常州易控汽车电子股份有限公司
常州易控汽车电子股份有限公司
常州易控汽车电子股份有限公司

新闻中心

中科院院士、清华大学教授欧阳明高:商用车电动智能化前景

2020.10.06

近期,由南京市浦口区人民政府主办,南京浦口经济开发区、清研华科新能源研究院承办的首届商用车电动化与智能化论坛成功举行。在商用车电动化与智能化论坛环节,中科院院士、清华大学教授欧阳明高进行了专题演讲——《商用车电动化智能化前景》。

image.png

(中科院院士、清华大学教授 欧阳明高)

尊敬的刘主席、祁书记、各位领导、各位同仁:

大家上午好!很高兴各位来参加我们南京新能源汽车产业创新中心的落成典礼和首届商用车电动化与智能化论坛。

商用车是很重要的一个行业,刚才刘主席跟我交流,说听到陕汽袁总一句话,我们商用车基本上都是自主品牌,这一点非常值得我们骄傲。但是我也要指出的是,商用车的关键核心技术,很多是被国际大厂商控制的。大家知道柴油机电控技术是商用车最重要的核心技术之一。我1994年从国外回来之后,第一件事就是做柴油机的电喷系统。那个时候中国的卡车柴油化热火朝天,因为原来的卡车都是汽油机。后来发现汽油机油耗高,扭矩不足,所以掀起了柴油化的热潮,柴油机厂那时候非常兴旺,这就是中国卡车的柴油化。但紧接着车用柴油机行业遇到了一个挑战,就是排放。大家知道虽然轿车的保有量很大,但事实上颗粒排放物、氮氧化物等排放物的主体是柴油车。汽油的总消耗量跟商用车柴油的总消耗量也是大体相当的,目前大概各1.5亿吨,所以商用车行业的量虽然不大,但是它的能源排放的占比却很重。解决能耗排放的问题就迎来了第一次技术变革的浪潮 ——柴油机电控技术。我们当初开发了国内第一个自主发明的柴油电喷系统,但是当我们推广这个系统的时候,客户首先要求价格比国外低三分之一,这是什么概念?德国博世集团在国外做了很多年,有很成熟的技术和大规模应用经验,然后拿到国内推广,后来又跟当时国内柴油燃油喷射行业最大的企业无锡威孚合资。因此中国的柴油电喷市场,尤其是商用车的柴油电喷市场,基本上由博世控制了,它既有长期积累的技术优势,又有规模生产的成本优势,我们进入的时候是非常艰难的。中间虽然也发展出了很多自主技术,但慢慢的都凋零了,现在只剩下我们培育的易控汽车电子,这唯一的一家电控单元的供应商。现在我们易控年产二十万套,但是占总市场的份额,跟国外企业,像博世,很难竞争。那么我们国内的一些大厂,大多是绑定博世。我们在各方面都处于劣势,比如没有政策的优惠,也没有很多的整机厂家的支持。好在现在由于大环境的变化,自主可控提上了议事日程,所以现在形势出现了好转,这是第一次技术变革。

现在到了国六标准排放阶段,不仅要电控技术,还要排气后处理技术。接着还要进入国七排放阶段。国七标准基本上要求排放降到零,这个又要增加很多难度更高的技术。而且 2023年还要引入第四阶段油耗法规,油耗要进一步再降百分之十五。这就必须开始考虑电动化技术。至少要采用油电混合动力才有可能满足这个法规。那么进一步到 2025年之后,由于温室气体导致气候变化,就必须对碳排放实施控制,然后碳交易就会引入。化石燃料燃烧之后,即使不产生或者说很少产生颗粒物污染物、氮氧化物、一氧化碳、碳氢,但是二氧化碳是必然的,一公斤柴油产生三公斤的二氧化碳。所以这个法规如果再上来,我们就要完全更新技术,不仅仅是油电混合,还需要氢能燃料电池和纯电动。万幸的是这次电动化与新能源技术变革对于我们而言机遇大于挑战。国家从2001年起开展了新能源汽车国家重点研发计划。我们清华的团队也把主要的精力转向了新能源,从 2007年开始一直到现在,我还担任了国家新能源汽车科技研发的首席专家。努力到现在我们认为中国新能源电动化是走在世界前头的。由于国外在上一轮技术变革中占到了优势,所以他们惯性很大,比方博世在往新能源转型的过程中,也遇到了一些困难,比如说锂电池,博世就完全做不过中国厂商,现在全世界锂电池厂商前十名中国占了七席,第一名、第三名都是中国的,像中国的宁德时代目前是全球最大的锂电池厂商,向全球汽车厂商配套。一改过去我们关键核心技术由国外控制的局面。由于中国率先开始向新能源转型,国家的政策支持也非常到位,所以中国引领了这一次电动化的潮流。尤其习主席在 2014年提出发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路之后,中国新能源汽车突飞猛进,总销量一直都在全球的50%以上;技术方面也占优,锂电池十年来能量密度提升三倍,成本下降80%以上,这是真正意义上的一次技术革命。经历类似的还有光伏电池,光伏电池也是效率不断的提高,目前量产产品效率普遍在20%以上,成本降低90%以上。而且技术变革也经历了从多晶硅到单晶硅等几次升级,头部企业也已经换了好几批。所以在这样的情况下,中国目前的光伏电池和锂电池的产量占到全球的70%。相比中国的芯片进口占全球的70%,新能源是我们的长项。我们现在不仅要补短板,还要发挥我们的长处。这是我们能够抓住的重大机遇。在这个基础上,我们可以扩大战果,形成新能源技术体系,推动新能源革命。

所谓新能源体系我把它称为三大革命,第一大革命就是动力电动化,或者说交通电动化,从汽车的电动化到交通的全面电动化。目前电动船、电动飞机、电动火车都开始了,我们所说的电动化包括了混合电动化,就是油电混合;以锂电池为核心的纯电动;和以氢能燃料电池为核心的燃料电池电动,这三种现在全方位的普及就是交通全面电动化。受国际化著名多媒体出版集团爱思唯尔邀请,我作为主编刚刚创办了一本国际科技期刊《eTransportation—交通电动化》,是英文杂志,这说明全世界对中国的交通电动化还是给予充分肯定的。第二个就是刚才说的锂电池与光伏电池是一个很好的组合,可以推动新能源革命,也就是能源的低碳化。对于现在的电动车,大家会问电从哪里来?现在还是以煤电为主的电,但是以后可能就不是煤发的电了,大家知道现在电力交易已经开始,可以买绿电,比如就在南京,指定买风电、光伏电是可以的,不过风电、光伏的问题是波动太大,那么波动太大靠什么来平抑?没有别的办法,那就是要靠储能,靠规模化的储能。现在其实中国新能源的潜力是非常大的,大家知道我们有石油安全问题,石油70%都是进口的,天然气 50%都进口的,这都是我们会被卡脖子的地方。其实煤问题也很大,大范围的污染,很多问题来源于烧煤太多,这些都是抑制中国发展、中国崛起的重要瓶颈。怎么办?中国的新能源其实现在开发了十分之一不到,中国的新能源完全可以满足我们全部的能源需求。其实我们在沙漠里选一块地方就够了,这是中国相比欧洲、相比日本、韩国独有的优势,在这些新能源方面跟我们能比的只有美国。所以这么好的资源条件,我们技术也完全具备条件,大家知道我们江苏这一带的近海,像盐城是风电的中心。在上海现在也有很优秀的企业,像远景已经做得非常好了,出口也非常多。但是从技术角度还有一个问题就是供电和用电的双重波动。现在靠什么呢?靠煤电机组来调,现在煤电机组的实际的运行时间跟以前比已经降低了三分之一,我们以前是一年6000小时,现在一年4000小时,用这种调负荷的办法效率低,排放高。所以下面储能靠什么呢?集中式靠氢能,分布式靠锂电池。也就是说集中式的能源储存最好的方式,全球认同的就是氢能。那么氢能去发电就是燃料电池,当然氢也可以做燃料,也可以取代天然气等等。另外一个就是分布式储能靠电池,尤其是东部,分布式的光伏跟电池就是最佳的组合。大家知道特斯拉它不仅仅是一个汽车公司,它也是一个能源公司,那么它的理念是什么呢?就是卖给你一辆特斯拉的电动汽车,还在你的房顶装上光伏,在你的家里放一个储能电池。外面还有一个超级充电桩,这就是一个完整的配套。那么家家户户都有电动车,家家户户都有充电装置,都可以自己给自己供电,多余的还可以卖给别人。当然如果不足的可以从网上来供应,然后再把各家各户连成网络,用区块链来解决支付问题,这是未来新能源的场景。对于远距离的像新疆、内蒙、青海这样的集中基地,那就得通过电解水也就是燃料电池的逆过程电解水制成氢气,然后通过天然气管道或者液化的方式再运送到需要的地方,这就是新能源的场景。现在我们在这方面的技术也处于全球的领先位置。

第三个革命就是系统智能化革命,今天我们系统智能化的最底部的技术芯片最终大规模使用的有几个场景,一个就是我们车上的场景,车是将来最大的智能终端,刚才我们的投资公司老总也说了,没有比这个更大的终端。也就是说现在手机是风口,下一步就是智能汽车是风口,这个想象的空间是非常大的。另外一个就是智慧能源,把我们的整个分布式的这些光伏、电动汽车连起来让大家能源共享,这也是很重要的,我们叫移动能源互联网,当然还有我们智能制造的物联网也是智能化的关键组成部分。这些都跟汽车相关,将来汽车一个方面是制造会轻量化、智能化,会像做衣服一样做汽车的车身。我们能量的智能化,就是把车作为一个能源装置,自动驾驶是车作为一个智能的终端,所以车既是交通工具,又是智能终端,还是能源装置,这些都需要智能化来连接成系统。所以这三大革命会相互促进、相互耦合。目前这三个技术单独都发展的很好了,下面就是把它集成在一块。这个三大革命会给我们中国带来多大的经济增量呢?他会全方位的改革我们传统的能源行业、制造行业、汽车行业、交通装备行业,也就是说我们现在的大企业,大型的能源企业,大型的汽车企业,二十年后将会产生翻天覆地的变化。那么会带动多大的经济量呢?我个人估计核心产业会在十万亿以上,相关产业在几十万亿,所以这是我们下一步中国经济能够顶住国外的封锁和卡脖子,自身崛起的最重要的途径之一,这就是我们的机遇。

回归到商用车,我们在前面二十年的电动化,基本上把容易电动化的,比如说轿车、大客车,主要是城市公交车,基本上解决了。为什么我们那个时候没搞卡车的电动化呢?因为卡车电动化相对是比较难做的。大家知道我们的轿车用七十度电就可以跑五百公里以上,但是我们的卡车就算装两百度电的电池系统也只能跑一百多公里。所以要的电池量太大了,很难搞纯电动。氢能燃料电池技术链很长、很复杂,刚刚开始产业化,大家知道今天财政部刚刚发布了对燃料电池汽车的资助奖励的政策。还有一个就是混合动力,它不像轿车节能的效果那么好,因为在城区高低速频繁变化的时候,是混合动力节能最多的时候。但一旦上了高速公路,如果车的车速一直是比较平的时候,混合动力的节油效果就下来了。所以商用车的新能源电动化是我们电动化最难的一个地方。现在我们要迎接这么多新的挑战,必须搞电动化,有了前面这么多的积累,也可以搞电动化了。所以我认为对于我们现在商用车电动化转型来说,今年可能是个最重要的节点。我们即将进入一个商用车电动化技术变革逐步兴起的、成为高潮的一个起始点。所以今天我们在这儿开这个会,我觉得恰逢其时、非常有意义。

那么如何来做商用车的电动化呢?我个人认为有三条途径:第一个当然是按照原先的思路,把电控发动机,跟现在已经成本越来越低的电池,再与电机组合形成油电混合动力。在很多场景下,节油 15%是可以做到的,虽然不像轿车可以节油到比如说 50%,卡车是做不到的,但是至少 15%是可以做到的。而且成本投入可以通过节油赚回来,这样就有了真正市场化的一个基础和可行性 ,这是第一条路。

第二条路是换电型电动卡车。对于卡车来讲,装用电池太多,卡车的成本就会很高,卡车是生产工具,是必须赚钱的,跟轿车不一样,一辆轿车的价格可以十万、三十万、五十万、一百万,有品牌支撑就可以了。但是卡车不行,卡车是生产工具,一定是要赚钱的。那么怎么办?价格太高没人买,所以我们的办法就是车电分离,电池不跟着车卖,车不带电池卖,那么这样车就跟传统车的价格相当,甚至将来可以做得比传统车还低,这是一个方面。第二个方面就是卡车那么多的电池,充电很困难,不像轿车,轿车我们现在做快充,可以五分钟充一百五十公里,因为它电池少,能量少。卡车装几百度电,充电的功率太大,电池容量太多充电时间无法降下来。而且卡车是要频繁运输的,不可能在那停半小时一小时,所以怎么办?就是换电池,不是充电,是换电池,五分钟换完就走,然后电池由谁来管呢?换电跟充电一样,有换电站。那么电池不卖谁持有这个电池呢,可以建立电池银行来持有这个电池,有了一个大的电池银行,一个方面可以有电价的议价权,因为电池很多,可以在电力交易市场上拿到一个好价格,当它不装车时,还可以作为储能装置回馈电,那么还可以挣钱。另外一个方面,电池量大就可以大规模采购电芯,压低电芯的价格,所以两方面都可以做。这种模式换电的成本,相当于跟柴油的成本一样,现在我们可以做到每公里的换电,包括电池的消耗成本加起来可以比柴油更低。这关键是取决于电费,电费和服务费等加起来是可以比柴油价格低的,所以它已经具备经济性。很难有一家企业能在全中国建立这么大的网络,同时也为了鼓励竞争,所以必须要多家企业开辟这个市场,大家的电池要能够互换,不能说在这个地方换了一个电池,下一个换不着了,需要统一接口标准。这就是我们昨天刚刚建立的中国电动卡车换电产业促进联盟的宗旨。这是第二条路,这个即将会开始,我们相信会给商用车电动化带来一股强烈的冲击波。

第三条路就是氢能燃料电池,它跟柴油机一样,也是一个动力系统,由氢燃料电池发电,供给电机驱动车辆。现在氢能燃料电池动力系统已经可以装备49吨级重卡,续航600-700公里。当然目前的成本可能还偏高,但我们未来的十年成本会再降70%-80%,会进入一个规模上去,成本大幅下降的十年周期。就像动力电池在过去十年所走过的道路,国家氢能燃料电池汽车路线图是我主持制定的,我相信在未来十年是可以做到这一点的。现在中石化、中石油都在投入氢能基础设施,将来的加油站,也会有加氢服务。

所以这就是未来商用车电动化的三条道路。我们清华能做什么呢?可以告诉大家,我们刚才说的这几条路线的相关技术都有我们清华系的学生创业公司开发出来了。我首先跟大家介绍的,刚才我已经前面介绍过了,现在做电喷的是常州易控,是国内唯一的电控供应商。有了电控,我们现在正在这个基础上跟电机和变速箱结合,也在我们南京创新中心有一家公司专门做这个混合动力系统。同时,在我们南京公司,因为电驱动有两种形式,一种是集中驱动(也就是一个电机驱动),还有一种驱动就是分布式驱动,就是一个轮子上一个电机,电机直接装在轮子里头。这样一来,我们传统卡车的驱动桥就彻底变革。驱动桥的重量大幅降低,这种技术也在我们南京这个中心生产,这种技术到什么阶段了呢?我可以告诉大家,我们已经在最难做的重型特种车辆上实现了。这就是我们的电动底盘,集中驱动,分布式驱动、混合电驱动,发动机的电控,电机的电控,以及底盘的电控等等,这都是由南京中心和常州易控来提供的。还有一个常州易控可以提供的,就是上层的智能化,也就是自动驾驶,也在南京中心孵化,将来也可以直接装车,这就是第一个板块智能化。其实在电动化的基础上,卡车的智能化自动驾驶比轿车的要简单很多,轿车的自动驾驶是最难的,不会马上就说不要方向盘了,这个还是比较理想化的。但是卡车可以做到,尤其是在特殊的,比方说港口、煤矿,那是最简单的。所以我们会率先推这个智能化,这就是第一个板块。

第二个板块,就是我刚才说的换电池,这是由我们四川新能源汽车创新中心布局的产业链,包括电池包、电池安全、快充装备、换电站的安全,还有这个电池银行等等全产业链布局是由我们四川新能源创新中心做的,现在也已经建到五六个企业,当然我们的体系是开放的,是与全国的相关企业合作进行的。

第三条路就是氢能燃料电池,我们清华团队做氢能燃料电池已经二十年了,中国的第一辆获得产品公告的氢燃料电池大客车,就是我们主持开发的。中国第一个加氢站,也是我们主持建设的,在北京 2008年奥运会,这是一个标志。我们现在已经培育了亿华通这个产业体系,亿华通是我们在上海科创板八月份上市的公司,目前市值在一百几十个亿。亿华通已经建立了氢能燃料电池的全产业链,产业孵化基地在张家口,叫张家口氢能可再生能源研究院。因为张家口有冬奥会,张家口有国内唯一的可再生能源示范基地,我们利用张家口的风电在张家口建立了制氢厂,一毛五分钱一度电,可以把氢的价格压低。现在张家口已经有 250辆公交车都是氢燃料电池汽车,我们冬奥会将会增加两千辆氢燃料电池汽车,都是由我们这个团队牵头来做的。我们氢燃料电池在张家口有发动机厂,在上海有电堆厂,有膜电极厂,这都是独立公司,但都是亿华通控股的,还参股了全产业链上的大多数零部件企业。而且我们跟国际上最好的氢能燃料电池企业丰田公司合作,建立了清华丰田燃料电池的联合研究中心。亿华通公司跟丰田建立了氢能燃料电池联合开发公司,而且即将还会和丰田建立燃料电池的工厂。那个是面向轿车,面向国际的,我们自己是面向商用车的,所以这个体系已经全面布局。

这就是我们清华团队可以为商用车的电动化、智能化提供的解决方案。现在从商用车电动化、智能化来讲,我们可以提供全套技术解决方案,这些技术解决方案可以说不仅仅是中国领先,很多是世界领先的。所以我们完全有信心在商用车电动化、在商用车完全自主品牌的技术上,把中国商用车的技术做到世界一流。为了进行这些技术的落地,我们也在探索新的企业方式。大家知道我现在在四川、在南京、在张家口建了三个中心,依托我们三个早期创业的公司,这些公司要么就是已经是科创板,要么就是现在正在进入科创板的辅导期,比如说常州易控,那么我们通过他们再来成批的孵化企业,比如说在南京,在外面大家看我们宣传板,我们现在已经有十二家企业在这儿孵化,我们在四川也有八家企业在孵化。这都是今年一年以来的成果。所以,我个人有一个梦想,我的梦想就是在今后十年,我们再培育一百家企业,能有十家以上的像科创板上市公司这样的企业,总产值进入几千亿的这种规模,总市值接近万亿的规模。那么我们这个企业群靠什么来协同呢?就是今天在这成立的清华新能源汽车产业创新创业联盟。我们联盟会有章程,然后大家按照章程,我们有共同的价值观,不是靠谁发命令,不是金字塔式的企业。我个人认为未来的企业是一种生态,是一种网络,是一种创新的合伙人志愿组织,这是未来的企业趋势,这是适应现在智能化、网络化、信息化社会和今后绿色低碳社会的一种新型的生产关系。我们现在正在探索,我对它的前景充满信心,我相信经过我们的努力,会为中国的商用车的技术变革、也为带动南京市和浦口区的经济增长做出我们的贡献。那么,说的大一点是为中华民族的伟大复兴做出我们的努力。谢谢各位。

<   没有了!

>   清研易为获1300万元天使轮融资