蔡蔚:夯实创新基础,打造有全球竞争力的电机系统品牌

文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2017-09-21
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2017中国汽车零部件年会暨高峰论坛:精进电动科技股份有限公司创始人兼首席技术官蔡蔚博士演讲

感谢有一个机会跟大家聊一聊在创新方面的事情,没有创新就没有精进电动,精进电动是一个不到十岁的孩子,刚从幼儿园到小学,这个过程中创新很重要,下面重点跟大家一起来回顾一下精进电动做了哪些东西,当然我首先讲的是这样几个题目。

精进电动科技股份有限公司创始人兼首席技术官 蔡蔚 博士

    首先是为什么要汽车电动化,大家都知道为什么要电动化。二是电机系统、传动、控制器方面的发展,我今天讲的是如何振兴我们国家的汽车工业产业尤其是汽车电子化的产业,我认为中国的汽车工业强,世界的汽车工业才强。

    全球能源向清洁化发展,从化石能源变成可再生能源。由于我们国家十三五的规划,我们的电动车不需要做任何东西就可以把二氧化碳每公里的排放从190克降到168克,为什么有190克,同样这辆车在美国的二氧化碳排放是120克,在法国的二氧化碳排放还不到80克,原因简单,就是能源的清洁化,能源的清洁化和汽车电子化是我国国家战略发展的大局,不要单纯地看我们现在是用化石能源,未来我们会有越来越多地可再生能源的发电。

    有了这些东西,我们国家有一些法规,左边是燃油经济性法规,不管做什么车都要达到这个标准。右边是我们国家专有的学习美国加州的方法,叫正积分和负积分的方法,对传统的汽车工业不发执照,对新能源汽车已经发了15个执照,这是国务院的政策,也是未来发展的政策。

    美国为什么的汽车的车重、功率都在下降,现在逐步开始功率越来越高,百公里加速的时间越来越短,这是什么原因,最低的原因是什么造成的?经济危机。所以我们不要等到经济危机的时候才想到汽车轻量化,我们不要等到经济危机的时候才想到我们应该用小型的符合我国发展的汽车,我们也不要一味地去追求百公里加速,因为大部分老百姓并不需要每百公里加速3秒钟,没有必要,这些没有必要的东西是浪费国家的资源和能源,这一定要注意,是未来发展的一个方向。

    这是我们节能与新能源汽车发展规划和市场预测,有燃油经济性的法规,混合动力要达到什么样的标准,纯电动车百公里的电耗要达到什么标准,我们在探讨能够达到什么标准,应该达到什么标准。纯电动车的理程行驶大家比较适合等等,混合动力乘用车的标准又是怎么样的,混合动力商用车的标准又是怎么样的。这是日本认为2050年的时候还认为多少燃油车,当然它说的燃油车不等于不烧油,他说的燃油车是指纯烧油的车,基本上没有了或者很少了。

    大家不要说德国、法国、英国都已经开始了什么,有的是政府在提出,有的是议会通过的决议,但是在国外是三权都要有才能推动,这是第一步,他们已经开始在做了,而且他们在讨论新能源汽车,还有车企的规划,我选了右边几个为主的,包括我国的,也包括德国和美国的,可见电动化是未来发展的趋势,有很多开始禁售燃油车,我指的是纯烧油的车,纯烧油的车也没法达到法规的要求,没法达到法规的要求的车将来是不允许上路的。

    电动化汽车发展的趋势,中间这块是最重要的,也就是说这块是电动化的核心,它直接装到底盘,就是纯电动车,如果跟发动机连起来,再连起来,就是混合动力车,它跟下面连起来,这个PPT我已经用了半年了,为什么?主要是普及哪一块是核心,是不是搞电动系统的车就是纯电动车、混合动力车、燃料车?不是的,它是全部的。

    我们看到了从起停系统一直到纯电动的开发,这是一个发展趋势,电动化越来越强,差点混合动力和未来的混合动力和未来春电动是未来的发展方案,如果你愿意二次开发,过了今年不满足再开发一次,就做48伏,否则意义不大。

    十二五解决了从无到有的国家,十三五我们是要解决从有到优的问题,这是三个主要的,过去我在不同的地方用过这个PPT,我就不详细讲解。电机是以感应电机、永磁电机为主。储能方面,铅酸电池逐步向未来可能发展成固态电池,减电压不断提高,功率不断增加,这是一个整的趋势,在这个情况下,传统的部分产业,以后起动机可能会没了,但在许多皮带传动过程中仍然还需要起动机,你要做好充分的思想准备,转型是一个非常重要的事情。

    我们对产品有哪些要求呢?    一是防护等级的提高;二是低振动、低噪音;三是电磁兼容EMC,把这样一些东西提起来,我们的产品才上了一个等级,中国的产品到今天为止之所以全球竞争力差,主要是在这方面差。

    我们要解决的另外几个问题,我们需要的是什么?左边这个小圈是指电机的起动,中间是百公里加速的需求,最后是最高车速下的性能要求,这三个有的是互相矛盾的,怎么来解决这个问题,是很重要的。

    我经常看到我们国家许多的标准,就是我们做的一些认证材料,从各大认证机关得出的是起动转矩等于平均转矩,这是完全错误的,没有任何电机能做到这点,而且我们堂而皇之的写到了我们国家的认证材料当中,这个必须改变。为什么做不到?因为电机运行过程中,我们说的平均转矩等于起动转矩完全错误,因为起动的时候可能在谷点,如果是这样一个假设送到车上去,很可能会引起安全问题,造成人生命财产安全问题的大问题。

    另外一个发展方向电机向高速方向发展,我刚才说了48V达不到要求,我们要帮助48V更多的省电,办法是把48V前面的发动机,加上电动涡轮增压器,它需要转速在9万转到14万转之间,这个过程中电机系统遇到了很大的挑战,因为传统的BSG电机也转是2万转,写它需要9-14万转。另外燃料电池,燃料点钟的空压机也是需要高速的,目前也是我们国家这个行业的缺项,也是需要我们克服的问题。

    从电机本身来讲,要提高电机的功能密度有几种方式,是多极多数和提高电机的转数和提高传动比,提高传动比就是提高转速的上升,我们对控制器、材料等等提出了新的要求,很多控制器不满足要求,而是因为开关元件压根儿不能开得那么快,这样的事情,我们必须克服困难。

    我们到目前为止全世界任何一个自动化下线电机的性能都赶不上手工下线,我指的是最差的。德国的解决是我们必须提高自动线下的水平,从而解决大部分是单层的链式、单层的同心式、双层同心式等等,怎么样解决这些问题,才能进一步向前发展。

    我们看看挑战是什么,以高速轴承为例,基本上百分之百依靠进口,以永磁体为例,永磁体的利用率大概比国外低8-10个点,基本上是买国外的材料回来,我们自己把它涂一下涂上去,否则的话您也不满足要求,仍然需要进一步努力。在这样的情况下,我们必须克服这些困难,从而使得我们国家往前推进。

    我们的功率电子元器件我就不用说了,很多的IGBT开关元件,我们很高兴地看到了比亚迪能够做这个东西了,南车正在做,南车明年也投产了,这是走在前面的企业,剩下的远远落后,整个国家花的买IGBT和相应的集成电路以及芯片的价钱相当于我们买石油价钱的将近2倍,1.8倍,这是我们国家的弱项,我们需要增强。即使传感器我们做的也不太好,经常一个控制器拆开一个中国制造的不是很多。

    对稀土行业应该怎么做,这是对稀土行业提出的要求,这是日本的三个主要的发展方向,我做了一个总结。右边是我认为我们国家的稀土行业的发展,包括高性能化、低重稀土化、回收利用和综合利用,这四个主要的方向是我们的发展方向,最近我们在推动工信部的原材料司和装备司共同成立一个联盟来提高这方面的使用和这方面的能力。

    另外就是电子定子绕组物料,我们希望通过十三五的攻关来解决。总而言之,我们在这方面遇到的问题很多。油冷也是很重要的,右边的实验结果告诉  到今天为止我们国家自己的油冷材料没有满足要求,全是进口的,我们要做到全生命周期的东西,在补贴最开始的时候的确有些人钻了空子,未来你的产品要过硬才能挺得住。

    IGBT我就不多讲了,目前是2-3000沿一个模块,未来应该做到700块钱。另外就是齿轮,不管是高速齿轮、行星排、复合行星排、液压系统、油冷系统,这都是我们的弱项,这些主要的东西需要突破和攻关才能进一步满足全球发展的要求。

    抓住机遇,打造具有全球竞争力的电驱动系统,我们认为电驱动系统需要30个月的时期,但不能把30个减化成半年或者3个月。我就不多介绍精进电动,我们有国家的联合实验室,也有各种各样的认证资质。

    首先是开发是正向的,以别人的平台学习是非常好的发展方向,但是自己要有开发能力,也就是每个环节都需要有一个工位,有开发者,有人来做这件事情,要与全球同步开发,也是非常重要的一件事情。目前自动化是我们首先要解决的。我就不详细地一一讲了。

    未来的发展,因为产品要有智能化,我认为未来电机的产品要具备这些功能,我们的制造一定要数字化,也就是MES系统、SCM、SSM、ERP、FCM、P/PE、底层生产控制系统等等,变成真正的数字化。

    这是我们的产品,前面是前驱模块,后面是后驱模块,它是一个四驱电驱动系统,因为时间关系,我就不多讲了。

    后驱动系统中,我们加了一个叫切分装置,因为永磁体装上去在高速的时候会产生损耗、反电式等等,所以加了一个切分装置,总而言之在高速的时候把它分开,在需要的时候再合上离合器,这样一个小的东西解决了系统方向的问题。

    未来减速器向多档方向发展,对春电动而已,四向足够多,档向越多,你连国家的标准都达不到,更别说达到国际化的优质产品了。在混合动力的时候你的变速箱要对着发动机,仍然需要多档位的变速箱,不再是一个纯电动的系统。

    这是我们一个电机加上两档变速箱,这是正在运行过程中,一档运营的时候,我们准备从一档切换成二档,前面分开了,后面合上了。也是并联的混合动力系统,是我们国家主流的大巴车的发展方向,我们用了自动的电磁自动离合器,使得大巴的节油率达到60%左右,这里面一定要强调车辆的轻量化。

    除此之外,我们还有一大堆的产品,有的是从车厂一起开发,有的是精进电动自主开发,比如这个精进电动跟北汽新能源一起研发的箱子,目前在很多公司上整个箱是精进电动开发的,在混合动力上我们有一系列的东西做到一起去。

    在软件算法上面它可以解决很多问题,只要把软件和算法提高了,可以提高将近10%的功率,一个系统现在损失了10%的功率,原因是软件算法不到位,就一个软件算法做到地,我们可以用软件算法减低噪音等等。

    现在最大的挑战是轴和盒体之间的密封,这是全球和中国面临的主要问题,希望大家共林努力来解决这样的问题。有时候创新过程中你选对方向是很重要的,特斯拉经过了十多年的努力认识了永磁电机比感应电机好,我们一开始就认识到了永磁电机的好处,也是节能的主要方向。

    这是我们的产品装在某一个车上和对手对比,这两个都能拿到国家的补贴,但是我们能看到能节省多少电,这些指标都是大家追求的指标。

    未来的方向发展,我们要满足第三代宽禁带半导体,现在的产品在高频下都有问题,怎么办,我们研究了满足第三代宽禁带半导体,这是目前我们承诺为我们国家的十三五开发出来的产品。我们国家的核心零部件要进入全球竞争,我们现在有了初步的规模,尽管我们的贡献不是百分之百,但是使得我们国家走向了世界,看到了希望,而且这个电机系统装在谷歌的智能驾驶MPV上,除此以外我们出了一大堆新机制下的造车人,新入局的造车人,他们也正是缺少电驱动系统,我们希望与他们一起把我们国家汽车电动化推向世界,走向未来。

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