2023汽车技术与装备发展论坛 | 徐宏明：欧洲未来车用动力系统多元化趋势

2023年8月21日-24日，由工业和信息化部装备工业发展中心、江苏省工业和信息化厅、苏州市人民政府以及中国汽车工程研究院股份有限公司联合主办的“2023汽车技术与装备发展论坛”于苏州隆重召开。本届论坛以“装备夯实根基•技术引领未来”为主题，邀请政府领导、行业院士、企业高层、技术专家，围绕新技术、新装备、新生态展开深入研讨，以推动技术及产业发展，夯实质量强国之基，服务汽车强国战略。其中，在8月22日举办的“新能源汽车技术创新”专题论坛上，伯明翰大学教授，全英华人教授协会副主席、海外华人汽车工程师协会全球联盟首任轮值主席徐宏明发表了核心为《欧洲未来车用动力系统多元化趋势》的精彩演讲。

以下内容为现场演讲实录：

大家好！我是徐宏明，非常感谢大会组委会给我这个机会和大家分享报告，我报告的题目是《欧洲未来汽车动力系统多元化趋势》。

人类在近代100多年的时间里，把地球在几百万年甚至更长时间里积累的固态碳以二氧化碳形式不断地释放到大气里去，加剧了温室效应等很多环境问题。当前世界各国的低碳化就是停止大规模排放二氧化碳，同时更多采用碳捕捉方法，实现能源产品全生命周期里零碳化和碳中和。为了达到这个目的，国际能源署制定了整体的能源规划，计划2021年开始停止开发新油田、新气田，2035年左右，陆续开始停止销售柴油和汽油车辆，2050年左右，实现70%左右的能源来自太阳能和风力发电。

国际能源署对于未来欧洲的汽车动力系统实现低碳化的目标做出了展望。就轻型车来说，2035年开始所有在售的车辆必须满足欧洲‘零碳’排放的要求，到2050年轻型车队中‘零碳’排放汽车占比要达到80%以上。就重型车来说，动力总成呈现多元化态势更加明显，到2050年预计61%在售重型车辆会是‘零碳’排放汽车，但道路上重型车队中‘零碳’排放车辆仍然占比35%。因此，相当长时间内重型车还是会使用内燃机动力，但是燃油会逐渐被新型的低碳燃料代替。内燃机发展时间很长，各种车型市场占有率很大，在相当长时间里将会继续发挥作用。

今年3月份德国等国家和欧盟达成协议，允许2035年后使用全生命周期里不排放二氧化碳的新型燃料发动机，这种燃料就是电子燃料。电子燃料实质就是把绿氢与从空气和燃烧废气中捕捉的二氧化碳进行合成的燃料。

电子燃料在车辆行驶过程中TTW（油箱到车轮）排放二氧化碳量基本上和柴油车和汽油车在同一个水平线上，他们之间的差别是电子燃料WTT（油井到油箱）在生产过程中吸收二氧化碳， 二者的差值也就是净排放量。从WTW（油井到车轮）总体过程来看，电子燃料全生命周期内的二氧化碳排放量大约在每百公里4克左右，远小于目前汽油车和柴油车（大约每百公里130克）的二氧化碳排放量。就效率而言，直接使用绿电的电动车效率是最高的，直接使用氢气的燃料电池和采用电子燃料的内燃机能源效率比较接近，但如果使用电来制取氢然后再变成电，电动车的能源效率则大幅度下降，以致电动车、燃料电池车和电子燃料内燃车的三个效率相对比较靠近。

目前电子燃料的产能规划在欧洲各个地区都有不同分布，如果把规划中所有电子燃料送到德国去，大约相当于德国目前总体汽油消耗量的18%。电子燃料受二氧化碳捕捉量限制和能耗限制，产量是需要解决的大问题。预测2030年之前电子燃料对整个交通运行影响比较小，如果制造成本从目前汽油的4倍下降到2倍的话，2050年有可能会达到交通能源需求量的30%。

欧洲当前很多企业也把氢内燃机作为一条重要的技术路线，氢气是非常好的燃料，但是氢内燃机还有非常多的问题要解决，尤其是可靠性的问题。在我们掌握的资料中，目前氢内燃机还没有超过几百小时耐久性试验的成熟产品，当前很多性能测试结果，都是在非常短的时间里获得的效果。这里面需要解决的一个最大问题就是喷嘴问题，目前直喷喷嘴的寿命目前只有几十个小时。如果希望氢内燃机市场化的话，应该在这方面发力，要解决喷嘴泄露问题。

英国目前最接近量产的氢内燃机采用的是进气道喷射技术路线，功率密度比较低，峰值扭矩转速范围比较窄，是否会如期投入生产应用，大家可以持续关注。

目前整个动力系统的研究方式方法与过去完全不同。今后一定是多元化发展，没有任何一个动力会像像今天的柴油机和汽油机一样以简单的方式驱动所有的汽车。

当前车用动力系统的研究可简单分为四个层级，第一个层级继续开发发动机、动力电池、电动机等，在这些部件子系统动力源层级上发力提高效率和功率能量密度。第二个层级是在不同动力单元组合方面发力， 这个层级上的动力系统不是单一的系统，追求的目标更加复杂，所有问题的优化用人脑是不可能完成的， 所以采用人工智能技术。第三个层级是人机互动，针对驾驶员特性的不同级别的自动驾驶技术研究。第四个层级是实际道路上的运行控制。事实上，这四个层级的研究现在都要通过人工智能完成才能获得最佳的结果。

根据英国推进技术委员会的预测，车辆上的软件复杂度将以指数曲线速度增加，到2040年发动机和车用软件的复杂度达到今天软件的10的8次方。 最后需要指，各种各样的车辆包括动力系统的未来不完全取决于性能指标，而是必须最后符合碳中和背景下的法规。我们要准备好矿物燃油逐步退出车用动力市场，能电则电，能氢则氢。在车辆全生命周期里，从产品设计开始到使用过程各个阶段中都要实现智能全局优化，未来用智能软件像控制今天手机一样控制所有的车辆。

（本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）