第12届中国汽车论坛:上海交通大学汽车工程研究院院长、国际汽车工程师协会会士徐敏发表演讲

第12届中国汽车论坛于2022年11月8日至10日在上海嘉定举行。作为党的二十大召开后汽车行业的首场盛会，本次论坛以齐心协力稳步行动为基础 以蓄势新程为主题，共设置一闭门峰会 1个大会论坛 以汽车行业高质量发展为主线的16个主题论坛，与行业精英一起贯彻新精神，研究判断新形势，讨论新措施。其中，上海交通大学汽车工程研究院院长、国际汽车工程师协会会士徐敏在11月9日下午举行的主题论坛5：多技术路线下新能源汽车发展上发表了精彩的演讲。现场演讲实录如下：

非常感谢会议的邀请。我很高兴在这里与大家分享我们的一些理解和实践。张先生刚才讲得很好。自2007年以来，我们一直在制造增程式发动机。至于为什么要制造增程式发动机，张先生刚才已经说得很清楚了。我主要从技术角度进行分析。

首先，让我们来看看行业背景。如图所示，2010年以来新能源汽车产量和销量的增长很少。2014年是新能源汽车的第一年，并开始迅速上升。特别是2020年以后，增长速度非常快，年增长率超过100%。今年1月至9月，销量为420万辆。刚才，何秘书长提到，年底可能达到700万辆，这确实是一个非常令人兴奋的变化。

2004年和2005年，汽车行业发生了井喷，现在新能源汽车井喷时代即将到来。从去年6月到今年9月的销量来看，整个市场的新能源汽车渗透率基本达到20%~30%，尤其是8~9月，未来会进一步增长。因此，新能源汽车确实成为市场的主力军，得到了广大用户的认可和青睐。它不仅是由政策驱动的，也是由市场驱动的。

比较传统汽车和电动汽车在动力上的区别。首先，从电机和内燃机的能量转换效率来看。左图为内燃机，右图为电机效率曲线。从内燃机的角度来看，最高热效率可达40%~45%，中间深红色区域很小。其他地区的绿色效率越低，纯内燃机汽车的大部分运行时间不是最高效率点，而是中间20%~30%，怠速较低。也就是说，在大多数情况下，效率较低。内燃机的发展重点是提高热效率，40%提高到50%。现在当量比燃烧45%是极限，未来稀释燃烧可以达到50%甚至更高。我们不仅要提高最高效率，还要扩大高效区域。因此，增压、可变气门、可变压缩比等多种可变技术是技术难点和发展重点。发动机越来越复杂，成本也越来越高。

电机不一样，电机效率等高线，但大部分工况都在90%以上，能量转换效率很高。另一件事是电从哪里来，化石燃料的发电效率不高。但是从电转换为电的角度来看，效率很高，效率范围很广。

另一种是加速感。低速加速比发动机好得多。如图所示，内燃机的扭矩和功率随着速度的增加而增加。一开始我们起步很低，所以加速感觉不是很好。为了提高驾驶体验，应采用增压技术或大排量发动机。起步时扭矩很大。例如，许多跑车在00公里内加速2秒或3秒。速度上升后，不会使用大扭矩。这是一种浪费。但是电机不一样，电机一开始就输出最大扭矩，加速很快。刚才王秘书长说，电动车也有缺点，加速太快，有点无法控制。因为我们希望有人和汽车的线性加速感觉，如果电机控制做得好，我们不能一开始就释放所有的扭矩。为了限制扭矩输出，线性感觉会更好。电机高速时，扭矩跟不上，高速时感觉不如内燃机。

在谈到电机在效率和加速方面的优势点是电池。当我们从A点开车到B点时，我们必须把能量装在车取决于我们能跑多远。如图所示，不同形式的能量在质量和体积上的能量密度基本上是线性的。底部是水力，能量密度最低，然后是电容器、铅酸电池、锂离子电池，到甲醇、汽油，最好的是核，是对数坐标，每隔100倍。油比电池高100多倍，差距很大。三元锂电池的能量密度已经大大提高，也差了30~40倍。因此，大范围的电池组又大又重，不安全，成本高，这是电池最大的问题。

此外，电池还有许多其他痛点，因为我们想提高能量密度，电池安全有问题，现在电动汽车自燃事故很多。随着市场所有权的增加，电池安全问题越来越受到重视。此外，低温和高速续航缩水。电池放电是一个化学过程。当温度较低时，电池容量大大降低。高速行驶时的大电流放电使电池容量迅速下降，不像燃油车那样线性消耗。充电困难，充电时间长也是一个问题，需要增加桩和快速充电技术来解决，但快速充电可能会影响电池寿命。此外，电池更换成本高，电动二手车残值低，换车成本高。电池回收困难，电池回收也受到污染。电池最大的问题是体积大、重量重、成本高。较大的电动汽车电池需要10万元以上，这是一个巨大的负担。

最好的解决方案是什么？有很多关于技术路线的争论，要么是纯电动的，要么是纯燃料的，为什么两者不能相结合呢？汽油、柴油、甲醇、乙醇等高能量密度液体燃料，但氢能密度低，与电池问题相同，安全问题，氢无优势。用电机驱动车辆更好。加一个小电池，混合动力低于2度，插电式低于20度，增程纯电力约为40度。电池比纯电动小很多，成本和体积都好很多。混合动力框架有很多形式，主要有两种，一种是串并联混合动力，代表比亚迪DM-i，许多企业都在做，各有特色。发动机和电机一起驱动，发动机要参与驱动，对发动机的要求比较高。发动机热效率高，高效区大，成本是问题。机电耦合专用变速的机电耦合专用变速箱结构也很复杂，更难控制。相对而言，技术减法是扩展，发动机只发电，可以大大简化设计，不需要两个功率耦合，不需要复杂的变速箱，控制也很简单。

增程工作状态不受轮端扭矩需求的限制，可在高效区域继续工作。增程电动汽车只需要减速器，不需要机电耦合多档混合动力专用变速器，简化了系统结构，降低了车辆重量和成本。与串并联混合动力系统相比，增程式工作模式更少，控制策略更简单。前面等于充电宝，充电宝取代了很多电池，从汽车的角度来看，纯电动汽车有很多通用性，便于模块化设计。

如果比亚迪秦采用增程电驱动和比亚迪DM-i与混合动力相比，车辆重量相同，电池相同，驱动电机大小相同。模拟计算结果表明，100公里的加速范围稍好。NEDC工况分别在满电和馈电的情况下，100公里的电耗和续航里程稍差，两者基本相同。因此，在性能方面，发动机参与驱动的混合动力与不参与驱动的范围相似。该计算仅限于使用相同尺寸的电机和电池。如果电机更大，电池更多，范围的性能可以进一步提高。

自2007年以来，上海交通大学一直重视增程专用发动机的研究，因为发动机结构可以大大降低，成本很低。与常用的直列发动机相比，我们制造了三代水平对置的扩展发动机，体积和重量减少到二分之一，零部件数量减少到三分之一，整机成本只有四分之一。由于燃油直喷、涡轮增压、可变等诸多昂贵技术VVT不需要的话，在操作点设计发动机就行了。我们的优点是结构简单。另是低振动机构，水平对置双活塞振动抵消。控制相对简单，不需要复杂的控制策略。

我们开发的第三代产品正在开发所有子系统和特殊部件。实验室的实验开发包括增程发动机性能优化NVH性能测试和扩展系统优化。采用水平对置机构和平衡轴，消除了一、二级振动，振动噪声很低。目前油耗218g/千瓦时，燃烧系统正在进一步优化，热效率可达40%。除了结构简单外，还使用了更轻的塑料零件。成本低，零件不贵。这是我们的一些主要参数，0.82升，14:1的压缩比，34千瓦的输出功率，重量只有50公斤。

目前正在开发适合产业化量产的样机，这种新概念发动机可以扩展到车型上扩展，这是一种型谱规划。现在开发的0.8L/0.8T增程器 可使用100千瓦三合一电驱系统A0和A级车型；中间也是两缸扩缸到1.2升， 1.自然吸气和1.2增压可适用于A和B车型；像理想车一样大SUV四缸1.6~2.0升增压和200千瓦电机可以满足更高的动力要求。

此外，我们还可以向其他应用场景推广这一概念，我们现在正在开发40个cc是的，准备在无人机上使用，并在年底前完成原型试生产。其他应用领域，如轻型商用车、物流汽车、摩托车、海滩汽车、无人机、轮椅等，可以使用这个概念扩展系统，作为扩展混合动力或充电宝形式的技术概念，我认为仍然很有前途，谢谢！

(注:本文根据现场速记整理，未经演讲者审核)