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新萄京娱乐手机版欢迎张亚勤教授加盟
热烈欢迎美国艺术与科学院院士、澳洲国家工程院院士张亚勤教授加盟新萄京娱乐手机版大家庭,受聘清华大学讲席教授,成为学院第24位长聘教授,第4位院士。
欧阳明高: 2019新能源汽车技术热点评述和未来趋势预测
欧阳明高院士入选2019年度全球“高被引科学家”名单
李骏院士:驰骋在智能汽车科技创新的广阔征途中
李骏1958年3月生,吉林长春人,中国工程院院士,新萄京娱乐手机版教授,中国汽车工程学会理事长。历任中国一汽技术中心总工程师、技术中心主任、集团公司副总工程师、中国一汽股份有限公司总工程师。长期主持我国大型汽车企业的产品研发与科技创新工作,建成国内领先的自主研发体系和能力,完成多项集团重大产品换代研发以及国家863、973和重大装备型号研制项目。曾获得国家科技进步一等奖1项、二等奖1项,国家技术发明奖二等奖1项,中国汽车工业科技进步特等奖3项、一等奖2项,国家机械工业科技进步一等奖2项、二等奖1项,省部级一等奖1项,2012年荣获何梁何利科学与技术创新奖,获得授权专利11项,发表论文101篇和专著1部。当清晨的第一缕阳光洒遍城市的每个角落,无人驾驶汽车正安全便捷地穿梭其中,云端信号即刻通达,通勤之路不再拥堵,道路交通秩序井然,交通事故大大减少……这是若干年后的场景,也是李骏智能汽车强国梦的一个缩影。这位认为科学研究是靠兴趣驱动的汽车专家,从大学起便点燃了研究汽车的浓厚志趣,一钻研就是一辈子;这位汽车动力总成领域的领军人物,转而抓住了智能汽车科技研发的创新趋势,立志打造中国标准的智能网联汽车;这位长期主持大型车企技术研发的技术领导人,选择来到清华,只为探索业界与学界的黄金连接点,汇聚起更大的前行动能。正如他的名字所蕴含的奔腾般的气势,61岁的李骏在智能汽车科技创新的广阔征途中仍在疾速驰骋,未曾停歇……来清华只为求解新型科技创新模式的答案记者:您长期主持我国大型车企的产品研发与科技创新,为什么选择来到清华工作,有着怎样的心路历程?李骏:我在中国一汽做了近三十年技术研发,2018年3月正式来到清华工作。在长期的研发工作中我一直在思考一个问题,那就是自主品牌汽车企业如何加强前瞻性研究,因为只有具备前瞻技术才能实现国际领先。汽车是工程科技,这里包含“科”和“技”两部分,“科”就是我们所说的research,“技”就是engineering,将两者连接起来的东西是什么呢?我想应该是advance,也就是前瞻性创新。我来到清华,就是为了探索如何建立两者间的连接点——advance。国际上很多大型车企的架构都是按照R-A-E(Research-Advance-Engineering)的链条去设计的。我在一汽工作期间也努力将自主研发架构往R-A-E的方向打造,但是在这一过程中我注意到很多问题。这种链条的实现可以有两种模式,一种模式是靠大型企业自己培育前瞻性技术创新业务,例如福特公司就有自己的科学研究院(ScienceLab),但是我们国内车企很少会做基础科学和前瞻技术研究。另一种模式是由教育界打造前瞻技术研究中心,例如德国亚琛工业大学汽车研究所完全采用汽车产品工程化的架构,聘有总工程师、副总工程师、技术总监等200多人,与产业结合非常密切,技术研究非常前瞻。国内教育界理论性研究普遍很强,但是理论如何转化为成果缺乏有效的解决方案,与企业的结合也没有找到固定的业务模式。我来清华的初心就是想探索建立高校和自主车企之间的连接点,寻找并构建起汽车产业前瞻性科技创新发展的关键环节。当然我知道这种探索并非任何个人所能及,需要高校和社会的共同努力。记者:针对汽车产业,您认为应该怎样发掘高校与自主车企的连接点?李骏:这个连接点要从汽车产业的三个重大特征去思考和构建。第一,汽车是关联度高、产业链条长、分工明确的制造业,必须从需求出发,强调问题导向;第二,汽车是高科技的应用场所,它应用了大量前沿的高科技,同时会反作用于科技,推动科技创新;第三,汽车有自己的产品生命周期,一般几年就会更新换代,这就要求企业必须拼命往前走,导致企业忙着眼前的产品研发与生产,没有太多精力同时投入下一代产品的前瞻性技术研究。另一方面,高校做了很多研究,却等待着被转化,或者“隔着墙”去做工程,没有形成自身优势,所以中间的连接点advance就没有人去做了。这个advance应该是高度工业化组织的,与产业高度结合,同时要瞄准下一代前瞻性技术的发展需求,并且要进行提前创新,甚至是颠覆性创新,否则就会滞后于产业发展的步伐,或者所做的东西是企业自己就能够解决的甚至并不是企业真正需求的。我认为这个连接点应该具备三个“新”,即新概念、新技术、新车型。记者:围绕来清华时的初心,您在清华已经作出了怎样的探索?李骏:我们的第一步已经迈出去了,那就是成立清华大学智能汽车设计与安全性技术研究中心。所有的创新不能仅仅停留在论文上,必须要落地,首先要落到工程化的设计上。智能汽车的设计和传统汽车截然不同,传统汽车是基于路谱、载荷谱、驾驶舒适性、安全性以及汽车品质与寿命等要素来设计的,智能汽车更多的是基于交通场景、交通参与物、大数据容量、信息物理融合程度等要素来设计。同时,智能汽车设计还要面向新型整车架构,所以我们又成立了清华大学新技术概念汽车研究院,基于智能汽车设计与安全性研究中心的最新技术,与其他院系交叉合作,打造前瞻性智能汽车产品原型,也就是让具备“新概念、新技术、新车型”的整车真正“落地”。志在打造中国标准的智能网联汽车记者:您最早聚焦的是汽车动力总成领域,并深耕这一领域多年,那么您是如何抓住智能汽车设计与研发这一机遇的?李骏:关注智能汽车设计与研发并不是一时兴起,我较早地接触到了自动驾驶这一领域。早年我研究汽车发动机,其中一个重要方面就是追求节油。节油不仅与发动机本身的燃烧效率有关,还与传动系统的设计有很大关系,特别是与汽车行驶因素密切相关,也就是说节能要靠汽车智能化、信息化的使能、赋能技术实现。与此同时,我一直在组织汽车驾驶安全性研究,驾驶必须要做到有预见性的防御驾驶,“眼观六路耳听八方”光靠驾驶者一个人是不行的,我们想借助于特殊的传感器,这也就是智能汽车的雏形特征。另外,我主持过高机动战术越野车相关研发项目,高机动战术越野车要靠强大的信息化和电控技术才能实现,需要运用信息物理融合技术,其实这与现在的网联车技术没有本质差别。这些前期研究都给我“充了电”,而不是因为智能网联车很“时髦”,突然想跟一下潮流。2018年来到清华后,我给自己制定了一个十年规划,我给这个规划起名叫“蓝水工程”,“蓝”的寓意为最和谐的环境,“水”的寓意为“上善若水”的智慧,也就是要做蓝色动力的智能汽车前瞻性和颠覆性技术创新系统工程研究。记者:您已经开始实施您的十年规划——“蓝水工程”了吗?有没有分阶段的计划?李骏:我目前聚焦的方向之一是研究“基于智慧城市智能交通智能汽车(SCSTSV)融合一体化技术的城市高级智能共享汽车”。我们现在有个新的创意,就是“车找人”“人驾车”“车找位”的全过程智能共享出行模式。到目前为止,人类使用汽车的所有行为都是“人找车”,比如最早期我们要到大街上去拦出租车,后来有了手机叫车,现在可以去停车场找共享汽车等等都属于“人找车”行为。“基于智慧城市智能交通智能汽车(SCSTSV)融合一体化技术的城市高级智能共享汽车”的应用场景可以让车自己开到你需求的位置,我们将其称为无人驾驶的“车找人”;然后你可以开这个车,也即“人驾车”,人类驾驶汽车是有乐趣的,特别是在复杂路况的城市,相当长的时期内有人驾驶汽车还是比无人驾驶汽车行驶效率要高;当你到达目的地后可以随时随地弃车,车可以无人自动驾驶去找停车位或找下一个用户,也即“车找位”。我们将这种城市高级智能共享汽车起名叫“Car2Share”。我们计划用三年时间做出具备这样功能的高级自动驾驶原型车。另外,在研发过程中,我们还探索实现了“超视距的自动测距驾驶技术”,该技术也是我们的一个阶段性成果,这一技术可以使汽车在行驶过程中对车身与障碍物之间进行全方位的测算,并自动设定方向转角和车速等驾驶控制要素。更长远的计划就是研究基于SCSTSV理念的中国标准智能网联汽车自主创新系统工程技术。记者:您的个人规划与国家的发展规划也是紧密结合的。李骏:是的,会更多地考虑到国家和社会发展的需求。为什么人们想让汽车实现无人自动驾驶?一是希望机器自动驾驶比人类开车更安全;二是希望在枯燥的驾驶过程中能够做一些除驾驶之外的其他事情;第三点也是最重要的一点,随着社会老龄化的加剧和社会劳动力成本的提高,机器驾驶更能满足老龄社会的需求。科学研究只有和社会经济发展需求相结合,才可能给社会带来真正意义上的贡献。记者:您来清华后提出要研发基于SCSTSV理念的中国标准智能网联汽车这一概念,什么是SCSTSV理念?李骏:这是一个完全不同于传统的技术路线。SC、ST、SV分别指SmartCity(智慧城市)、SmartTraffic(智能交通)、SmartVehicle(智能车辆)。SCSTSV理念是一个融合一体化系统工程的理念,而不仅仅依靠单车智能,搞“聪明的车,傻瓜的路”是行不通的。汽车的三个能力一定要用好:底盘、发动机、车身等装置是汽车的“内能”技术;现在的新能源技术、传感器、人工智能、电子控制等是汽车的“使能”技术;还有一个非常重要的就是汽车的“赋能”技术,即由5G、路边云、中心云、V2X等构成信息系统,为汽车提供自动驾驶所必须的场景信息,特别是复杂、动态、随机的交通参与物信息。我们不可能在每个汽车上都装上复杂的雷达和超级计算机,所以要抓住汽车的“赋能”技术,走SCSTSV融合一体化的技术路线。因此,智能汽车下一步的创新就在于对其内能、使能和赋能进行最佳的识别、交叉以及融合,从而研发出真正经济实用的智能汽车商品。记者:您出于怎样的考虑提出SCSTSV理念?李骏:无论做什么样的技术研发,我都会问自己三个问题:什么是正确的技术路线?这一技术以及基于这一技术的产品有没有竞争力和创新力?该技术能不能创造出超高价值的商品力?深入考虑这三个要素可以说是烙印在很多企业技术领导人身上的“基因”。来到清华成为教授,我认为这样的指导思想不应该变,只有这样才能更好地把“科”和“技”相结合。从科技的发展趋势来看,这种融合一体化的理念非常重要。智能汽车是SCSTSV系统工程落地的一个载体,把SCSTSV系统工程构思好之后,就应该在各个层面同步去实施。现在我参与到雄安、嘉善等地智慧城市的交通规划设计中,希望从实践中不断总结经验。记者:怎样理解智能网联汽车的“中国标准”?我国汽车产业应该如何发力?李骏:“中国标准”也是中国智能汽车技术的机遇。每个国家在城市和道路结构、地理环境、通讯技术标准、交通规则、国家法律等方面都是不一样的,这就注定了基于场景的自动驾驶汽车技术在不同国家是不一样的,而这些最后都会通过全球标准和各个国家的标准来规范化,所以中国标准智能汽车是客观存在的,就看怎么用最创新的技术把这些特殊性通过使能、赋能施加到智能汽车上,使中国标准智能汽车更有竞争力。目前来看,我国在大数据、人工智能、5G等智能汽车所需的赋能技术方面有自己的优势,在汽车使能技术方面正在展开前瞻研究。只要技术路线正确,并且这种技术路线能够反映自主创新的魅力与价值,而不是跟在外国企业后面亦步亦趋,中国标准智能汽车就有巨大的竞争力。记者:您主持成立了清华大学智能汽车设计与安全性技术研究中心,我们也注意到您特别强调其中的安全性,您为什么如此关注智能汽车的自动驾驶安全性?其中又会遇到哪些挑战?李骏:研发智能汽车的初衷就是为了降低汽车引发的交通事故发生率,智能汽车的自动驾驶安全性就像电动汽车不能着火一样重要。智能汽车的自动驾驶安全性主要难在对场景识别的精准性、充分性、稳定性和完整性上。而智能汽车遇到的场景又具有随机性、组合性和不确定性,这就需要智能汽车有一个“安全驾驶脑”发挥安全驾驶的指挥作用。人在走路的时候大脑不但控制行动,而且提醒你是否安全。现在我们只重视机器的“驾驶脑”,实现感知、规划、驾驶操控,但只有这个是不完善的,必须要有一个“汽车自动驾驶安全脑”。这里面的挑战,大到法律、道德领域的风险,具体到是否有充分识别随机场景的传感技术、数字化计算分析技术、超级芯片等,特别是如何把复杂随机场景的感知系统分解到位,其实又回到了SCSTSV融合一体化技术的系统工程架构上。我计划建立相关实验室专门做这方面研究,团队也在逐步搭建中。“创新是面向未来的事业,而年轻人正是事业的未来”记者:之前采访了您的今年新入学的博士生,他们说还没入学您就开始布置书单了,而且都是前瞻性的、综合性的书籍,还包括欧盟最新的汽车研发项目技术报告。您在人才培养方面有什么样的规划?李骏:我常跟我的博士生们说,希望我每一届培养的博士里未来有人能够成为总工程师。培养汽车工程领域的全才非常重要,博士生不宜只钻研一个比较狭窄的方向,而要对汽车产业的总体发展有全局性的把握,更不宜扎堆于新鲜时髦、容易产出论文的领域。汽车产业发展的挑战要求我们必须要有强烈的使命感和宽广的知识面。我要求团队每个月都进行一次规模较大的对话研讨,每个人都参与讨论,集思广益,在交流中碰撞思维火花。培养人才的创造性也非常重要。之前我专门为进入一汽集团工作的博士毕业生制定了具体的培养目标,那就是研究一个新领域,给他一个新平台,用三年时间出一个新成绩,我看中的正是他们的创造性。在前瞻性研究中探索得越深入,就越体会到创新要从年轻人开始培养,因为创新是面向未来的事业,而年轻人正是事业的未来。记者:由您团队的学生组成的清华大学猛狮无人驾驶团队,在2019i-VISTA自动驾驶汽车挑战赛中斩获多项大奖,这也是他们学术道路上的重要激励。您会如何向想要进入汽车学科学习研究的学生或年轻学者描述当下的汽车学科?李骏:汽车最早是人类幸福和社会发展的动力;中间有一段时间汽车成了污染、噪声、事故和能源消耗的载体,与社会发展有一些背道而驰;我相信,新一轮汽车科技革命会使汽车成为社会发展新的和谐动力。因此,对于进入车辆与运载这一领域的学生或年轻学者来说,要思考在掌握什么样技术的情况下,能够使汽车成为社会经济发展的和谐动力。只有看到做这件事情对人类社会发展的价值,才会激发真正的兴趣,而科学研究正是由科研人员永恒的兴趣与不竭的探索驱动的。记者:作为清华教师的一员,您对清华的同学们有哪些嘱托或者希望?李骏:清华学生很聪明,无需我的特别嘱托。如果你非要问我个人的想法,我认为清华学生不管未来从事什么职业,首先必须具备洞察力。要想具备洞察力,需要有宽广的视野和把握科技前沿的能力,始终要把目光聚焦在最前沿的科技领域去洞察世界。同时,要有发现问题的能力,找出属于自己的创新点,还要有严密的逻辑思维和高效的工作方法。我想,在大学期间形成这样的能力会使每一位清华学子受益终身。(转自清华大学官网)
清华大学与滴滴成立未来出行联合研究中心
10月15日,清华大学与滴滴出行签署合作协议,共同成立清华大学-滴滴未来出行联合研究中心(以下简称“联合研究中心”),双方将在自动驾驶、智能网联汽车、大数据与人工智能、智能共享出行、出行安全、智慧城市交通等领域紧密合作,共同推进智能出行前沿研究和科技成果转化,为我国交通强国建设发展贡献力量。清华大学校长邱勇院士会见程维一行成立仪式前,清华大学校长邱勇院士在工字厅会见了滴滴出行创始人、董事长兼首席执行官程维一行。成立仪式上,清华大学校务委员会副主任袁驷教授、滴滴出行创始人、董事长兼首席执行官程维、中国电动汽车百人会理事长陈清泰、工信部装备工业发展中心主任瞿国春出席联合研究中心成立仪式并致辞,联合研究中心主任、新萄京娱乐手机版副院长王建强教授介绍了中心的总体情况。成立仪式由新萄京娱乐手机版院长、发展规划处处长杨殿阁教授主持,新萄京娱乐手机版党委书记李建秋教授、清华大学汽车安全与节能国家重点实验室主任李克强教授、滴滴出行联合创始人兼首席技术官张博、北京冬奥组委技术部副部长贾力、科技部中国科学技术交流中心美大处处长李宁、中国智能交通协会副理事长兼秘书长关积珍、中国电动汽车百人会秘书长张永伟等出席。清华大学校务委员会副主任袁驷教授致辞袁驷首先代表清华大学,向长期以来关心和支持清华大学发展的各位嘉宾表示衷心的欢迎和感谢。他表示,智慧出行方式是顺应人类社会文明发展的产物,将带来一场出行生态变革。同时,智慧出行方式的构建也是我国交通发展带来的历史使命。联合研究中心的建立,为我国智能交通产学研发展战略实施提供了重要支撑,起到了助力作用。新萄京娱乐手机版成立后,学科领域从Vehicle(车辆)扩展到了Mobility(出行),与滴滴出行非常契合。他希望学院与滴滴能够齐心协力,充分发挥高校科研和行业发展紧密结合的优势,提高科研成果转化效率,促进双方人才培养与交流,推进研究中心持续蓬勃发展,成为行业的一面旗帜。滴滴出行创始人、董事长兼CEO程维致辞程维对联合研究中心的成立表示祝贺和感谢,他提到,未来十年汽车以及整个交通产业会有一个巨大的变革,而这个变革对于蓬勃发展的中国汽车工业和未来出行产业,是一个历史性的机遇和挑战。未来智能网联汽车、无人驾驶技术和智慧出行服务的新业态将会服务未来的用户。程维还表示把握住未来5到10年的机会,推动整个行业的变革,是我们一代人的使命,也是滴滴和清华大学一起推动成立未来出行联合研究中心的初心。中国电动汽车百人会理事长陈清泰致辞陈清泰提到智能交通利用网络信息技术,通过互联网平台整合资源,优化出行配置,缓解交通拥堵,提升道路出行效率,重构交通产业,必将给汽车和交通带来一场深刻的革命。另外,智能交通正在推动移动互联、智能网联汽车以及商业模式的革新,也将会对经济发展和科技创新具有深远的影响。清华大学和滴滴双方强强联合、取长补短,解决共性理论问题,加速理论创新的快速落地,对智能交通的发展有着重要意义。工信部装备工业发展中心主任瞿国春致辞瞿国春对联合研究中心的成立表示了祝贺和充分肯定,他指出我国交通系统正在朝着全新的发展方向,逐渐从“交通大国”升级为“交通强国”。清华大学与滴滴的合作对科研成果转化具有重要推动意义,对我国智能网联汽车安全体系建立提供了必要的技术储备。工业和信息化部将积极支持中心多育良才,多出成果,树立行业典范。联合研究中心主任、新萄京娱乐手机版副院长王建强教授发言王建强向与会嘉宾介绍了中心的总体情况。联合研究中心将致力于智能共享出行、出行安全、智能网联汽车、大数据与人工智能、共享经济与现代企业管理等研究领域,实现智能网联汽车的“安全、高效、智能、环保”,提高未来出行整体效率,为我国交通强国建设发展贡献力量。联合研究中心揭牌仪式联合研究中心揭牌仪式后,滴滴出行联合创始人兼首席技术官张博就“未来出行”发表主题演讲。他向清华师生详细分享了滴滴的科技战略——AIforTransportation(人工智能改变交通),并具体介绍了滴滴在智能地图服务、智能客服、出行安全、智慧交通、自动驾驶等领域的最新探索与实践。现场听众就大数据、隐私与安全等出行问题与张博开展了讨论。
新萄京娱乐手机版成立大会举行
4月27日上午,新萄京娱乐手机版(简称“新萄京娱乐手机版”)成立大会在主楼后厅举行。新萄京娱乐手机版的成立是清华大学在“双一流”建设中迈出的坚实一步,并将支撑我国从汽车大国向出行强国迈进。全国政协副主席万钢,工业和信息化部副部长辛国斌,国务院发展研究中心原主任、清华校友陈清泰,清华大学校长邱勇,中国工程院副院长钟志华院士,中国汽车工业协会原常务副会长兼秘书长、清华校友董扬,以及来自国内外车辆与交通领域的院士、专家,相关部委、企业、高校代表,以及校内各院系单位师生、校友代表等400余人出席成立大会。大会由清华大学党委副书记李一兵主持。成立大会现场仪式上,李一兵宣读了《关于成立新萄京娱乐手机版的决定》。万钢、邱勇为新萄京娱乐手机版揭牌。万钢、邱勇共同为学院揭牌。邱勇致辞邱勇在致辞中向莅临成立仪式的各位领导、各界嘉宾表示热烈的欢迎,向长期以来关心和支持清华大学发展的各位朋友表示衷心的感谢。邱勇指出,清华大学车辆工程教育有着悠久的历史,从1932年清华大学建立机械工程学系到1952年设立全国首个汽车专业,从1958年“真刀真枪”地制造了中国第一辆自主设计的微型车,再到1980年清华大学正式成立汽车工程系。87年来,清华大学车辆工程教育输送了近七千名毕业生,成为了中国汽车行业及相关科研教育事业一线领导及骨干人才的重要培养阵地。近20年来,我国新能源汽车取得了长足的发展,清华汽车工程系在国内率先开展新能源汽车研究,在我国节能与新能源汽车科技的跨越发展中发挥了重要作用,推动了我国智能网联汽车技术与全球同步发展。邱勇指出,成立新萄京娱乐手机版是清华服务国家战略需求的重要改革举措,从汽车系更名为新萄京娱乐手机版,蕴含了清华主动服务国家战略需求、应对行业和产业难题、聚焦国际学术前沿,勇于自我调整和重新定位的决心和承诺。邱勇回顾了近年来清华大学与中国工程院共同成立联合国教科文组织国际工程教育中心,与中国工程院、联合国教科文组织联合发起国际工程教育论坛,成立航空发动机研究院等重要发展举措,邱勇强调,清华工科有着传统优势,面对新的产业技术革命,我们要积极部署、主动应对:一是要进一步加强开放与交流,与国际接轨;二是要坚守人才培养理念,发出清华在工程教育和人才培养方面的声音;三是要在解决国家技术瓶颈方面主动担当,作出清华人的实质性贡献。邱勇表示,当前我们正进行第四次工业革命,大学是基础研究的主力军和重大科技突破的策源地,要主动投身变革,并在变革中实现创新发展。希望新萄京娱乐手机版延续优良传统、树立一流意识、永葆奋斗热情,持续开展高层次人才培养和高水平科技研发,进一步服务国家车辆与交通领域重大需求,加大国际合作交流力度,提升智能网联汽车与交通研究中心、新技术概念汽车研究院两个学科交叉机构的建设水平,为清华大学“双一流”建设,为推动我国由汽车大国向汽车强国迈进作出更大贡献。辛国斌致辞辛国斌代表工业和信息化部对新萄京娱乐手机版成立表示热烈祝贺,向长期以来为我国工业和信息化事业默默耕耘、无私贡献的清华师生表示衷心感谢。辛国斌表示,清华大学及其培养的汽车专业人才为中国汽车行业作出了重要贡献。汽车是国民经济的重要支柱产业,纵观世界经济发展历史,汽车强则制造强,制造强则国家强。当前,我国汽车产业发展正处于转型升级、由大变强的关键阶段,清华大学成立新萄京娱乐手机版,是清华抢抓机遇的战略布局,体现了攻坚克难的责任担当,既恰逢其时,又任重道远。希望清华大学进一步增强使命感和责任感,坚持创新驱动,凝聚优势学科,建设产学研用相结合的协同创新体系,打造具有清华元素、中国特色的世界一流科研基地,为实现汽车强国梦作出新的贡献。陈清泰致辞陈清泰表示非常高兴回到母校一起庆祝清华108岁生日。回首自己与清华结缘的六十余载,仿佛是一部中国汽车工业从无到有、从弱变强的波澜壮阔的诗篇。不论院系和专业名称如何演变,不变的是一代代清华汽车人的底色,不变的是清华振兴民族汽车工业、助力世界汽车科技的初心与使命。如今,第四次工业革命浪潮席卷已至,身处科技革命创新的洪流,清华再一次勇立潮头,抢抓汽车工业“新四化”,肩负起交通与运载领域跨越式变革的新使命。董扬致辞董扬向新萄京娱乐手机版从汽车系发展为学院表示热烈祝贺,并表示这是全体清华汽车人共同努力的结果,希望清华汽车人面向未来牢牢把握住汽车产业重要发展契机,勇于担当,勇于创新,为中国汽车产业技术创新作出清华人的新贡献。杨殿阁介绍新萄京娱乐手机版学科布局和发展愿景新萄京娱乐手机版院长杨殿阁介绍了新萄京娱乐手机版的学科布局和发展愿景。他表示,几十年来,清华汽车已成为我国高层次、高水平、复合型汽车科技和管理人才培养摇篮。进入2019,即将走过40年征程的清华汽车系正迎来一场全新发展机遇。清华将在传统优势学科的基础上,坚持新能源汽车、智能汽车的发展,进一步拓展交通能源、智能出行,布局未来交通学科,培育更加适应未来时代需求的创新拔尖人才。新萄京娱乐手机版的新一代清华人将再一次接棒,响应国家和时代对“教育兴邦”、“汽车强国”的呼唤,以更坚定、更创新、更从容、更开放的步伐迈向世界,迎接未来,与海内外校友和各界同行共同携手,为我国从汽车大国向出行强国的转变、为推动世界汽车与交通技术的进步奋力前行,贡献力量。论坛现场成立大会后举行了2019汽车技术青年学者论坛,密歇根大学未来交通中心(Mcity)主任彭晖教授、清华大学学术委员会副主任欧阳明高院士、滑铁卢大学机械与机电工程系AmirKhajepour教授、清华大学汽车安全与节能国家重点实验室主任李克强教授、加拿大驾驶员认知与自动驾驶首席科学家曹东璞教授作主旨报告,来自国内外汽车领域的专家学者和企业界代表围绕世界汽车技术新发展进行了学术交流。清华大学在国内最早开展车辆工程人才培养与科学研究工作,迄今已有87年的历史。1980年,清华大学汽车工程系正式成立,是国内唯一同时拥有车辆工程、动力机械及工程两个国家重点学科的高等院校,是我国培养高层次、高水平汽车工程科技和管理人才以及科学研究与技术开发的重要基地。围绕汽车的安全、节能、环保三大主题,定位于汽车工业共性关键基础技术、汽车工程交叉学科基础理论、汽车领域宏观发展基本问题,致力于绿色化、智能化的生态汽车的研究与发展,立足国家发展趋势,面向未来、面向国际,逐步形成了自己的优势领域和特色。拥有汽车工程领域第一个国家重点实验室——汽车安全与节能国家重点实验室、国家国际科技合作基地“中美清洁汽车技术国际联合研究中心”、教育部实验室“车联网教育部-中国移动联合实验室”和清华大学首个外派院——清华大学苏州汽车研究院。近五年来,共承担国家、国际、国防以及重大横向合作科研项目749项、科研经费7.8亿;发表高水平SCI检索论文1113篇,授权发明专利355项;获国家级技术发明奖及科技进步奖4项,省部级一等奖12项。2019年3月27日,经清华大学校务会讨论通过,决定成立新萄京娱乐手机版。来源:清华新闻网
清华大学成立新萄京娱乐手机版
清华大学成立新萄京娱乐手机版
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2020年全球招聘启动
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综合活动
欧阳明高院士入选Research Interfaces锂电池领域全球十大研究者
近日,Research Interfaces发布了锂电池领域全球十大研究者名单,新萄京娱乐手机版欧阳明高院士上榜。十位入选的研究者中,有4位来自美国、2位来自德国、2位来自中国、1位来自加拿大、1位来自韩国。 Research Interfaces总部设在加拿大蒙特利尔,团队由来自不同背景的全职和兼职专家组成,创始人Peter Kovacik拥有牛津大学(University of Oxford)博士学位,在能源技术研发方面拥有十多年的经验。Research Interfaces致力于传播基础科学研究成果,他们通过重点研究和发布有可能产生重要影响力的研究成果,来加强学术界、工业界和政府之间的知识转移。他们认为学术研究对于创新和决策至关重要,但在当前信息超载的情况下,很多好的研究工作并没有进入人们的视野。因此两年多来,他们一直在策划、关注和跟进电池领域的发展,每个月都会对最新的电池科学和工程进行一次回顾。为了传播好的研究成果,他们每月审查100多家期刊,评估1000多篇文章。 在欧阳明高院士的上榜理由中,Research Interfaces这样写到:“电动汽车的电池包中储存了大量能量,一旦发生故障,电芯中能量会很快释放出来,并加热成百上千的其他电芯,造成严重火灾,这时候就需要考虑电池包的安全问题。欧阳明高是电池老化和故障方面最著名的专家。他所领导的课题组研究涵盖了从电池管理和故障诊断到热失控及其蔓延的方方面面。如果你关心电池安全,他是你必须要关注的人。” Research Interfaces同时推荐了欧阳明高院士近期发表的两篇相关文章,其中第2篇文章于2018年1月发表,目前在Web of Science 核心合集中被引频次已有233次: (1)A review on the key issues of the lithium ion battery degradation along the whole life cycle / eTransportation (2)Thermal runaway mechanism of lithium ion battery for electric vehicles: A review / Energy Storage Materials
学术活动
台湾成功大学陈劲甫教授谈“自动驾驶在公共运输的挑战”
2019年10月17日,新萄京娱乐手机版第238期学术沙龙在清华大学汽车研究所301成功举办,此次请到的演讲嘉宾是台湾成功大学陈劲甫教授,演讲题目为:“自动驾驶在公共运输的挑战——高雄市的经验”。 陈教授从高雄市的交通现状和近些年的交通智能化发展趋势两个方面向大家展示了自动驾驶在公共交通领域面临的挑战。 首先,陈教授介绍了高雄的基本情况。高雄位于台湾南部,面积2946平方公里,人口278万,是台湾第二大城市。高雄港是台湾第一大港口,世界第12大港口,2014年成为第一个亚太认证的生态港。高雄是台湾工业生产制造的重要基地,在发展过程中对环境产生了一定的影响,目前面临城市转型的挑战。特别是,如今的高雄市25%的城市面积容纳95%的人口,城市人口-空间的分布不均给高雄的城市和城间交通带来很大压力。高雄的交通系统极具特色,由汽车、机车、公车、捷运、自行车、轮渡、轻轨、机场和高铁共同组成海陆空交通系统,其中机车占出行方式总量的68%,是人们最重要的出行工具。机车也带来了巨大的问题:每年的交通事故中有60%是由机车引起,226万辆机车仅有5.5万车位,汽车的CO2排放占总碳排放的6.2%。因此,高雄市正面临空气污染、气候变化、交通安全、交通拥堵等重要问题。接下来,陈教授向大家讲述了高雄市自动驾驶小巴示范运营的经验。从工业城市转型为低碳、可持续、宜居的城市,高雄市设立了2020年减碳20%、2050年减碳80%的目标,为了达成目标,高雄市开展了打造低碳科技的企业园区、倡导低碳运输、推广低碳生活和参与国际交流等一系列活动。在国际交流方面,高雄市加入了倡导地区可持续发展国际理事会(ICLEI),并举办2017年第三届生态交通全球盛典,以这次盛典为契机,高雄市积极开展智能交通的推广工作:建设自动驾驶测试园区、修订道路交通安全法规和设立无人交通工具科技创新实验条例,并进行多项落地测试,包括成大光复校区的自动驾驶小巴、高雄MRT/LRT/GRT交通系统等,成功推动高雄的生态交通建设。最后,陈教授从市场和技术两个视角分析了未来自动驾驶发展趋势。在市场方面,自动驾驶将在运输服务、周边服务、物流服务和车辆服务等领域发挥优势;在技术方面,要积极推进未来自动驾驶车辆平台、未来融合感测器技术、信息的储存与运算技术以及测试验证技术。 陈劲甫教授于1989年获得英国兰卡斯特大学经济学博士,1989年到1994年,在南华大学先后任副教授、助理教授,1998年至今,在台湾成功大学交通管理学系任副教授、特聘教授。陈教授曾任高雄市交通部运输研究所工程司司长,对台湾交通运输管理科学不仅有丰富的学术经历,还有一线工作经验。 本次学术沙龙活动由新萄京娱乐手机版高博麟老师主持,吸引了160余名左右的师生前来参加。在座的老师及同学们对高雄市的自动驾驶示范运营和未来自动驾驶趋势很感兴趣,就此展开热烈讨论,在互动环节提出了若干问题与陈教授交流,包括执政者的决策对城市交通系统的影响、台湾无人驾驶应用的新进展、V2I应用技术、智能驾驶示范中的交通安全问题等。
名师观点
欧阳明高: 2019新能源汽车技术热点评述和未来趋势预测
2019年12月23日(下午)中国电动汽车百人会论坛(2020)召开了媒体发布会,发布会现场有中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高发表了主题演讲。经过欧阳明高本人审定的内容如下: 2019年的特征概述: 第一,补贴退坡阵痛与全球转型大势,这是我第一个感受。国内看,补贴政策退坡,新能源汽车销量不及预期,其中商用车下降是最严重的,20万辆掉到10万辆。但是国际上看德国、法国、美国刚刚都发布了新能源汽车继续补贴的政策,尤其是美国特别令我感到意外的,计划将单个汽车公司20万辆电动汽车免税门槛提高到60万辆,我相信大家都知道。从中国公司看,比亚迪和宁德时代为代表的中国公司加快技术创新力度,尤其在电池技术方面,相继推出了C2P技术和刀片电池技术,这个应该是具有里程碑意义的。而且他们两家进一步扩大了国际配套公司的速度和规模。从跨国公司看,以大众公司为代表的汽车跨国大公司的战略取向清晰化,从规划转向行为,应该说基本上非常非常一致的,我只是说以大众公司为代表,只是他们说的比较多一点、说的比较肯定一点。从新兴公司看,特斯拉市值突破700亿美元,超过奔驰、宝马成为仅次于大众、丰田第三大市值高的公司,其中在上海的超级工厂建成,即将大规模量产,我们正在经受阵痛,但是全球转型已成大势。 第二个,新能源汽车动力系统的技术价值越来越受到重视。2019年锂电池获得诺贝尔化学奖。中国科协发布的2019年20个重大科学技术难题中包含高比能量动力电池和氢燃料动力电池系统这两个难题。此外,中国工程院发布的全球工程前沿2019,动力电池被提到4次,燃料电池提到2次,氢能与可再生能源提到4次,电驱动、混合电动驱动系统提到2次。 第三个,由补贴推动的快速增长比较脆弱,突然下降的确使人焦虑,但是由电动汽车技术经济性决定的市场前景已经非常明朗,也就是说我们遭受的实际上是一种阵痛。跟手机类比,我们现在PHEV和EV大概相当于手机1999年的时候,就是差不多20年前手机的状态,当然燃料电池可能比这个再晚十年。手机大概是在2000年之后基本上快速上涨,每个技术都是有一个S曲线的发展过程,现在我们正在S曲线坡的底部,即将要上坡,这是我个人从技术角度来看的。 第四,新能源汽车推动新能源革命的战略意义开始被认识,但还没有受到重视。以前我们谈新能源汽车都是从交通工具角度谈的,还有往往是基于化石能源谈的。其实新能源汽车要从新能源和交通电动化双重角度看,否则它的价值被大大低估,甚至会被误解。动力电气化——电池、燃料电池,氢能这本身就是新能源革命重要的核心技术。大家去看一下《第三次工业革命》那本书说到的新能源革命五大支柱:可再生能源转型、分布式电力系统、电池和氢气储能、能源互联网、纯电动汽车和燃料电池汽车作为用能、储能、回馈能源终端。概括而言就是:动力电气化、能源低碳化、系统智能化。新能源汽车具有交通工具和能源装置的双重属性,补贴新能源汽车以前总觉得补贴太多了,补贴个人好像觉得不公平,其实不是这样的,补贴新能源汽车其实也是在投资国家新一代能源基础设施,如果2035年我们有一亿辆电动汽车车载电池的储电容量就是50亿度电。从这个角度来看,补贴很值。 下面我想就三个问题:第一,插电混合动力PHEV。第二,纯电动EV。第三,燃料电池FCV,三种车的热点问题简单介绍一下。 第一.关于插电混合动力,PHEV在中国的定义是可以外接充电纯电动50公里以上并且当电量下降到一定程度后进入混合电驱动的电动汽车,增程式电动车只是采用串联混合电驱动的一种PHEV。 今年出现了什么情况呢? 外资企业的插电混动卖的非常火,这在行业里反响热烈。 从政策来看,“双积分”油耗核算是加权平均值,这个值在不断下降,要满足这个法规就必须做新能源汽车,PHEV属于新能源汽车,具有多种政策优惠,PHEV相对HEV实际上是有优势的。为什么呢?PHEV要增加电池容量肯定比HEV贵啊,但一般也就是贵1.5万到2万元。如果是20万的车,购置税10%把这个覆盖掉了,豪华车还能赚钱。另外因为用电比用油要便宜。还有一个最重要的,就是它不限行,混合动力是限行的,插电混合动力是新能源汽车,除了北京其它地方是不限行的。我估计限行的城市会越来越多、会非常普遍,限购的城市我预测不会越越来越多,按照政府发出的信号,它应该不会扩大、反而可能会缩小。这样一来,PHEV不仅成本跟常规混合动力HEV基本相当,同时它还有不限行的方便、还有使用费用的降低,它的综合效益是不错的(当然对于豪华大排量PHEV的政策优惠似乎太高了需要优化,例如采用PHEV综合油耗法规限值)。而客户的选择,刚刚说了性价比不差,另外安全性它跟HEV是一样的。还有一个便利性,它比HEV和EV好,HEV可能限行,而EV还有一个充电问题,PHEV又能充电、又能加油。另外它的残值会比EV高,因为现在EV总体看,二手车市场的残值偏低,需要有个过程,现在只有特斯拉会高一点。所以从市场客户选车的标准来看,安全、性价比、便利性、车辆残值这些也是符合客户需求的。 所以我个人估计今后五年PHEV是要上涨的,但是这中间会有一个高峰,这个高峰大概是在5年左右,我们估计繁荣期大概10年左右。为什么呢? 因为,根据我们的计算,2030年100公里纯电里程的PHEV与500公里纯电里程的电动车比总体拥有成本不具备优势,甚至在各方面EV都会超过PHEV。 《新能源汽车规划征求意见稿》提出2025年新能源汽车站比25%,这中间PHEV为实现这个目标会发挥重要作用。估计到2025年PHEV会达到峰值。现在PHEV在总量中间大概占20%—25%,我们估计2025年会有一个相当幅度的上升,当然纯电动汽车仍然会占新能源汽车的主体。但是到2030年PHEV会往下降,2035年我估计就没有太多了。所以整个繁荣期大概10年左右。因此,技术上尤其是国内企业需要通过系统平台化、部件模块化的共享,来简化开发流程、降低开发成本,避免折腾和浪费,这是非常重要的。 我这里举一个可以参考的例子,就是本田,大家知道本田今年发布了平台化战略,以前本田的技术路线非常多元,各种各样的都搞过,最后统一到一个平台,就是串并联混合动力平台。其实串并联平台很好理解,因为混合动力城区运行最好就是串联、高速公路最好就是并联。这可从内燃机的效率角度解释,因为城里负荷变化太大,内燃机经常在低效区运行,所以这个时候内燃机不能直接驱动车,必须把它切断,然后发电,发电之后再供电,这叫串联。在高速公路,一般内燃机负荷率在比较好的位置,当然以内燃机驱动为主,加速和超速的额外功率由电机提供。为什么就剩一个呢?因为可以平台化、模块化、共享化、降低成本,而且这种系统的机械结构极其简单,给电驱动系统技术快速提升提供了很大空间。很值得我们学习,国内自主厂家已经在朝这个方向走了。当然如果是SUV,现在比较定型的就是在后轴上加电机,前轴是一个轻混的并联,这是典型的配置。 第二个问题,关于纯电动。由于大规模推广,所以公众刚刚接受这件事情的时候,有很多迷惑的地方非常正常,我觉得在这方面我们的记者可以发挥很大的作用。我在10月30日中央电视台的《经济大讲堂》讲新能源汽车时专门回应了所有这些问题,包括里程焦虑、成本焦虑、充电焦虑、寿命焦虑、回收焦虑、安全焦虑,很多很多焦虑。我在那里面详细一一都回应了,如果大家需要的话,中央台网站上都有,这里不再重复介绍了。 我在这里只说一下最近我们应对这些焦虑的一些进展,比如说成本。2019中国动力电池成本降低到大概0.6元—1元/瓦时,这是一个范围,各种类型电池和各个厂家都不一样,这个已经很低了。大家知道,磷酸铁锂已经做到100美元/千瓦时以下。至于比能量,大家会说,磷酸铁锂比能量不够,其实磷酸铁锂比能量也在持续提升,以前我们大家都是着重在单体比能量在下功夫,但单体比能量提高到一定程度,锂离子电池现有材料体系是有瓶颈的,你要是把比能量做到足够高的话,你遇到安全瓶颈就要加附加装置,并不是说不安全,一加装置成本就上去了,所以它有一个平衡。今年电池厂在比能量方面我觉得做最漂亮的工作不是在单体,其实300瓦时/公斤的电池去年就已经出来了,今年是推向市场。今年我觉得宁德时代和比亚迪做的最棒的是在电池包上,以前叫单体电池、电池模块、再到电池PACK,基本上三个层次,现在基本上减少到两个层次,就是中间模块没有了,直接单体到PACK,中间层次去掉了,而这两个厂家不约而同都做了这件事情,一个是做的三元电池、一个是做的磷酸铁锂电池的,但具体做法不大一样,我们宁德时代叫CTP,他们也申请了很多专利,第一个电池包已经做出来了。电池包系统重量能量密度提升10%—15%,体积能量密度提升15—20%,大家知道我们车上体积能量密度是最重要的,零部件减少了40%。磷酸铁锂方面比亚迪的创新叫刀片电池,他们已经申请了专利,国外很多厂家对这个技术非常感兴趣。以前的电池很短的,现在整个电池一长条就像一个刀片,高度还是那么高,电池两侧接线和用作冷却风道、各种东西都放到两侧,中间就不放别的了,一片一片叠起来,叠起来刚度、强度还非常好,还可以做结构件,这是很重要的创新。而且电池单体制造成本还可以进一步下降,这是很重要的2019年的创新。由于比亚迪这种新电池提高了体积能量密度,所以以前认为磷酸铁锂电池跑不了500公里,因为装不了那么多电池,现在是可以的,一个A级车可以装到60度电没有问题,因为磷酸铁锂电池主要还不是重量比能量、是体积比能量偏低,因为它的材料压实密度偏小,所以这个创新可以把这个问题解决。 还有寿命和质保,大家总担心寿命,比亚迪电动大客车现在已经提出10年100万公里的质保,在商用车领域这已经非常高了。现在轿车分两种,如果是运营用的车,现在宁德时代是5年50万公里,因为运营的车跑的多,家用轿车是8年15万公里,因为15万公里已经差不多,我们一年也就是1万公里,已经15年,所以寿命已经不是问题了。另外我们担心的低温,现在宁德时代也做了新的一种自加热技术,可以到加热2度/分钟,这个不需要附加装置,就自加热,自加热靠什么呢?靠电机里的电感电容回路,进行高频振荡。所以低温的问题也有很大进步。 快充的问题,现在我们常规的电压平台,半个小时到45分钟充到80%是可以做到的,超级快充, 15分钟充80%是可以的,主要是负极上面我们改变点材料,当然增加一点成本。将来我们更多的可能是充10分钟能够走多远,这是最重要的。比方一个500公里的车,充一半不就是250公里嘛,现在我们充够5分钟续航100公里这是可以做到的,这比快充还要充满容易多了。 安全的理念也在升级,首先我们开始强调系统安全性,不是简单的单体安全性,以前把所有的精力都放到单体上,现在我们更多的是放在系统上,比方说只要把热蔓延防止住,就不会有事故,现在热蔓延的法规开始实施了。另外,更多的强调使用安全,还有就是电池系统、整车、充电桩整个的系统安全,更多的预警,而不是报警。比方说电压的监测、内短路、自放电都可以监测,所以现在电池厂更多的在电池管理上做文章,不是在改变材料,因为一改变材料要么就增加成本、要么就有什么副作用等等,非常复杂。现在是不增加成本,就改算法,或者利用大数据,就可以干很多事,这也是今年的一个技术特点。这是关于电池我就讲这么多。 刚才说的提高电池的比能量只是一个方面,更重要的是降低整车电耗,今年60度电续航500公里的车已经有好几款了,60度电续航500公里,车价20万左右。60度电续航500公里,就是说百公里12度电,大家知道我们2035规划也定出来2025年平均电耗12度电。降低整车电耗还是要从整车系统集成技术上想办法。这其中电驱动系统技术进步带来的重量和体积减少的贡献将是最大的。如果是内燃机或者油电混合动力汽车,我们打开前舱门,整个前舱里装满了动力系统部件。但电机的比功率越来越大、体积越来越小,电机控制器也一样。现在国内碳化硅电力电子器件已经好几个厂家在做。比亚迪也有碳化硅产业,未来代替IGBT,电力电子器件体积缩小80%。电机控制器体积大大减小后就会集成到电机上去,而且电机和电机控制器又跟车轴集成,整个是一体化电驱动车轴,我们的车载充电器慢慢会移到车下,就是由交流慢充变成直流慢充,因为直慢满充更容易做到跟电网互动。这样一来我们基本上前舱会慢慢的空出来,这样我们慢慢实现电动底盘平台化。跟现在的车就完全不一样了,现在我们叫承载车身是一个封闭的壳子,平台是虚拟的。大家知道现在丰田、大众都在搞电动底盘平台。最理想的电动底盘平台轴距可以灵活改变,底盘对各种车型的适应性好,车身轻量化之后花样就会非常多,非常灵活的做车型开发,这将会带来重大变革。所以这些都是刚才说的带有发动机的PHEV做不到的。所以我们预测,2030年前轿车领域纯电动在各种技术路线中会做到最优秀。 前面提到未来5年PHEV会繁荣,2025年可能达到峰值(取决于购置税减免政策和限行政策),但纯电动仍然是新能源汽车的主力。2025年左右纯电动乘用车综合成本可能小于燃油车(有的车厂会提前,不同车型也会不一样);2030年,500公里纯电动乘用车综合成本将可能小于100公里纯电里程插电混合动力乘用车;2035年纯电动乘用车将成为全部新销售乘用车的主流。所以,国家新能源汽车2035规划征求意见稿提出,2035年纯电动汽车成为主体。最近我也看到一个报道,大众首席战略官乔斯特,预计2040年欧洲70%汽车是纯电动车,他预测中国可能会超过85%。欧洲主要是为了碳排放。当然他也表示,未来燃油汽车仍然有一定的影响力,大众集团要到2040年才彻底结束燃油车的生产和销售、燃油车的比例会逐步的降低,而不是一蹴而就。 第三,关于氢能燃料电池,氢能燃料电池今年也是一个大热点,年初“两会”代表热议氢能成为媒体的热点,电池充电加氢基础设施写入政府工作报告,2019年被认为是中国氢能的元年。这半年来我见了好多国外大企业的CEO,比如BP、壳牌、西门子、法国EDF,美国AP等都是大型能源公司,都来找我谈氢能。欧洲出了很详细的大规划,就是面向低碳转型的全方位技术一揽子计划。新能源汽车里有氢能燃料电池,还专门有一个氢能和燃料电池的专项。很多中国能源大企业开始比汽车要更加积极的介入氢能。 我个人认为氢能是新能源技术体系的重要组成部分,如果把氢能跟化石能源相连,这个意义是不大的。所以我们重要的是,通过氢能把可再生能源发的不稳定的电,通过电解水制氢把它转换成氢能。所以氢能的合理性取决于它在可再生能源转型中的大规模能量储存。小规模、短周期储存其实锂离子动力电池等已经非常优秀。但是大规模、长周期需要氢能,尤其是中国西北部的这些集中式的,一望无际的光伏和风电,需要大规模、长周期的储存。另外,氢能有多元化利用需求,不仅仅是车要用,将来发电、航空、供热、工业原料、农业化肥、甚至医学、炼钢等等都要用。 从固定式储能角度看,氢能有几个优点:第一个,储氢比电池储电要便宜。如果车下储能的话,大概要差一个数量级,因为我一公斤氢是34度电,大家知道再便宜的电池,要是储能电池怎么也得800元/千瓦时,目前因为它是长寿命,储能电池一般要9000次循环寿命,所以一般要1千元/千瓦时以上,而氢能储能装置大概储1千瓦时能量约需100元(当然车载的时候情况不一样,因为车载由于体积限制加之氢燃料电池发电效率比电力电池储电效率低,所以会下降到3至5倍)。第二,跟储电有互补性。电池是高频双向调节,氢能是低频调节,这两个是互补的。第三,作为商品的属性更好,比如现在日本从澳大利亚购买液氢。与电比,氢相对作为一个商品属性会更好。第四储运方式灵活多样,有特别不合理的,但是也有合理的,现在在这上面争议很多,比方说长管拖车,不经济,你要是做管道运氢,建设成本又太高,所以在这儿纠结,当然这就要创新了。比方说我们可以长途输电、当地制氢。比如西部2000公里先把电输到北京附近再制氢,无论在哪里制氢对电网负荷的调节作用是类似的。现在国家电投已经在做示范。 为什么储能这么重要,因为可再生能源发电电价将来会极其便宜,储能的成本反倒会占很高的比例,所以我们看一种储能方式好不好,要看全链条,也就是可再生能源生产、运输、储存、利用全链条成本。你说太阳能发电就直接传输过来充电多好,干什么还制氢?其实只要电的成本足够低,制氢效率损失导致成本增加,但储存的成本可能高好几倍了,关键是看各自占比是多少。 今年由于氢能热,还有纯电动汽车补贴退坡,所以几个叠加起来氢能燃料电池汽车就变成了热点。但是也有很多人提出质疑,严重质疑,其中有一些观点看上去也是有道理的。所以既受吹捧、也受质疑。其实它既不是那么好,也不是那么差,关键是找到平衡点。 比方说铂资源,公众担心全球铂资源稀缺,其实我们现在全球每年生产8000万辆汽车,大多要用铂催化剂,但基本不消耗铂,是循环使用它。当然燃料电池用铂用量在初期比现在内燃机用的量大多了。但燃料电池已经从每千瓦1克铂,现在下降到0.3克了,下一步目标是0.1克,就是跟我们大型商用车的柴油机的催化转化器已经有点接近了,所以这不是一个特别担心的问题。还有一个是能效,比方说煤发电、电制氢、燃料电池再发电、电驱动车,不是弯弯绕嘛,绕来绕去干吗呢,听起来好像是这么回事。如果基于化石能源,这条途径当然是不好的,但混合动力、燃料电池、纯电动都会找到最佳的能源匹配,比如说混合动力肯定就是油电混合动力最佳。对于燃料电池,日本汽车公司的想法大多是天然气重整制氢,比如美国家家都有天然气,他给你卖一个像洗衣机一样的装置,在家制氢,而且本田公司搞的制氢装置出来就是高压,它是这么规划的。而且这个制氢的效率是70%,车上动力系统效率可以到60%,因为燃料电池有效效率大概50%,还有制动回馈,所以算出来超过40,挺高的。纯电动当然肯定就是用电网来的电。也就是说这三种动力都能找到一个相匹配的化石能源,最后的能效是差不多的。从这个意义上讲,如果基于化石能源,油电混合动力是很好很合理的。 为什么要搞新能源汽车呢?新能源汽车只有在向可再生能源低碳转型的时候,它的优势才会凸显。不仅仅是它要用新能源,而且它会反过来推动新能源的转型,如果它没有这个反作用的话,好像意义也没那么大。所以基于可再生能源,动力蓄电池和氢能成为储能的优先选择,纯电动汽车、燃料电池汽车成为智能低碳能源系统的互动终端,新能源汽车的优势才会凸显。 从长期看,当可再生能源发电量比例足够高,比如超过50%,大概2035年就可以达到,因为国家能源革命规划就是这么个目标。另外,可再生能源发电的成本足够低,低到多少呢?比如说1毛钱,现在的目标是2毛钱,比如青海那边上网电价,国家电投提出“2毛钱战略”,我们现在跟能源企业比较紧密,所以这些我们是比较清楚的。可再生能源将来是可以做到1毛钱的。另外,储能成本在可再生能源制、运、储、运全链条综合成本中占比足够高,假设占到50%—70%,当电价足够低的时候,储能成本占比就上来了。还有一条,燃料电池的效率也足够高,日本提了一个很激进的目标,60%到80%,,这样一来技术经济性就很优异了。但是这需要科学技术的新突破,战略思维的新理念和商业化的新模式,这个不是一蹴而就的,需要时间。目前发展燃料电池汽车的现实挑战还是氢能燃料电池全链条的技术经济性。 多大的挑战呢? 可以给大家看一个例子,日本氢能燃料电池乘用车技术路线图,2025年轿车燃料电池+储氢瓶+电池=5万元,但是500公里纯电动的动力电池约4万元,就是说500公里的车你在2025年就按照乐观的估计还是没法跟纯电动进行比较的。另外,它的动力系统的总体积会比纯电动大,因为它不仅要储氢、还有燃料电池,加起来的体积会比扁平化的电池体积要大,这样会挤占乘员的空间。另外,氢燃料电池轿车使用能耗和维保的费用会大大高于纯电动,除非你是换电池,2—3元/度,当然贵。但家用纯电动车一般不会那么做,大多数是的在家里慢充。 所以我们要给氢能燃料电池汽车定位。什么情境下它有优势呢? 前面说储电比储氢是要贵的,所以里程越长,当然收益就越大,但是纯电动除了电池就是电机了,氢燃料电池汽车除了储氢瓶还有一个燃料电池发动机,所以燃料电池是固定成本,不管你多长这个成本总是要的,就是说储氢的成本随着里程的增长可以累集出收益,来抵销掉燃料电池成本,这是平衡点。这个平衡点对乘用车来讲中长期看是500公里左右。但是商用车需要能量多,所以它的平衡点里程就比较短一点,比如二三百公里就到平衡点了,所以相对而言,氢燃料电池动力系统更适合于长途、大型、高速重载,应用于重型车,即柴油车。而锂离子电池最适合汽油乘用车。有人说你替代柴油机有必要吗,那才几辆,大家可别小瞧,虽然柴油车的数量比汽油车少很多,但是柴油消耗的总量,就是车用柴油与汽油消耗总量是差不多的,一辆柴油车至少顶10辆乘用车的油耗,排放总量也差不多,所以意义还是很大的。除此之外,还有轮船、飞机、潜艇、火车、作业机械等。 中国燃料电池商用车已经居世界首位,4000辆,所以我们要继续朝这个方向努力。燃料电池发动机的成本也在快速下降,现在跟5年前比成本大约已经降了一半,今后5年还要降一半以上。其实很多材料和部件是由于进口成本高,比如质子交换膜,进口一平方米2500元,现在变成国产,就1000元以内了,所以这个大家要有信心。从商用车角度看现在面临的挑战还是氢运输、车载储氢和加氢站。虽然你储氢比储电的成本要低,但是你的体积大。经常有人说氢能是能量密度最高的能源,但是那是重量能量密度,如果是体积能量密度就差不多是最低的了。另外,我们现在建加氢站还是比较贵的,而且对安全要求很高。 正是还有这些瓶颈,所以创新非常活跃,当然也有一些伪创新或者伪装成创新实际骗钱的这种东西也很多,大家也看到这一年来有不少报道。就是因为我们还有挑战,还不是最优方案,所以各种各样东西都冒出来了,当然需要创新,但是也要甄别伪创新。 最后,我对氢能燃料电池汽车做一个小结。氢能战略的必要性没有问题,但现实的技术经济性也是全球面对的共同挑战,出路在于创新。当前的市场突破口在哪里呢?首先,在弃风弃电弃水和副产氢富余的地方,尽量在当地使用,别长距离运输,一运就贵了。尽量是低成本、高安全储氢瓶能够覆盖的里程范围,比如35兆帕的氢瓶已经比较便宜了,可以用了。最好在温度较低的北方地区,为什么?我们燃料电池有百分之四五十是废热,这个在南方就不好用了,在北方可以用来取暖,反倒如果纯电动在北方还得用电来供暖,所以在这些地方是有竞争力的。主要还是在刚刚说的商用车上。还有地方政府愿意支持并且有大型能源企业愿意建加氢站。满足这些条件的就是市场突破口。现在还不是大范围全面铺开的时候,而是要重点突破,示范带动,以点带面,行稳至远,避免大起大落。氢能燃料电池汽车下一个目标重点是冬奥会的氢能示范,这是全球最大规模的氢能燃料电池汽车示范工程,只要把这件事做好,氢能汽车后面的发展就会比较顺利。我们现在正在为此努力,希望得到大家的支持。
名师观点
李骏院士:驰骋在智能汽车科技创新的广阔征途中
李骏1958年3月生,吉林长春人,中国工程院院士,新萄京娱乐手机版教授,中国汽车工程学会理事长。历任中国一汽技术中心总工程师、技术中心主任、集团公司副总工程师、中国一汽股份有限公司总工程师。长期主持我国大型汽车企业的产品研发与科技创新工作,建成国内领先的自主研发体系和能力,完成多项集团重大产品换代研发以及国家863、973和重大装备型号研制项目。曾获得国家科技进步一等奖1项、二等奖1项,国家技术发明奖二等奖1项,中国汽车工业科技进步特等奖3项、一等奖2项,国家机械工业科技进步一等奖2项、二等奖1项,省部级一等奖1项,2012年荣获何梁何利科学与技术创新奖,获得授权专利11项,发表论文101篇和专著1部。当清晨的第一缕阳光洒遍城市的每个角落,无人驾驶汽车正安全便捷地穿梭其中,云端信号即刻通达,通勤之路不再拥堵,道路交通秩序井然,交通事故大大减少……这是若干年后的场景,也是李骏智能汽车强国梦的一个缩影。这位认为科学研究是靠兴趣驱动的汽车专家,从大学起便点燃了研究汽车的浓厚志趣,一钻研就是一辈子;这位汽车动力总成领域的领军人物,转而抓住了智能汽车科技研发的创新趋势,立志打造中国标准的智能网联汽车;这位长期主持大型车企技术研发的技术领导人,选择来到清华,只为探索业界与学界的黄金连接点,汇聚起更大的前行动能。正如他的名字所蕴含的奔腾般的气势,61岁的李骏在智能汽车科技创新的广阔征途中仍在疾速驰骋,未曾停歇……来清华只为求解新型科技创新模式的答案记者:您长期主持我国大型车企的产品研发与科技创新,为什么选择来到清华工作,有着怎样的心路历程?李骏:我在中国一汽做了近三十年技术研发,2018年3月正式来到清华工作。在长期的研发工作中我一直在思考一个问题,那就是自主品牌汽车企业如何加强前瞻性研究,因为只有具备前瞻技术才能实现国际领先。汽车是工程科技,这里包含“科”和“技”两部分,“科”就是我们所说的research,“技”就是engineering,将两者连接起来的东西是什么呢?我想应该是advance,也就是前瞻性创新。我来到清华,就是为了探索如何建立两者间的连接点——advance。国际上很多大型车企的架构都是按照R-A-E(Research-Advance-Engineering)的链条去设计的。我在一汽工作期间也努力将自主研发架构往R-A-E的方向打造,但是在这一过程中我注意到很多问题。这种链条的实现可以有两种模式,一种模式是靠大型企业自己培育前瞻性技术创新业务,例如福特公司就有自己的科学研究院(ScienceLab),但是我们国内车企很少会做基础科学和前瞻技术研究。另一种模式是由教育界打造前瞻技术研究中心,例如德国亚琛工业大学汽车研究所完全采用汽车产品工程化的架构,聘有总工程师、副总工程师、技术总监等200多人,与产业结合非常密切,技术研究非常前瞻。国内教育界理论性研究普遍很强,但是理论如何转化为成果缺乏有效的解决方案,与企业的结合也没有找到固定的业务模式。我来清华的初心就是想探索建立高校和自主车企之间的连接点,寻找并构建起汽车产业前瞻性科技创新发展的关键环节。当然我知道这种探索并非任何个人所能及,需要高校和社会的共同努力。记者:针对汽车产业,您认为应该怎样发掘高校与自主车企的连接点?李骏:这个连接点要从汽车产业的三个重大特征去思考和构建。第一,汽车是关联度高、产业链条长、分工明确的制造业,必须从需求出发,强调问题导向;第二,汽车是高科技的应用场所,它应用了大量前沿的高科技,同时会反作用于科技,推动科技创新;第三,汽车有自己的产品生命周期,一般几年就会更新换代,这就要求企业必须拼命往前走,导致企业忙着眼前的产品研发与生产,没有太多精力同时投入下一代产品的前瞻性技术研究。另一方面,高校做了很多研究,却等待着被转化,或者“隔着墙”去做工程,没有形成自身优势,所以中间的连接点advance就没有人去做了。这个advance应该是高度工业化组织的,与产业高度结合,同时要瞄准下一代前瞻性技术的发展需求,并且要进行提前创新,甚至是颠覆性创新,否则就会滞后于产业发展的步伐,或者所做的东西是企业自己就能够解决的甚至并不是企业真正需求的。我认为这个连接点应该具备三个“新”,即新概念、新技术、新车型。记者:围绕来清华时的初心,您在清华已经作出了怎样的探索?李骏:我们的第一步已经迈出去了,那就是成立清华大学智能汽车设计与安全性技术研究中心。所有的创新不能仅仅停留在论文上,必须要落地,首先要落到工程化的设计上。智能汽车的设计和传统汽车截然不同,传统汽车是基于路谱、载荷谱、驾驶舒适性、安全性以及汽车品质与寿命等要素来设计的,智能汽车更多的是基于交通场景、交通参与物、大数据容量、信息物理融合程度等要素来设计。同时,智能汽车设计还要面向新型整车架构,所以我们又成立了清华大学新技术概念汽车研究院,基于智能汽车设计与安全性研究中心的最新技术,与其他院系交叉合作,打造前瞻性智能汽车产品原型,也就是让具备“新概念、新技术、新车型”的整车真正“落地”。志在打造中国标准的智能网联汽车记者:您最早聚焦的是汽车动力总成领域,并深耕这一领域多年,那么您是如何抓住智能汽车设计与研发这一机遇的?李骏:关注智能汽车设计与研发并不是一时兴起,我较早地接触到了自动驾驶这一领域。早年我研究汽车发动机,其中一个重要方面就是追求节油。节油不仅与发动机本身的燃烧效率有关,还与传动系统的设计有很大关系,特别是与汽车行驶因素密切相关,也就是说节能要靠汽车智能化、信息化的使能、赋能技术实现。与此同时,我一直在组织汽车驾驶安全性研究,驾驶必须要做到有预见性的防御驾驶,“眼观六路耳听八方”光靠驾驶者一个人是不行的,我们想借助于特殊的传感器,这也就是智能汽车的雏形特征。另外,我主持过高机动战术越野车相关研发项目,高机动战术越野车要靠强大的信息化和电控技术才能实现,需要运用信息物理融合技术,其实这与现在的网联车技术没有本质差别。这些前期研究都给我“充了电”,而不是因为智能网联车很“时髦”,突然想跟一下潮流。2018年来到清华后,我给自己制定了一个十年规划,我给这个规划起名叫“蓝水工程”,“蓝”的寓意为最和谐的环境,“水”的寓意为“上善若水”的智慧,也就是要做蓝色动力的智能汽车前瞻性和颠覆性技术创新系统工程研究。记者:您已经开始实施您的十年规划——“蓝水工程”了吗?有没有分阶段的计划?李骏:我目前聚焦的方向之一是研究“基于智慧城市智能交通智能汽车(SCSTSV)融合一体化技术的城市高级智能共享汽车”。我们现在有个新的创意,就是“车找人”“人驾车”“车找位”的全过程智能共享出行模式。到目前为止,人类使用汽车的所有行为都是“人找车”,比如最早期我们要到大街上去拦出租车,后来有了手机叫车,现在可以去停车场找共享汽车等等都属于“人找车”行为。“基于智慧城市智能交通智能汽车(SCSTSV)融合一体化技术的城市高级智能共享汽车”的应用场景可以让车自己开到你需求的位置,我们将其称为无人驾驶的“车找人”;然后你可以开这个车,也即“人驾车”,人类驾驶汽车是有乐趣的,特别是在复杂路况的城市,相当长的时期内有人驾驶汽车还是比无人驾驶汽车行驶效率要高;当你到达目的地后可以随时随地弃车,车可以无人自动驾驶去找停车位或找下一个用户,也即“车找位”。我们将这种城市高级智能共享汽车起名叫“Car2Share”。我们计划用三年时间做出具备这样功能的高级自动驾驶原型车。另外,在研发过程中,我们还探索实现了“超视距的自动测距驾驶技术”,该技术也是我们的一个阶段性成果,这一技术可以使汽车在行驶过程中对车身与障碍物之间进行全方位的测算,并自动设定方向转角和车速等驾驶控制要素。更长远的计划就是研究基于SCSTSV理念的中国标准智能网联汽车自主创新系统工程技术。记者:您的个人规划与国家的发展规划也是紧密结合的。李骏:是的,会更多地考虑到国家和社会发展的需求。为什么人们想让汽车实现无人自动驾驶?一是希望机器自动驾驶比人类开车更安全;二是希望在枯燥的驾驶过程中能够做一些除驾驶之外的其他事情;第三点也是最重要的一点,随着社会老龄化的加剧和社会劳动力成本的提高,机器驾驶更能满足老龄社会的需求。科学研究只有和社会经济发展需求相结合,才可能给社会带来真正意义上的贡献。记者:您来清华后提出要研发基于SCSTSV理念的中国标准智能网联汽车这一概念,什么是SCSTSV理念?李骏:这是一个完全不同于传统的技术路线。SC、ST、SV分别指SmartCity(智慧城市)、SmartTraffic(智能交通)、SmartVehicle(智能车辆)。SCSTSV理念是一个融合一体化系统工程的理念,而不仅仅依靠单车智能,搞“聪明的车,傻瓜的路”是行不通的。汽车的三个能力一定要用好:底盘、发动机、车身等装置是汽车的“内能”技术;现在的新能源技术、传感器、人工智能、电子控制等是汽车的“使能”技术;还有一个非常重要的就是汽车的“赋能”技术,即由5G、路边云、中心云、V2X等构成信息系统,为汽车提供自动驾驶所必须的场景信息,特别是复杂、动态、随机的交通参与物信息。我们不可能在每个汽车上都装上复杂的雷达和超级计算机,所以要抓住汽车的“赋能”技术,走SCSTSV融合一体化的技术路线。因此,智能汽车下一步的创新就在于对其内能、使能和赋能进行最佳的识别、交叉以及融合,从而研发出真正经济实用的智能汽车商品。记者:您出于怎样的考虑提出SCSTSV理念?李骏:无论做什么样的技术研发,我都会问自己三个问题:什么是正确的技术路线?这一技术以及基于这一技术的产品有没有竞争力和创新力?该技术能不能创造出超高价值的商品力?深入考虑这三个要素可以说是烙印在很多企业技术领导人身上的“基因”。来到清华成为教授,我认为这样的指导思想不应该变,只有这样才能更好地把“科”和“技”相结合。从科技的发展趋势来看,这种融合一体化的理念非常重要。智能汽车是SCSTSV系统工程落地的一个载体,把SCSTSV系统工程构思好之后,就应该在各个层面同步去实施。现在我参与到雄安、嘉善等地智慧城市的交通规划设计中,希望从实践中不断总结经验。记者:怎样理解智能网联汽车的“中国标准”?我国汽车产业应该如何发力?李骏:“中国标准”也是中国智能汽车技术的机遇。每个国家在城市和道路结构、地理环境、通讯技术标准、交通规则、国家法律等方面都是不一样的,这就注定了基于场景的自动驾驶汽车技术在不同国家是不一样的,而这些最后都会通过全球标准和各个国家的标准来规范化,所以中国标准智能汽车是客观存在的,就看怎么用最创新的技术把这些特殊性通过使能、赋能施加到智能汽车上,使中国标准智能汽车更有竞争力。目前来看,我国在大数据、人工智能、5G等智能汽车所需的赋能技术方面有自己的优势,在汽车使能技术方面正在展开前瞻研究。只要技术路线正确,并且这种技术路线能够反映自主创新的魅力与价值,而不是跟在外国企业后面亦步亦趋,中国标准智能汽车就有巨大的竞争力。记者:您主持成立了清华大学智能汽车设计与安全性技术研究中心,我们也注意到您特别强调其中的安全性,您为什么如此关注智能汽车的自动驾驶安全性?其中又会遇到哪些挑战?李骏:研发智能汽车的初衷就是为了降低汽车引发的交通事故发生率,智能汽车的自动驾驶安全性就像电动汽车不能着火一样重要。智能汽车的自动驾驶安全性主要难在对场景识别的精准性、充分性、稳定性和完整性上。而智能汽车遇到的场景又具有随机性、组合性和不确定性,这就需要智能汽车有一个“安全驾驶脑”发挥安全驾驶的指挥作用。人在走路的时候大脑不但控制行动,而且提醒你是否安全。现在我们只重视机器的“驾驶脑”,实现感知、规划、驾驶操控,但只有这个是不完善的,必须要有一个“汽车自动驾驶安全脑”。这里面的挑战,大到法律、道德领域的风险,具体到是否有充分识别随机场景的传感技术、数字化计算分析技术、超级芯片等,特别是如何把复杂随机场景的感知系统分解到位,其实又回到了SCSTSV融合一体化技术的系统工程架构上。我计划建立相关实验室专门做这方面研究,团队也在逐步搭建中。“创新是面向未来的事业,而年轻人正是事业的未来”记者:之前采访了您的今年新入学的博士生,他们说还没入学您就开始布置书单了,而且都是前瞻性的、综合性的书籍,还包括欧盟最新的汽车研发项目技术报告。您在人才培养方面有什么样的规划?李骏:我常跟我的博士生们说,希望我每一届培养的博士里未来有人能够成为总工程师。培养汽车工程领域的全才非常重要,博士生不宜只钻研一个比较狭窄的方向,而要对汽车产业的总体发展有全局性的把握,更不宜扎堆于新鲜时髦、容易产出论文的领域。汽车产业发展的挑战要求我们必须要有强烈的使命感和宽广的知识面。我要求团队每个月都进行一次规模较大的对话研讨,每个人都参与讨论,集思广益,在交流中碰撞思维火花。培养人才的创造性也非常重要。之前我专门为进入一汽集团工作的博士毕业生制定了具体的培养目标,那就是研究一个新领域,给他一个新平台,用三年时间出一个新成绩,我看中的正是他们的创造性。在前瞻性研究中探索得越深入,就越体会到创新要从年轻人开始培养,因为创新是面向未来的事业,而年轻人正是事业的未来。记者:由您团队的学生组成的清华大学猛狮无人驾驶团队,在2019i-VISTA自动驾驶汽车挑战赛中斩获多项大奖,这也是他们学术道路上的重要激励。您会如何向想要进入汽车学科学习研究的学生或年轻学者描述当下的汽车学科?李骏:汽车最早是人类幸福和社会发展的动力;中间有一段时间汽车成了污染、噪声、事故和能源消耗的载体,与社会发展有一些背道而驰;我相信,新一轮汽车科技革命会使汽车成为社会发展新的和谐动力。因此,对于进入车辆与运载这一领域的学生或年轻学者来说,要思考在掌握什么样技术的情况下,能够使汽车成为社会经济发展的和谐动力。只有看到做这件事情对人类社会发展的价值,才会激发真正的兴趣,而科学研究正是由科研人员永恒的兴趣与不竭的探索驱动的。记者:作为清华教师的一员,您对清华的同学们有哪些嘱托或者希望?李骏:清华学生很聪明,无需我的特别嘱托。如果你非要问我个人的想法,我认为清华学生不管未来从事什么职业,首先必须具备洞察力。要想具备洞察力,需要有宽广的视野和把握科技前沿的能力,始终要把目光聚焦在最前沿的科技领域去洞察世界。同时,要有发现问题的能力,找出属于自己的创新点,还要有严密的逻辑思维和高效的工作方法。我想,在大学期间形成这样的能力会使每一位清华学子受益终身。(转自清华大学官网)
名师观点
动力电池热失控安全防控策略研究进展
欧阳明高:女士们,先生们,大家早上好!我来自于清华大学。首先介绍一下我们清华大学新能源动力系统课题组,我们从2001年以来,是国家新能源汽车重点专项主要的研发团队,也是中美清洁能源汽车合作中方的牵头团队。我们团队主要有几个方面的研究,包括动力电池、燃料电池和混合动力。在动力电池方面,我们主要是做安全性;在燃料电池方面,我们主要是做耐久性;在混合动力方面,我们主要是做内燃机的排放控制。所以这是我们主要的三个聚焦点。今天我给大家主要介绍我们在安全性方面的研究结果。清华大学电池安全实验室在2009年创立,重点就是做电池安全性,具体来说就是电池的热失控,下面我给大家介绍我们在热失控方面的研究进展。大家知道,安全是现在电动汽车重点关注的问题,有各种原因引起安全的事故。一旦在一个电池中诱发了热失控之后,会在整个电池系统中间蔓延,最后形成事故。这是我们在电池安全方面的一些合作伙伴,包括国际上主要的汽车厂商和主要的电池厂商、以及国内的主要汽车厂商和主要的电池厂商,我们也向国内外公司许可知识产权专利技术等等。这是我们电池安全实验室,昨天很多参会代表已经参观过我们的实验室,欢迎大家去参观交流。在我们电池安全实验室有一系列的测试手段,其中比较有特色的就是用ARC对热失控进行绝热的热失控实验,我们是全球率先对大容量动力电池进行ARC实验的单位。经过大量实验研究,我们总结出了电池热失控的三个特征温度,自生热起始温度T1,热失控引发温度T2、热失控最高温度T3,我们也做过很多类型的动力电池测试,都符合这个规律。其中T2又是最关键的,什么反应T1大家都是比较清楚的,一般是SEI膜开始的,T3取决于整个反应焓,T2还不是很清楚,但也是最关键的,为什么由一个缓慢的升热会突然引发急剧的升热,而且升热速率可以达到1000度/秒甚至以上,这才是引发热失控的关键。所以通过对T2的探究我们发现有三个主要的原因,第一个大家比较清楚的就是内短路,它最终是跟隔膜相关的,就是正负极内短路。还有我们新阐释的正极材料释氧、负极的析锂,总结下来就是正极释氧、负极析锂、隔膜崩溃,这三个原因是最终引发热失控形成T2的主因。下面我分别针对前面讲到的三种机理给大家介绍我们在机理方面的以及热失控控制的进展,包括,第一,内短路和我们控制内短路的方法,就是BMS。第二,正极释氧引发的热失控和电池的热设计。第三,负极析锂跟电解液的剧烈反应导致的热失控以及我们的充电控制。如果这三个机理、三种技术都不能解决热失控问题,我们还有最后一招,就是抑制热蔓延,我们要了解热蔓延的规律,同时把热蔓延抑制住,最终防止安全事故的发生。下面我就这四个方面给大家介绍:第一,内短路和BMS。比较清楚的是机械的原因,比如碰撞,机械方式,最后是隔膜的撕裂,或者是电的原因,充电过充,枝晶析锂、枝晶刺破隔膜,或者是过热,当然最终都会到过热,过热会导致隔膜的崩溃,所有的原因都跟内短路有关,只不过是内短路的程度不一样、演变的过程不一样,但是最后都会到隔膜崩溃和隔膜熔化。所以我们利用加热量热仪和DSC两种联合起来,一个是从材料的放热来解释它的机理,一个是从加热量热对整个单电池进行热失控实验,把热失控的实验跟材料放热特性联合起来分析,这就是我们常规的过热之后热失控的机理。我们可以看出,隔膜的熔化会导致内短路,升温开始,到隔膜崩溃就会形成T2,直接引发热失控,这就是一种较为普遍的原因。我们还使用了很多其他的辅助手段,包括各种材料分析手段,还有热重和质谱联用的方式,来进行各种物质的分析。这是我们一套基本的分析方法,可以对各种电池、各种机理进行分析。这是第一种,也是大家相对比较熟悉的一种热失控的产生方法,不管怎么说,我们从设计角度当然可以做很多工作,比方隔膜不太要薄、强度要够等等,但是中间有一个共性的问题是内短路,所以我们必须防止内短路,我们要研究内短路,内短路的实验相对来说是比较复杂的,没有成熟的规范的方法,所以我们发明了一种新的方法,就是用记忆合金植入电池,加热到一定温度,让记忆合金的锐利的尖角翘起,触发热失控。从文献和我们自己的研究发现,主要的内短路有四种类型,有些内短路可以立即引发热失控,但是有些内短路是缓慢演变的,有些内短路可能就不危险,但有些内短路在演变之后会很危险,还有一些内短路是一直缓变,还有一些内短路从缓变到突变,有各种各样的类型。为此我们也进行了一些仿真的分析,我在这里不详细介绍了。总之,我们最后发现了,对于演变型内短路的演变规律,是电压下降,第一个过程主要是电压下降。到第二个部分才会有温升,最后形成热失控。所以对于这种缓变的,我们应该在它的第一个过程,就是电压下降阶段就要把它检测出来进行故障诊断,把它挑出来,来防止它的进一步恶化,这就是我们内短路检测的算法,这是对串联电池组的算法,包括首先是从电压的一致性来进行分析,某一个电池电压下掉,说明这个电池有可能有内短路。但还不能确认的话,我们再加入温度,如果演变之后突变的话,我们再加入可燃气体的传感器,这样对缓变和突变我们都有办法。举例,其中比方说串联电池组电压的一致性辨识,具体算法我不介绍了,大家可以明显看出,对电压下掉的电芯可以明显的看出来。当然我们需要进行一系列的工程方法,光有一个简单算法是不够的,还要加入很多工程的经验来进行判断,这是要数据库的,所以我们选择跟企业合作。总之,我们从这个方面可以预警,对于突变型的,比如一个微短路,由于快充,因为我们充放电的过程中电池会有形变、会有应变,会导致微短路突然的恶化,好比人体血管里面的斑块,到一定时候突然血栓,如果我们仅用电压和温度是不够的,因为太慢了,它是看不出来的,到你看出来的时候已经热失控了。怎么办?我们就需要用这种气体传感器,它可以做到至少提前3分钟进行热失控预警。总之,我们基于这些算法开发以安全性为核心的新一代电池管理系统。第二部分,就是我们刚才说的第二种机理,是不是只有内短路才会引发热失控呢?没有内短路就没有热失控吗?其实不然,没有内短路照样有热失控。随着隔膜的不断增强,同时正极三元材料的镍含量不断提高,它的释氧温度不断下降,就是正极材料热稳定性越来越差,但是我们隔膜会变得越来越好,这样薄弱环节反而会慢慢的变为正极材料。这是我们做的实验,没有内短路照样有热失控,我们把电解液去掉,照样有热失控,而且从中间可以看出,有一个放热的尖峰,这是正负极合在一块,充完电的正负极粉末放在一块,就有剧烈的放热峰,这个是他引发的原因。具体来看放热峰哪里来的?正极材料的相变,释氧。看看释氧的峰值,正极和负极结合的时候,负极被氧化,如果不合在一块有峰值,合在一块没了,证明产热来自正极释氧与负极反应的剧烈放热。所以这个机理是什么?就是正负极的物质交换,就是正极的释氧跑到负极,形成剧烈反应,这样引发的热失控。对于没有内短路的热失控我们完全可以根据刚才所有的副反应来建立模型,通过DSC多速率扫描,可以把刚才所有的副反应的反应常数用这个方法算出来,当然通过一定的方法,最后再结合能量守恒、质量守恒就可以算出刚才那个热失控的完整过程,而且可以和实验很好地符合。这样我们就可以从经验试错向基于模型的设计方面发展,当然我们需要有很多数据库,没有数据库是不行的,这是各种材料的反应生成焓和反应的放热功率的关系。基于数据库我们当然要对材料进行改进,重点的改进我想主要是两条,一个是正极材料的改进,一个是电解质。首先,我们从多晶到单晶就可以使释氧的温度提升100度,可以看出热失控的特性也变了。比如我们用高浓度电解质,也是一个办法,当然大家探讨更多的现在是固态电解质,固态电解质非常复杂,我们认为浓电解质本身就有很好的特性。比如说它的热重下降了,放热功率下降了,从这个中间我们可以很明显的看出,而且正极并不跟电解质发生反应,因为我们新的电解质用的是DMC,DMC在100度都已经蒸发完了,这是我们认为下一步电解质,不仅仅是固态电解质,更多的是从电解液的添加剂、高浓度电解质、新型电解质大有可为。第三部分,关于析锂和充电控制。大家知道,我前面讲了析锂电池,电池用了一段时间之后会衰减,全生命周期安全性会是什么样?我们发现全生命周期安全性中间影响的最主要的因素就是析锂,如果没有析锂衰减的电池安全性并不会变差,引起它的变差的唯一原因就是析锂。我们可以找到一系列证据,比如低温快充,低温快充之后T2的温度逐步下降,热失控发生的更加早,这是电池容量衰减,从100%到80%。明显的对应着,从新电池到老电池的低温充电形成的析锂。另外一种就是快充,快充之后可以看出T2温度的下降,T2下降到100度,从刚开始新电池200多度到100多度,热失控发生的更早、更快。这是什么原因呢?同样是析锂,我们可以看出,析锂多的、析锂少的明显不一样。析锂多的放热量大,所以仍然是析锂,析出锂会直接跟电解液发生剧烈反应,引发大量温升,可以直接诱发热失控。所以我们必须研究析锂,就像我们研究内短路一样,析锂怎么研究?首先我们可以看到这个析锂的过程。这是充电,充电完了到静置,可以看出析锂刚开始出来,后面有很大一部分又回去了,这就是析锂的过程。刚才的实验可以从红线可以看出,这是活性锂、可逆锂。还有一部分是死锂,可逆锂是可以重嵌入的,而且负极过电势的变化,静置阶段过电式上升到0以后可逆锂重嵌入,当然死锂不能重嵌入。这就给我们一个提示,我们能不能通过可逆锂这个过程来检测析锂量,比方说它回去这个过程,这个过程对应了一个电压上的平台,我们进行了仿真,也发现了这个平台。像我们很低速率充电的时候没有这个现象,是正常的电压去极化,没有这个平台。所以这个平台是很好的信号,平台的终点我们可以通过微分确定,这是平台结束的终点,代表了析锂量,与我们析锂总量有一个关系,可以通过公式预测。我们从实验也发现,这是一个充电,静置的过程。我们再看到,析锂的可以从中间看出来,这是实验的结果。所以通过这种方式我们充电完了之后就可以把它找到,但是这是充完电之后的一个结果,我们能不能在充电的过程中就不让它析锂?能够在充电中尽可能杜绝析锂,当然这要求助于我们的模型。这是我们做的简化的P2D模型,可以看出负极的电位,刚刚说负极电位与析锂相关,只要控制负极的过电势,我们就可以保证不析锂。通过这个模型就可以推导出不析锂的充电的曲线,我们让它负极电势始终不低于零,可以得到无析锂的最佳充电曲线。我们可以用三电极标定这条曲线,这样来做我们的充电算法,我们已经跟企业合作,可以明显看出,利用这个算法可以完全实现不析锂,但是这种是一个标定过程,随着时间的延长电池的衰减性能是会变的,我们怎么办,我们需要反馈,所以我们做了反馈的无析锂的控制算法,也就是要有一个观测器来观测负极的过电势,这是负极观测的过电势,这就是观测器,实际就是一个数学模型。这跟我们SOC估计是很像的,我们有一个观测器算法,我们有一个端电压的反馈,这样我们就可以进行无析锂充电的实时控制,这方面我们也跟企业合作了。在这个过程中我们还是有些遗憾,能不能直接用负极过电势的传感器呢?所以我们进一步深入的研究就是研发这个过电势传感器。大家知道传统的我前面讲到的三电极,它的寿命是有限的,没办法作为传感器使用,近期我们电池安全实验室跟化工系合作。化工系张强团队,因为他们是做锂负极非常有经验的团队,在这方面获得突破,我们的测试寿命已经可以大于5个月,大于5个月应该说就已经可以用了,因为我们实际应用的时候只是在快充的时候进行接入测试,并不是一直用,5个月就够了。下一步我们的工作就是基于负极过电势传感器的反馈充电控制。第四部分,热失控,如果我们前面三种方法都不行了,就是热失控的蔓延以及我们的抑制方法。大家知道,这种机械滥用直接把电池刺穿或挤压会立即形成燃烧爆炸,这就是蔓延的过程,这是我们进行的蔓延的测试。首先是温度场的测试,这是我们并联电池组的蔓延过程,蔓延过程的机理在这上面,为什么它是一节一节下来的,因为当第一个电池热失控之后会短路,所有的电都会往这边来,所以造成电压下降,但一旦最后它会断开,它又回去了,这是并联热失控的特征。这是串联电池组的,串联电池组纯粹就是一个传热过程导致的。这是另外一种情况,刚开始有序的蔓延,最后是剧烈蔓延,当然是因为中间有燃烧造成的,不仅仅是传热,这种立即会导致爆炸事故、燃烧事故等等。这是整个系统、整个PACK传播的过程,它的传播是有规律的,从D2先到U2,D1差不多同时,然后是其他的,这边基本上不过来,中间因为有隔热,这就提示我们对电池包的设计还是非常重要的。据此,我们的目的当然还是基于模型仿真的设计,因为这个过程非常复杂,如果仅凭经验是非常困难的,这就是我们做的仿真。大家一定知道,仿真的参数怎么取是最重要的,你可以调参数,但调参数是没有意义的,所以我们做了参数方面详细的研究,怎么取参数是一个技巧性非常强的过程,我在这儿不详细介绍了,需要一系列的方法。有了这个参数标定的模型我们就可以进行设计,这是隔热的设计。电池只隔热是不够,还有散热的设计。还有一些电池隔热、散热必须全部一起上才有可能,这就是我们学生创业的公司开发的防火墙技术,隔热、散热一块,通过隔热传热挡住,散热赶紧把能量带走,这两个配合。这是做了大量实验的,这就是在野外整个电池包的实验,一个传统电池包,一个带防火墙的电池包。带防火墙的电池包刚开始这边烟挺大的,慢慢就没了,也没有燃烧,没有热蔓延,传统电池包到最后形成热蔓延和燃烧。我们可以通过这个,把它真正的挡住。这是关于这方面的工作,我们也参与了一系列的国际法规的制定。现在我们进一步做的这中间有一个过程就是喷发,比较复杂,现在我们还没有加入到仿真,喷发模型当然有,但是还不准确。从实验可以看出,有固态、液态、气态三态,这中间气态都是一些可燃气体,就是燃料,固态是一些固态的颗粒,往往形成火焰。怎么办?一个是收集颗粒物,就像传统汽车一样,要把颗粒物通过过滤器进行捕集。另外一个是稀释,让可燃气体超出它的着火范围,这就是我们现在正在做的工作。最后我做一下总结。热失控有三个过程,诱发、发生到蔓延。对诱发来讲,有各种各样原因的诱发,前面我已经讲了很多,当然还有一个是我们的碰撞机械部分,我没有说,现在我们前面核心讲的是这些东西,这些东西目前还没有法规来进行规范,我们觉得后面是需要的。第二个,热失控发生。我们提到了三个温度,其中T2温度有三个原因在这里显示出来了。电池内部有喷发和着火,主要是由电解液的状态、电解液的沸点决定的,有一次喷发、二次喷发、最后是着火,我们要防止它就要把这些环节全部去掉,这是一些措施。最后是蔓延,有我们可以预期的蔓延、还有突然的蔓延,比如喷火,这是喷发到喷火到剧烈的喷火、最后导致剧烈的燃烧,我们这里显示的所有问题都是有办法解决的。我的介绍就是这么多。最后做一个广告,我们有一个新的学术期刊叫《eTransportation》,主要是关于交通电动化,欢迎各位投稿。谢谢各位!
校友风采
欧洲清华汽车行业校友会成立
2019年10月12日,欧洲清华汽车行业校友会成立大会在美茵河畔城市法兰克福的MövenpickHotel会议大厅开幕。来自德国、英国、瑞典等欧洲各地的50余位汽车行业中德清华校友齐聚一堂,共同见证了这联结起欧洲汽车行业清华人的一幕。应邀出席成立大会的有新萄京娱乐手机版院长杨殿阁教授,德国亚琛工业大学负责和清华大学双硕士交换项目的PeterHartges先生,宏景智驾CEO刘飞龙校友,及德国JostWorld人力资源总监ThomasErbach先生。德国亚琛大学前汽车学院院长Wallentowitz教授特意发来了视频,预祝大会圆满成功。欧洲清华汽车行业校友会会长陈国辉博士致大会开幕词,他首先感谢各位嘉宾和欧洲各国校友代表能够齐聚法兰一起见证行业校友会的成立,接着介绍了该行业校友会成立的初衷和愿景。他希望汽车行业校友会能够给欧洲各国的清华校友提供一个交流合作的平台,紧紧围绕有利于校友的联络,有利于学校的发展,有利于行业的进步来开展工作。陈国辉会长介绍行业校友会初衷和愿景专程为参加本次成立大会从北京飞来德国的新萄京娱乐手机版院长杨殿阁教授介绍了学院的发展情况。他强调,学院一直在重点布局前沿学科,有力拓展国际合作,院内的多位院士以及教授负责和参与了多项国家重大的科研项目,为我国在汽车工业新四化作出了重要贡献。学院还在教育教学和学生培养上进行了重大改革,以面向未来汽车产业制定了新的人才培养体系。杨院长还介绍了汽车行业校友会在国际国内各地成立及发展的情况,他希望欧洲的汽车行业校友会能够继续秉持“构建平台、加强联系、服务校友、服务母校”的宗旨,服务于欧洲汽车行业的全体清华校友。杨殿阁院长介绍新萄京娱乐手机版的情况亚琛工业大学和中国高校双学位项目负责人PeterHartges先生回顾了清华亚琛双学位项目的历程,在“StudyingTogether,Researchingtogether”的宗旨下,从2001年不到30名清华学生到2019年清华亚琛两边近百人的交换学习,清华亚琛双学位项目已经成为了中德大学之间合作教学和学术交流的模板,为中德汽车行业培养了大批具有专业能力以及国际视野的人才。PeterHartges回顾清华亚琛交流项目随后,杨殿阁院长向欧洲清华汽车行业校友会会长陈国辉博士授旗,宣告欧洲清华汽车行业校友会正式成立。短暂的午餐之后,成立大会赞助单位宏景智驾的创始人,CEO刘飞龙校友介绍了宏景智驾的团队以及公司的发展方向,他们的目标是成为全球自动驾驶系统Tier1供应商,自主研发车规量产级高级自动驾驶功能域控制器。刘飞龙博士在介绍中提到宏景智驾的设计方案和性能直接对标国际顶级Tier1供应商博世、大陆,计划未来在全球市场落地的量产L3/L4方案到达国际先进水平。宏景智驾CEO刘飞龙校友做报告之后,中车新材料技术公司创新中心的负责人韩强校友介绍了近年来中德企业并购的情况,并指出中国企业在收购德国企业后很有可能会遇到的困难和挑战。韩强校友谈中德并购在随后的技术分组讨论中,校友们分成了自动驾驶、新能源、工业4.0、中德企业并购四个小组。大家各抒己见,关于行业的热点话题进行了热烈的探讨,自动驾驶落地的难点、电动汽车的碰撞安全、工业4.0在汽车行业的应用、中国资本收购德国企业后的挑战,每个人都从自己的角度提供了独特的见解。讨论的时间很快就结束了,大家仍然意犹未尽。校友们分组讨论“Comingtogetheristhebeginning.Keepingtogetherisprogress.Workingtogetherissuccess”,福特汽车创始人福特先生的这句话正是我们汽车行业校友会的宗旨。来到一起只是开始,接下来的行业校友会应该如何发展,校友们对它有着怎样的期望,在“你们眼中的行业校友会”讨论环节里大家纷纷畅所欲言,提出了很多有建设性的想法。来自英国的吴昊校友提出可以在欧洲各国轮流举办年会,增进欧洲各国校友间的交流。德国各地区的校友们还提出除了欧洲官方的交流平台以外还可以建立区域内的交流平台以便校友们能够更加频繁的沟通。全体校友和嘉宾合影留念欧洲清华汽车行业校友会成立大会在校友的掌声中圆满落下帷幕,会长陈国辉博士向远道而来的嘉宾表示衷心的感谢,也感谢了大会筹备组所有校友的辛劳和付出。成立大会结束之后,在法兰小院坝餐厅举行了晚宴庆祝,与会嘉宾和校友们又进行了热烈的交流和讨论。