從2013年的0.09%到2023年上半年的28.3%,比亞迪汽車在中國新能源汽車市場占有率逐年攀升,產銷量連續8年位居世界第一。“作為研發工程師,可以說,我是與國產新能源汽車共同成長的。”比亞迪汽車工業有限公司汽車工程研究院副院長凌和平如是說。
目前,凌和平全面負責比亞迪純電動汽車技術和產品開發工作,他主導開發的成果搭載比亞迪全系新能源車型,實現經濟效益超千億元。
成如容易卻艱辛。2004年,凌和平進入比亞迪工作。那時電動汽車的關注者寥寥,且相關技術缺陷較多。他要去思考的問題很多:交流電網如何給高電壓直流動力電池充電?怎樣的設計結構能讓電機的聲響降低……這也開啟了他在電動汽車研究領域近20年的堅守。
凌和平 南方工報全媒體記者林景余/攝
打造全球首款插電式混合動力汽車
2006年,比亞迪響應國家做大做強汽車產業以及環保和能源安全的戰略需求,開始研發新能源汽車。凌和平被調入新能源汽車開發團隊,負責開發比亞迪第一款新能源汽車F3DM,這是全球首款不依賴專業充電樁的插電式混合動力汽車。
從熱門的、熟悉的傳統燃油汽車轉向全新的、陌生的新能源汽車領域,當時國內外都沒有任何可參考車型,相關的產業鏈也是一片空白。“燃油車的相關研究已經非常成熟,但在電動車的研發上,包括電池充電、放電等問題還沒有一個完美的解決方案。”凌和平帶領技術團隊從頭開始設計混動結構的方案,設計車用大功率電機、車載動力電池系統等全新零部件。
“凌工是團隊負責人,跟我們不僅是上下級關系,還是師徒關系。在工作的點點滴滴中,他以身作則,培養了我們團隊良好的工作習慣。”汽車工程研究院研發工程師邱嵩說,他不僅負責把控整體的技術方案,也深入到研發一線,跟工程師共同調整產品模型、圖紙,還會跑到試制工位、實驗室、測試場地,看測試結果,整改方案。
凌和平團隊自主研發了由1.0升自然吸氣發動機和兩臺永磁同步電機共同構成的混聯式機電耦合動力系統,應用了電動空調技術和第一代制動能量回收技術,同時搭載了太陽能電池發電技術。“當時,給電動車充電的基礎設施并未普及。我們裝了一套雙向逆變充放電系統,可以通過電控系統把交流電充進電池里,這樣即便在家里也能給電動車充電。這一創新算是比較新穎。”經過兩年技術攻關,該團隊終于在2008年推出全球首款不依賴專業充電站的插電式混合動力汽車F3DM。
F3DM是中國汽車企業嘗試追趕世界先進汽車技術的大膽嘗試。在F3DM車型的開發過程中,凌和平團隊為公司積累了一大批核心新能源汽車技術,比亞迪也成為當時我國唯一一家掌握新能源汽車三電核心技術的汽車企業。
樹立“新能源汽車中國造”高質量標桿
“不管是比亞迪這家企業還是深圳這座城市,都有著創新的基因在里面。”凌和平不僅研發出全國首款實現量產的純電動汽車,更得益于深圳的支持政策,在公共交通領域率先試點電動汽車,逐步打開電動汽車的市場。
在成功開發混動汽車F3DM后,凌和平在2008年再一次接受挑戰,擔任比亞迪首款純電動汽車e6的項目負責人,踏入純電動汽車這個新興領域,“純電動汽車在整車布置、性能開發、電機電控和電池成組等方面技術與傳統燃油車和混動車都有很大的不同。”
針對電動汽車電機控制器與車載充放電設備功率器件分立、部件利用率低、交流充電功率低等難題,凌和平團隊首創驅動與充電復用融合技術,實現驅動與車載充放電功能復用融合;提出電感參數調整充電諧波抑制算法,攻克充電時諧波對電網的影響。這款車型的車載充電功率可以達到40kW。
同時,凌和平團隊還完全掌握了大功率、高轉速、高效率同步電機的自主設計和生產技術,在全球范圍內率先開展多電池成組技術的研究,研發了第1.5代制動能量回收技術,這能夠在前一代的基礎上將制動能量回收比例進一步提高到12%。
2010年,凌和平團隊所推出的e6車型是中國第一款量產純電動汽車,也是當時全球續航里程最長的純電動汽車。此外,比亞迪e6還遠銷海內外,行駛在英國、美國、荷蘭、新加坡及中國香港等40多個國家和地區,向全世界彰顯了中國自主品牌電動汽車的實力,樹立了“新能源汽車中國造”的高質量標桿。
比亞迪汽車工程研究院平臺經理姜龍與凌和平共事十余年。“凌院長經常要求我們從全球角度看問題,不能片面,相關規劃要足夠全面和前沿。”姜龍說,“他特別勤奮,對工作很投入,經常思考問題到深夜,對產品是精益求精,品質要求很高。”
在創新創造的熱土上奮發有為
“長期堅持做一份工作,會對這份工作產生深厚的感情,對技術的細節和底層邏輯,以及未來的發展方向都非常熟悉。當積累到一定程度,突然有個爆發,把過往遇到的難題和掌握的信息,集中思考,就會產生很多的創新。”凌和平說。
比亞迪e平臺的三次迭代升級正是創新源泉持續迸發的產物。凌和平說:“不同于傳統汽車的零部件拼裝模式,比亞迪e平臺要實現的是,安全架構平臺化、能量管理架構平臺化和控制系統平臺化。”
“十年前的e平臺1.0,電機、電控、加速器等都是獨立的,既笨重又龐大;電池包也是不規則的。”到了e平臺2.0和3.0,凌和平團隊開始嘗試把整車控制和電池管理創新集成,并將電池做得非常規整,“實際上,這種集成化設計非常困難,涉及許多學科的交叉融合,需要解決機械、電、磁、熱等方面的問題。”
就e平臺2.0而言,比亞迪內部叫作“33111”,即三合一電驅動系統、三合一充配電系統,以及一個高安全高比能動力電池系統、一個深度集成控制系統、一塊車載智慧大屏。此時,DC-DC、車載充電器和配電箱組成三合一充配電系統,電控、電機、減速器組成三合一電驅動系統。
到了e平臺3.0,就出現了八合一電驅動系統,體積更小、重量更輕、綜合效率更高,并疊加了電池自加熱技術、電機升壓技術等。“我們可以理解為跨系統的集成創新。”凌和平以電池為例,“以前電池主要考慮儲能,設計時以保護電池為主,但電池又很重,一塊起碼三四百公斤。”為此,凌和平團隊發明了無模組高度集成的“三明治”動力電池結構,以刀片電芯陣列為骨架,通過高端粘結劑將冷板、電芯和底板直接相連,大幅減少結構件。“電池和車身集成在一起,電動車的制作成本和整車重量都大幅降低了。”
“創新是會失敗的。當我們講述這些創新成果時,不應該忘記那些曾經反反復復的試錯過程和失敗經驗。”凌和平說,正是在廣東這片創新創造的熱土上,有著鼓勵創新的土壤、包容失敗的環境和愿意投入的魄力,新時代的工匠才得以孕育而生。
(南方工報全媒體記者馬大為)