李駿:中國高效節能動力系統技術發展戰略構想

2020-12-13 騰訊網

2020年12月10日,由國內行業最具影響力的整車廠、高等院校、科研機構及零部件供應商60餘家相關單位共同提議、吉利汽車牽頭,中國內燃機工業協會乘用車動力總成專業委員會成立大會在寧波杭州灣召開。大會期間,中國工程院院士、中國汽車工程學會理事長李駿先生《中國高效節能動力系統技術發展戰略構想》為題發表了主題報告。

中國工程院院士、中國汽車工程學會理事長李駿先生

以下為演講實錄:

尊敬的汪總、王總,大家好,首先對SCP的成立表示熱烈祝賀!我來的時候本來是講一講,後來越來越討論,感覺到還是寫一個PPT,這樣能抒發一些我的感想。所以在這裡我想了很多的詞,最後大家還是看後面兩個字:構想。因為我現在已經不在第一線了,說一個方案給你們不科學,所以說說「構想」,我想還是有資格的。

「構想」分三個方面。

第一,剛才邢秘書長說了,我們完成了「十四五」或2035年的乘用車發動機的規劃,我雖然是作為組長,但大多數的工作是李理光做的,思路是拿了一些。還是有一些構想在裡頭,不是拍腦袋到這裡說的。

第二,今天是SCP,我很注意到這個S「specialist」,專業委員會。但是我認為你們應該注意到未來是特殊發動機,所以這個S要好好研究,你要如果沒有一個特殊發動機,幹嘛成立一個特殊委員會呢?所以你的使命決定了你的組織。所以我建議這個組織應該是specialist。所以我就構思要把這個發展戰略思想也考慮考慮。

第三,1995年中國大多數的企業開始著手自己把老的發動機扔掉,潛心設計一代新的發動機。我們一汽是1995年,還是比較早的,2004年投產的是四氣門共軌柴油機,這是中國第一個。我經歷了全部的過程,包括柴油從7、9、11、13、16全部。我感覺到這整個二十多年的歷史,我走到每個地方都要去看看發動機。我現在到的發動機大多數是近十年化缸體設計的。我說這樣的發動機不叫specialist,因為是基於以前的動力性、經濟性的排放,不對了。未來的發動機是一個低碳的發動機,必須是一個在二氧化碳上達到我們向國一、國二、國三、國四、國五、國六這樣投入的,技術這樣重視的發動機。總書記提出2030年碳達峰。生產發動機得10年或者15年才能掙回來,我們搞產品的,如果現在現在是2020年到2030年只有十年,你磨蹭一點到2035年只有十五年。十五年以後,我在這裡也不是非常反對2035年以後內燃機這種去內燃化,這個就看博弈了。所以我說半天就是說了指導思想,下面我展開一下。

首先要面向2030年構思下一代的高效節能,我本來想用「低碳」,但是考慮到會議上都講「高效」動力,似乎就是說內燃+混合動力切出來的這麼一塊,這是我們的主題,跟純電動和插電式有所區別。所以我想就這一塊的發展構思來講。

我們大家知道這個構思多半來自於企業,如果說規劃,「十四五」是一個規劃,上來第一件事是概念設計,你就必須有概念設計的條目和特徵在裡頭。

因為我已經沒有拿出很多的時間在這方面,確實事情很多,但是我真正弄這個開了五個夜車,得了這麼五個概念。我認為這是最重要的五個大的概念。

第一,汽油機設計顛覆性變革。注意,我提的是「設計」。我並沒有說就是BTE實現45-50%,大家現在很多人都在談熱效率要45%、40%、43%。我的觀點是必須從設計開始,設計要顛覆、變革,然後我們看這個設計怎麼顛覆、變革。

第二,變速器要深度耦合,使發動機從面工況變成域工況或線工況工作。發動機包打天下的時代結束了,大家可能知道最大的一個事件,今年6月25號美國加州宣布未來在加州不能完全是內燃的汽車,必須有一定比例的非內燃,連卡車都這樣了,所以我說內燃機一統天下、單打獨鬥的時代結束了,我們搞內燃機的人必須非常清醒。我們就要深度地機電耦合,把我們從繁重的既顧及怠速,又顧忌全速全負荷,這負擔太重。2016年我有一個發言,如果我們再這樣下去,這麼大的排放,內燃機會成為壓倒駱駝的最後一根稻草,你是吃不消的。我們都是有限責任公司,不能做無限責任公司。

第三,深度地擁抱電池。為什麼電池就是電動車的所有呢?不對,我們節能動力可以深度地擁抱電池。我們的目標是95g/km,我們跟純電動車要在低碳有一拼。

第四,要利用智能網聯,要實現二氧化碳的RDE。大家知道RDE是什麼?Real Drive Emission(實際行駛汙染物排放),也就是你一定要在實際的道路上是低碳的。

第五,設計的產品必須回報企業。企業雙積分變成雙低碳,不要再玩用什麼電動車去平衡碳,這是沒有出路的。而且也可以解決我們最大的挑戰,就是成本。只要做到雙積分、雙低碳就能把成本問題解決了。

我稍微展開一下,首先一般都是拿這樣一張圖,我對這張圖看得簡直不耐煩了,我認為這張圖就是一張畫,代表了搞傳統內燃機人的思想,一步一步往上搭,剛才說2030年就碳達峰了,這麼做不行,效果也不行,成本也不低。怎麼辦呢?

看看這張圖,特別是看看右邊那張圖,如果我們能夠把S/D搞到1:3或者以上,熱效率曲線達到46%是輕鬆的,這是內燃機的必然,它是結構決定的。如果你把你的壓縮比搞到15%以上,你看看你的熱效率是多少,達到46%也是必然的。你不用去研究,這是結構決定的,這是熱力循環決定的。

很可惜的是我們大家知道汽油機要5500轉、6000轉,我們不可能搞S/D大於1的設計。如果我們把工作就縮窄到2200轉左右,這就是柴油機,S/D就可以大於1。依靠汽油機的轉速去獲得功率的時代結束了,現在要的是效率、油耗,不要再去搞短衝程。我們現在的發動機怎麼設計的?全是S/D等於1或小於1的,所以要顛覆性設計。壓縮比可以到15、15.5、16,東西就來了。實際上2016年,我就構思這樣的發動機。我們就想推倒重來。

我們看到國內有一個企業非常了不起,今年要量產剛才我說的這樣的發動機,這個發動機的缸體跟柴油機的缸體是一樣的,是能夠牽引大的變速箱,掛載大的機電耦合變速箱,非常了不起,全新的生產線。所以我說首先必須設計顛覆,如果沒有結構設計顛覆,再搞什麼都是不行的。

如果是這樣之後,就會從當前的工況變成未來的工況。這種未來的工況是非常focus的,它有非常大的好處,等會兒都可以說。如果做到這樣的一個工況的話,工況的優勢就進來了,我們不能總是看燃燒的優勢。而且在這樣的工況下,摩擦功是最低的。

怎麼能夠做到剛才這樣的工況呢?光靠發動機不行,需要找個幫忙的,這個幫忙的是誰?是機電耦合變速器,耦合到什麼程度呢?一個電機不行,得倆電機,要向兩個電機去。大家看看這個統計會看出來,只有兩個電機才能無動力間斷,是連續的,我們汽車是連續的。

如果是有了這樣的機電耦合的幫忙,我們自然會從傳統的工況向我們未來理想的工況進軍。這就是我們未來的specialist的內燃機,我們現在要去做這樣的內燃機。一切的問題都解決了,包括標定,標定也很簡單,也用不著你非得搞什麼中國工況,一切都可以解決,因為我就在這個地方工作。

第三,深度地電動化。從這張圖上可以看到,目前的前半部分是由豐田創造的混合動力,豐田在90年代就已經這麼構思了。所以這是混合動力,現在在國內有一個混合動力熱,我認為這是一個好的現象,也不是一個好的現象,為什麼非要follow這個混合動力呢?時代不一樣了,如果我們再退回到90年代再說混合動力,比較先進。現在不行,現在就要往那個標紅的地方去。我取了一個名字叫「電混」,不是混合動力,是電混,把「電」放在前頭。混合動力是什麼?混合動力,發動機依然是原來的面工況,然後用串聯、並聯、混聯變速箱。電池用一點點,這個不行。這個解決不了我們剛才說的域工況。所以你只有深度地電混才能走出混合動力的陰影,我在這裡非常希望我們SCP去研究這個東西。

如果深度的電混,我們內燃機主動地去擁抱電池,我們可以實現每公裡90g碳,這個圖是我承當中國工程院第一個中國汽車低碳化重大課題,給了我100萬做這一個課題,一個課題做了三年。其中有這樣一張圖,從圖上可以看到中國電網是一個高碳電網。中國電網的平均每度電是703g二氧化碳,現在可能稍微好一點。國際標準低碳電網是每度電268g碳,中國電網無論是插電式混合動力,還是純電動,基本上都在110g碳,如果要是國際電網可以做到93g。

如果我們通過低碳內燃可以做到95g,我們比中國電網的含碳量低。無非就是移動電源的排碳量還是固定電源的排碳量,電網就是固定電源、固定電站,所以我們有希望。如果我們做到95g碳,我們有希望。這也就是為什麼歐盟提95g碳。

如果按照這種構思的話,我們要出新的構想。我說可以叫超級電混的,整車必須拉動,光是動力還不行,成為真的是一個balance。

第四,真實行使場景智能網聯低碳。實現二氧化碳的RDE,目前所有的智能網聯都把場景給無人駕駛。無人駕駛何時能來?憲法何時修改?這些場景如果給我們動力,我們看看能做多少低碳,我們看看右邊的圖,可以降低那麼多。我想許教授你在實驗室裡累得夠嗆也降不了那麼多,而且這是RDE。所以這種技術,今天我看安總在這,是不是吉利也在做這種技術,我不知道。現在我們要大力做這種技術。

包括國際上像這些大的公司都在做,而且可以把大數據用上,可以把每一段路都用上。如果未來我們國家真的去做這個智能高速公路,每一段路上坡坡度都是清晰的,每一個路口怎麼樣,結構化都是非常清晰的。你可以預先就布局整個真實的情況。

第五,雙積分變成雙低碳。這是2016年我做的一個報告,當時我們做的時候就發現有兩種企業。一種企業是說內燃不怎麼降碳,另一種企業是balance的,內燃和純電動都在做。我看到國內真的有這樣的企業,很了不起。

只有這樣,我們才能應對新的雙積分,新的雙積分是說節能汽車也要達到一個門檻,然後我給你乘0.5、0.3、0.2的倍數,然後再來算企業的積分。如果你把節能汽車做得很低,碳排放做得很低,電動汽車也很經濟實惠,最後會出現什麼呢?最後會出現正積分,你就可以賣積分。你賣的積分就可以回報由於你上這種混合動力、超級電混所得到的成本,你就可以平衡,企業形象還好。所以這就叫雙積分、雙低碳。

最後就是這種雙積分、雙低碳就三個非常大的領域。在這三個大的領域上,我們要去投入,作為新一代的投入,具體不展開了。

最後我想說點比較輕鬆的話作為結束語。

這是12月4號,日本在擔憂新能源車領域掉隊,很擔心由於中國的電動化使他落後。但是他也很推崇中國,說中國的專家團隊把混合動力作為重要的電動汽車,已經明確到2035年要全面地啟動,但是純電動不超過一半。所以在這裡,我想再把2.0裡頭跟我們有關的,而且我認為是最值得這次向社會表述的,就是我們這次在制定新能源汽車2.0的時候充分注重了未來的產品方向和技術方向。同時又把這種產品方向和技術方向轉化成社會願景,但是沒有就用社會願景去做這個技術路線圖,而是把它與產業願景結合在一起了。

產業願景有五個:首先最重要的就是核心環節安全可靠;第二是新興產業生態要構建完整;第三是汽車產品品質不斷提高;第四是汽車產業可持續發展;第五是國家強國戰略全面實現。所以用這樣的指導思想來做就得出這樣的結論,這種結論就是說傳統能源動力乘用車到2035年全部要混合動力化,這也是大家多次討論,最後得出的共識。這個並不代表到2035年內燃動力沒有了。「內燃動力」,我覺得這四個字,「動力」這兩個字很好,關鍵是前兩個字「內燃」。就是這個「內燃」使得我們不能實現低碳,如果我們今天把「內燃」解決了,「低碳」,我們的生命力就存在了。

而且我們很實事求是,我們說節能汽車與新能源汽車銷量佔比各一半,各50%。這時候汽車產業就實現電動化轉型了,這也非常現實。並不是純電動就是這個產業的電動化轉型,我多次說過這個觀點。如果我們節能動力裡頭用了大量的電機、電池,我們某企業說到2025年電池可以做到3毛錢1度電,這樣的內燃機確實很難生存了,我們內燃機可以用電,為什麼不可以用電。而且這樣的平衡就會解決我們非常艱難的問題。

在這裡我也稍微把國家的情況跟大家說一下,因為我現在也負責科技部2035能源交通規劃。前天受交通部的邀請,交通部想搞交通強國國家重大專項,請我當副組長代表汽車。按照總書記2035年碳達峰,但是按照目前中國的交通2035碳是達不了峰的,這不符合總書記的要求。所以我們交通方面二氧化碳的形勢是非常緊張的。

所以作為結束語,我再次強調SCP應該更加focus低碳化,只有把內燃的低碳化下來了,我們這個產業才能煥發青春,繼續興旺發達,謝謝!

(註:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱,僅作為參考資料,請勿轉載!)

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