A. 新能源電氣化技術的發展
在中國汽車產業發展(泰達)國際論壇上,中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示中國應堅持純電動戰略,在此基礎上再推進混合動力和燃料電池汽車的發展。
中國電氣化的技術路線應該繼續堅持純電為導向,盡快形成平台化與模塊化,不要折騰。
500公里以內的乘用車,燃料電池與純電動相比沒有優勢
純電動車最大的風險就是電池的安全性,我國應盡快建立電動車的年檢制度
隨著補貼政策的退坡,雙積分制度的力度還不夠,可以借鑒國外變得燃油稅、碳稅等政策
2025年之前,家用的小型純電動車應該會實現與燃油車在全生命周期內的成本持平
全球新能源汽車技術路線的演變
對於未來汽車技術路線的演變,國際上的許多大車企都進行了不同的探索。
首先看豐田的技術路線是如何發展的。豐田有三個標志性的產品,從燃油車再到混合動力車,最後到燃料電池車,這三個產品都是具有劃時代意義、開時代先河的產品,這是一種發動機優先戰略。但是豐田也在不斷調整他的技術路線,在豐田的技術路線裡面,純電動的比例開始越來越大,未來豐田的路線是將電池、電機、電控作為基礎平台,以此平台為基礎來發展電動車型、混合動力車型。
特斯拉是純電動技術路線的典範,特斯拉曾於2016年在美國被評選為最受歡迎的汽車品牌,也是純電動技術路線優勢的凸顯。受他影響,整個國際汽車的發展都在往純電動方面轉型。
再來看日產的技術路線。日產在去年年底推出了E-power技術,這是以純電動為平台的一個串聯式混合動力。此外,他們又推出了以乙醇為燃料的增程式燃料電池汽車。
關於燃料電池和純電動誰更有優勢,政府之間也有研究。美國加州空氣資源委員會曾給出預測,2009年的數據顯示,燃料電池和純電動之間成本的平衡點在150公里,也就是說,150公里以上燃料電池會更有成本優勢,到了2016年,根據賓士公司的數據,這一數字變為350公里,也就是說現在350公里以上燃料電池的成本優勢才會凸顯。現代公司的數據則顯示,對於乘用車,這一數據接近500公里,商用車也在100公里左右。從這一點可以看出,鋰離子電池更適合取代汽油。
經過上述探索,未來全球新能源汽車的發展,純電動的技術路線會更合理、更適合。我們看到,新進入汽車行業的造車新勢力都採用的純電動路線,過去傳統車企多以燃油車混合動力燃料電池為主,現在也逐漸再向純電動靠攏。
中國應該走什麼樣的技術路線?
中國未來汽車發展的技術路線,既要融入國際主流,也要凸顯中國的特色和優勢。這取決於中國的交通體系。美國的公交、鐵路運輸不發達,主要以汽車為主;歐洲雖然有鐵路,但由於國土面積狹小,汽車就能滿足大部分使用需求。而中國的交通體系是點線面結構,大城市呈點狀分布,中間通過發達的高鐵線路相連,在廣大城鎮和農村區域中,電動自行車、電動三輪車的保有量已經非常巨大。所以我們必須在強化中國電動後交通總體優勢的特色的基礎上,來考慮電動汽車的技術路線,這也是2012年科技部工信部發布的純電驅動戰略。
這一戰略是以純電動為突破口,第一步是實現純電動的產業化,並將電池產業發展起來。然後再在純電動的基礎之上逐漸推進插電式混合動力。我們的混合動力和國外的混合動力不一樣,必須要能達到50公里的純電動里程還能叫插電混合動力,燃料電池也不是純燃料電池,電池裡面鋰離子電池的比重還是比較大的。在此基礎上,再推進與國際上相同的混合動力和燃料電池的發展,這是中國的技術路線。
目前這一戰略的初步實施已見成效。首先是動力電池的比能量大幅提升,而成本大幅下降。去年全球十大電池廠中,有七家來自中國。最開始我們發展的是磷酸鐵鋰電池,如果只用磷酸鐵鋰的電池來做電動車,那麼全生命周期的成本已經非常接近燃油車了。現在我們研發的三元鋰電池,擁有更高的比能量,但由於有些貴金屬、有色金屬的價格居高不下,三元鋰電池的價格目前也偏高。
在車型上,我們也逐步實現了「兩頭擠」的戰略,即從大型車、微型車入手,逐漸到中型主流車。現在電動大客車已經實現批量出口,公交已接近全電動化了,微型電動車也取得了巨大發展。如今市場的主流已經轉向中級主流轎車,續駛里程也在不斷提高,未來幾年中里程還會繼續提升,並且充電將會更加方便。在市場增長方面,純電動車型的市場增長非常明顯,這得益於財政補貼政策,但這也是我國首次在全球率先大規模導入高檔民用消費品。電動汽車是中國率先自己導入市場的,並有希望在今年達到年產100萬的規模。
在充電基礎設施方面,現在我們買電動車都要配私人充電樁,未來私人充電樁將做到一比一,屆時,私人在家或者公司慢充將成為主體,真正到公共充電樁快充的將佔少數。但現在的現狀是快充不快,慢充不慢。未來較為理想的狀態是,平時晚上或者工作的時候在家裡或單位充電,出去應急時在公共充電樁快充。
混合動力車型在今年得到了很大的提升,尤其是插電式混合動力。有人說這是因為插電式混合動力的補貼的退坡沒有這么明顯,但這其中也有原因是消費者對於插電式混合動力的接受度不斷提高,所以現在插電式混合動力供不應求。中國的混合動力路線應該怎麼走?純電動和燃油車之間,有各種各樣的技術路線都是混合動力路線,我們現在應該明確的是,多元化的技術路線如何尋找一體化,不要再天天變了,只會耗費人力物力。在電磁技術發展成熟的今天,完全沒必要糾結各種構型,應該統一化、平台化、模塊化。
最近燃料電池又熱了起來,特別是國家領導去日本考察之後,燃料電池的補貼也有所增加。但就技術本身而言,我們不能盲目跟風。以前賓士的難點,我們在做中國方案的時候,採取了燃料電池跟動力電池能量混合性進入,現在大家都接受了,得到了國際大公司的認可,所以我們不能盲目的跟隨,也需要有自己的思考。去年是燃料三化的元年,那麼在這個過程中,我們的技術應該逐步成熟,這是中國典型的商用車燃料電池,在今年商業化方面將取得進一步進展。去年年底,我國燃料電池車大概實現千輛,預計今年產量將會接近2000輛。但是這個量並不是越大越好,我們認為燃料電池推廣可能會更加合理。但是我們也要防止一些其他的現象出現,比如說重蹈純電動車發展的覆轍。對於中國燃料電池汽車的展望,2020年達1萬輛,2025年10萬輛,2030年100萬輛。
B. 2021中國汽車產業發展(泰達)國際論壇年度之聲成功召開
12月25日,中國汽車產業發展(泰達)國際論壇年度之聲在天津成功召開。本次會議由中國汽車技術研究中心有限公司、中國汽車工程學會、中國汽車工業協會、中國汽車報社聯合主辦,天津經濟技術開發區管理委員會特別支持,是泰達汽車論壇的年度收官盛會。以「融合與競爭——變革的力量」為主題,行業機構領導、汽車企業高層、行業專家總結了2021年產業發展,研判未來汽車產業變革趨勢,為助力汽車產業高質量發展提供智庫支持。會議由中國汽車技術研究中心有限公司黨委書記、董事長、總經理安鐵成主持,採用線下、線上協同辦會。新華社、央視在內的20餘家主流媒體對會議進行全程報道,線上累計觀看量超120萬人次。
定位為汽車行業高端智庫論壇,泰達汽車論壇已經走過了17載。經過持續打磨和不斷推陳出新,泰達汽車論壇始終緊扣汽車產業發展脈搏,通過泰達調研、年度之聲、專題峰會等持續性、系列化活動搭建了永不落幕的高端智庫平台,成為引領汽車產業發展的風向標。面向未來,泰達汽車論壇將持續發揮行業智庫引領作用,研判戰略大勢,凝聚業界共識,助力汽車產業可持續高質量發展。
C. 同濟大學余卓平:汽車變革時代有眾多關鍵零部件技術急需突破
同濟大學教授、國家智能型新能源汽車協同創新中心主任余卓平
2021年9月3日-5日,由中國汽車技術研究中心有限公司、中國汽車工程學會、中國汽車工業協會、中國汽車報社聯合主辦,天津經濟技術開發區管理委員會特別支持,日本汽車工業協會、德國汽車工業協會聯合協辦的第十七屆中國汽車產業發展(泰達)國際論壇(以下簡稱泰達汽車論壇)在天津市濱海新區召開。本屆論壇圍繞「融合?創新?綠色」的年度主題,聚焦行業熱點話題展開研討。
在9月4日 「高端對話:構築安全穩定的汽車產業鏈供應鏈」中,同濟大學教授、國家智能型新能源汽車協同創新中心主任余卓平發表了題為「汽車變革時代急需產業化突破的汽車零部件關鍵技術」的演講。
在演講中余卓平表示,未來新能源汽車要獲得長足發展,仍需在動力系統,尤其是分布式驅動、增程式、燃料電池和車路協同。
在余卓平看來,分布式驅動是電動化和智能化最佳的結合;增程式是解決里程焦慮的最佳方式;大功率、長距離的汽車工具將來一定走燃料電池道路。至於車路協同,單車智能並不可靠,有智能的車也必須有智能的路,也必須有智能的指揮樞紐。
以下為演講實錄:
各位來賓大家下午好,非常高興能夠在泰達論壇有機會談一談大變革時代,我個人圍繞急需產業化突破的幾個關鍵技術,大變革時代就不展開了,前面會長報告專門把大變革講了一下,電動化、智能化、共享化未來。
大變革帶來產業鏈的變化,大家可以看到,實際上我們一直講彎道超車,應該說新能源汽車的跨越式發展確實給我們國家帶來了機會,大家可以看到電動汽車領域一半的產量在中國,一半的市場在中國,而且這個鏈條帶出來的電池產業、電驅動產業都在國際上牢牢占據一席之地。剛才董會長講往高端走,在新能源裡面都有充分的體現。
但是我們講電動化,下一步還要突破的技術在哪裡?
第一我會把思維重新從電池裡面跳躍到驅動,我一直認為實際上動力系統一直是汽車的核心,我們以前電動汽車是電池受到制約,現在電池應該跨過這一步了,下一步電池仍然會繼續發展,但是我認為下一步我們應該把目光聚焦到動力系統上來。我個人認為分布式驅動是電動產業值得大家關注的,第二個我個人一直認為,電動汽車多備電池不是未來的方向,所以插電增程混動是值得大家關注的,怎麼搞一個增程器要關注。
分布式驅動是電動化和智能化最佳的結合,實際上我們講智能化裡面操作控制是核心,而分布式驅動的操作控制可能是最完美的。分布式電驅動系統將來是新能源汽車的前沿關鍵技術,從現在電動輪的發展來看,大家可以看到在不斷的突破,目前我們的密度已經能夠達到每公斤兩個多千瓦,並且在不斷進步。當然這還不夠,還需要大家進一步關注。從它的好處上來講,首先第一個大家可以看到,現在的智能汽車都在說我要管制環境、雷達、攝像頭等等,但是實質上我們開車除了眼睛感知環境,我們的所謂手感、路感也是開車很關鍵的東西。
目前互聯網企業開始介入並推動智能汽車發展,我認為他們對智能汽車是理解不深,汽車行業應該看到未來的感知是什麼呢,我們要感知路面,汽車跑在什麼路上,會不會打滑,會不會出現極限工況是最關鍵的。電動輪知道電機的力矩,輸出是什麼,就是轉送。什麼是未知的呢?我在什麼路上是未知的,用這樣理論估計在什麼樣的路上。我們講分布式驅動一大好處就是能夠精確感知路面。第二汽車運動狀態能夠很准確感知,包括我們講動力學的關鍵的東西,實際上通過這些力已知、運動已知做一個很准確的估計。在這樣一個前提下,大家可以看到汽車行駛動力學通過分布式驅動,將得到全面的改善。第一跟傳統的防滑技術相比,未來分布式驅動有可能做到根本就不會滑,就是知道什麼樣的路面,我力矩又可以控制,不會把力矩超出路面。甚至將來的防滑和防爆都會發生根本性質的變化,穩定性控制也是一樣,現在我們的實驗表明,分布式驅動全面壓倒用液壓制動控制行駛動力學,在防滑還有操作穩定性方面的控制。還有一個操作性的控制,現在的動力學控制裡面,頻繁的打方向盤,這是一個在特定工況下面經常發生的事情,如果四個輪子都能夠控制力矩,實際上相當於轉向控制能夠明顯改善方向盤的調整,確實一系列的優勢使得分布式驅動需要大家高度關注,突破電動輪技術是電動化明顯的改善和突破。
第二個要談談增程器,從400到600,現在要超過1000。作為電動汽車續航里程,這個口號隱含的東西是汽車工程師長期想克服的缺點,輕量化。輕量化是一個很重要的方向,現在為了所謂的續航里程,大家都沒有輕量化的概念了。當年輕量化要輕十公斤非常困難,現在一重就是幾百公斤,這個是不是方向。現在90%出行一天在五六十公里以下,如果說一百公里那可以說95%的出行在一百公里以下。為了一百公里以下,所謂的續航里程,你為什麼要背兩個那麼大的包袱呢,那就是有里程擔憂,我認為增程的辦法是最好的辦法。背一個小娃娃在身上,解決長續航里程。我的建議配20度電,保證每天基本就是純電動,一旦有長續航增程,增程有三種可能,第一種可以配充電寶,我跟東風提出過,他們也試探過,十幾度的充電寶跑上一段里程到下一段里程可以繼續跑下去。第二就是小的增程器,你現在如果能夠優化出一個專用的發動機出來做增程器,那是我們發動機行業急需乾的事。三十千瓦左右的增程器,現在還沒有這么好的增程器,現在非常迫切的需要,甚至燃料電池發展好,燃料電池也是一個增程器,這不就通用了。
現在大家不要把純電動和混合動力對立起來,在這個點上大家可以看到,非常和諧的在一起。所以從成本來講,大家可以看到,背一網路電和增程器價錢存在很大一塊空間差異,至少在四萬左右的成本空間。從新標桿來講,實際上我說混合動力返璞歸真。日產推出的E-power,這個就是非常簡單的混合動力技術,比豐田結構簡單的多,效果差不多,價格也就便宜的多。所以日產這個E-power在日本賣的非常好,我們東風要把這個技術作為新能源主流技術推,我們不是純混合動力,我們建議把電池放大一點,讓大家90%的工況就是純電動,就是解決國家新能源的問題了,所以這個是新的標桿,技術指標不打開講。我們在技術上探討,如何把增程插電技術往新的方向推進,我們開發出來的一系列指標也非常好。所以第二個就是增程器希望咱們這個行業要高度的關注,未來沒有國家補貼以後,不受影響,我們注意到市場能夠接受好的技術,我認為這個增程器將來一定是市場能夠接受的好的技術。
第三個我要談談燃料電池,燃料電池一直有很大的爭議,大家不斷的探討,我們跳出企業來看一看,可能把燃料電池汽車發展看的更清楚。今天第一個報告,現在來看碳中和這個目標形成共識,但是要實現這個碳中和,大家都知道人員一定要轉型,人員轉型是往哪個方向轉,低碳能源、無碳能源,可再生能源,可再生能源大規模推動離不開氫氣,現在可再生能源最難點實際上上不了電網,現在風力發電、光伏發電最大的問題是給不了路條,國家電網說,因為電不可存儲,來源不穩定不能這樣拚命發出來。所以未來發展就開始將目光集中到氫能源,如果把氫作為中間介質,上的了網的電上網,上不了的可以制氫儲存,現在氫成為下一輪能源革命的非常重要的一個焦點。在這個前提下,回過頭來如果氫發展,就像石油發展以後有了汽油,有了柴油,內燃機就發展起來了。如果氫能一旦發展起來,燃料電池一定會發展起來。從這一點上燃料電池可以看到這幾年隨著氫能共識越來越聚焦,大家可以看到加氫站的建設也穩步的在發展。
在碳中和的目標下,我們國家最近剛剛做了一個估計,到2060年大概氫的產量達到1.3億噸,其中1億噸來自可再生能源。大概4000萬噸可能在交通業裡面,所以氫能工業交通不是大頭,真正還是在工業界,工業界合成氨、甲醇都是用高碳氫氣製造出來,未來一定會轉換成綠色氫氣做化工業產品,化工業將來佔三分之二,四千萬噸在我們交通領域,然後從脫碳可以看到,四千萬噸在交通,大概八千萬噸在我們的工業領域。另外還有一個很重要,有沒有這么多的資源,讓我們算了一下,可再生能源如果拿出5%-10%以來,一億噸的制備,資源足夠,一點問題沒有。成本大家擔心,實際上未來發展可再生能源的電,最近關注過國際上的發展,國際上發展大概一度電在光伏的產業招標裡面,大概是一毛錢一度電,我們現在只要是兩毛錢一度電以下,未來氫氣價格基本上可以做到現在煤制氫價格圈子,所以從成本上來講,未來發展也是可以接受的。國家在一系列政策裡面,現在正在推動氫能產業發展,推動燃料電池汽車發展。
從使用場景來講,一定是大功率、長距離的汽車工具將來一定走燃料電池道路。我們這一輪的示範城市重點放在商用車推廣上,我們現在向豐田最好的技術看齊,大概一年多一點的時間。整個燃料電池自主率來看,除去個別的材料領域的關鍵點以外,我們基本講自主率非常高。如果乘用車領域是網約車,現在城市公園是綠肺,如果兩千輛車相當於一個大綠肺,燃料電池未來還是值得高度關注的,現在科技部司長介紹「十四五」重點推動燃料電池發展。當然一系列卡脖子的東西,大家可以看到可靠性、耐久性系統,還有車載儲氫系統,等等這些東西還需要進一步突破,還需要把價格成本降下來,這是我們在燃料電池領域的觀點。
最後談談對於智能化需要突破的技術觀點,我現在個人認為,這個技術光從車上也是解決不了的,就像燃料電池從車上看不清楚,必須看到氫能產業的發展,現在智能化如果跳開整個大交通系統來看,只看車的智能化,我覺得會走入誤區。汽車發展是一個機械產品,進入電子化以後是機電產品,現在是新能源產品,再下一代實際上就是智能網聯產品。智能網聯產品的目的要萬物相聯,就不能光在車上面,現在汽車的定義環境感知、還有控制操作系統,為什麼現在新勢力這么多,因為只有最後的車輛控制系統,這是我們汽車本行一直乾的,這個環境感知人工智慧原來都不是汽車界乾的,所以新勢力在這兩塊很強,自然而然也可以去做汽車了。
現在應該來講,現在的定義是這樣的,從車的角度我們定義5級的智能度,這個未來都應該要改變,因為這是從車來定義的,不是從系統來定義的。現在提出了很多的時間的實現表,現在私下很多人也在講,如果光從車角度去看,真正無人駕駛還是任重道遠,還有很長的一段時間。
現在有些車廠都推出他們所謂的量產的產品,但是實際上大家也看到,由於技術還沒有完全成熟到那種程度,無論是特斯拉還是有些新勢力,都面臨一些在使用過程中出現的問題,所以現在我們講面臨的挑戰就是因為主流的方案是盯著單車智能,單車智能現在問題在哪?第一我們講短期覆蓋不了那麼多的場景和功能,現在要覆蓋那麼多的場景和功能不大可能,所以才會出現這么多的事故。第二環境感知,感知不到那麼多你看不見的東西,感知也是有局限性,車路一體的感知可能更豐富。再一個就是深度學習,現在實際上理論由於要跑車,要多積累數據,多積累數據能夠積累到深度學習形成,這是一個誤區,如果按照這樣去算,說你積累這些數據,將來要四百年,四百年才能夠解決場景的問題,所以這個深度學習也面臨非常大的挑戰。再一個我個人的觀點,這裡面講現在交通系統裡面每一輛車都有指揮大腦,那指揮者太多效率是很難提高的,所以是需要指揮官。有警察的時候大家覺得交通體系順暢,但是沒有那麼多警察。現在單車決策很難提高整體交通效力,未來要解決方案,實際上需要車路雲一體解決這個問題。
這裡面我們講整個系統上來講,有智能的車也必須有智能的路,也必須有智能的指揮樞紐。交通部在去年發布一個國家的交通戰略,起了一個名字不叫智能網聯,是叫做數字交通。未來交通系統,是數字車、數字路、數字雲這樣構成智能交通系統,怎麼能夠車路雲一體,是在數字上是一體的。所以我們講這個架構是構築未來,這里關鍵技術、通訊技術,現在大家很多人試探5G現在用不用無所謂,但是真的未來智能交通系統起來,5G通訊數據是必須的。
路現在很多汽車公司在做高精地圖,我個人持不同觀點,因為我認為未來的路只有一條,不可能這個汽車廠高精地圖是一張,那個汽車廠做的又是另外一張,這個不大可能。將來所有車必須走在一張圖,一條路,所以將來資源要集中。
另外雲端要有遠程操控車的能力,整個交通體系的交通流順暢,還有數字孿生模擬技術,不能說優化這條路,那條路就交叉堵死這個不行,所以整個交通流模擬是很重要的,整個交通系統管控都在雲端實現。我們現在也在試這樣的案例,車路雲一體,我們正在搞一套公交系統,但是我會使得這條路上跑的智能汽車,可能跑的比地鐵還快,地鐵的概念就是停站不停紅綠燈,所以未來希望智能化的技術大家要關注的是車路雲一體的關鍵技術。
我的匯報就到這里,謝謝大家!