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蔡蔚:汽车电驱动系统的机遇与挑战

  • 2016年11月03日 18:01

精进电机创始人、CTO 蔡蔚

谢谢会长的表扬,精进电动还是一个刚从幼儿园进小学的企业,未来的发展还需要大家共同的努力。
    跟大家简单介绍一下我,可能有的人不是特别熟悉,因为搞汽车零部件搞新能源不是很多,我用蓝色表述我曾经做过蓝领,包括现在属于蓝领。我曾经也做过白领,在大学、研究所里面做了很多研究,所以遇到白领的时候说我是蓝领,遇到蓝领的时候说我是白领,有什么好处了?好处就是我经历了很多挑战。
    我在国家“十三五”科技发展规划方面我也是九个起草人之一,新能源汽车方面的国家专家。同时我在新能源电机方面做起草工作。精进电动的口号是为世界电动化做世界上最好的电驱动产品。我们的榜样是博世,这里有博世的朋友,上午李总做了演讲。精进电动早期的发展是以电机、控制软件、机械集成为主,现在向高精密机械总成发展,我们现在的目标是做电机,我们希望做总成,提高我国的集成能力。精进电动现在的研发中心和总部都是在北京。我们第一个制造基地在上海,第二个制造基地是在河北省的正定县,这个基地这个月已经开始投产。我们在北美有一个研发和销售总部。到现在为止我们在技术上在我国国内在新能源汽车电机领域大家承认的技术领先的企业,我们的产销和出口是目前为止中国最大的,包括博世在内,在这一块当中我们超过了博世,不是超一点,是超很多。我们也是中国到现在为止唯一一个出口的企业,精进电动从2011年开始向美国出口电机,三年以后,2013年我们拿到第二个向美国出口的订单,今年我们拿到向欧洲出口的订单,我们精进电动可以向美国出口和向欧洲出口的电机公司。
    我讲的题目叫《电驱动系统的机遇与挑战》,首先讲讲机遇,后面讲讲挑战,讲挑战的时候,大家不要认为我是唱衰这个行业,我一定是唱强这个行业。我们有2000多万车,我们从2009是老大,2010年我们的GDP加产业链接近10%,去年达到15%,也是汽车行业的一个大行业。这也是为什么党中央除了抓房地产还抓汽车行业。底盘电动华,车辆轻量化,智能化,网联化。
    我们简单提一下轻量化,但是一般认为汽车重量下降10%,汽车的能耗、耗油和耗电下降8%,这是过去统计的规律。智能化我们不能讲,我们只想提一个无人驾驶,无人驾驶可能是一个终极的目标,大家不要过早的推动无人驾驶,要不然会产生很多的先烈。
    从石油进口开始讲我们已经超过60%,有人预计到2016年达到70%,新增石油进口70%将用于公路交通。显然汽车是新增石油的主要原因,是促进石油进口的原因,是影响国家能源安全的主要情况。下面就是PM2.5的事,我上这儿来这里的空气比北京强,我就不再说这个,显然跟机动车有一定的关系,但是我不相信这几个数字有多准确,但是我相信有一定关系。去年有两个蓝天在北京,一个是APEC蓝,一个是阅兵蓝,就是被汽车砍一半不准运行。另外把一些重污染的公司关了一圈。显然我们所需要耗费是很高的,如果我们电动车在发展过程当中,除了车本身考虑社会所花的钱以外,我们可能也需要把这个计算进去。
    最后一个是二氧化碳,全球四分之一的二氧化碳是来自于交通,而来自汽车公路交通有17%的二氧化碳。二氧化碳这么多的排放来自于这个行业,所以这个行业必须要减少二氧化碳的排放。
    我们讲了这几个问题,下一个问题就是法规的问题。这是我做的折算,欧盟的计算方法,中国的计算方法和美国的计算方法不一样,大家不在一个平面上,我这种折合不完全准确,但是可以作为参考。我国要求2025达到4.5升,大家做汽车的觉得是不可能,除非全世界让开奇瑞QQ大小的车。我们要做到这一点,按照现有的技术我们做比较难,全世界没有第二个技术可以做到第一点,只有汽车电动化,我说的汽车电动化不光是电动汽车以及混合动力,我们将纯电动的时候,我们会长也在讲混合动力。我们选择汽车电动化不是你可选可不可选的,是唯一可选的项,你走也得走,不走也得走。在座做传统零部件,将来电动化了以后你可能没有这个准备,这是一定的,电动化一定是一个方向。
    法规都在驱动电动化,电动化有什么好处。上次在我们协会的会上已经用了这个PPT,我们传统汽车能量转换和转递是单向的,我们的燃料经过化学反应变成机械能,机械能开车是一条不归路,这个时候能量全部变成热能浪费掉,他的能量转递是单向的。我们新能源汽车是双向的,可以把电能转递给汽车电机,而在你刹车拉闸的时候这个能量还可以转换到汽车里面促使电机运转。
    想再看到的时候,从左边的来讲,这三个框当中中间这一块有齿轮箱,电机、电池,电力电子,这是我们说的电驱动系统,这个电驱动系统装一个壳装一个底盘就是一个电动汽车,如果把这个上面的汽油机连接起来就是混合动力,如果跟燃料电池发动机联合起来就是燃料电池车。所以不管怎么样电驱动系统非常重要。我们把电池等效于传统汽车的油箱,储能方式。我们剩下来是发动机跟变速箱,现在我们变成电驱动总成,也就是用电机代替,就是用电机电池控制器代替的。
    大概有这几部分,我们说的电机再加上一个齿轮系统,再加上一个总成控制器,辅机电启动系统,加上一个12V小功率控制器硬件,把算法和软件把他们融合起来就是电驱动总成,电驱动总成的好坏决定我们车是节油,节电的。对混合动力决定节油,对纯动力决定是节电的。它跟汽车的联系是有电、热整个接口,再加上通讯。未来有可能像苹果手机一下,当车丢了以后给你发一个信息,据说现在苹果公司有这个系统。
    我稍微做了一个总结,现在的情况是什么?从电压来看,基本上左边12V、24V做起停系统,42V到48V做辅助开车的系统,一般是在60V以下做弱混合动力,到60V以上就是强混合动力,或者是纯电动。我写的数字是下限的功率,我上面画的红色是在这个功率以上,特斯拉的电机3000瓦,加上红的和蓝的。这是其中的一个系统。电池传统来讲,12V,24V基本上是铅酸电池,铅酸电池可以到48V,现在做到78V也有往上有镍氢电池,锂离子电池或者是三元电池。向未来发展可能向固态电池方向发展。那么我们功率电子,我们传统汽车都知道是二极管,我们在60V、70V以下这一块,或者在90V这一块基本上是摩斯管要效应管(音)再往上走就是IGBT。往上走向未来发展可能有管极带的功率半导体,也就是以碳化硅为代表未来发展方向。   
    我们再来看电机,大家都知道传统汽车的电机就是爪极电机,在座已经有生产电机的企业,随着发展有一些其他电机加入一些零部件的使用,但是到现在为止真正批量生产是感应电机和永磁电机。
    我刚才说48V以下任何一个皮带传动的传统的起动机,不能去掉。它一定还在那个地方。但是48V以上或者非皮带传动系统可以去掉非传统的起动机,做起动机的人你注意了,你未来的生意可能越来越萎缩。
    除了我们传统做汽车的,做混合动力,燃料电池等等以外,我们还有一些新生态的造车人,从香港李嘉诚,到国内马云、马化腾,他们有一句话在中国有钱人都造车,不造车的人不是有钱人。好像现在真的是这种情况,反正有钱都造车。大家造车都缺什么,右边这些他们都没有。不管是电驱动总成对他们来说是需求的,这里有一大部分用的是我们电机。你用也得用,不用也得用,他赶不上早期电驱动电池。
    我们的峰值功率和连续功率决定这个电机的大小,我们最高转速因为电机做的转速高了可以把电机做小,效率更好一点,我们的转速没有别人高。尤其是我们的噪音比国外的产品大一些,我们永磁题利用率没有国外高,铁芯利用率也没有国外高。我们永磁体行业把我们的资源都浪费了,所以这一块我们要提高。我们的制造方式往往是手工,尤其以电子的电子下线为主,手工大批量生产,除了小批量的自动化的生产比较少。还有我们的检测和制造设备,还有一些制造高端设备都依赖进口。
    从整个来看我们处于劣势,我们要挑战,提高上去。
    永磁电机比感应电机的优势。特斯拉用的是感应电机好于永磁电机,但是后来他们发现错了,他们开始用永磁电机。我们感应电机在我们使用的时候叫单边电磁。所谓单边电磁就是一边通电流,里面产品的磁场是自己产生电流产生的。而我们的永磁电机是转子的永磁体加上定阻的电流共同产生的,因而它所需要的电流要大。电流大了以后,感应电流的平方乘上电阻距是损耗,所以损耗大。第二,感应电机的转子也有电流,永磁电机转子没有电流,所以感应电机产生的损耗是永磁电机没有的,所以黑块里面那些永磁电机没有的。因而,再好的感应电机也很难赶上永磁电机,除非一个很好的设计对比一个垃圾设计,这个对比是不公正的。所以我们想说的是永磁电机是好的。对我们我国来说是一个优势。既然说是好的,从全世界来看,装机90%。
    装机的90%,尤其是我国92%都是永磁电机,感应电机越来越少,永磁电机有两种,一个是集中绕组,一个是分布绕组,集中绕组端部已经小,适合做“三明治”。另外一个是帆布绕组的电机,因为步伐绕组比较多,一般可以话的尽量用他,因为成本可以降下来。
    我们想说的另外一个事情,软件非常重要。您的软件要做不好,我们从左边来看,我们希望单位电流所产生的转矩最好,从我们这个脊柱走就很好,我们这边是要最低最好,这边我们要最高,这边要找最小。现在的软件经常找不到一个很好的电机被浪费了。也就说软件创造系统。我们讲了三种电机,一个是丰田的电机,还有一个通用的电机,还有一个是科力远的电机。双电机的系统比双档的好处就是可以随便换挡没有顿挫感。我国在这方面做了很好的工作,这个工作虽然不是科力远,是吉利做的。
    另外一个是轮毂和轮边,全世界发展的方向基本上向高速化方向发展,还有高速压的方向发展,当然有一些条件。在全中国的汽车都是减速器加变速箱,两挡的变速箱比减速器好,所以要向变速方向发展。双电机可以减少能耗,我们可以做成一个整合系统,把电机整合到一起去,我们通过电机良好的调速性能而解决用电池离合器包括我们传统湿式和干式离合器,从而采用电池离合器。这是我们的电机加载以后,装载在大巴车上的系统。
    再讲控制器系统,我们的功率系数是全世界的一半,我们的价钱也比人家差一半,我们比人家卖得贵。所以我们要努力争取使我们的功率系统翻一番,采用的技术就是双面冷却和二极管碳化硅。
    我们想说发展的方向是第一电子电离多功能集成到一起去,第二个是电机与电力电子集成,用了碳化硅以后电机可以耐热。第三,把功率电子驱动、充电、电源三合一,这完全是一个原理,没必须做三个,把这个做好有非常好降成本的能力。第四,电机与减速器集成在一起,减少尺寸提高效率。制造方面我们向要机器人发展,制造商一定要解决自动化下线的问题,自动化下线到现在为止不如手工下线我们要解决这个问题。还有一个是矩形导体的绕组电机,这是我以前在美国的发明,全世界没有不用这个技术的。还有冷却,从水冷向油冷,哪个热由哪儿冷却。从上面到下面使我们的震动噪音都大大下降。那是我们“十二五”干的事,我们“十三五”要做到下面三个的水平。
    我们要借助的我们补贴向全球竞争方向,我们不单纯要给中国供货,也要给全世界供货,我们要有全球竞争力,还有竞争力。世界厌变,但革新确是推动进步的唯一动力,
    希望大家通过革新推动自己产业的革新和竞争力,谢谢!

(根据现场速记整理,未经本人审阅)

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