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陈清泉院士:创新驱动 全球新能源汽车发展展望

  发布时间:2016-12-02 文章标签:

2016第四届汽车与环境创新论坛 

陈清泉院士

 

创新的灵魂是理念、创新的源泉是创意、创新之本是人才,创新成功的要素是氛围,创新的制高点是跨界融合。

        尊敬的何部长,各位领导、专家、朋友们,很高兴今天在这里跟大家探讨关于全球新能源汽车发展的展望。我认为最关键的是创新,所以我今天的题目是创新驱动。

        要创新,首先就要解放思想。汽车发展已经100多年,但是今后30年将是汽车变化最大的,变化的特点是汽车能源的革命,汽车动力总成的革命。要变化首先要解放思想,那么怎么解放思想,我建议我们学习世界的、学习西方的,同时也建议大家学习下《易经》,《易经》的思想是辩证的思想,综合思维的思想、周期性的思想,平衡发展的思想,对立统一的思想。如同我们发展新能源汽车,要有好的顶层设计,到底要达到什么总的效益?要达到政治效应、经济效应、能源效应、环保效应、民生效应等综合效应,这也是综合性思维、辩证的思维。我们要做到交通网、信息网、能源网、人文网四网融合。

 

我认为新能源汽车首先要处理好政府、企业和市场的关系,我国的新能源汽车是世界第一的产量,但是这些世界第一有一些不太健康的因素。从2014年下半年以后,靠政策驱动的新能源汽车快速发展。但只靠政策驱动,主要是只能刺激产能的快速增长,但对核心技术的进步、成本的降低等没有很好的作用,所以今年我们提出要双轮驱动,也就是政策驱动和市场驱动,使它能够可持续健康发展,所以要政府和市场一起走。另外还要做到三好:好的产品、好的市场和好的商业模式。电动车不是简单的交通工具,它是电动产业,是能源信息的载体,因此我们说四网融合,交通网、能源网、信息网、人文网互相融合。

纵观全球,美国、欧盟、中国、韩国对节能减排都有相关的法规,几乎能效要提高4%到5%。这是美国的指标,2018年新能源汽车达到4.5%,纯电动2%,到2026年要达到22%。今天我们是产量第一,但是按照电动汽车的占有百分比是挪威第一,现在总量是5%~6%左右,但是年销售量很大,占到20%多,值得我们学习。他们没有汽车厂,但是它的基础设施很好。美国的电动汽车发展目标指标和我们差不多,但是对车企达不到指标时的惩罚力度比我们高。

各种各样的交通工具都可以电动化、智能化、轻量化。美国、日本、欧盟都加强了对新能源汽车和智能汽车的投入,美国投入50亿美元,日本投入450亿日元、欧盟投入170亿欧元,他们有一个特点,全新一体化底盘设计,集成智能网联技术。

再看中国新能源汽车,中国有望成为电动汽车的王国,因为我们对新能源汽车非常迫切。我们看看50年代的中国,我到北京的时候看到蓝天白云,今天有时看不到了;那个时候在英国伦敦看不到蓝天白云,现在可以看到了。中国对新能源汽车的需求比任何国家更迫切,因为能源安全、空气污染的挑战,因此中国有望成为世界电动汽车王国,并且以此为锲机,让中国由汽车大国,转变为汽车大而强国。中国的交通跟外国不一样,中国有中国的特点,我认为中国要开发各种各样的车。包括国民车,国民车要满足绝大多数人出行的需求,廉价、轻量化、主动安全,不需要有超跑车性能。还要开发高端车、出租车、公交车、载重车、特种车、低速车。低速车是广大农村和城镇用的,他们不需要高速车,制定低速车标准时要根据其需求特点,不要将低速车变成高速车,主要是提高质量。

我们发展新能源汽车要分成三个阶段,现在到2020年是第一个阶段,主要目标是减少PM2.5, 改善空气质量,希望那时候新能源汽车占比达2%;第二阶段是2020年到2030年,主要目标是改变交通能源结构,希望新能源汽车保有量占10%到15%;第三阶段是2030年到2050年,主要目标是减少二氧化碳排放,希望那个时候,新能源汽车占50%。

中国电动汽车产量突飞猛进,但是中国现在大部分还是中低端的,高端的还不是很多,新能源从传统式到纯电动,纯电动是零排放,所以从插电式混动各种各样的混合动力。混合动力的结构基本上分为串联、并联和功率分流三大类,串联好还是并联好要看其工况。总体来说,功率分流的结构的动力性及节能减排效果最好,但结构复杂,一般要用行星齿轮系统实现。还有一种EVT, 是电气无极变速器,是用两台电机结合在一起实现,这个理念很好,但是现在还没有产业化,它的挑战是因为它有电刷,还有散热的问题,现在还在不断的攻克阶段。日本丰田的发展路线是混合动力作为发展的总的平台,将纯电动汽车、混合动力、插电式混合动力和燃料作为混合动力的特例。中国也开发了自己的SUV混合动力结构。强电混合最近在外国发展较快,它能做到高能效。还有轮毂电机驱动值得关注,在军工装甲车已获得成功。电动汽车的发展方向是电动化、轻量化、智能化。轮毂电机是最彻底的电动化,因为取消了几乎所有的机械变速传动,而且其越野性能特别好,但其挑战是加重了轮子重量, 控制算法,散热等。

电动汽车关键是电动机和电池,关于电动机,20多年前我发表了一篇文章获得美国电机电子工程师学会的最佳论文奖。该文章论述了如何设计电动汽车的电机。根据电动汽车的工况要求,如何设计具有高启动转矩、宽的高效率区域,还要有好的机械结构设计和动态应力分析、很好的散热设计等,总之要处理好电、机、热的问题。电动汽车的另一个关键是动力电池,要不断提高动力电池的能量密度,功率密度,提高寿命、提高可靠性、降低成本。要不断研发新的材料、新的工艺装备,创新的评价体系,系统的动力电池安全性机理分析。

我归纳了这20年来动力的发展,从实验室到产品要五年的时间,所以每隔五年能量密度都要提高,成本要降低,主要是材料,材料工艺装备人才,一般是每五年循环一次,所以预计2050年可以降低70%左右。今后的发展方向,因为轻量化和系统效率的提高,对电池的能量和功率的要求会降低,电池的重量和成本的占比会减少。新能源汽车要成功商业化,基础实施和商业模式非常重要。要做到无缝方便服务。要有完善的产业链,从充电设备制造商、充电运营商,到电力供应商、信息供应商等完整的产业链。要提供无缝服务,从几百万户的用户充电站到居民小区到停车场到高速公路无缝的服务;家里、工作单位到路途的服务。美国的Charge是美国最大的充电供应商,他有不同的充电站分布在不同的商家,通过用户相互连接,这是很好的商业模式,具有良好的产业链,有软件服务、服务与支持、推广与广告等。满足不同的人群:单身家庭用的,多成员家庭用的,多用途的。慢速充电、中速充电、快速充电、无线充电、换电池等模式。

电动汽车充电如何和电网友好共赢。交通网能源网信息网人文网的融合,要做到交通资源全时空的动态感知、交通工具的全过程运行管控。将电动汽车、智能汽车、智能交通、智慧城市建设结合起来。最后勉励大家要有6个“I”: Inspiration, 激情;Imagination 想象力;Innovation 创新:Integration 集成;Implementation 实现;Investment 投资。 


 

谢谢大家!


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