陈清泉院士：汽车的新属性和电驱动的挑战

第十四届国际汽车变速器及驱动技术研讨会（TMC2022）于2022年8月8日在青岛盛大开幕！本届会议为期两天，围绕“双碳”战略目标，在继续深化混动技术研讨的同时，向电驱动系统纵深发展，包括电驱动总成、驱动电机、电力电子及关键零部件，并聚焦高速化、高压化、高集成化、智能化等关键技术，同时特别增设商用车动力系统论坛与车规级SiC功率模块论坛，共有80余场行业领袖、企业高层及专家的演讲，3场热点问题的高层互动论坛，约100家公司展示前沿技术及产品服务，1400多位专业人士参加会议和参观展览，线上直播观看人数超过20万。

以下是中国工程院院士、英国皇家工程院院士、香港大学陈清泉教授的视频致辞。

陈清泉：各位朋友，我很高兴在第14届国际汽车变速器及驱动技术研讨会上跟大家交流，这个会议已经开到第14届，今天我很高兴和大家交流，我交流的题目是“汽车的新属性和电驱动的挑战”，我和大家交流的内容有三个部分：

第一个部分，创新、科学、数字经济、颠覆性产品，主要讲一下创新驱动的重要性、科学的内涵、数字经济的内涵和颠覆性产品的影响力。第二个部分，我讲一下电驱动的挑战，也是这个会议的主题。第三个部分讲一下四网四流融合的理论和实践，未来是电驱动汽车革命能够产生更大的效果，我提出四网四流如何，四网是指能源网、信息网、交通网、人文网。四流指能源流、信息流、物质流、价值流，通过四网四流的融合，我们可以产生更大的经济效益和环保效果。

首先讲创新驱动。习主席教导我们，发展是第一要务，创新是第一动力，人才是第一资源。我们先讲一下科学，科学是真理，科学家的责任是揭示自然界的规律，造福人类。什么是科学的方法？科学的方法有三个，第一是逻辑推理，第二是严密计算，第三是实验验证。科学工程技术的关系是怎么样呢？我刚才讲了，科学是真理，科学要回答的问题是“为什么”。工程是将科学、技术、管理结合，解决实际问题，使世界美好，所以工程要解答的问题是“怎么做”。技术是技巧，工匠技术，精益求精，搞工程我提倡要明白工程哲学，什么是工程哲学呢？工程哲学的核心就是系统，所以要产学研结合，我们工程要有目标，有思想，有方法，还可以执行，这个跟科学有一点不一样，因为科学家探讨自然界规律，往往是处于好奇心，没有明确的目标，但是到工程一定要有明确的目标，有思想，有方法可以执行。

所以我这里归纳为六点：第一点，你要有目标，有了目标以后要有思想，所以二三是思想，整体的思想，闭环思维的思想，循环思维的思想，你要了解因果关系，你要了解相关关系，还要有创造性的思想，还有遵守科学实践的思想，有时候分而治之，有时候合而共治。所以，一要有目标，二三四是思想，五六是要执行，而执行的话，首先要考虑人的因素，调动大家的积极性，还要有团队的精神。工程和科学家比有两个特点，需要经验，需要时间。

那么什么是数字经济？数字经济又称互联网经济、网络经济或者新经济，它是指通过数码计算技术为基础，由数字产业带动的经济活动，以及非数字产业借由数字科技的创新经济活动。

好的，我这里讲一下什么是颠覆性的技术和产品。这些颠覆性的技术和产品往往会对我们的社会带来很大的影响，比如说台式电脑的出现、智能手机的出现，今天的智能手机今天用来打电话的比例很少，大部分帮助你生活和工作。同样智能网联汽车也是一样的颠覆性的技术和产品，并且它的影响力可能会大于智能手机，因为它带有能源，它把能源、交通、信息结合起来，是我们人类生活的第三个空间。因为我们人类生活的第一个空间是家里，第二个空间是办公室，第三个空间就是在智能网联汽车里。

我们现在面临着百年大局，有什么技术的方向呢？能源的问题，数据管理的问题，新医药，人力、物力、技术材料的问题，所以我们搞科研的时候，一定不要跨界融合，多维思维，高效能回收、传感技术、增强虚拟现实、新药物研发、生物医药变革、车联网、物联网、数据安全、高速通讯、智能材料、多功能等等。

我现在讲一下电驱动的挑战，那么对电驱动有什么基本要求呢？对功率密度的要求越来越高，对精度的要求越来越高，对效率的要求越来越高，另外，要能够适应不同的路况，还要采用先进的多功能的控制模块，要有高性能的功率半导体电力电子变换器，要有高性能的材料，包括高性能的磁性材料和高性能的超级导线。另外要能够和政策做更好的配合，也就是怎么样和整车在机、电、热的接口方面更好地配合。

我举个例子，长安的例子。2018年，国内率先提出来“三合一”，大家知道，我们第一代是分体式的，到了第二代提出“三合一”，现在到了第三代，2020年长安提出来叫做“超集电驱第三代”，是多合一的。，你可以看看功率密度不断提升，效率不断提升，噪音不断的降低，

All in 1，我们以一体化为目标，把电机、电机控制、变速器、OBC、DCDC、DCAC、PDU等功能进行深度融合，攻克了高集成度带来的噪音问题、EMC的问题、热控制、可靠性技术的瓶颈，整体达到了行业领先水平。所以我们叫“多合一”的技术。

那么突破电力电子集成及性能深度耦合的技术，源于集成又超越集成。这是传统的极性特性+电力电子的集成，这是性能的深度融合，轻量化、可靠性、热管理、效率、噪音、EMC等等，这是性能的深度融合，面临着很多的挑战。

接下来是超集技术带来的超级效率，工况效率提升5%，我们采用高效的功率器件、油冷系统等，使得我们的工况效率超过90%，总成最高效率超过95%，单车10年30万公里排放要燃油车降低20吨。

这是长安的新一代超集电驱，性能高级领先，这是刚才讲的“多合一”。最高效率达到95%，这里面八层扁线绕组的贡献，效率提高0.9%，转子双V拓扑构型效率提高0.4%，超低电阻导线使得效率提高0.1%，低阻力拓扑结构优化使效率提高1.3%，一共有163项专利。

这是全球首创微核高拼脉冲加热技术，有了这个技术，可以是现在零下30度的环境下，我们也可以做到极致用户的体验，可以实现在零下35度里面的动力性，零下35度里面的充电时间缩短35%。

这是长安的深蓝品牌首款SL03，即将搭载超集电驱动上市。这是比亚迪，比亚迪提出来八合一，这是用在比亚迪的两个车型里。

我稍微总结一下，我从70年代开始搞电动汽车，也是从电驱动入手，我先在美国发表文章，首先提出来要把原来的直流电机驱动改为交流，进一步又采用了永磁电极，永磁电极不断的进步，可以进一步提高转矩密度和效率。还要用好的材料，这是宝钢出的高性能硅钢片，这是超级铜线，这是高温陶瓷绝缘材料，我们用陶瓷绝缘做包线，做电机和变压器。还要用车规级的半导体，我们的损耗要不断下降，我们的安全性要不断提升。

我最后讲一下四网四流融合。2020年12月份，我牵头发表了《四网四流产业融合的白皮书》，实际上四网四流融合是根据数字经济、数字技术，反过来它也推动数字技术和数字经济，有了数字经济、数字技术以后，我们就可以把能源网、交通网、人文网、信息网融合，把能源流、信息流、价值流、物质流融合，融合以后，就产生更好的经济效益和环保效益。反过来，它又进一步推动数字经济，而它的核心是人、机、物的融合。

人是人的世界，机是计算机信息世界，物是物理系统，通过人机物的融合，我们可以产生智能，这是一个颠覆性的思维，所以我就讲一下它的基本理论。它的基本理论有两点：首先一点，就是通过人文世界、信息世界和物理世界的融合，能够产生能，也就是一步步来从数据变成信息，通过数据孪生。但是你进一步要通过信息变成知识，通过融合卵生，进一步通过认知卵生把知识变成信息，我用这个三角形来表示，里面的三角形是我在2012年德国的研究中发现了人的行为和能源、信息的关系然后扩大到上面，就是人文世界、信息世界和物理世界的融合。大家知道物理世界和信息的融合，我们叫做数字孪生，也就是说，你在信息数据里面可以很清楚看到物理世界的东西，但是我们进一步要通过人文世界的帮忙，通过融合卵生，进一步把信息变成知识。但是这个还不够，我们进一步要通过人文世界的帮忙，使我们的知识不断更新，不断自主，就产生智能了。有了智能以后把这个智能用在能源就变成智慧能源，智慧能源由此把没有用的能源转换为有用，而把智能用在交通就变成智能交通，就是没有伤亡，低碳、舒适、安全出行。把智能放在工业就变成智能化的工业和智能化的制造。第一个理论技术就是要把人机物，把人文世界、信息世界和物理世界融合。第二个就是“熵”的理论，克劳修斯提出“熵”的理论，包括玻耳兹曼提出来熵是系统混乱程度的量度，相农提出来采用不确定性作为信息的度量，薛定谔提出来熵是混乱程度即无序性的一种量度。所以我总结下来，实际上熵是表示你这个系统到底有序或者无序，如果你的系统无序熵就增加，如果你的系统无序这个熵就减少。所以我们要把熵的理论跟爱因斯坦的能源公式理论融合，我们要找出来人的行为、能源和信息的相关性，所以就四网四流融合的理论基础之一。

刚才我讲的是四网四流的定义，融合的机理就是通过系统的耦合和设备的共享，提高网络中能源和资源的利用率，融合的关键是通过人文网来指导融中的动态因果关系与复杂的连接逻辑。融合的效果是通过价值流调整融合中的技术、产业到生态的动态演化。最后的结果，就是取得经济效益和环保效益。

我们的四网四流融合从哲学思想上来说就是整体大于个体的总和，1加1大于2，上层建筑和经济基础的互动关系。从科学理论上我们探索出能源、信息和人的行为的互动规律。从工程上来说，我们开发了智能能源操作系统，采用边缘云结构，将能源体系和人工智能大数据结合，实现经济效益。

举例，通过我提出来的四网四流理论，我们怎么能够做到智慧能源？刚才讲了要产生智能一定要做到把无序变有序，在能源里面有各种能源体系，有电网，天然气，煤炭，把各种能源交互、融合，就可以使原来的无序变成有序。比如说我们在发电里面可以有风能、太阳能、传统能源发电，加入风能、太阳能，电网不能接收我们就利用风能和太阳能来制氢，电解水制氢，把能源流变成物质流，需要的时候氢能和氧气结合还可以发电。在能源生产和消费当中又产生二氧化碳，也可以产生氢气，二氧化碳、氢气合成能源、甲烷等等。并且这些化工通过四网四流，我们可以友好的把电力跟化工磨合好。所以通过四网四流我们可以解决四大矛盾，第一是化石能源和可再生能源的矛盾，集中式能源和分布式能源的矛盾，一次能源和二次能源的矛盾，电力能源和化工能源的矛盾。一句话，我们通过四网四流就可以做到不原来被废弃的能源变成有用，同时促进碳中和，他的理由就是我们通过人文世界、信息世界、物理世界的融合，通过上述理论我们可以把无序变有序。

电和氢能够很好的协同，因为电和氢都是终端能源，并且便于相互转化，所以电氢协同可以充分发挥电的优势，电是便于传输，但是储存很困难，相反，氢容易储存，所以我们为新能源为主体的新型电力系统的多时间尺度灵活调节问题提供全新的解决方案。这是一个送端，这是受端，我们送端模式有新能源基地、外送电加外送氢，受端模式有用能中心，受电制氢或直接输氢，输送模式。电、氢协同是以新能源为主体的新能电力系统重要的一个手段。

总结，通过四网四流，刚才讲了四网四流是基于数字技术，但是反过来四网四流可以全力全方位推动数字经济。我们所谓的能源网就是能源和信息的结合，我们所谓的车联网是能源信息和交通的结合。我提出来四网里面加人文网，人文网代表先进的思想，先进的法规，先进的政策等等，也能够代表上层建筑和经济基础的互动。所以通过四网四流我们可以更全方位、全力推动数字经济。

回顾一下工业革命，第一次工业革命是蒸汽机的发起，第二次工业革命是电力的发明，第三次工业革命是计算机的发明，第四次工业革命是人工智能，他比前三次还要厉害，但是我们发现光人工智能不行，因为人工智能还要加人文，没有人文的指导人工智能可能破坏世界，所以我们现在正在从第四次工业革命演化到第五次工业革命，第五次工业革命的特点就是在人工智能的基础上，机器代表人工智能，加上人文，加上环境。

欧盟也提出来了欧盟工业5.0，欧盟工业5.0的特点是以人为本，高韧性。日本也提出日本社会5.0，也是提出以人为本需要成为考虑的核心因素，这是总结下来的人类社会的进步，体现了要以人为本。

最后的小结，在上个世纪我们专注于物理世界的进步，本世纪初我们专注于网络信息世界的发展和数字化的复兴。网络信息世界创造了新的价值，提高了我们的生产力并改变了我们的人际关系。但是，我们应该进一步颠覆性思考，将物理世界、信息世界和人文世界深度融合，有效地将数据转化微信息、知识、智能，解决复杂问题。在现实世界中，紧紧依靠技术并不能解决复杂的问题和迎接新的挑战。必须将人文世界、物理世界和信息世界深度的融合。

最后，我用我常说的，我们需要有六个眼睛，和大家共勉。我认为有四个眼睛还不够，首先，我们要把眼睛佛在前面，要有前瞻性的思维，第二个我们要把眼睛放在后面，要吸取历史教训，第三要把眼睛放在上面综合思维，全局思维。第四把眼睛放在脚底下，要能够落地。第五要把眼睛放在右边，看看美国、欧盟。第六要把眼睛放在左边，看看日本和韩国，这样就无处不晓，无所不知。因为眼睛叫做“Eye”，所以第一个I是Inspiration激情，有了第一个I才有第二个IMagination向心力，第三个是Innovation创新，有了第三个I我们就可以有第四个I，也是我今天强调的Integration集成，通过集成融合才可以Implementation得以实现，但是我们也需要Investment，投资。

谢谢大家。

（本文根据会议速记整理，未经本人审阅）