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李骏:中国高效节能动力系统技术发展战略构想

盖世直播 2020-12-10 17:50:07
核心提示:未来的发动机是一个低碳的发动机。

2020年12月10日,由国内行业最具影响力的整车厂、高等院校、科研机构及零部件供应商60余家相关单位共同提议、吉利汽车牵头,中国内燃机工业协会乘用车动力总成专业委员会成立大会在宁波杭州湾召开。大会期间,中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏先生《中国高效节能动力系统技术发展战略构想》为题发表了主题报告。

电池

中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏先生

以下为演讲实录:

尊敬的汪总、王总,大家好,首先对SCP的成立表示热烈祝贺!我来的时候本来是讲一讲,后来越来越讨论,感觉到还是写一个PPT,这样能抒发一些我的感想。所以在这里我想了很多的词,最后大家还是看后面两个字:构想。因为我现在已经不在第一线了,说一个方案给你们不科学,所以说说“构想”,我想还是有资格的。

“构想”分三个方面。

第一,刚才邢秘书长说了,我们完成了“十四五”或2035年的乘用车发动机的规划,我虽然是作为组长,但大多数的工作是李理光做的,思路是拿了一些。还是有一些构想在里头,不是拍脑袋到这里说的。

第二,今天是SCP,我很注意到这个S“specialist”,专业委员会。但是我认为你们应该注意到未来是特殊发动机,所以这个S要好好研究,你要如果没有一个特殊发动机,干嘛成立一个特殊委员会呢?所以你的使命决定了你的组织。所以我建议这个组织应该是specialist。所以我就构思要把这个发展战略思想也考虑考虑。

第三,1995年中国大多数的企业开始着手自己把老的发动机扔掉,潜心设计一代新的发动机。我们一汽是1995年,还是比较早的,2004年投产的是四气门共轨柴油机,这是中国第一个。我经历了全部的过程,包括柴油从7、9、11、13、16全部。我感觉到这整个二十多年的历史,我走到每个地方都要去看看发动机。我现在到的发动机大多数是近十年化缸体设计的。我说这样的发动机不叫specialist,因为是基于以前的动力性、经济性的排放,不对了。未来的发动机是一个低碳的发动机,必须是一个在二氧化碳上达到我们向国一、国二、国三、国四、国五、国六这样投入的,技术这样重视的发动机。总书记提出2030年碳达峰。生产发动机得10年或者15年才能挣回来,我们搞产品的,如果现在现在是2020年到2030年只有十年,你磨蹭一点到2035年只有十五年。十五年以后,我在这里也不是非常反对2035年以后内燃机这种去内燃化,这个就看博弈了。所以我说半天就是说了指导思想,下面我展开一下。

首先要面向2030年构思下一代的高效节能,我本来想用“低碳”,但是考虑到会议上都讲“高效”动力,似乎就是说内燃+混合动力切出来的这么一块,这是我们的主题,跟纯电动和插电式有所区别。所以我想就这一块的发展构思来讲。

我们大家知道这个构思多半来自于企业,如果说规划,“十四五”是一个规划,上来第一件事是概念设计,你就必须有概念设计的条目和特征在里头。

因为我已经没有拿出很多的时间在这方面,确实事情很多,但是我真正弄这个开了五个夜车,得了这么五个概念。我认为这是最重要的五个大的概念。

第一,汽油机设计颠覆性变革。注意,我提的是“设计”。我并没有说就是BTE实现45-50%,大家现在很多人都在谈热效率要45%、40%、43%。我的观点是必须从设计开始,设计要颠覆、变革,然后我们看这个设计怎么颠覆、变革。

第二,变速器要深度耦合,使发动机从面工况变成域工况或线工况工作。发动机包打天下的时代结束了,大家可能知道最大的一个事件,今年6月25号美国加州宣布未来在加州不能完全是内燃的汽车,必须有一定比例的非内燃,连卡车都这样了,所以我说内燃机一统天下、单打独斗的时代结束了,我们搞内燃机的人必须非常清醒。我们就要深度地机电耦合,把我们从繁重的既顾及怠速,又顾忌全速全负荷,这负担太重。2016年我有一个发言,如果我们再这样下去,这么大的排放,内燃机会成为压倒骆驼的最后一根稻草,你是吃不消的。我们都是有限责任公司,不能做无限责任公司。

第三,深度地拥抱电池。为什么电池就是电动车的所有呢?不对,我们节能动力可以深度地拥抱电池。我们的目标是95g/km,我们跟纯电动车要在低碳有一拼。

第四,要利用智能网联,要实现二氧化碳的RDE。大家知道RDE是什么?Real Drive Emission(实际行驶污染物排放),也就是你一定要在实际的道路上是低碳的。

第五,设计的产品必须回报企业。企业双积分变成双低碳,不要再玩用什么电动车去平衡碳,这是没有出路的。而且也可以解决我们最大的挑战,就是成本。只要做到双积分、双低碳就能把成本问题解决了。

我稍微展开一下,首先一般都是拿这样一张图,我对这张图看得简直不耐烦了,我认为这张图就是一张画,代表了搞传统内燃机人的思想,一步一步往上搭,刚才说2030年就碳达峰了,这么做不行,效果也不行,成本也不低。怎么办呢?

看看这张图,特别是看看右边那张图,如果我们能够把S/D搞到1:3或者以上,热效率曲线达到46%是轻松的,这是内燃机的必然,它是结构决定的。如果你把你的压缩比搞到15%以上,你看看你的热效率是多少,达到46%也是必然的。你不用去研究,这是结构决定的,这是热力循环决定的。

很可惜的是我们大家知道汽油机要5500转、6000转,我们不可能搞S/D大于1的设计。如果我们把工作就缩窄到2200转左右,这就是柴油机,S/D就可以大于1。依靠汽油机的转速去获得功率的时代结束了,现在要的是效率、油耗,不要再去搞短冲程。我们现在的发动机怎么设计的?全是S/D等于1或小于1的,所以要颠覆性设计。压缩比可以到15、15.5、16,东西就来了。实际上2016年,我就构思这样的发动机。我们就想推倒重来。

我们看到国内有一个企业非常了不起,今年要量产刚才我说的这样的发动机,这个发动机的缸体跟柴油机的缸体是一样的,是能够牵引大的变速箱,挂载大的机电耦合变速箱,非常了不起,全新的生产线。所以我说首先必须设计颠覆,如果没有结构设计颠覆,再搞什么都是不行的。

如果是这样之后,就会从当前的工况变成未来的工况。这种未来的工况是非常focus的,它有非常大的好处,等会儿都可以说。如果做到这样的一个工况的话,工况的优势就进来了,我们不能总是看燃烧的优势。而且在这样的工况下,摩擦功是最低的。

怎么能够做到刚才这样的工况呢?光靠发动机不行,需要找个帮忙的,这个帮忙的是谁?是机电耦合变速器,耦合到什么程度呢?一个电机不行,得俩电机,要向两个电机去。大家看看这个统计会看出来,只有两个电机才能无动力间断,是连续的,我们汽车是连续的。

如果是有了这样的机电耦合的帮忙,我们自然会从传统的工况向我们未来理想的工况进军。这就是我们未来的specialist的内燃机,我们现在要去做这样的内燃机。一切的问题都解决了,包括标定,标定也很简单,也用不着你非得搞什么中国工况,一切都可以解决,因为我就在这个地方工作。

第三,深度地电动化。从这张图上可以看到,目前的前半部分是由丰田创造的混合动力,丰田在90年代就已经这么构思了。所以这是混合动力,现在在国内有一个混合动力热,我认为这是一个好的现象,也不是一个好的现象,为什么非要follow这个混合动力呢?时代不一样了,如果我们再退回到90年代再说混合动力,比较先进。现在不行,现在就要往那个标红的地方去。我取了一个名字叫“电混”,不是混合动力,是电混,把“电”放在前头。混合动力是什么?混合动力,发动机依然是原来的面工况,然后用串联、并联、混联变速箱。电池用一点点,这个不行。这个解决不了我们刚才说的域工况。所以你只有深度地电混才能走出混合动力的阴影,我在这里非常希望我们SCP去研究这个东西。

如果深度的电混,我们内燃机主动地去拥抱电池,我们可以实现每公里90g碳,这个图是我承当中国工程院第一个中国汽车低碳化重大课题,给了我100万做这一个课题,一个课题做了三年。其中有这样一张图,从图上可以看到中国电网是一个高碳电网。中国电网的平均每度电是703g二氧化碳,现在可能稍微好一点。国际标准低碳电网是每度电268g碳,中国电网无论是插电式混合动力,还是纯电动,基本上都在110g碳,如果要是国际电网可以做到93g。

如果我们通过低碳内燃可以做到95g,我们比中国电网的含碳量低。无非就是移动电源的排碳量还是固定电源的排碳量,电网就是固定电源、固定电站,所以我们有希望。如果我们做到95g碳,我们有希望。这也就是为什么欧盟提95g碳。

如果按照这种构思的话,我们要出新的构想。我说可以叫超级电混的,整车必须拉动,光是动力还不行,成为真的是一个balance。

第四,真实行使场景智能网联低碳。实现二氧化碳的RDE,目前所有的智能网联都把场景给无人驾驶。无人驾驶何时能来?宪法何时修改?这些场景如果给我们动力,我们看看能做多少低碳,我们看看右边的图,可以降低那么多。我想许教授你在实验室里累得够呛也降不了那么多,而且这是RDE。所以这种技术,今天我看安总在这,是不是吉利也在做这种技术,我不知道。现在我们要大力做这种技术。

包括国际上像这些大的公司都在做,而且可以把大数据用上,可以把每一段路都用上。如果未来我们国家真的去做这个智能高速公路,每一段路上坡坡度都是清晰的,每一个路口怎么样,结构化都是非常清晰的。你可以预先就布局整个真实的情况。

第五,双积分变成双低碳。这是2016年我做的一个报告,当时我们做的时候就发现有两种企业。一种企业是说内燃不怎么降碳,另一种企业是balance的,内燃和纯电动都在做。我看到国内真的有这样的企业,很了不起。

只有这样,我们才能应对新的双积分,新的双积分是说节能汽车也要达到一个门槛,然后我给你乘0.5、0.3、0.2的倍数,然后再来算企业的积分。如果你把节能汽车做得很低,碳排放做得很低,电动汽车也很经济实惠,最后会出现什么呢?最后会出现正积分,你就可以卖积分。你卖的积分就可以回报由于你上这种混合动力、超级电混所得到的成本,你就可以平衡,企业形象还好。所以这就叫双积分、双低碳。

最后就是这种双积分、双低碳就三个非常大的领域。在这三个大的领域上,我们要去投入,作为新一代的投入,具体不展开了。

最后我想说点比较轻松的话作为结束语。

这是12月4号,日本在担忧新能源车领域掉队,很担心由于中国的电动化使他落后。但是他也很推崇中国,说中国的专家团队把混合动力作为重要的电动汽车,已经明确到2035年要全面地启动,但是纯电动不超过一半。所以在这里,我想再把2.0里头跟我们有关的,而且我认为是最值得这次向社会表述的,就是我们这次在制定新能源汽车2.0的时候充分注重了未来的产品方向和技术方向。同时又把这种产品方向和技术方向转化成社会愿景,但是没有就用社会愿景去做这个技术路线图,而是把它与产业愿景结合在一起了。

产业愿景有五个:首先最重要的就是核心环节安全可靠;第二是新兴产业生态要构建完整;第三是汽车产品品质不断提高;第四是汽车产业可持续发展;第五是国家强国战略全面实现。所以用这样的指导思想来做就得出这样的结论,这种结论就是说传统能源动力乘用车到2035年全部要混合动力化,这也是大家多次讨论,最后得出的共识。这个并不代表到2035年内燃动力没有了。“内燃动力”,我觉得这四个字,“动力”这两个字很好,关键是前两个字“内燃”。就是这个“内燃”使得我们不能实现低碳,如果我们今天把“内燃”解决了,“低碳”,我们的生命力就存在了。

而且我们很实事求是,我们说节能汽车与新能源汽车销量占比各一半,各50%。这时候汽车产业就实现电动化转型了,这也非常现实。并不是纯电动就是这个产业的电动化转型,我多次说过这个观点。如果我们节能动力里头用了大量的电机、电池,我们某企业说到2025年电池可以做到3毛钱1度电,这样的内燃机确实很难生存了,我们内燃机可以用电,为什么不可以用电。而且这样的平衡就会解决我们非常艰难的问题。

在这里我也稍微把国家的情况跟大家说一下,因为我现在也负责科技部2035能源交通规划。前天受交通部的邀请,交通部想搞交通强国国家重大专项,请我当副组长代表汽车。按照总书记2035年碳达峰,但是按照目前中国的交通2035碳是达不了峰的,这不符合总书记的要求。所以我们交通方面二氧化碳的形势是非常紧张的。

所以作为结束语,我再次强调SCP应该更加focus低碳化,只有把内燃的低碳化下来了,我们这个产业才能焕发青春,继续兴旺发达,谢谢!

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)

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