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吴坚:混动化是燃油车唯一出路,碳中和关键靠氢 | DA访谈

时间:2021-12-02     作者:DearAuto 

采访广汽研究院院长吴坚是一种很愉快的经历,当然不仅仅因为我们有很多观点高度一致,更因为吴坚院长的那种朴实和诚恳。说是采访,实际上更像是老朋友之间的一次闲谈,整个采访,吴坚口中没有一句漂亮的话、时髦的话、听起来很高端的话,当然,同时更没有一句空洞的话、过头的话、绕圈子的话。

采访安排在11月19日广州车展媒体日的下午,我和吴坚都提前到了,原定的专访间还没有空出来,我们在埃安展台随便找了一个地方坐下来就聊开了。旁边人来人往,我们聊得轻松惬意。原定1个小时的采访,结果我们聊了2个来小时,意犹未尽。

广汽研究院院长吴坚

01 从HEV、PHEV到“XEV”

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DearAuto:这次车展的一大变化,是中国品牌展示了很多重磅的混动技术和车型,传祺说2025年要全系车型混动化,2030年混动销量占比要超60%,您对未来中国混动市场怎么看? 吴坚: 混动这个概念外延其实很宽泛,电池多的做“插混”,电池少的做“混动”,更少的做“弱混”,再少的是“微混”——只有启停功能的就是“微混”,48伏是“弱混”。所以我们现在用“XEV”这样一个概念,它可以是HEV,也可以是PHEV。 未来,从减碳的角度去看,燃油车的出路只有“混动化”一途 , 因为国家已经确定了2030年碳达峰、2060年碳中和的时间节点,汽车行业的这两个时间节点可能还要略早一些,广汽集团的目标分别是2028年和2050年,在这个“指挥棒”之下,整个汽车行业包括广汽,都会加快“混动化”转型的速度。

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DearAuto:广汽在国内是最早开始做混动的,也是世界上最早掌握机电耦合系统核心技术的少数几个厂家之一。 吴坚: 确实如此。广汽早在2009年就开始搞混动(研发),做混动必须要有专门的变速箱,因为丰田THS是专利技术,所以其他人都得绕开它,大家用的方案基本上都是基于某一个自动变速箱,然后在不同位置放电机,有P1、P2、P3、P4等不同方案,当然还有P0——就是启停、48伏这一类。

根据电机位置不同,有P0-P4等不同的混动方案。

最初,我们是基于传统变速箱去做混动,采用了P1的方案,但由于变速器的能力和局限,我们的效率做不到丰田那样高,传动效率至少得达到95%以上才能充分体现出混动的优势,我们当时达不到。 于是,我们也在探索其他的驱动方案,就是增程式的方案。但当时时机不对,我们推得太早,当时充电设施非常少,很多用户基本不充电,对车来讲全是发电工况,这时系统效率是最低的,它就是一个串联模式,用汽油机驱动发电机给电池充电,然后再用电池里的电驱动车辆,传动链很长,效率很低,这种情况下整个系统效率远远不如普通混动。 我们就开始反思这样一个驱动模式是否合理,尤其是在充电设施严重不足的情况下,我们考虑能不能增加一个发动机直驱的模式,于是就衍生出了后来我们叫做“串并联”的方案,类似于现在比较流行的本田i-MMD的方案。

2015年上市的传祺GA5 PHEV是国内最早的增程型电动车,吴坚认为这款车有点生不逢时,推得太早了。

这种串并联的混动系统,我们是第一家干出来的,叫做GMC机电耦合系统,也是最早投产的,遗憾的是卖得不多,因为成本还是不低,增加了一个电机,然后电池包也有13kWh,那个时候电池的成本比现在高多了,所以我们走得太早,市场推广相对来说很吃力。但是充电设施逐步完善之后,尤其是在一些限购城市,充电变得越来越便利,大家也开始慢慢习惯去充电,这类插电混动也开始逐渐受到用户的欢迎。 我们是起了个大早赶了个晚集,并不是输在技术上,而是输在时机上,所以在GMC 1.0的阶段,我们的销量并不好,但在插电混动技术领域,我们确实是行业先驱,现在各家推出的所谓“DHT”,包括比亚迪的DM-i,其实结构上都和GMC类似,“串并联”这个概念现在所有主机厂都接受了。

目前在售的GS4 PHEV搭载的就是GMC 1.0混动系统,匮电状态综合油耗已经低至4.6升。

长城、长安、吉利,包括比亚迪,之前也都走了一些弯路,也都是从P1、P2、P3走过来,最后还是觉得我们这个方案最合理,因此最后也基本上都是串并联的路线。串并联方案既绕开了丰田的专利,又能够达到丰田THS相同的效率,匮电状态综合油耗也可以做到四点几升,我们目前在售的是GMC 1.0系统,GMC 2.0很快就会上市,效率更高,油耗还可以再低。

本次广州车展亮相的传祺影豹混动版,搭载GMC 2.0混动系统,官方综合百公里油耗低至3.6L/100km。

02 推动各主机厂统一HEV电池规格

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DearAuto:现在的问题核心还是如何把混动系统的成本降下来。 吴坚: 后续我们会进一步把成本降到一个合理的范围,目前来讲,我们混动系统本身的成本(和比亚迪DM-i)基本上是相当的,甚至我们还有一点小优势,比亚迪DM-i的优势还是在电池上,他们自己生产电池,电池产销规模大,成本非常低,这是我们需要学习、借鉴的地方。往后,混动竞争的关键在电池上,因为电池的差异很大。

Q

DearAuto:对PHEV来讲电池确实是关键,因为电池用得比较多,但对普通HEV,电池包很小,也就一两度电,电池的成本是不是就不那么重要了? 吴坚: 并不是这样。HEV需要专用电池,无论是在能量回收阶段还是助力阶段,它的放电速率要求很高,要在短时间内很快达到峰值,所以HEV对电池的要求跟PHEV、BEV是有点不一样的,BEV和PHEV上用的属于“能量型电池”,而HEV用的是“功率型电池”。 目前,由于BEV量很大,动力电池产销规模很大,成本下降很快,PHEV自然也就跟着沾光,但是做HEV专用电池的却很少,大部分供应商的产能都去做需求量更大的能量型电池了,做功率型电池的越来越少,成本也就降不下来,所以,现在反而是混动专用电池的成本更高。

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DearAuto:所以国内厂家更愿意做插混,而非普通混动? 吴坚: 只要有合适的电池,混动也可以做。我们也有混动的方案,只是算下来成本(和PHEV)可能差不多,但是,PHEV能上绿牌,还能免购置税,从用户的角度,如果价格差不多肯定更愿意选插混。

Q

DearAuto:传祺讲2030年混动化车型销量占比要达到6成,您估计其中PHEV能占多少? 吴坚: 这个问题我今天回答不了,所以我们用了“XEV”这样一个概念,包含了HEV和PHEV。

Q

DearAuto:但是广汽丰田有明确的答案,就是到2025年,HEV占50%,BEV和PHEV合计占10%,HEV还是绝对主力。 吴坚: 那是因为他的混动电池是自己做的,在中国已经有两个电池工厂。

Q

DearAuto:看来主机厂自己做电池也是大势所趋? 吴坚: 也不一定非得自己做不可。我现在在推动一件事,就是建议各主机厂统一HEV的电池规格,然后找一两家电池厂定制化生产,这样大家一起能把量做起来。如果没有量支撑的话,HEV专用电池的成本就很难降下来。最近我跑了很多家去谈这个事,如果能做得成,对整个中国汽车品牌都有好处。 当然,主机厂也越来越意识到电池的重要性,大家都会考虑如何解决这个瓶颈,有的是自己开发,有的是合资合作,有的是股权投资,广汽是每条路线都走,和中海锂电是股权投资,和宁德时代是合资合作,同时也在自研自产,我们已经推出了海绵硅负极电池,哪一条路都不敢放弃。

广汽自主研发的海绵硅负极片电池,该技术实现锂离子电池体积能量密度和重量能量密度分别提升了25%和16%。

03 实现碳中和还得靠氢

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DearAuto:行业里很多人认为到了2030年,BEV占比能达到50%,甚至60%、70%,您怎么看? 吴坚: 智能网联在BEV普及的过程中起了很大作用,我个人认为这个作用超过7成,很多人买BEV,有7成原因是因为智能网联带来的种种好处。这方面燃油车和混动车目前是落后于BEV的,但这并非燃油车、混动车不能智能化、网联化,而是BEV本身对智能网联的需求更加迫切、更加现实一些,比如它要知道什么时候充电、去哪里充电、哪个充电桩是空的等等,智能网联可以很好地解决这些问题,燃油车、混动车没有这个需求,所以,BEV在智能网联方面的暂时领先是需求推动的。因此,不应该说是软件定义汽车,而是用户需求定义了软件,然后软件再定义汽车。事实上,燃油车、混动车可以做到一样的智能化和网联化,那时,BEV的智能化标签就会弱化。

Q

DearAuto:那70%的购买因素也就不复存在了,很多人也就不再会因为智能网联功能而选择一款BEV了。 吴坚: 此外,BEV还面临许多重大的挑战,比如电池的回收问题,现在各家的动力电池规格、电压都不一样,怎么梯次利用?电池技术虽然有很大进步,但能量密度始终还是太低,真正要能替代燃油车,电池能量密度需要提高5倍才行。

Q

DearAuto:从全社会能源供给体系的角度,BEV并不能真正实现碳中和,汽车行业最终要靠什么实现碳中和? 吴坚: 混动、插混这些技术手段,当然也包括常规动力的减排等等,都是碳达峰的手段,真正要做到碳中和一定是靠氢。但并非只有FCV(氢燃料电池车)一条路,氢本身也只是个能量的状态,就是说可能是氢,也可能是甲醇,或者是氨。 所以,我也不愿意叫氢能,更愿意叫灵活燃料,无论是氢,还是氨、甲醇,其实都是一种能源的中间形态,用各种各样的清洁能源——比方说水能、风能、太阳能——制氢,或者是氨、甲醇,这样才能实现真正的碳中和。 氢可以解决脱碳的问题,氨和甲醇则更容易储运,氢转化成氨或者甲醇,车上就不需要那么大的罐子了。

Q

DearAuto:但这还是个问题吗?丰田第二代Mirai,5.6公斤的氢已经可以续航850公里了,而且还是WLTC工况。 吴坚: 它是一种组合方案,包括很多低阻技术、轻量化技术等,但是3个储氢罐的总体积还是很大,而且也很贵。燃料电池方案本身还是有很多局限性,不仅贵,而且寿命有限,电堆的寿命大概也就5000小时左右,而且需要高纯度的氢,稍微有点杂质,质子交换膜很快就堵了。相对而言,我们开发的氢气内燃机吃的是粗粮,不需要高纯度氢,寿命至少是50万公里,而且成本(比氢燃料电池)低太多了。

宝马早在2006年就推出了一款搭载氢气发动机的“氢能7系”。

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DearAuto:宝马早在2006年就推出了世界上首款搭载氢内燃机的“氢能7系”,可是为什么最终氢燃料电池还是战胜了氢内燃机,成为目前行业主流的氢能技术路线? 吴坚: 这都还只是阶段性的。宝马之前搞氢内燃机也同样存在一个时机问题,那个时候你要干氢气发动机,相应的配套技术去哪找,比如说当时氢气电喷的技术一点都不成熟,或者说是几乎没有,但是现在由于之前搞CNG、LPG喷射,尤其是缸内喷射,这些技术经过十几二十年的发展已经非常成熟了,(对氢内燃机来说)只是换一种气体而已。

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DearAuto:氢气发动机一定也有自己的缺点吧? 吴坚: 缺点是效率相对比较低。氢燃料电池的效率,比如丰田目前可以做到60%以上,我们的氢内燃机效率大概就是百分之四十几。

Q

DearAuto:氢内燃机的热效率其实跟汽油机的热效率差不多,40%就很高了,听说你们能达到44%? 吴坚: 我们的汽油机热效率准备干到48%,所以氢气发动机做到44%是一定能实现的,但是和燃料电池60%的效率还是没法比。

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DearAuto:40%对60%,假设不考虑其他因素,一个百公里耗氢0.7公斤,另一个则是1.05公斤,如果将来氢很便宜,问题也不大嘛。 吴坚: 所以说这两条技术路线还不能说哪个一定就会赢。

当年坚持氢内燃机的宝马现在也推出了自己的FCV,而一直坚持FCV的丰田,也推出了自己的氢内燃机(见图),所以,氢内燃机和燃料电池也许并非互斥而是互补的两条路线。

Q

DearAuto:燃料电池还有一个好处,因为它是电驱动的,动力输出比较线性,响应也更好。 吴坚: 其实所有的FCV都是氢-电混动,每台燃料电池车上都有一个锂离子电池包,未来,我们也不会用氢气发动机直接驱动车辆,会结合电驱,可以做增程,也可以做混动。当年,宝马的氢内燃机方案问题就是没有结合电驱,用自己的短板去比别人的长板,肯定比不过——续航没有FCV长,驾驶没有FCV平顺。可是如果加上一块电池,做成插电混动,我的续航也能轻松跑个五六百,成本远低于FCV。所以,我想说,哪一个才是终极方案还不好说。

Q

DearAuto:相对于氢燃料电池,氢内燃机的成本最终能低多少? 吴坚: 它本质上就是一台内燃机啊,综合成本当然低啦!比如我们已经点火的那台氢气发动机,就是在我们第四代内燃机平台上研发成功的,用的是普通的工业气瓶,多轻松!何必要去搞那么高压,然后各种认证、各种标准都省了!

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DearAuto:那为什么广汽同时也在做FCV? 吴坚: (广汽FCV的商业化)我估计不会太快,因为我们现在这个FCV目前还属于集成式开发,电堆是买回来的,当然整套系统的集成设计和控制是我们自己做的。氢内燃机不同,是我们完全自主研发的,整套东西都是自己做的,不管是开发还是后续的应用,基础都非常好。

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DearAuto:不论是燃料电池还是氢内燃机,都受制于加氢站数量,到2030年,广州市的规划是要建100个以上加氢站,那样的话在广州市范围内加氢和加油就基本一样方便了,大家也就可以买一台加氢的车了。 吴坚: 完全可以!

后记: 第一次采访吴坚,是2017年,当时他是广汽研究院的常务副院长、动力总成技术研发中心主任,我对他说过的一句话一直印象深刻,大意是“政策只要制定出一个目标就行了,不要规定那么具体,连走什么技术路线都规定好了,我们是工程师,总有技术手段去解决,去达成那个目标”。 无论职务如何变化,吴坚内心深处的自我认同始终还是一个工程师,而“找到一个更低成本的解决方案”就是最工程师的思维方式。 这是吴坚身上最感染我的一点,如果大家都能以这种方式考虑问题,许多事情就会简单许多,世事一旦都简单了,世界也就更美好了。 但愿这个世界变得简单而美好!  链接:现在不重视内燃机的将来都会死得很惨? 文 | 青主 (本文仅为作者个人观点,不代表DearAuto立场。)   ————  END  ———— 法 律 顾 问 广东格林律师事务所李国勇律师

文章来源:集结号

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