鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：572次 | 2022年11月16日
新能源汽車急要技術(shù)"突圍"
陸帥，男，重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、IEEE高級(jí)會(huì)員、美國(guó)密蘇里大學(xué)—羅拉工程分校博士。曾任法拉利世界一級(jí)方程式賽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主任工程師，負(fù)責(zé)法拉利一級(jí)方程式賽車的第一代油電混合動(dòng)力的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)，取得一系列世界領(lǐng)先的研究成果和核心技術(shù)，并成功應(yīng)用于世界一級(jí)方程式F1-2009、2011賽季，獲“2010年法拉利最佳創(chuàng)新大獎(jiǎng)”，是世界一級(jí)方程式賽車領(lǐng)域唯一的中國(guó)籍科學(xué)家。
進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)提出“節(jié)能與新能源”汽車戰(zhàn)略，高度關(guān)注新能源汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。然而，新能源汽車目前在動(dòng)力形式、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、制造工藝、市場(chǎng)管理、政策支持等方面存在極大的不足，甚至在發(fā)展方向上也存在爭(zhēng)議。未來(lái)，新能源汽車走向如何，該怎樣發(fā)展？為此，記者采訪了重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院教授陸帥，請(qǐng)他從“技術(shù)流”的角度談一談新能源汽車。
中國(guó)設(shè)計(jì)師
率先完成F1混動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造
記者：F1幾乎是歐美人壟斷的賽事。目前，世界上只有日本與歐美國(guó)家掌握了先進(jìn)的混合動(dòng)力技術(shù)。作為中國(guó)人，你是怎樣介入其中，并使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)被法拉利車隊(duì)采用的？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
陸帥：在近十余年來(lái)綠色環(huán)保的大趨勢(shì)下，國(guó)際汽聯(lián)認(rèn)為F1賽場(chǎng)應(yīng)該成為展示先進(jìn)新能源汽車技術(shù)的平臺(tái)。2006年末，國(guó)際汽聯(lián)規(guī)定F1賽車從2009年開(kāi)始使用混合動(dòng)力系統(tǒng)KERS（動(dòng)能回收系統(tǒng)）。
當(dāng)時(shí)，意大利法拉利車隊(duì)與美國(guó)MTS系統(tǒng)公司準(zhǔn)備聯(lián)合開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)。對(duì)方希望找一個(gè)既懂汽車、又精通電力電子與電機(jī)的負(fù)責(zé)人，我正好滿足這幾個(gè)條件。
剛開(kāi)始我和另一位俄羅斯機(jī)械工程師組建的團(tuán)隊(duì)只是法拉利的備選方案，主力研發(fā)是另一家公司。
由于F1賽車的電機(jī)功率密度極高，電機(jī)與電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和控制的復(fù)雜性前所未有。進(jìn)入測(cè)試環(huán)節(jié)后，主力研發(fā)公司的電機(jī)系統(tǒng)頻繁燒毀，而我們?cè)O(shè)計(jì)制造的系統(tǒng)一次性在臺(tái)架與賽道上運(yùn)行成功并鎖定了未來(lái)多年的獨(dú)家供貨權(quán)。
而且，由我們首創(chuàng)的電機(jī)控制的模型化與代碼生成技術(shù)，及建立的機(jī)—電系統(tǒng)的全局優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)和快速迭代的體系，還使法拉利在各個(gè)環(huán)節(jié)上比對(duì)手的研發(fā)和糾錯(cuò)的速度更快。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
新能源汽車
純電動(dòng)還有很長(zhǎng)的路要走
記者：目前國(guó)內(nèi)外都在大力發(fā)展新能源汽車，能否分析一下國(guó)內(nèi)新能源汽車的研發(fā)程度以及市場(chǎng)環(huán)境？
陸帥：我國(guó)認(rèn)定純電動(dòng)汽車為新能源汽車，我認(rèn)為這種認(rèn)定方式主要是抵御國(guó)外技術(shù)。
日本豐田公司大約在1996年就已經(jīng)研發(fā)出“基于行星齒輪的電動(dòng)無(wú)極變速混合動(dòng)力”系統(tǒng)，并持續(xù)20年不斷地優(yōu)化和成本控制，其整車價(jià)格已經(jīng)控制到了10萬(wàn)元出頭。
雖然現(xiàn)在國(guó)內(nèi)企業(yè)已設(shè)計(jì)出類似系統(tǒng)，但在成本控制和可靠性上暫時(shí)無(wú)法與其匹敵，若國(guó)內(nèi)全面推廣混合動(dòng)力，那么國(guó)外的混動(dòng)技術(shù)將對(duì)國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)生巨大的打擊，這是我國(guó)選擇純電動(dòng)汽車作為新能源汽車突破口的重要原因之一。
實(shí)際上，國(guó)家目前已經(jīng)對(duì)純電動(dòng)汽車有極大力度的政策支持，一些純電動(dòng)大型客車補(bǔ)貼力度甚至超過(guò)了制造成本。很多車企采用插電式混動(dòng)的“緩兵之計(jì)”，以求能以新能源汽車身份獲得部分一線城市的牌照，從而增加“籌碼”。
不過(guò)，無(wú)論哪種技術(shù)路線，國(guó)內(nèi)新能源汽車發(fā)展關(guān)鍵還在于技術(shù)上的“突圍”。車企與其供貨商不能糾結(jié)于多種技術(shù)路線而原地不動(dòng)，也不能盲目擴(kuò)充新能源汽車的整車產(chǎn)能。我預(yù)計(jì)新能源汽車的未來(lái)仍屬于純電動(dòng)汽車，但這個(gè)“未來(lái)”目前看來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。
技術(shù)“突圍”
計(jì)劃研發(fā)新型混動(dòng)技術(shù)
記者：在目前的新能源政策以及市場(chǎng)條件下，你認(rèn)為可以采用哪些技術(shù)方式來(lái)應(yīng)對(duì)和推動(dòng)新能源汽車發(fā)展？
陸帥：目前國(guó)家在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展上還存在很多瓶頸，比如充電設(shè)施。除了鋪設(shè)充電的網(wǎng)點(diǎn)、統(tǒng)一充電接口標(biāo)準(zhǔn)以外，快速充電站對(duì)于電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)是個(gè)很大的問(wèn)題，這也是我目前的一個(gè)研究重點(diǎn)。
很多人不清楚，一輛特斯拉快充時(shí)的功率甚至相當(dāng)于一個(gè)小區(qū)樓宇的用電功率。按照2020年全國(guó)計(jì)劃建成1.2萬(wàn)個(gè)充電站的規(guī)模，若高峰期滿負(fù)荷快充，將對(duì)配電網(wǎng)形成不可承受的沖擊。
所以我們和本地一家車企合作設(shè)計(jì)了“新型換電與儲(chǔ)能式柔性快充一體站”（簡(jiǎn)稱能源站），現(xiàn)階段已在渝北區(qū)建成第一個(gè)大型試運(yùn)營(yíng)站。這種能源站有兩大特點(diǎn)，第一是快速更換電池，未來(lái)符合換電國(guó)標(biāo)（目前國(guó)標(biāo)還在制定中）的車輛，在3分鐘內(nèi)就可以更換電池。同時(shí)，也為非換電的純電動(dòng)車提供快速充電服務(wù)，并在充電時(shí)完全不使用電網(wǎng)一度電。
我們利用的是配電網(wǎng)功率輸送的峰值和谷值之差。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在白天或傍晚的用電高峰期電網(wǎng)負(fù)荷大、電價(jià)高，夜間凌晨用電量小、電價(jià)低。能源站在夜間通過(guò)購(gòu)買低價(jià)電對(duì)儲(chǔ)備的電池進(jìn)行充電，在白天高峰時(shí)期將儲(chǔ)存的電量通過(guò)換電或快充的方式賣給用戶。
這不僅沒(méi)有給電網(wǎng)造成負(fù)擔(dān)，又提高了充電站運(yùn)營(yíng)者的利潤(rùn)，達(dá)到多贏的局面。重慶計(jì)劃到2020年建設(shè)28個(gè)能源站，全國(guó)將建500個(gè)能源站，這將形成全世界最大的可有效消納新能源發(fā)電和廢棄谷電的儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)。
記者：您在法拉利積累的混合動(dòng)力研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可否在民用領(lǐng)域發(fā)揮作用？在混合動(dòng)力的研發(fā)方面，能否給出更好的解決方案？
陸帥：F1賽車的動(dòng)能回收系統(tǒng)是在不計(jì)成本的情況下的理想狀態(tài)，到了民用領(lǐng)域，成本控制、系統(tǒng)的可靠性都是必須考慮的問(wèn)題。
我們雖然成功設(shè)計(jì)并制作了與豐田THS系統(tǒng)類似的系統(tǒng)，但同樣在制作成本上很難超越對(duì)手。所以，我計(jì)劃打造一套全新的低成本和高燃油經(jīng)濟(jì)性的混合動(dòng)力系統(tǒng)。目前還無(wú)法公布細(xì)節(jié)，但可以透露電機(jī)控制器的進(jìn)展。
國(guó)內(nèi)目前的新能源汽車電機(jī)控制器的功率密度指標(biāo)大多為8千瓦每升，國(guó)家“十三五”計(jì)劃中這項(xiàng)指標(biāo)要達(dá)到17千瓦每升，而我們目前的電機(jī)控制器功率密度已超過(guò)了33千瓦每升。
基于高性能的電機(jī)及其控制器系統(tǒng)，這個(gè)新型混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)能回收能力將提高50%以上，最終達(dá)到燃油經(jīng)濟(jì)性與可靠性均可媲美國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的目標(biāo)。
目前我的團(tuán)隊(duì)已建成多個(gè)現(xiàn)代化的測(cè)控與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)通過(guò)各種工業(yè)項(xiàng)目支撐團(tuán)隊(duì)的發(fā)展，創(chuàng)造不亞于歐美研發(fā)機(jī)構(gòu)的研究環(huán)境和待遇。因此，對(duì)混動(dòng)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，我充滿信心。
