A. 新能源电气化技术的发展
在中国汽车产业发展(泰达)国际论坛上,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示中国应坚持纯电动战略,在此基础上再推进混合动力和燃料电池汽车的发展。
中国电气化的技术路线应该继续坚持纯电为导向,尽快形成平台化与模块化,不要折腾。
500公里以内的乘用车,燃料电池与纯电动相比没有优势
纯电动车最大的风险就是电池的安全性,我国应尽快建立电动车的年检制度
随着补贴政策的退坡,双积分制度的力度还不够,可以借鉴国外变得燃油税、碳税等政策
2025年之前,家用的小型纯电动车应该会实现与燃油车在全生命周期内的成本持平
全球新能源汽车技术路线的演变
对于未来汽车技术路线的演变,国际上的许多大车企都进行了不同的探索。
首先看丰田的技术路线是如何发展的。丰田有三个标志性的产品,从燃油车再到混合动力车,最后到燃料电池车,这三个产品都是具有划时代意义、开时代先河的产品,这是一种发动机优先战略。但是丰田也在不断调整他的技术路线,在丰田的技术路线里面,纯电动的比例开始越来越大,未来丰田的路线是将电池、电机、电控作为基础平台,以此平台为基础来发展电动车型、混合动力车型。
特斯拉是纯电动技术路线的典范,特斯拉曾于2016年在美国被评选为最受欢迎的汽车品牌,也是纯电动技术路线优势的凸显。受他影响,整个国际汽车的发展都在往纯电动方面转型。
再来看日产的技术路线。日产在去年年底推出了E-power技术,这是以纯电动为平台的一个串联式混合动力。此外,他们又推出了以乙醇为燃料的增程式燃料电池汽车。
关于燃料电池和纯电动谁更有优势,政府之间也有研究。美国加州空气资源委员会曾给出预测,2009年的数据显示,燃料电池和纯电动之间成本的平衡点在150公里,也就是说,150公里以上燃料电池会更有成本优势,到了2016年,根据奔驰公司的数据,这一数字变为350公里,也就是说现在350公里以上燃料电池的成本优势才会凸显。现代公司的数据则显示,对于乘用车,这一数据接近500公里,商用车也在100公里左右。从这一点可以看出,锂离子电池更适合取代汽油。
经过上述探索,未来全球新能源汽车的发展,纯电动的技术路线会更合理、更适合。我们看到,新进入汽车行业的造车新势力都采用的纯电动路线,过去传统车企多以燃油车混合动力燃料电池为主,现在也逐渐再向纯电动靠拢。
中国应该走什么样的技术路线?
中国未来汽车发展的技术路线,既要融入国际主流,也要凸显中国的特色和优势。这取决于中国的交通体系。美国的公交、铁路运输不发达,主要以汽车为主;欧洲虽然有铁路,但由于国土面积狭小,汽车就能满足大部分使用需求。而中国的交通体系是点线面结构,大城市呈点状分布,中间通过发达的高铁线路相连,在广大城镇和农村区域中,电动自行车、电动三轮车的保有量已经非常巨大。所以我们必须在强化中国电动后交通总体优势的特色的基础上,来考虑电动汽车的技术路线,这也是2012年科技部工信部发布的纯电驱动战略。
这一战略是以纯电动为突破口,第一步是实现纯电动的产业化,并将电池产业发展起来。然后再在纯电动的基础之上逐渐推进插电式混合动力。我们的混合动力和国外的混合动力不一样,必须要能达到50公里的纯电动里程还能叫插电混合动力,燃料电池也不是纯燃料电池,电池里面锂离子电池的比重还是比较大的。在此基础上,再推进与国际上相同的混合动力和燃料电池的发展,这是中国的技术路线。
目前这一战略的初步实施已见成效。首先是动力电池的比能量大幅提升,而成本大幅下降。去年全球十大电池厂中,有七家来自中国。最开始我们发展的是磷酸铁锂电池,如果只用磷酸铁锂的电池来做电动车,那么全生命周期的成本已经非常接近燃油车了。现在我们研发的三元锂电池,拥有更高的比能量,但由于有些贵金属、有色金属的价格居高不下,三元锂电池的价格目前也偏高。
在车型上,我们也逐步实现了“两头挤”的战略,即从大型车、微型车入手,逐渐到中型主流车。现在电动大客车已经实现批量出口,公交已接近全电动化了,微型电动车也取得了巨大发展。如今市场的主流已经转向中级主流轿车,续驶里程也在不断提高,未来几年中里程还会继续提升,并且充电将会更加方便。在市场增长方面,纯电动车型的市场增长非常明显,这得益于财政补贴政策,但这也是我国首次在全球率先大规模导入高档民用消费品。电动汽车是中国率先自己导入市场的,并有希望在今年达到年产100万的规模。
在充电基础设施方面,现在我们买电动车都要配私人充电桩,未来私人充电桩将做到一比一,届时,私人在家或者公司慢充将成为主体,真正到公共充电桩快充的将占少数。但现在的现状是快充不快,慢充不慢。未来较为理想的状态是,平时晚上或者工作的时候在家里或单位充电,出去应急时在公共充电桩快充。
混合动力车型在今年得到了很大的提升,尤其是插电式混合动力。有人说这是因为插电式混合动力的补贴的退坡没有这么明显,但这其中也有原因是消费者对于插电式混合动力的接受度不断提高,所以现在插电式混合动力供不应求。中国的混合动力路线应该怎么走?纯电动和燃油车之间,有各种各样的技术路线都是混合动力路线,我们现在应该明确的是,多元化的技术路线如何寻找一体化,不要再天天变了,只会耗费人力物力。在电磁技术发展成熟的今天,完全没必要纠结各种构型,应该统一化、平台化、模块化。
最近燃料电池又热了起来,特别是国家领导去日本考察之后,燃料电池的补贴也有所增加。但就技术本身而言,我们不能盲目跟风。以前奔驰的难点,我们在做中国方案的时候,采取了燃料电池跟动力电池能量混合性进入,现在大家都接受了,得到了国际大公司的认可,所以我们不能盲目的跟随,也需要有自己的思考。去年是燃料三化的元年,那么在这个过程中,我们的技术应该逐步成熟,这是中国典型的商用车燃料电池,在今年商业化方面将取得进一步进展。去年年底,我国燃料电池车大概实现千辆,预计今年产量将会接近2000辆。但是这个量并不是越大越好,我们认为燃料电池推广可能会更加合理。但是我们也要防止一些其他的现象出现,比如说重蹈纯电动车发展的覆辙。对于中国燃料电池汽车的展望,2020年达1万辆,2025年10万辆,2030年100万辆。
B. 2021中国汽车产业发展(泰达)国际论坛年度之声成功召开
12月25日,中国汽车产业发展(泰达)国际论坛年度之声在天津成功召开。本次会议由中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社联合主办,天津经济技术开发区管理委员会特别支持,是泰达汽车论坛的年度收官盛会。以“融合与竞争——变革的力量”为主题,行业机构领导、汽车企业高层、行业专家总结了2021年产业发展,研判未来汽车产业变革趋势,为助力汽车产业高质量发展提供智库支持。会议由中国汽车技术研究中心有限公司党委书记、董事长、总经理安铁成主持,采用线下、线上协同办会。新华社、央视在内的20余家主流媒体对会议进行全程报道,线上累计观看量超120万人次。
定位为汽车行业高端智库论坛,泰达汽车论坛已经走过了17载。经过持续打磨和不断推陈出新,泰达汽车论坛始终紧扣汽车产业发展脉搏,通过泰达调研、年度之声、专题峰会等持续性、系列化活动搭建了永不落幕的高端智库平台,成为引领汽车产业发展的风向标。面向未来,泰达汽车论坛将持续发挥行业智库引领作用,研判战略大势,凝聚业界共识,助力汽车产业可持续高质量发展。
C. 同济大学余卓平:汽车变革时代有众多关键零部件技术急需突破
同济大学教授、国家智能型新能源汽车协同创新中心主任余卓平
2021年9月3日-5日,由中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社联合主办,天津经济技术开发区管理委员会特别支持,日本汽车工业协会、德国汽车工业协会联合协办的第十七届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛(以下简称泰达汽车论坛)在天津市滨海新区召开。本届论坛围绕“融合?创新?绿色”的年度主题,聚焦行业热点话题展开研讨。
在9月4日 “高端对话:构筑安全稳定的汽车产业链供应链”中,同济大学教授、国家智能型新能源汽车协同创新中心主任余卓平发表了题为“汽车变革时代急需产业化突破的汽车零部件关键技术”的演讲。
在演讲中余卓平表示,未来新能源汽车要获得长足发展,仍需在动力系统,尤其是分布式驱动、增程式、燃料电池和车路协同。
在余卓平看来,分布式驱动是电动化和智能化最佳的结合;增程式是解决里程焦虑的最佳方式;大功率、长距离的汽车工具将来一定走燃料电池道路。至于车路协同,单车智能并不可靠,有智能的车也必须有智能的路,也必须有智能的指挥枢纽。
以下为演讲实录:
各位来宾大家下午好,非常高兴能够在泰达论坛有机会谈一谈大变革时代,我个人围绕急需产业化突破的几个关键技术,大变革时代就不展开了,前面会长报告专门把大变革讲了一下,电动化、智能化、共享化未来。
大变革带来产业链的变化,大家可以看到,实际上我们一直讲弯道超车,应该说新能源汽车的跨越式发展确实给我们国家带来了机会,大家可以看到电动汽车领域一半的产量在中国,一半的市场在中国,而且这个链条带出来的电池产业、电驱动产业都在国际上牢牢占据一席之地。刚才董会长讲往高端走,在新能源里面都有充分的体现。
但是我们讲电动化,下一步还要突破的技术在哪里?
第一我会把思维重新从电池里面跳跃到驱动,我一直认为实际上动力系统一直是汽车的核心,我们以前电动汽车是电池受到制约,现在电池应该跨过这一步了,下一步电池仍然会继续发展,但是我认为下一步我们应该把目光聚焦到动力系统上来。我个人认为分布式驱动是电动产业值得大家关注的,第二个我个人一直认为,电动汽车多备电池不是未来的方向,所以插电增程混动是值得大家关注的,怎么搞一个增程器要关注。
分布式驱动是电动化和智能化最佳的结合,实际上我们讲智能化里面操作控制是核心,而分布式驱动的操作控制可能是最完美的。分布式电驱动系统将来是新能源汽车的前沿关键技术,从现在电动轮的发展来看,大家可以看到在不断的突破,目前我们的密度已经能够达到每公斤两个多千瓦,并且在不断进步。当然这还不够,还需要大家进一步关注。从它的好处上来讲,首先第一个大家可以看到,现在的智能汽车都在说我要管制环境、雷达、摄像头等等,但是实质上我们开车除了眼睛感知环境,我们的所谓手感、路感也是开车很关键的东西。
目前互联网企业开始介入并推动智能汽车发展,我认为他们对智能汽车是理解不深,汽车行业应该看到未来的感知是什么呢,我们要感知路面,汽车跑在什么路上,会不会打滑,会不会出现极限工况是最关键的。电动轮知道电机的力矩,输出是什么,就是转送。什么是未知的呢?我在什么路上是未知的,用这样理论估计在什么样的路上。我们讲分布式驱动一大好处就是能够精确感知路面。第二汽车运动状态能够很准确感知,包括我们讲动力学的关键的东西,实际上通过这些力已知、运动已知做一个很准确的估计。在这样一个前提下,大家可以看到汽车行驶动力学通过分布式驱动,将得到全面的改善。第一跟传统的防滑技术相比,未来分布式驱动有可能做到根本就不会滑,就是知道什么样的路面,我力矩又可以控制,不会把力矩超出路面。甚至将来的防滑和防爆都会发生根本性质的变化,稳定性控制也是一样,现在我们的实验表明,分布式驱动全面压倒用液压制动控制行驶动力学,在防滑还有操作稳定性方面的控制。还有一个操作性的控制,现在的动力学控制里面,频繁的打方向盘,这是一个在特定工况下面经常发生的事情,如果四个轮子都能够控制力矩,实际上相当于转向控制能够明显改善方向盘的调整,确实一系列的优势使得分布式驱动需要大家高度关注,突破电动轮技术是电动化明显的改善和突破。
第二个要谈谈增程器,从400到600,现在要超过1000。作为电动汽车续航里程,这个口号隐含的东西是汽车工程师长期想克服的缺点,轻量化。轻量化是一个很重要的方向,现在为了所谓的续航里程,大家都没有轻量化的概念了。当年轻量化要轻十公斤非常困难,现在一重就是几百公斤,这个是不是方向。现在90%出行一天在五六十公里以下,如果说一百公里那可以说95%的出行在一百公里以下。为了一百公里以下,所谓的续航里程,你为什么要背两个那么大的包袱呢,那就是有里程担忧,我认为增程的办法是最好的办法。背一个小娃娃在身上,解决长续航里程。我的建议配20度电,保证每天基本就是纯电动,一旦有长续航增程,增程有三种可能,第一种可以配充电宝,我跟东风提出过,他们也试探过,十几度的充电宝跑上一段里程到下一段里程可以继续跑下去。第二就是小的增程器,你现在如果能够优化出一个专用的发动机出来做增程器,那是我们发动机行业急需干的事。三十千瓦左右的增程器,现在还没有这么好的增程器,现在非常迫切的需要,甚至燃料电池发展好,燃料电池也是一个增程器,这不就通用了。
现在大家不要把纯电动和混合动力对立起来,在这个点上大家可以看到,非常和谐的在一起。所以从成本来讲,大家可以看到,背一网络电和增程器价钱存在很大一块空间差异,至少在四万左右的成本空间。从新标杆来讲,实际上我说混合动力返璞归真。日产推出的E-power,这个就是非常简单的混合动力技术,比丰田结构简单的多,效果差不多,价格也就便宜的多。所以日产这个E-power在日本卖的非常好,我们东风要把这个技术作为新能源主流技术推,我们不是纯混合动力,我们建议把电池放大一点,让大家90%的工况就是纯电动,就是解决国家新能源的问题了,所以这个是新的标杆,技术指标不打开讲。我们在技术上探讨,如何把增程插电技术往新的方向推进,我们开发出来的一系列指标也非常好。所以第二个就是增程器希望咱们这个行业要高度的关注,未来没有国家补贴以后,不受影响,我们注意到市场能够接受好的技术,我认为这个增程器将来一定是市场能够接受的好的技术。
第三个我要谈谈燃料电池,燃料电池一直有很大的争议,大家不断的探讨,我们跳出企业来看一看,可能把燃料电池汽车发展看的更清楚。今天第一个报告,现在来看碳中和这个目标形成共识,但是要实现这个碳中和,大家都知道人员一定要转型,人员转型是往哪个方向转,低碳能源、无碳能源,可再生能源,可再生能源大规模推动离不开氢气,现在可再生能源最难点实际上上不了电网,现在风力发电、光伏发电最大的问题是给不了路条,国家电网说,因为电不可存储,来源不稳定不能这样拼命发出来。所以未来发展就开始将目光集中到氢能源,如果把氢作为中间介质,上的了网的电上网,上不了的可以制氢储存,现在氢成为下一轮能源革命的非常重要的一个焦点。在这个前提下,回过头来如果氢发展,就像石油发展以后有了汽油,有了柴油,内燃机就发展起来了。如果氢能一旦发展起来,燃料电池一定会发展起来。从这一点上燃料电池可以看到这几年随着氢能共识越来越聚焦,大家可以看到加氢站的建设也稳步的在发展。
在碳中和的目标下,我们国家最近刚刚做了一个估计,到2060年大概氢的产量达到1.3亿吨,其中1亿吨来自可再生能源。大概4000万吨可能在交通业里面,所以氢能工业交通不是大头,真正还是在工业界,工业界合成氨、甲醇都是用高碳氢气制造出来,未来一定会转换成绿色氢气做化工业产品,化工业将来占三分之二,四千万吨在我们交通领域,然后从脱碳可以看到,四千万吨在交通,大概八千万吨在我们的工业领域。另外还有一个很重要,有没有这么多的资源,让我们算了一下,可再生能源如果拿出5%-10%以来,一亿吨的制备,资源足够,一点问题没有。成本大家担心,实际上未来发展可再生能源的电,最近关注过国际上的发展,国际上发展大概一度电在光伏的产业招标里面,大概是一毛钱一度电,我们现在只要是两毛钱一度电以下,未来氢气价格基本上可以做到现在煤制氢价格圈子,所以从成本上来讲,未来发展也是可以接受的。国家在一系列政策里面,现在正在推动氢能产业发展,推动燃料电池汽车发展。
从使用场景来讲,一定是大功率、长距离的汽车工具将来一定走燃料电池道路。我们这一轮的示范城市重点放在商用车推广上,我们现在向丰田最好的技术看齐,大概一年多一点的时间。整个燃料电池自主率来看,除去个别的材料领域的关键点以外,我们基本讲自主率非常高。如果乘用车领域是网约车,现在城市公园是绿肺,如果两千辆车相当于一个大绿肺,燃料电池未来还是值得高度关注的,现在科技部司长介绍“十四五”重点推动燃料电池发展。当然一系列卡脖子的东西,大家可以看到可靠性、耐久性系统,还有车载储氢系统,等等这些东西还需要进一步突破,还需要把价格成本降下来,这是我们在燃料电池领域的观点。
最后谈谈对于智能化需要突破的技术观点,我现在个人认为,这个技术光从车上也是解决不了的,就像燃料电池从车上看不清楚,必须看到氢能产业的发展,现在智能化如果跳开整个大交通系统来看,只看车的智能化,我觉得会走入误区。汽车发展是一个机械产品,进入电子化以后是机电产品,现在是新能源产品,再下一代实际上就是智能网联产品。智能网联产品的目的要万物相联,就不能光在车上面,现在汽车的定义环境感知、还有控制操作系统,为什么现在新势力这么多,因为只有最后的车辆控制系统,这是我们汽车本行一直干的,这个环境感知人工智能原来都不是汽车界干的,所以新势力在这两块很强,自然而然也可以去做汽车了。
现在应该来讲,现在的定义是这样的,从车的角度我们定义5级的智能度,这个未来都应该要改变,因为这是从车来定义的,不是从系统来定义的。现在提出了很多的时间的实现表,现在私下很多人也在讲,如果光从车角度去看,真正无人驾驶还是任重道远,还有很长的一段时间。
现在有些车厂都推出他们所谓的量产的产品,但是实际上大家也看到,由于技术还没有完全成熟到那种程度,无论是特斯拉还是有些新势力,都面临一些在使用过程中出现的问题,所以现在我们讲面临的挑战就是因为主流的方案是盯着单车智能,单车智能现在问题在哪?第一我们讲短期覆盖不了那么多的场景和功能,现在要覆盖那么多的场景和功能不大可能,所以才会出现这么多的事故。第二环境感知,感知不到那么多你看不见的东西,感知也是有局限性,车路一体的感知可能更丰富。再一个就是深度学习,现在实际上理论由于要跑车,要多积累数据,多积累数据能够积累到深度学习形成,这是一个误区,如果按照这样去算,说你积累这些数据,将来要四百年,四百年才能够解决场景的问题,所以这个深度学习也面临非常大的挑战。再一个我个人的观点,这里面讲现在交通系统里面每一辆车都有指挥大脑,那指挥者太多效率是很难提高的,所以是需要指挥官。有警察的时候大家觉得交通体系顺畅,但是没有那么多警察。现在单车决策很难提高整体交通效力,未来要解决方案,实际上需要车路云一体解决这个问题。
这里面我们讲整个系统上来讲,有智能的车也必须有智能的路,也必须有智能的指挥枢纽。交通部在去年发布一个国家的交通战略,起了一个名字不叫智能网联,是叫做数字交通。未来交通系统,是数字车、数字路、数字云这样构成智能交通系统,怎么能够车路云一体,是在数字上是一体的。所以我们讲这个架构是构筑未来,这里关键技术、通讯技术,现在大家很多人试探5G现在用不用无所谓,但是真的未来智能交通系统起来,5G通讯数据是必须的。
路现在很多汽车公司在做高精地图,我个人持不同观点,因为我认为未来的路只有一条,不可能这个汽车厂高精地图是一张,那个汽车厂做的又是另外一张,这个不大可能。将来所有车必须走在一张图,一条路,所以将来资源要集中。
另外云端要有远程操控车的能力,整个交通体系的交通流顺畅,还有数字孪生仿真技术,不能说优化这条路,那条路就交叉堵死这个不行,所以整个交通流仿真是很重要的,整个交通系统管控都在云端实现。我们现在也在试这样的案例,车路云一体,我们正在搞一套公交系统,但是我会使得这条路上跑的智能汽车,可能跑的比地铁还快,地铁的概念就是停站不停红绿灯,所以未来希望智能化的技术大家要关注的是车路云一体的关键技术。
我的汇报就到这里,谢谢大家!