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路甬祥:电动汽车发展的动力与机遇

作者:中国科学院院士、中国工程院院士 路甬祥  来源:科学中国人  发布时间:2016-3-15

导读:  汽车技术与产业创新是全球最活跃的创新领域之一。中国汽车工业经历了以投资驱动为主动力和引进、消化、吸收为主方式的跟踪模仿阶段。我们要抓住信息网络、汽车能源动力、材料与绿色智能制造服务创新带来的新机遇,解放思想,开放合作,求真务实,协力推动新能源汽车的创新发展,实现弯道超越,圆几代中国人的汽车强国梦。
  1881年,法国工程师古斯塔夫·特鲁夫(Gustave Trouve,1839-1902)发明铅酸电池三轮电动汽车,并在巴黎国际电博会上展出,比德国人卡尔·佛里特立奇·本茨(Karl Friedrich Benz,1844-1929)发明内燃机汽车还早4年。1912年,美国开始大量生产电动汽车,至20年代初,电动汽车已占美国汽车保有量的38%。此后,由于石油采炼和内燃机技术快速发展,而电池技术进步缓慢,电动汽车在性能、价格、充电时间等方面都难与内燃车竞争,消费者和市场自然选择了燃油动力车。
  内燃机汽车的发明和规模生产和应用应归功于奥托(Nicolais August Otto,1832-1891)、本茨、戴姆勒(Gottlieb Daimler,1834-1900)和福特(Henry Ford,1863-1947)等富有创新创业精神的发明家和企业家。1866年,德国工程师尼古拉斯·奥托发明四冲程内燃机。十年后,他又设计研制出实用的活塞式四冲程煤气内燃机,于1877年8月4日获得专利,为燃油汽车发明奠定了基础。1885年,德国人本茨成功设计研制了世界第一辆内燃机三轮汽车,并于次年获得全球首份汽车专利证书,成立了首家汽车制造企业奔驰公司。同年,德国人戈特利布·戴姆勒制成世界第一辆四轮汽车,并于1890年成立戴姆勒公司。美国发明家、企业家亨利·福特虽到1896年才造出首台福特车,但1908年Ford公司推出了设计精良、结构简单、坚固耐用、驾驶维修方便的T型车,还设计了流水线实现规模生产,引入了泰勒制管理,使单车价格从825美元下降到260美元,至1927年已生产销售1500万辆,促进了汽车普及,圆了人们自由出行梦想,不仅促进了美国经济腾飞,还引发了一场社会革命,使美国一举成为“车轮上的国家”。汽车也被誉为改变人类生产和生活方式的机器,成为现代社会和小康之家的重要标志。
  上世纪六十年代起,由于人们对生态环境的警醒,七十年代的石油危机,尤其是进入新世纪以来,由于对全球气候变化的新认知,公众对核事故风险的担忧等,促使世界能源结构加快向清洁可持续能源体系转型。未来二三十年,以化石能源为主的集中供应能源体系将转变为以清洁、可再生能源为主、多样的、分布与集中供应相结合的智慧网联、可持续能源体系。绿色低碳成为发展新理念,汽车节能、排放标准持续提升,促使以燃料节约化、排放洁净化、能源多元化为主要特征的各类节能环保汽车迅猛发展,推动了汽车动力技术创新变革。我们已进入后化石能源时代汽车动力的转型过渡期和新动力技术的创新突破机遇期。随着动力电池、太阳能光伏电池、氢燃料电池、风能、生物质能、氢能、电力电子、交直流调速电机等能源转化、回收、存储和动力控制等技术的创新发展,以混合燃料、混合动力、动力电池和燃料电池汽车等为代表的新能源汽车,作为能源互联网的重要节能、回收、储存和回馈能源的终端,将成为世界能源与新经济体系中的核心组成部分,为电动汽车技术与产业发展注入了新动力、提供了新机遇。
  改革开放三十多年来,中国汽车产业获得飞跃发展,2009年起,产销规模已连续多年稳居世界第一,近三年产销量均超两千万辆,占全球1/4以上。汽车产业发展带动了100余个相关产业,带动促进消费就业、创新创业和观念文化的变化,已远超出制造业和交通服务业,已成为国民经济的支柱产业。随着我国工业化、现代化、城镇化和农业现代化的快速发展,加快全面建成小康社会,我们也正在全面进入汽车社会。据统计,至2015年底,我国汽车保有量已超1.7亿辆,燃料消耗超过1.6亿吨。在京津沪等城市,机动车对大气污染的贡献率已占1/4左右。按目前的速度发展,未来五年我国汽车保有还将增加1亿辆以上。我们将面临严重的交通拥堵、大气污染和油气供应安全等问题。中国政府一贯重视能源和新能源汽车的发展。习总书记指出:“要推动能源生产与消费的革命”。“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路”。在国家科技与新兴产业计划支持下,我国节能与新能源汽车经历了“十五”以来的创新研发、示范带动,近年来,在国家政策持续有力推动下,产业化与市场推广形势喜人,年销量突破30万辆,已居世界首位。我们还必须看到,人类已进入知识网络时代,互联网、物联网、传感网、全球定位系统、云计算、大数据、增材制造、纳米技术等为制造文明进化提供了新的技术驱动力和全新的信息网络-物理空间。美国先进制造发展战略、德国工业4.0、日本发展智能机器人,《中国制造2025》等,制造大国纷纷推出创新引领和制造业转型升级战略,推动制造技术与产业加快向绿色低碳、网络智能制造服务转型,必将促进汽车设计制造与服务加快向绿色智慧网联转型升级:即汽车制造转向绿色智能网络制造服务,汽车产品转变为绿色智慧网联汽车。汽车制造将从工厂化、规模化、自动化的生产方式转向数字化、网络化、智能化为支撑的个性化、定制式全球网络智能制造服务方式。设计制造、营销服务网络协同创新将成为主流。汽车产品形态也将集智慧硬件和软件为一体,将融会聚合智慧终端和云技术优势。汽车将成为人们在家庭和办公室之外的生存发展“第三空间”,将成为重要的智慧网联终端和人们新的交互平台。车联网将使得汽车成为智慧交通体系和新型智慧城市的重要组成部分,为人们提供安全绿色、智慧互联的完美驾乘和信息交互体验。
  可以预见,信息网络、新能源、材料和绿色低碳、网络智能制造技术等创新,必将促进绿色化与智能化的相互融合,通过燃料混合、油(气)·电混合、电·电混合、纯电动化等技术创新和规模化、市场化应用,将促进汽车、交通物流系统,乃至能源系统的绿色低碳;通过智慧网联将使单一车辆智慧安全、能源系统高效和交通系统整体实现智慧安全、节能高效。
  汽车技术与产业创新是全球最活跃的创新领域之一。中国汽车工业经历了以投资驱动为主动力和引进、消化、吸收为主方式的跟踪模仿阶段。我们要抓住信息网络、汽车能源动力、材料与绿色智能制造服务创新带来的新机遇,解放思想,开放合作,求真务实,协力推动新能源汽车的创新发展,实现弯道超越,圆几代中国人的汽车强国梦。
  《中国制造2025》已把新能源汽车和智能汽车列为国家制造强国建设的十大重点领域之一。要坚持以人为本,创新驱动发展,强化质量和自主品牌意识,培育建设中国先进制造文化。要着力抓好基础核心技术创新和设计引领的系统集成创新。一辆汽车有2万多个零部件,涉及大量基础材料、基础部件、基础工艺和基础技术。要扎实推进汽车“强基工程”,夯实汽车工业基础。关键核心技术是用市场换不来的,必须产学研用协同攻关,创新突破,掌握自主知识产权,带动中国制造共性基础和关键核心技术全面进步。汽车设计制造服务需要系统集成创新,设计是系统集成创新的起点和关键。面对资源紧缺、生命安全、生态环境、交通拥堵和全球气候变化等重大挑战,需要创新设计理念。通过创意创造,不仅要使单车全生命周期的资源能源消耗和排放最低,而且要实现交通物流整体系统的绿色智慧高效。在新能源动力和智慧网联的大背景下,智慧主动避让技术创新将变革汽车安全设计思路和规范。从乘用工具转变为移动的生存发展“第三空间”,汽车创新设计更具有广阔的创意创新空间。让我们“重新想象、重新出发”,使汽车创新设计成为资源高效循环利用、整车全生命周期和整体交通系统资源能源环保效益最优、智慧安全、最优用户体验和网络服务的基础和源头,引领带动“中国制造向中国创造转变、中国速度向中国质量转变、中国产品向中国品牌转变”,以实际行动贯彻落实五中全会提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”发展新理念,实现绿色低碳、科学智能可持续发展目标。
  (本文经作者本人同意刊发,如转载请注明来源。)
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