在新一轮竞争中不仅面临着技术创新和产品迭代的挑战,也在市场上面临着汽车“后浪”们的挑战。

        在电动汽车市场“火爆”和“热闹”的背后,冷静思考一下,我认为要保障当前电动汽车的可持续发展,必须解决好动力电池的安全性、三电系统匹配的高效性以及充电的快速便捷性等关键问题,这些根本性问题就像传统汽车的发动机、变速箱、底盘等关键领域相关技术一样,这是打造高品质、高性能电动汽车的根本所在,这些技术抓手往往是消费者看不到的,但也是最体现技术水平的,也是“门槛”最高的。因此,在新一轮技术竞跑中,谁能够占领技术高地、掌握“杀手锏”技术,谁就能够在国际竞争中保持优势。

        EVS34工作组:与世界电动汽车发展水平相比,目前中国电动汽车发展态势如何?在全球电动汽车发展历程中,中国又扮演着怎样的角色?

        袁伟:中国目前是世界电动汽车的最大市场,潜力巨大,前景非常好,这是普遍共识。但也必须意识到:在高端电动汽车领域面临着技术创新力、品牌影响力等方面的不足,因此目前不能只追求产能,更要重视高质量发展。

        虽然这是一个需要长年累月积累的过程,但总体上我国已具备后发制人、弯道超车的条件,我们应该牢牢把握住“汽车电动革命”机遇,在动力电池、电机、车规级半导体/芯片、电子电气架构、智能感知与控制、人机交互等关键技术领域形成优势,构建完善的自主知识产权体系,建立标准,强化品牌和市场战略,培育高端专业化人才队伍,打通制约行业发展的技术“梗阻”,以科技带动电动汽车产业向高端高质量发展。

        EVS34工作组:随着电气化、数字化的加速发展,电动汽车市场将持续扩大。在电气汽车关键零部件需求持续增长的当下,电动汽车设备制造企业将迎来怎样的机遇与挑战,又该采取哪些有效措施以持续引领行业市场呢?

        袁伟:中国是制造大国,但还不是制造强国。汽车产业是制造业的重要分支,我国电动汽车产业的发展有强大的制造业基础做支撑,应该说具备了足够的产业条件,同时我们也有很好的配套政策,这是我们有信心和决心把电动汽车打造成强势产业的底气。目前国内几大汽车厂商的数字化、自动化和智能化制造水平其实都是非常高的。但是,电动汽车技术的发展必然带来汽车设计和制造的新范式,关键零部件的制造工艺很大程度上有别于传统汽车,应用场景的改变也使得相关零部件的设计被重新定义。未来汽车关键零部件的生产一定是向着工艺绿色化、材料轻质化、装配集成化、控制智能化的方向发展。

        《中国制造2025》提出了近中期阶段的发展目标,为下一个五年计划的实施提供了指针。与此同时,我们也必须意识到,当今世界技术的转型升级和产品的更新换代速度往往超乎我们的想象。有的技术今年可能还是PPT,明年就可能已经普及到用户。人工智能、物联网、大数据、区块链、5G、新能源与可再生能源、高效储能、智慧交通等技术与汽车融合的速度、深度和广度时刻都在刷新我们现有的认知。为消费者制造高性能、高安全、高颜值(外观设计也是制造能力的体现)的电动汽车始终是制造商努力追求的目标。

        我们再大胆想象一下,未来汽车不仅仅是一种交通工具,更可能在生活工作中成为一种多功能的、节能环保的、集运载、能源转换/补给、信息互联、数据共享、办公协同等能力于一体的“大玩具”。对于汽车制造企业,无论技术如何发展,都必须把核心科技掌握在手中,做好长期技术储备,降低“卡脖子”风险,才能确保企业在长期国际竞争中保持先进甚至占据引领地位。

        EVS34工作组:随着电动汽车示范应用和逐步普及,也陆续出现了一些电动汽车电池爆炸、起火、失控等重大安全问题,相关企业如何解决和应对?对于消费者而言如何做好安全防范?

        袁伟:我们屡次看到电动汽车发生安全事故,某种程度上也说明业界都非常关注电动汽车。电动汽车的“安全之问”一直是引发消费者忧虑的敏感话题。安全性是电动汽车必须提供的首要保障,离开安全谈创新都是毫无意义的。任何一辆汽车能够下线并且出售,都必然经过严格的安全检测,这条红线是肯定要绷紧的。

        但为什么仍然有安全事故发生,原因是非常多的。从感性的认知来看,安全本来就是相对的,再完美的汽车也不能说是100%安全,何况安全除了与车辆本身有关外,也与使用人和外部环境等因素有关,传统汽车也有因为安全问题而被召回的,所以这个问题就不做延伸解读了。

        对于电动汽车而言,目前发生的起火、爆炸等安全事故较多和动力电池的起火有关,还有一部分与内部线路、装置等有关。由于外部冲击、水浸、充电保护失效(过充)、高温过热等各类原因导致的动力电池胀裂、冒烟、燃烧、甚至爆炸是电动汽车起火事故发生的常见原因。长期以来,电池的安全设计都是电池制造商十分重视的问题,设计高安全性的电池,既要从基础材料(正负极、隔膜、电解液)抓起,也要从电池结构设计、组装工艺、电池管理(包括热管理)、系统集成、防火防护等多方面综合解决。

        我们常说的电池PACK其实就是一个非常复杂的系统工程,这里面体现的安全设计是重中之重。列举一个典型的案例:特斯拉曾将7000多个18650电池整合到一起并布置在汽车底盘,如果没有精妙的热设计和热失控预防策略,则不可能实现大规模的装车应用,也经受不住市场的长期检验。可见,打响“安全牌”已经成为当前电池厂商乃至主机厂争夺市场的重要抓手。

        随着行业需求的增大、技术的进步和竞争的加剧,市场有关电池技术的迭代也向着多样化以及技术化发展。不管是刀片电池、全固态电池、石墨烯电池,还是硅电池、锂金属电池等在追求更高性能、更长续航外,其安全性更是重点考量指标。此外,电池作为新能源汽车产业发展的核心推动力,已经不仅仅是单纯在储能、能量密度方面的竞争。对于相关技术的突破和大规模推广,如何更好地保证电池耐久、可靠、成本以及环保等问题,逐渐成为行业发展新的风向标。

        对于消费者而言,关注安全问题是完全可以理解的。首先,建议大家购车时选择主流厂商的车型,必要时可以留意一下其电池的供货商出自哪里。另外,保持良好的驾驶习惯和充电操作规范也十分必要,优先选择具有较好安全保障的充电设施。一旦发生起火事故,谨记确保生命安全是第一位的。这里需要强调的是,大多情况下动力电池从热失控到火灾发生都有一定的过程,给乘客逃生留下了一定的“窗口期”。从事故发生的概率来讲,电动汽车不失为十分安全的交通工具,消费者买车时不必有太多顾虑。

        EVS34工作组:自2019年5G技术商用以来,其在加速汽车产业智能化和网联化、为消费者提供更便捷用车生活的同时,汽车信息安全也逐渐显露出来,科研工作者和相关企业是否考虑这些前瞻性安全设计?

        袁伟:汽车的信息安全问题,特别是在汽车、交通等领域智能化和网联化已经势不可挡的形势下,汽车信息安全之于汽车企业,一如手机信息安全之于手机制造商,信息安全命题已经引起业界的广泛关注。

        从近年智能网联汽车信息安全标准法规发展轨迹来看,我国正在不断完善智能网联汽车信息安全相关的法律制度:出台了智能网联汽车信息安全相关的战略政策,正在建立健全智能网联汽车信息安全的协调机制,加强了智能网联汽车信息安全标准的国家统筹部署。由此可见,各大标准组织、相关联盟都在逐步推进汽车信息安全标准的制定工作。未来,研究人员也必然会投入更多力量研发面向汽车的信息安全技术,包括军转民技术的融合,都将致力于为电动汽车安全出行保驾护航。
 

 

个人简介:

   袁伟,男,华南理工大学机械与汽车工程学院教授、博士生导师。现任华南理工大学科技处副处长(挂职),机械制造及其自动化学科方向带头人。美国佐治亚理工学院先进电池创新中心高级访问学者。国家优秀青年科学基金获得者,广东省杰出青年科学基金获得者,华南理工大学首届校长基金最具科研潜质奖获得者。入选国家科技部中青年科技创新领军人才、广东省特支计划领军人才、广州市珠江科技新星等。现为“先进电动汽车电源及热控系统”广东省工程技术研究中心主任,“节能与新能源绿色制造”广东省工程技术研究中心常务副主任。兼任IEEE/PES中国区动力电池专委会常务理事(IEEE高级会员),中国电工学会电池专委会委员,中国仿真技术产业联盟理事,广东省大湾区新能源汽车产业技术创新联盟理事,Journal of Composites Science(MDPI)期刊编委,Advanced Fiber Materials(Springer Nature)期刊青年编委。国家自然科学基金、国家重点领域研发计划、国家科技奖励等评审专家。

主要学术科研成果:

    主要围绕新能源汽车、动力电池、氢能、先进储能、电池安全、高效热控技术等开展研究。迄今已在国内外高水平刊物期刊发表SCI索引论文120余篇(包括邀请综述7篇),入选ESI高被引论文3篇,其中1篇被评为“2010年中国百篇最具影响国际学术论文”。获授权国家发明专利20余件,PCT专利2件。主持(承担)国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省科技计划、广东省重点领域研发计划、广州市科技计划、企业委托项目等20余项。获得国家科技进步二等奖1项,广东省科技进步一等奖1项,广东省自然科学二等奖1项。

   袁伟
EVS34国际程序委员会委员
EVS34"储能前沿交叉"分会场主席

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