10月19日,2021中国汽车工程学会年会暨展览会在上海召开,中国汽车工程学会理事长,中国工程院院士,清华大学教授李骏院士发布了题目是《中国汽车产业应高度重视的两个重大基础的创新方向》的主旨演讲。
以下内容为现场演讲实录,未经嘉宾本人审阅——
目前有两个2.0值得我们高度关注。
目前有两个信息,还是需要提醒大家,我拟了这样一个题目,一个Autonomy2.0,自动驾驶2.0,另外一个氨=氢2.0,这个值得我们中国汽车产业高度重视的两个很重要的创新方向跟大家分享一下,有这五个方面,为什么智能网联汽车出现长尾效应。
预期和现实出现差距。
这是一个很有名的名言Why is self-driving always 5 years away?
为什么自动驾驶五年为什么在路上,2016年美国DOT宣布,自安全带、儿童座椅,ATS等没有解决美国高速公路每年死亡25000人之后,最有效措施就是自动驾驶,经过10几年的历练,认为很快就可以解决自动驾驶问题,自动驾驶很快上路,而且很多的投资公司,进行投入,但是预期和现实产生了相当大的差距,原来预期5年,或者最多不超过10年,就会迎来自动驾驶汽车的时代。
很多企业在这里已经辛勤耕耘十几年了,投了大量的资金,依然不见曙光,自动驾驶当中有四个非常重大的感知,预测,路径规划和测试,经过这5年,只有在感知才几乎完成了100%,预测方面只完成了50%还不到,路径规划和预测方面几乎是0。
这种现象基于机器学习的感知和预期定位取得了巨大的成绩,但是基于Ruler bast,工程师规则的预测和路径规划,大大落后,出现重大的问题,影响了这个速度,问题产生了,是否全球相关科学领域做出误判的估计呢,是不是5年根本不行呢?还是科研方法和技术路线方面存在根本性问题?这是非常重要的问题,汽车工业应对这么复杂的科技,一定要看清问题,这种分析和结论是什么呢?现在叫Autonomy1.0,就是场景的感知和预测部分的软件就基于AI和机器学习,而路径规划方面是基于的人工人为的规则,由于人为的规则,自动驾驶汽车的框架和方法出现了长尾。
这种分析得出结论是这样的,Autonomy1.0,有4个大的基线,第一个可扩展性很低。路径是认为化,A城市开发不适合B城市,测试方法和道路试验非常昂贵,我们中国还不能上路,还没有牌子,上真正的路。第四个硬件极为昂贵。
Autonomy1.0自动驾驶产品,需要大规模场景部分,软件形式的披露小概率事件造成开发周期非常长。
他提出了Autonomy2.0,什么是自动驾驶2.0呢?做了一个对比,就是要以大数据和机器学习作为核心的智能网联汽车产品研发和体系系统,这是非常大的变化。Autonomy2.0基于大数据和机器学习的方法解决自动驾驶的问题,软件定义汽车,雇大量的软件工程师去设计软件,造成企业成本特别高。实现系统的可扩展性和修复长尾,它的好处是扩展性高,自动驾驶行为是一个优秀驾驶员的行为,因为等一会儿可以看到四个非常重要的方式,实验方法可以采取离线,硬件是affordable,我对Autonomy的2.0做了一些研究,我课题组也做了一些研究,对比可以看到两个红框,一个是人,一个是很多很多车的大数据。
另一个是道路实验,另一方面是数据与堆栈,完全不同的两个开发方式,低成本的传感器,和系统大规模多样化的真实场景人类驾驶数据。我们用人类驾驶数据采集替代高成本的道路试验,是以数据驱动的反馈模拟模型,和端到端的自动驾驶汽车的训练堆栈,来代替公司给予规则的软件设计和不断的迭代升级。这是两个完全不同的方法。
第一个内容建立数据驱动闭环反馈的模拟系统,具体的有很多,将来有时间的话,我们再去交流。因为在这样的大会上,这种Kenows要点出方向。
第二个训练出完全可微堆栈工程。第三个创建大规模低成本数据采集系统。所有的情况告诉我们,是不是要改变自动驾驶开发的路线和方法。不管这条路通不通,继续沿着Autonomy1.0走,肯定不行的。
第三个讲讲氢能源汽车的长尾效应,如果刚才自动驾驶汽车的长尾效应是list(音)汽车提出来的,这是我提出来的。
预期和现实不对称性,全球有一个预期2018年到2020年,已经完成了示范,现在2021年依然示范,法规2021年到2025年完善所有的氢法规,现在差距很远,连加氢防爆都没有。2025年到2035年进入市场开拓期,看条状图会迅速增长,但是没有看到任何一个OEM看到自己的产能,上自己的生产线,王秘书长同意我的看法。
现实是什么呢?现实是氢能汽车有数十年研发,评价性能的体系有运输、存储、车载、动力、安全、成本。这些东西困扰着我们,使我们出现了长尾效应。一个国家如果上加氢站,从油井到油箱是一个什么过程?这个图上液氢,整个体系和你跟下一个图比要上气氢,那是完全不一样的。这个国家政府怎么来决策?未来我们这个国家是搞液氢还是搞气氢呢?这种装备完全不一样的,这种社会布局也是完全不一样,这种加气站完全不一样的,技术标准也是不一样的。是社会。
再看下一幅图,如果用液氢的话,液氢的油箱放在底盘上的,如果用气氢的话,气氢的瓶子是放在驾驶室上的,两个完全不同的整车设计,我们怎么决策未来整车设计呢?我们改底盘还是改车身,完全不一样。还不要说整个管路和气化、液化部分。类似于刚才的Autonomy1.0,我问题乐观这么一句话 why is Hydrogen vehicle always Several decades away?,为什么10多年还在路上,这个事情怎么办?除了刚才那个困扰,一共还有7个困扰,热管理,载氢量,加氢标准,加氢标准,等等政策挑战。人类无碳燃料不仅仅是氢,还有其他燃料。只能搞氢能源汽车吗?氨氢融合一体化氢能源汽车不是更好吗?这是我今天提出来的观点,我论证一下这个观点行不行。
首先看全球进入Ammonia=Hydrogen2.0与Autonomy2.0时代,这是全球已经进入到氨=氢2.0时代了。这个时代是什么样的呢?由于刚才氢的纠结,在世界上有很多人,提出来氢2.0,Jon Scientific(音57)公司在2016年就提出了氢2.0的愿景,而且还注册了一个商标,就是要解决单一的氢在存储、运输、释放、能量方面看到的制约。
有一个全球氨能源联盟,在2017年提出的,氢2.0怎么实现呢?说用氨实现,是什么样的内容呢?我把氢2.0的内涵和氨2.0的内涵进行了对比。一一都能对应上。氢2.0有七个方面,要走资源丰富、易于存储 按非常利于存储、基础设施要可行,氨没有问题、要广泛的使用,很多产业,成本摊低、安全可靠、环境友好,不要再产生碳、应该是燃料,无碳燃料。
世界上大构架怎么办,这是美国制定的氨能源战略和实施情况。右边那个是美国DOT,它说的是在氢经济中的氨作用。
又提出口号把化肥变成能源,这是美国人的思想,所以美国提出氨是美国能源独立的关键,并且明确了氨是车载储氢的作用,美国能源部启动的氨从化肥到绿色能源传播的国家项目,证明了氨能广泛运用于热力和动力装备。
然后就行动了,在打造氨的基地,打造了阿拉斯加的基地,为什么打造阿拉斯加,因为阿拉斯加有地热,地热是不断循环的有能量,这个能量可以释放出来,来制氢制氨,右边图的就是。所以美国打造了阿拉斯加、夏威夷、爱荷华三大氨的基地,阿拉斯加开发地热的,今年欧盟为什么可使用能源降低,因为风少,但是地热一直这样,不降低的。
他打造的三大基地,非常值得我们惊讶的是,夏威夷打造了基地,打造夏威夷的基地,利用海洋的热流,能量转化系统绿色制氢,管道用氨的管道覆盖了全美。同时也覆盖了亚太,未来要用这两个基地来覆盖全美和亚太。这种战略性创新是我们没有想到的。
日本人怎么样的呢?今年4月份正式宣布了实施氨战略,日本政府4月份宣布了日本拥抱氨为了2050年碳综合的目标,而且日本SAP得出了明确的四个结论,氨直接燃烧没有二氧化碳,氨是最好最大的氢载体,氨的供应链,可商业化,成本低,氨的燃烧的NOX排放可控。
制定了非常完整的氨的绿色发展战略和路线图,而且在打造氨的供应链,所以我今天上午,闭门会的时候就说,创新链必须和产业链联系在一起规划,这就是一个活生生的事例。
全球的氨是什么样呢?氨能源是非常丰富的,正在从灰氨向蓝氨向绿氨发展,目前在第一代,第二代会是蓝氨,第三代绿氨,特别我们国家,是全世界氨大国,占全世界的1/4强,全世界一年大致2亿吨,我们国家5000万到6000万。
另外一个,为什么全球要进入氨能源时代呢?结论氨的未来绿色能源赢家,为什么说是未来赢家呢?联盟组织给出了十个结论
1、氨是真正的零碳燃料、2、氨的能量密度高、3、可氨液化、-33度可以液化,氢-253度液化,4、氨易于运输设备完善。5、可以用LNG运输。氨最好的氢能载体,6、产量和生产效率远远高于液氢,7、成本低,8、最安全的记录,氨从来没有爆炸过,从来没有。9、是所有交通装备的燃料。10、应用广泛,发电、农机建材都有。
全世界最先进的OEM在氢的研究当中,在打造燃料电池的同时,悄悄打造液氨内燃机,而且它自己明确地说,氨的储氢,如果是气氢的话,35核磁75兆帕,它就是3倍,如果液氢是2倍。可以把车载储氢装置减低。而且经过研究,它最适合于heavy duty trucks,非常适合于大发动机,扭矩和效能都比柴油高。可以实行车载再生。
最后,作为结束语,我很有幸,因为我这一年当中都是在家里,好像跟外界脱离了,但是我的感觉,跟今天上午比们峰会的感觉是一样的,我想了7个结束语,最后选了这个。交叉融合驱动中国汽车产业创新发展,今天上午比们峰会也是这个。
有五个大交叉:
1、能源交通融合,驱动我国运输装备,“双碳”达峰。能源和运输是我们国家第一大和第三大的碳排放体。我们交通是9%,欧盟搞Fit for 55,二氧化碳降低55,就是由于陆路运输二氧化碳太大了,所以拿重型运输装备下手。
怎么融合呢?必须选择低碳的燃料,低碳的能源,氢、纯电、氨和天然气认为低碳能源,美国公布2030年运输的能量,氨占19.4%,氢占17.8%,电占15%,天然气占15%,生物燃料占4%,他已经布局了。
过去搞排放的时候,有一句话,就叫油到车到排放到,现在又到了这个时候了,你二氧化碳让我们汽车背着,你必须把低碳的燃料给我们,第一个是能源交通融合。
2、氨氢能源融合,打造氢能运、储、供新体系。可再生能源制出燃料,有氨燃料汽车、氢燃料汽车。Ammonia can Bridge the Gap,氢想要到2050年这么大市场,缺一个桥,这个桥就是氨,对我们来说就是要打造车载氨氢融合燃料平台,装一油箱液氨,打造氨氢分离系统,假设一点都不分的话,用SOFC燃料电池,如果分10%或20%可以用内燃机,如果你分了80%的话可以用碱性染料电池,如果你全都分了你可以用PEMFC,就是现在的质子交换膜燃料电池。
你既可以用于燃料电池和内燃机,可以实现从车的碳融合。比较液氢、液氨来说,更适合长的续驶里程,非常适合卡车和运输车辆。未来打造这样的安全融合动力系统怎么样的呢?你可以装氨氢分离的DSU,在座的有些人知道,你可以打造DSU,分离出纯氢,你就用燃料电池了,这个时候你就不用背氢气瓶子背一罐EM就可以了,也可以打造直接的氨燃料电池,这是更新的科技。
也可以通过按氢融合新能源,打造零碳排放的内燃机,如果是柴油机的话,叫氨氢新能源内燃机,现有柴油机上只改变9个NPA零部件,就变成按氢融合的内燃机,就是低碳的内燃机。可以使我们柴油机的产业,碳中和时代获得新生,这是我们搞发动机的人非常大的梦。这个梦今天看到了曙光。
3、打造零碳与低碳融合的燃料平台,这是全球估计的,未来可再生会有什么样的燃料呢?一个是氨基燃料,一个电和碳基燃料。氨基燃料最典型的是氨,这种燃料最重要的一个特征是什么呢?他会做到零碳或者低碳,怎么做到的呢?拿发动机来说,如果你发动机主要燃料是氨,氨有很大的问题热值低,只有柴油的44%,他需要引燃,可以跟柴油引燃,你也可以跟天然气引燃,你如果用柴油和天然气引燃氨内燃机的,把原来柴油机二氧化碳降低50%,你只改变7个零部件。这不就碳达峰了吗?刚才欧盟说要降55%,我们国家不要像他们那么激进,我们降30%就碳达峰了,这里可以降50%,非常有吸引力,有魅力。
4、超级AI和机器学习与智能网联汽车融合。加快SUV的产业化,今年10月,全球非常大的振动,在AI界发表非常振动的Super AI,怎么定义超级AI呢?超级AI具有四个强大的功能和作用,第一个作用是规模带来巨变,AI应用的剧变,规模非常大。第二个数据训练模型,什么东西都可以拷,长时推理预测,像人一样学习,Super AI如果用上的话,证明各种任务,刚刚说Autonomy2.0不是路径规划吗?车像人一样。如果超级AI和机器学习,机器融合的话,建立以机器学习为核心的系统,将自动驾驶重新定义为,可以通过超级AI和大数据机器学习解决的问题。
5、今天上午也在说安全,如果安全这个事情不能解决的话,自动驾驶汽车进行不下去,怎么解决呢?自动驾驶与自动监管融合,打造更安全的智能网联汽车,现在英国提出了这样一个标准,这个标准就是说,你这个车有感知、预测、规划、控制。不行,必须安一个监管。也就是说你这个是总经理,我必须设一个纪委书记,这个纪委书记和你总经理不在一块芯片上。这是非常重要的技术。大家可能还记得那个黑盒子,这个比黑盒子还重要。
作为结束语,2022年是中国汽车克服和战胜新挑战,实现行业高质量发展的关键之年;2022年是中国汽车产业“双碳”驱动新能源汽车的科技创新上台阶的行动之年;2022年中国汽车产业加快赶超智能网联汽车国际先进技术的突破之年。
我代表中国SAE祝愿中国汽车产业抓住双碳驱动和汽车强国重大需求和机遇,全面打造深度交叉融合自主创新的新生态,使2022年取得更大的进步。谢谢大家!
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