王志福:电驱发展启示录
来源:汽车商业评论  (周洲)    6月14日 22:40

各位业内的朋友,大家下午好。今天是一个火热的节日,我们聚集在此,也算是一起讨论一个比较火热的课题。我是第一个演讲的,希望我的演讲能够给大家带来一些思考和启发。我的题目是“新能源汽车电机驱动系统技术”,比较泛,主要包括四个方面:新能源汽车发展、电机驱动系统发展、汽车大数据应用、行业发展启示录。

今天上午的很多内容让大家比较兴奋,中国以电动汽车为代表的新能源汽车快速茁壮成长,可以说给全球汽车市场带来了一个很大的变化,我们可以一起看一看中国新能源汽车的发展历程。

背景就不说了,时刻在变,我只想讲当时提出新能源汽车发展的时候是两个主题:能源安全问题和环境问题。说得时尚一点,就是碳减排和碳排放的问题。整体来讲,除了渗透率和销量,还有我们的充电设施、电池供应,这些都已经是全球第一,以新能源汽车为代表的中国制造的新名片也是在新闻中屡次提及。

之所以会造成今天这种局面,主要是钱老先生(钱学森)1992年给邹家华(当时的国务院副总理)同志写的一封信,就是跨越台阶,直接进入汽车新时代。“十五”开始,我们开始“三纵三横”,新能源汽车2.0、3.0的架构始终在推进,也是得益于在座的所有业内同志坚持不懈地贯彻落实整个发展思路,才能形成目前的现状。

值得一提的是,2008年的奥运会已经很久远了,今天上午还有朋友跟我聊起最近热播的连续剧《玫瑰的故事》,那是发生在申奥成功的那一年,那是中国第一次举办奥运会,也是目前唯一的夏季奥运会。就在这届奥运会上,我们在全世界第一次大规模开展纯电动车辆的规模化应用。自此之后,以纯电动车辆为代表的车辆运行、运营、研发、应用进入了我们的视野。

随着“十城千辆”和一系列新能源相关政策的出台,直到相应的战略产业,让外界感到了很大的压力。在此过程中,一些企业尤其是原来所谓的对标的西方企业都不玩了,由此也带来了质疑和犹豫的声音。我们希望能够坐在一起聊一聊怎么往下走。

稍微打个广告,北京理工大学电动车辆国家工程研究中心是随着中国新能源车辆的发展而发展的,1992年开始进行纯电动车的研发,经过了几个阶段的发展,包括2008年主导的北京奥运,直到2022年继续以北京冬奥为牵引开展一系列活动,也是为新能源汽车尤其是电动商用车领域的技术拓展和产业化应用、规模化应用做出自己应有的贡献。

目前我们已经创建以中国特色电动车辆充放电和远程实时监控为一体化的中国特色新能源车辆的应用体系,为中国商用车的规模化应用和技术的国际领先做出自己作为国家实验室应该做的工作。实验室在整车零部件的研究和研发方面具有很好的业务基础,2021年开始,随着新能源车辆技术的不断发展,目前我们在做六个方面不断拓展:整车、驱动、能源、车联网与大数据、智能网联以及业内一直在说的基础软件、基础工具链的问题。

回到今天的主题,这是我们实验室一直在做的方向,就是电机驱动系统,上中下游从基础材料到部件和成品生产线都有产业的布局。目前国内国际的应用也是比较成熟的,分布范围很广。其实搞电机驱动原来对标传统车辆的发动机系统,分布的范围更广,2009年,我们实验室开始驱动系统全国测试工作的时候已经接触到很多企业。我们知道有些传统做电机的企业,传统做驱动的企业,传统做整车的企业,相应公司的面非常广。原来中国搞电机的企业也好、产品也好,都是全球最多的,今天很多国家思考的也是这个问题。在这么多供应商的前提下,我们如何能够把商业化的工作做好,把技术继续往下推进?

驱动电机系统大概就是图中这些,这里就不多讲了。其实从电机到电控的TOP10,目前集中度是越来越高的,这些是在我们的平台有所统计的,特别是最近两年趋势更加明显。从技术发展和技术进展的角度来讲,现在大家都在提扁平电机、油冷技术和一体化、多合一,大家都很关心智能、可靠、集成控制,我们从控制的角度需要关心的是智能、可靠、多用途的应用。

为什么现在大家越来越关注可靠?因为去年之前,大家对电动车辆可靠性的关注更多的是集中于能源系统或者电池系统,但随着整个车辆性能的提升,大家对可靠性,包括驱动系统故障的预测会越来越关注。

前面讲的是驱动系统的基本介绍和了解,我想把话题稍微引开一点,电机驱动系统的发展才刚开始。我们要往前再延伸一下,从能源的利用和迭代角度考虑这个问题。以前是人力和畜力,之后是蒸汽时代和内燃机时代,现在我们是内燃机时代到电驱时代。我曾经看过一个公司的宣传片,其中讲到要是没有电的话,相信大家要坐在这个房间里都很难,现在的一切交通都是以电驱动的。

电驱已经从车辆行业拓展到所有的载具装备,而它的研发和验证就会带来一个更加急迫的问题。开发人员都知道,其实这些模式都一样,软件的、硬件的、实物的、这些都是大家耳熟能详的。我们绝大多数实验室的面积都是被这样的机械台架占据,需要打造几百千瓦、10万转、2.59万牛米,为我国驱动系统的开发做出了很大贡献,这些也是常规的发动机系统开发的手段。

现在我们越来越多地关注电驱系统的故障,包括短路、断路、轴承损坏,这些都会导致车辆的致命性问题。不夸张地讲,要比锂电池着火还要严重,虽然概率非常低,但我们如何才能实现这样的台架试验?貌似不可能。曾经有一家企业在我们这里做试验,达到9000转的时候轴断了,这些都是发生过的。

电机台架比较成熟、比较常规,带来的问题就是需要的种类很多,包括基础能耗也是比较可观的。我们由此就在想能不能把这些替代掉,利用现在强大的电子模拟能力。现在我们做了这样一种尝试,利用新型电驱系统形成耦合回路,当时侧重于电机控制系统的测试,可以构成非常良好的、全性能的测试环境搭建。

我们可以实现不同类型、不同参数、不同故障的电机模拟,从而实现原来台架不能实现的。整个过程可能比较枯燥,一讲这些东西就会犯学术派的毛病,总是摆公式。

基于磁共能重构的高精度高实时性电机模型研究。我们不光要模拟好的电机,还要模拟坏的电机,模拟局部失磁70%的故障。

考虑铁损和热效应的高精度电机模型研究。我们原来总是忽略磁饱和、磁损耗,现在就要考虑这些问题。

故障电机模型研究,匝间短路故障。

基于扩展法融合的共模电压根源化消除方法。随着现在性能要求越来越高,我们需要关注多电频的应用,包括损耗的发展。

基于数据驱动的非参数模型预测电流控制方法。这些也是我们做的前期工作。

简单聊一聊汽车大数据应用,目前我国已经建立起全球最大的新能源车辆的监控运营平台,现在已经接入2100万台车的数据,每台车30秒钟上传1帧数据。现在我国是全球第一个,也是目前唯一一个新能源车全国联网的国家,为新能源的迭代和发展起到了很大的作用。

基于新能源车辆的监控平台,引申到电池溯源平台、重型车辆排放、特种设备包括电动载运工具的平台,可以把整个交通融为一张大网,为整个交通领域的发展提供最坚实的数据支撑。

针对汽车和新能源车辆价值的评估,大家买车的时候可能都会关注车开了三年以后还保不保值,包括二手车、智能车在流通的时候,我们也要考虑还剩下多少价值,买台20万的车开了三年会成什么样子,我们可以关注驱动电机,分析用户用车习惯的发展,同时进行风险评估和碳排放汇率进行计算。

最后提出三个问题供大家思考:

最近两天整理标准的时候,我突然发现驱动系统的标准少得可怜,许多标准已经被废止了,2024年5月28日开始正式实行新的标准,所以数量上又少了一个。发动机一共有71个标准。希望我们能够一起推动,任重而道远。

之前贾可博士讲到驱动系统的发展,为什么都说驱动系统不赚钱?我觉得是我们细分得太细了,不太好形成规模化的产品,恨不得每千瓦都要划分一个序列,还有各种不同的转速、转距以及控制形式。

刚才讲到和标准有关的系统验证和评估,现在没有多少,市场成本与创新科研如何平衡?怎样才能达到一个平衡点?这是我们想和大家一起讨论的问题。

谢谢大家!


编辑推荐
中国第一款电影联名车开售
中国第一款电影联名车开售
吉利陈政:设计,即战略!中国汽车破局之道
吉利陈政:设计,即战略!中国汽车破局之道
埃安霸王龙,首次公开内饰设计
埃安霸王龙,首次公开内饰设计
中美掰手腕,汽车届的“AI国家队”是谁?
中美掰手腕,汽车届的“AI国家队”是谁?
国氢张银广:氢能产业还是要靠乘用车拉动
国氢张银广:氢能产业还是要靠乘用车拉动