电动汽车“中国心” -35℃任驰骋

昔日“偷师”国外先进技术 剪掉国内电车“辫子” 如今装上自主研发电机 高寒试验为冬奥保驾

2018年12月13日07:16  来源:北京青年报
 
原标题:电动汽车“中国心” -35℃任驰骋

  ▲孙逢春(左)和技术团队正在内蒙古海拉尔零下35℃的低温下进行电动车辆试验

  ▲北京冬奥团队目前研制的低温自加热电池系统,适用于北方冬季较低的气温

  ▲上海世博会也采纳了2008年北京奥运会的纯电动公交运营体系

  第一辆电动大型豪华客车、第一辆电动公交客车、第一辆低地板电动客车、第一辆燃料电池电动轿车……从一无所有到如今的高速发展,我国新能源电动汽车产业今非昔比。

  作为我国新能源电动汽车的创始人,中国工程院院士孙逢春自上世纪80年代,就认准了电动汽车是汽车未来的发展方向,他几十年如一日,创造了中国新能源汽车行业的诸多“第一”。随着冬奥会正式进入“北京时间”,现在的他,正在内蒙古-35℃的地区对全气候电池试验车进行试验工作。

  上世纪80年代末

  一堆复印资料

  打开中国电动车大门

  电动汽车的起源早于汽油车,中国的电动汽车起步却很晚。1978年,孙逢春作为恢复高考后的第一批大学生,如愿走进大学的校门。四年后,孙逢春又考取了北京工业学院(现北京理工大学)车辆工程学院研究生,1987年,孙逢春获得赴德国柏林工业大学深造的机会。

  “我至今仍然记得在德国吃的那个 ‘闭门羹’”,孙逢春回忆说,1988年冬天,他在德国三大汽车厂进行参观实习,在一次参观时,他被挡在了门外,他听说里边的实验人员在研究“新概念车”,后来他知道,实验人员所谓的新概念车就是新能源电动汽车。

  “当时德国的汽油车已经世界领先,但他们仍然居安思危,考虑到石油资源未来面临枯竭,马不停蹄地研制可代替汽油车的新能源车,更何况咱们呢?”孙逢春说,他认识到电动汽车是汽车行业未来的发展方向之一,但在当时国内的电动汽车研究仍是空白,1989年,孙逢春在德国完成博士学位论文,在每月6000马克(约2.88万元人民币)与每月92块人民币的收入之间,年轻的孙逢春意气风发、毅然回国,想在电动车领域干一番事业。

  回国前,他跟德国导师申请复印些资料带回去,导师惜才,二话没说就把复印室钥匙递给他,让他随便用。就这样,他在图书馆找了很多电动汽车相关资料,复印下来装进了一个箱子。这箱复印资料在孙逢春后来的研究中,从电动汽车总体设计、电机的驱动、电池的管理方面给予了他很多启发,也成为打开我国电动汽车大门的第一把钥匙。

  上世纪90年代初

  首辆电动公交车

  “剪”掉无轨电车“辫子”

  上世纪90年代,国内也不是没有电动汽车,在北京不少地方都跑着“大辫子”的无轨电车。但无轨电车耗电大,且受客观条件限制,不能处处拉线,所以不能将原有的汽油公交车替代,更不可能走进寻常百姓家。

  凭借仅有的3万元回国人员基金,孙逢春开始扎根电动汽车研究,他真正接触电动汽车是在1992年。1992年,美国政府和中国政府决定“军转民”合作,把军用电驱动技术转为民用大客车技术,中方当时是国防科工委牵头支持,美方是国防部主导。

  当时在国内找了很多院校和企业参与,有国防科技大学、北京理工大学、西北工业大学、胜利客车厂、长安汽车等。孙逢春作为项目主要负责人和技术总师,三年来,见证了机、光、电、化,每一项技术的开发与不断完善,1995年,我国首辆纯电动公交车“远望号”试车成功,这辆车成为我国首辆不靠“辫子”也能正常行驶的电动公交车。

  当时有一家香港公司要买这种电动客车,并把数十万港币的订金提前汇到北京。孙逢春和团队人员本打算用卖车的钱继续批量生产,没想到,美国西屋公司突然将动力系统的价格从4万美金提高到10万美金。成本高于售价,生产计划无法进行,北京方只好把香港公司的订金退了回去。“电动汽车不能没有 ‘中国心脏’。”这件事深深震动了孙逢春,他当即下定决心:“一定要有属于我们自己的核心技术和核心创新能力!”

  1996—1998年

  手画设计图

  为电动汽车安装“中国心脏”

  有了这个想法,孙逢春辞去了学校振动与噪声控制实验室主任的职位,和自动控制学院一位老师带着两个学生,从学校借了一间储物间做办公室,又从零开始了。

  当时,孙逢春团队买了四套桌椅、一台计算机和一台打印机,又开始了长达三年的研究工作。在那间简陋的办公室里,四个人用手画设计图,用计算机计算。整车设计、动力传动系统匹配、电机自主研发、车身的安全系数,都是他们用了上千张图纸和进行了上万次计算得来的。

  设计图成型后,他们便拿着设计图来到实验室,做出电机样品,再进行一步一步模拟实验。有 是,他们又把电机装进车里,但在实际匹配过程中,又会产生新的问题,时常车在行驶的过程中紧急刹车动不了了,坐在车里的孙逢春等人身体随着惯性往前窜,经常会磕到这碰到那,身上青一块紫一块是“家常便饭”。

  功夫不负有心人,1997年,北京市科委正式立项,支持开发我国第一套完全自主知识产权的续流增磁永磁电机及电控系统、自动变速传动系统,而且原理上比国外要先进,能效比也比国外高。之后,该项成果还获得国家技术发明二等奖。

  根据北京公交集团“十三五”规划,老旧燃油汽车将被逐步淘汰更新,新购置车辆均为新能源或清洁能源车辆。预计到2020年,北京市电动公交车将超过1.1万辆,超过公交车保有量的50%,而国内电动公交车的“心脏”,就出自于这个储物间。

  2008年奥运期间

  兑现承诺

  奥运中心区公交系统零排放

  “如果申奥成功,北京将在奥运中心区实现公交系统零排放”,这是在1999年申奥时,北京对世界做出的承诺。奥运申办成功之后,新能源汽车因此成为科技奥运的12个重点专项之一,孙逢春也自然而然地成为此项目的首席专家。

  “为了奥运项目,我们做了很多技术攻关。要实现电动汽车在两个多月内24小时不间断地运行,挑战是很大的,而且技术人员进不去鸟巢那些场地,只能在场馆外监控。”2003年,当孙逢春得知技术人员无法进入奥运核心区的时候,就马上做起了新能源汽车的远程监控,并在北京市道路上进行可靠性运行测试。“回想起来,这其实就是今天我们所做的车联网的前身。”孙逢春说。

  2008年奥运会期间,孙逢春带领北理工团队研发的55辆中国自主创新的纯电动大客车行驶上路,为奥运官员、媒体记者和运动员提供24小时服务。在世界奥运史上首次大规模使用电动汽车,实现了奥运中心区零排放,兑现了北京市“科技奥运、绿色奥运”的承诺。

  “对于我们来说,北京奥运会是一个展现中国标准的机会。我们要告诉全世界,电动汽车应该这样运行。”孙逢春说。此后,上海世博会、广州亚运会、APEC会议都采纳了这套纯电动公交运营体系。

  2022年冬奥会前

  攻坚电池技术

  完成高寒地区试验

  随着电动汽车技术的不断成熟,电动汽车也从实验室走出,飞入寻常百姓家。但孙逢春并没有就此满足。随着冬奥会正式进入“北京时间”,他所研制的添加了“黑科技”的新型电池技术也进入攻坚阶段。目前,全世界没有一辆电动车在-35℃以下、冻72个小时后,在不接入任何外接电源的条件下仍然可以正常行驶,孙逢春团队研制的电动车做到了。

  据了解,在解决电动汽车动力电池低温应用方面,传统解决方案是采用外部加热方式,但是这种电池加热系统能耗高、时间长、效率低、效果差,北京冬奥团队目前研制的低温自加热电池系统,适用于北方冬季较低的气温,-35℃时基于自加热的方式在几十秒内使电池温度上升到0℃以上,从而激活动力电池的正常应用。“就相当于在传统电芯内部插入高效的加热镍箔片,给电池带上 ‘暖宝宝’”,在电动汽车冷启动时,短时间内就能把电池加热到适宜的工况温度。这一技术突破有望彻底解决电动汽车在冬季严寒条件下续航里程、行驶安全性和行驶舒适性等方面的诸多难题。

  孙逢春告诉北青报记者,目前团队研制的搭载低温电池的新能源大客车、豪华中巴车和轿车在春节前,将完成全气候新能源汽车在高寒地区的验证试验;预计至2020年共完成4种车型的开发,并获得产品公告并投入试验示范应用。

  本版图由受访者提供

  对话

  智能网联汽车是中国电动汽车未来方向

  对话人:中国工程院院士、新能源电动汽车创始人孙逢春

  北青报:我国电动汽车产业发展现状如何?

  孙逢春:近年来,我国电动汽车产业发展迅猛。在2010年发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中,电动汽车便被列为七大战略性新兴产业之一,全国各地也出台了相关的支持政策。

  如今,我国在电动汽车方面已取得了举世瞩目的成就。工信部数据显示,中国电动汽车产销量已连续三年居世界首位。同时,技术水平也处于国际先进水平,整个电动汽车产业发展环境非常好。我国还率先建立了新能源电动汽车国家监测与管理大数据平台,构建起新能源汽车车联网国家、地方政府和企业三级监测与管理体系,这是全球首创。

  北青报:你认为电动汽车未来的发展方向是什么?

  孙逢春:国家大数据战略已经形成,各部委都在此方面做了很好部署。新能源汽车融合AI、大数据、汽车,已是大势所趋。智能网联新能源汽车定义了中国新能源汽车的发展战略和技术路线,新能源汽车再往前发展就是智能网联汽车。

  事实上,新能源电动汽车比汽油车更适合做智能汽车,因为电动汽车的电控以线控为主,而且反应时间在毫秒之间,未来,电动汽车更有利于实现车的无人驾驶,国家还可以建设“智能高速路”,将所有的电动汽车连成车联网,把智能电动汽车和智能交通联系起来,也降低了智能电动汽车的技术和价格门槛,有利于普及。

  北青报:那你认为,目前我国电动汽车的发展的瓶颈在哪?

  孙逢春:虽然我国电动车更新换代的速度在加快,但操作系统,芯片方面还需要提高。目前我国电动汽车的操作系统大部分是舶来品,这很容易被别人攻击,尤其是我们未来拥有智能网联电动汽车之后,万一有“黑客”攻击,将会造成巨大的损失。

  本版文/本报记者 刘婧

(责编:池梦蕊、高星)

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