由天津市人民政府、中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社共同主办,天津市工业和信息化局、天津经济技术开发区管理委员会特别支持,日本汽车工业协会、德国汽车工业协会联合协办的第十九届中国汽车产业发展国际论坛(以下简称“泰达汽车论坛”)于2023年9月1-3日在天津市滨海新区召开。本届论坛以“高质量·新未来”为年度主题,邀请重磅嘉宾展开深入研讨。
在9月2日“开幕大会:引领中国汽车产业新征程”中,中国工程院院士陈清泉做了题为“创新驱动新能源汽车的新属性、关键技术与跨界融合”的报告。
中国工程院院士陈清泉
以下为演讲实录:
尊敬的各位领导、各位专家、各位朋友:
我很荣幸被邀请到这个论坛。实际上,我记得还很清楚,我参加这个论坛第一届的时候,在滨海新区,我也参加了。时间过得很快,今年已经第19届了。我今天看到这个论坛越办越好了。
更使我兴奋的是,我们国家新能源汽车连续8年汽车产销量全球第一。所以今天,我很高兴和大家来分享一下我的一些想法,不对的地方还请大家指正。
第一,先讲一下科学精神、工程哲学和我们数字经济。第二个,讲一下新能源汽车新的属性。然后讲讲我们当前关键的技术,电力驱动、功率半导体和芯片。最后,讲讲我最近研究的“四网四流”融合。
汽车革命不能孤立进行,一定要能源革命、信息革命,还要加上层建筑、人文。所以我提出来“四网四流”。
什么是四网?四网是能源网、信息网、交通网和人文网。什么是四流呢?能源流、信息流、物资流和价值流。上层建筑和经济基础融合互动。
科学进程、工程哲学和数字经济。我们看一个国家强不强,就在科技,科技强则国家强。科学和工程,推动人类社会经济发展,而纵观人类社会经济发展,就是三个要素,科学发现、科技革命、产业革命。而这三个是互相推动的,从科学发现到科技革命,到产业革命。
那么什么是科学?科学是发现,科学是真理,放之四海皆准,1+1等于2,无论在中国、美国都一样。所以科学家的使命,要找出自然界规律,造福全人类。
什么是工程呢?科学叫why,工程是how,一个是为何,一个是如何,技术是技巧,工匠精神,精益求精。
刚才讲的是科学,什么是科学精神呢?科学精神就是独立思考,科学的方法有三个,逻辑推理、演绎计算、实验验证。科学的特征,科学无国界,因为它是真理,科学家有祖国,科学无止境。作为一个科学家,活到老,学到老。
所以有人问我,什么时候退休,我说我没有退休年龄。因为作为一个科学家,只要你的心脏还在跳动,都要把自然规律找出来,造福全人类。
我们要创新,首先要有一个动力,我为什么要活在这个世界上,这个世界上有没有我有什么不同,有了动力以后,思维方法最重要。我提倡以下思维方法。首先,是全局性思维,可以用《易经》来表达,《易经》里面,一半是黑一半是白,但是黑中有白,白中有黑。这就是全局性的思想。
今天,我们不但要用数学模型,也要用大数据和区块链。今天,我们不但要能够分析因果关系,也要能够分析相关关系,还要闭环思维,循环思维。
我提倡细工程哲学。我们是搞工程的,我们要产学结合。包括工程要有目标,这个和搞科学不一样,搞工程,一定要有目标、有目标、有思想、有方法,还要能够执行。所以,我列出六条。
第一,要有目标,有整体的思想、闭环的思想、循环的思想,要了解因果关系和相关关系。创造性的思想,遵守科学程序的思想,有时候是分而合之,有时候是合而分之。还要考虑人的因素,因为我们要落地,要把大家的积极性调动起来,所以要考虑人的因素,要有团队的竞争。
另外,工程和科学不同的特点,工程需要经验,工程需要实践。而且我认为的创新,有三个要素,第一,问问你是不是唯一性,第二个,问问你这里有没有颠覆性,第三个,有没有最佳性。
我们人类社会,已经从农业经济到工业经济到数字经济,农业经济的特点是个体劳动。所以,它的核心竞争力是人、牛、马。到了工业,大生产,它的核心竞争力就是机械化、电气化、自动化。数字经济呢?今天已经进入数字经济时代,它的核心竞争力,就是算力。刚才也说了,就是要算力,算法。
从能源来说,从木材到煤炭再到石油和天然气,最终要发展到可再生能源。我们正处在这个转型的重要时刻,在这个节点上,谁能够确定问题的关键并提供全面解决方案,谁就能成为前沿领域的领导者。
我们现在从事的工作,对我们的未来,对我们的子孙后辈会产生重大的影响,这是我们非常兴奋的。我们都应该为自己能够为新能源去做贡献而感到自豪。
上个月刚刚到美国,因为我是世界电动汽车协会的创始人,我刚刚在美国主持世界电动车会议,我也是剑桥大学的院士,剑桥大学已经有800年,麻省理工只有一百多年。但是,麻省理工有些方面超过剑桥。什么道理呢?因为世界大变化,就刚才说的,在这个大变化当中,在这个节点上,谁能够确定关键问题,并提出全面解决方案,谁就能够成为领导者。
在世界的科技革命和产业革命当中,计算机半导体在剑桥发明,锂电池在麻省发明,所以麻省虽然只有160年的经验,但是它能够引领世界,在科技革命、行业革命方面,能够引领世界。
同样今天也一样,智能网联汽车不单单是汽车,它是交通、能源和信息的融合体。从产业来说,汽车行业是机械产业、电气产业、电子产业、信息产业的结合,是高科技的产业。
从学校来说,汽车专业是机械学科、电气学科、电子学科、信息学科的融合体,是一个跨学科的专业。所以,最近在广州成立的香港科技大学,提倡跨学科,跨行业。
那么,今天的电动汽车,智能网联汽车,不仅仅是交通工具,是物联网的节点、大数据的源泉、宽带移动的智能终端、5G的推动者,智能网联汽车本身又是计算机和分布电源。
今天的车联网,使整个行业都改变了,车企赚钱的模式都改变了。因为车企不是靠卖车赚到钱,它整个生命周期,都可以赚到钱。今天软件,可以创造价值,不断地提供价值。像我们的手机一样,不断提供软件,不断赚到钱。终端的关键技术也发生了变化,以前的汽车,就是内燃机,发动机。今天的三电、智能驾驶,使产业链、生态链也发生了变化。大家知道,汽车产业是最严格的,因为牵涉到人的生命,所以在汽车安全这块,产业链的认证非常严格。但是今天不是,因为从产业来说,有软件还有操作系统。所以从汽车的属性、汽车的生产、汽车放电技术、盈利的模式和生态链都发生了变化,所以今天的汽车,有了很多新的属性,一定要跨界融合。今天这样的技术,只靠一个工厂、一个产业是不行的,一定要跨界融合。
那么汽车革命,能不能最后胜利?我认为,汽车革命,能不能最后胜利,取决于汽车和电网能不能友好互动。从电网来说,以前汽车到处跑,是调频的,但是今天有了人工智能,不但调频,它还帮助电网。比如说,我们今天可以用人工智能,把这个汽车电池使用效率提高,现在我们已经有1300万辆,不久的将来,2030年我们要达到更多。那么多的汽车,它是移动的储能,我们要用新能源,新能源很好,风、电、太阳能,非常清洁,可是风电和太阳能是脆弱的。因为它是随机的,所以,有了新能源,一定要用储能。
这么多车在马路上跑,怎么把无序变成有序,就是前面提出的“四网四流”,把它对电网从原来要扰乱电网,变成现在帮助电网。作为一个电动汽车,假如是作为上班下班的交通工具,是不怎么发挥作用的。它停在停车场,有没有太阳能风能,如果有,把它捕捉,捕捉以后我把它用到有需要的地方,如果有需要更好,如果有困难,就地跟有需要的交互。所以电动汽车,怎么利用好那么多的能源,可以作为一个储能装置,促进电力系统能力提升。
另外,电动汽车汽车革命要胜利,汽车和通讯、信息的友好互动也是很重要的,如果没有安全、可靠的通讯,无人驾驶也很难实现。
所以关于汽车革命,我就提出来“四网四流”,一定要和能源革命、信息革命一起联动。
智能网联汽车对对于汽车产业有很深远的影响,从智能网联汽车到车联网,从车联网到智慧交通,从智慧交通到智慧城市,到智慧社会。
日本提出来日本社会5.0,它的核心标准就是以人为本,人和自然和谐共生。它的底座,就是我提出来的,“四网四流”融合,四网就是能源网、交通网、信息网、人文网,还要四流来配合,能源流、信息流、物质流、价值流,能源流和物质流可以换来换去,另外看看有没有价值。它的理论基础,就三个世界的融合,人文世界、信息世界和物理世界的深度的融合。
下面讲讲我们新能源汽车在电驱动、功率半导体、芯片方面的创新。
我们创新,一定要有五大元素,设计、材料、工艺、增量制造和价值链。
我是50年前就开始搞电动汽车,我先讲动力总成。1993年,我跟行业合作,开发了第一个概念车,我就提出三合一,现在这个三合一理念大家都有,现在是多合一,通过整合功率密度提高、效率提高、噪音降低。不仅仅是物理的融合,功能上也发生融合,所以噪音也减少了。
讲到电动汽车,刚才讲的是乘用车,如果商用车,更加要注意,对商用车来说,我们要采用多元化的技术路线。也就是说除了纯电动外,它的工况和乘用车不一样,除了纯电动车,我们还要混合动力,还要保留原来的内燃机,但是这个内燃机,不烧机油和燃油,可以烧生物燃油,也可以用氢气作为它的动力。所以,对于商用车,因为它的工况不同,我们要注意多元化的技术路线。
刚才讲的是动力总成,下面讲讲电池。
电池,100多年前我们用的是铅酸,再到后来用到锂离子,锂离子分第一代、第二代、第三代,这个从正极材料、负极材料和电解质来看,第一代是锰酸锂,现在是第二代。第二代有两个流派,如果要价钱便宜一些,安全一些,用磷酸铁锂,如果性能好一点用三元。
现在要进入第三代了,第三代是什么呢?你的正极材料要改,它的负极材料又分两种,我认为,有高档和普及版,普及版的不用改了,高端的要进行改进。然后呢,电解质也要改,从原来液态的走向固态的。然后在这个电机方面也要改,要设计高密度安全电池包,性能好又安全。
讲了电池,就讲讲功率半导体。
功率半导体的话,安全工作率不断地提升,用在不同的车,功率半导体有两个流派,要么是IGBT,要么是碳化硅,用在不同的车型的分布情况,时间关系不展开讲了。
我最后讲“四网四流”融合。这个是前两年,我牵头发表的白皮书。今天我们已经进入数字经济时代,我们可以利用数字经济,我们可以把能源革命、信息革命融合,它的核心是人、机、物,人是人文世界,机是计算机是信息世界,物是物理世界。
所以,数字经济时代的核心就是人文世界,信息世界和物理世界的融合,我们可以从数据变信息,作为一个数字孪生。也就是在信息世界里面,可以看清楚物理世界的东西,但是我们要进一步从信息变知识,就是我提出来,要把信息变知识,这还不够,知识要不断的自主掌控,要把知识变成智能,知识变智能,意味着,把无序变有序。
如果能够把知识变智能,就能够意味着把无序变有序,这是我做研究,把能源和信息和人的行为的关系,互动找出来。这样的话,就可以变成智慧能源,把没用的东西变成有用。
比如说太阳能、风能,电网不能吸收,电网一吸收就会崩溃,就把没有用的太阳能、风能拿来制取电能。另外太阳能,风能成本高,但是这个本来要废弃的,所以四流里面还有一个价值流,你要核算。
同样,有需要的时候,氢气和氧气可以代替用电,氢气和氧气结合。所以氢气是非常好的介质,因为它可以把能源流和物质流来回转换,并且是没有排放的清洁能源。
所以,同样用这个也可以变成智慧交通,能够实现低碳、安全、高效、舒适的交通协同、路程协同。同样用这个智慧,也可以变成智慧城市。
我这个理念,世界最出名的出版商也邀请我撰写英文专著,我的英文专著10月1日出版,也欢迎大家批评指正。
科技革命也有助于推动工业革命。
第一次工业革命,是蒸汽的发现,第二次工业革命,是电力的发明,第三次是数字计算机的发明,第四次革命是人工智能。
人工智能,很厉害,但是人工智能,没有人文的指导,也很危险。因为人工智能,可能破坏我们的世界。所以现在,就从第四次工业革命,演化到第五次工业革命,在人工智能的基础,要加人文,要加环境。
同样,欧盟也提出来欧盟工业5.0。欧盟工业5.0是在德国工业4.0的基础上要加以人为本可持续。日本也提出来日本社会5.0,日本社会5.0也是以人为本,精准地了解每个人的需求。
最后,我用六个眼睛跟大家勉励。
第一个,要把眼睛放在前,要有前瞻性的思维;第二个,要把眼睛放在后面,要循序进行;第三个,要把眼睛放在综合思维;第四个,要把眼睛放在脚底下,我们搞工程的,要能够落地;第五个,我们把眼睛放在右边看欧洲和美国,第一次工业革命在欧洲发生,文艺复兴在欧洲发生,第二次、第三次都在美国发生,我们要借鉴他们的经验;第六个,我们把眼睛放在日本和韩国,它们比我们小,但是创新的经验,也值得我们借鉴。英文眼睛叫eye,所以第一个I是inspiration,要有激情;第二个I,Imagination,有创造力,第三个I是Innovation,即创新,但是我今天特别讲Interation,跨界融合,一定要有跨界融合,才可以实现,我们怎么样把科学变技术,技术变产品,产品变商品,到世界流通,那是商务部讲的,我们需要融资。
好的,我就讲到这里,谢谢大家。
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