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向前的电流

来源:北京日报
2021-04-01 15:51:55

  原标题:向前的电流

  北京日报记者 李祺瑶 通讯员 曲咪

  一束电流,通过导体,遭遇电阻,会发出光和热,在不同情境下,发生化学效应、磁效应。

  一束束电流汇聚,被运送到各个领域,辐射出巨大能量,改变着人类世界。

  在北汽新能源工程研究院,有一支“高产”团队——拿下中国汽车工业科技进步奖一等奖、北京市科学技术二等奖,连续两年获得“中国心”新能源汽车动力系统最高奖项,牵头创建行业一流的集成三电自主研发系统,组织攻克具有世界级水准的电控技术,自主研发出高性能一体化电驱总成系统……从2008年至今,副院长代康伟带领团队,从零起步,一直在新能源汽车三电系统核心技术领域奔跑、攀登。

  代康伟和团队,就像一束永远向前的电流,突破一个个电阻,发出光和热,形成“电磁场”,为中国新能源汽车技术和产业的发展贡献力量。

  从零起步

  “你看大街上跑的都没有咱们自己研发的像样的车,你学汽车专业吧!”2001年,代康伟18岁。汽车兵出身的父亲一句话,为她推开了一扇车辆工程专业的大门,对汽车产业发展的无限期待,根植在这位安徽姑娘心中。

  四年的专业学习开拓了代康伟的视野,硕士期间选择研究方向时,她冒了个险,毅然选择了电动汽车方向。此前,这个研究方向只有一名学生。

  作为国家重要战略,新能源汽车行业的发展推动了新能源汽车专项技术的孵化和培育。2008年,刚刚毕业的代康伟进入北汽福田汽车股份有限公司工程研究院新能源汽车技术中心,从事新能源汽车电控产品的研发工作。“我和行业都是从零起步,一切皆有可能。”初出茅庐的小代赶上了新能源发展的好时机。

  怎么才能把我们的电动汽车从无到有的开发出来,真正驶向北京的街头?虽然还处于打基础的阶段,代康伟已经开始深入思考这个难题了。不同于传统车燃油驱动的开发,电池驱动水平取决于电驱动系统开发水平。当时,国内还没有企业开发电驱动系统的先例。作为电控系统开发组的成员,如何调出和传统车一样好,甚至更好的操控性能,代康伟很挠头。

  整个技术中心只有6名研发人员,相关资料也寥寥无几。她和同事们只能摸着石头过河,一点点尝试。

  没有成熟的经验,没有专业的老师,那就让最苛刻的客户来考量。那时,由电控开发领导、专业试车员以及整车、性能、试验部门共同组成的评价组,会毫不客气地在评价表格上写下非常多“严苛的问题和要求”。所有的“不理想”,代康伟和开发小组成员都当作对下一阶段工作的鞭策,“现在想来,那是一段最有挑战、最刺激的经历。”代康伟说。

  他们从最基础的工作做起,每写出一点儿新的代码就立即测试,对了就按照这个思路来,不对就再改、再尝试……经过无数次的尝试、修改,2008年底,北汽的电动汽车车轮转动起来了。

  代康伟至今仍记得试车当天的情形:坐在车内,她和同事既紧张又兴奋,调代码、刷新,踩油门,车倏地动起来了。动力控制如何?能跑多久?车子会不会突然失控?……她紧盯着监测数据,目光一刻也不敢离开,“车子绕着厂区跑了30公里也没有出现任何异常。”回忆起当时的场景,代康伟欣慰地笑了,数据显示试车成功的那一刻,她和同事们悬着的心终于落了地。

  2009年,50辆电动迷迪车在北京市昌平区亮相——从成立团队开始探索,到第一批新能源汽车正式交付使用,这支年轻的研发团队仅用了一年半的时间。2010年,搭载自主开发电控产品的1000辆电动环卫车和500辆电动出租车上路行驶。此后,代康伟又带领团队先后完成第二代和第三代电控产品的开发。

  点点滴滴积累,不仅打磨了产品,更在代康伟心中埋下了重视客户体验的种子。“当时看来非常苛刻的要求,真的是来自用户和消费者最真实的心声。”代康伟说。

  续航奔跑

  2013年,代康伟加入了北汽新能源,相较于之前针对于公交、出租车等领域的新能源汽车示范运行,她开始将目光转向私人领域的纯电动乘用车研发。同样是新能源领域,却是与之前完全不同的新战场。

  让纯电动汽车真正驶入家用车行列,代康伟和同事们都干劲十足。从示范运行到真正市场化的产品,研发团队面临的挑战并不轻松。“用户真正需要的就是我们最应该去做的。”如何最大程度增加电池的续航时间、怎样提高充电的便利程度、怎样提升用户的使用乐趣……在整个研发和试车的过程中,用户思维、用户体验是代康伟和同事们考虑的重中之重。

  续航能力差,是那时许多电动汽车的通病。为了实现高续航,代康伟带领团队瞄准高能量密度、高热管理和高安全等核心性能,对电池进行迭代性开发,实现续航里程超600公里的好成绩。

  为了模拟最真实的驾驶环境,在正式销售之前,代康伟和同事们主动当起试车员,一跑就是一年多。

  那时,代康伟每天驾车110公里。“驾驶路况非常典型,有高速、环路、辅路,还有特别拥挤的街道路段。每天走一遍,看在这些情况下开车的表征是什么样的,跟开油车有什么区别,油门控制怎样最节能以及电池的使用情况等。”代康伟说,“每次开车满脑子都想着这些,从来没享受到便利。但这些是一定要做的,因为按惯例试车都是跑固定路况,用户开着它走什么路没人知道,而我们就是要做这件事。”

  凭着不懈努力和刻苦钻研的劲头,代康伟和同事们完成了两代动力电控产品平台开发。搭载产品的车型顺利投入市场销售,覆盖私人市场、分时租赁、出租汽车、微公交、驾校用车、政府机关单位以及物流用车等多个领域。2014年,北汽新能源纯电动汽车上市当年销量就突破了5000辆,成为行业第一名,其中搭载第二代电控平台的“C30纯电动乘用车关键技术集成开发与应用项目”,于2015年斩获中国汽车工业科学技术进步奖一等奖,获得行业的充分认可。

  向前奔跑的路上,挑战越来越多。

  虽然取得了一定成绩,但还没有形成可靠的标准体系,产业化运营基础薄弱。代康伟开始反思团队研发的电控系统在国内、国际上所处的水平,也更关注未来电控开发的技术布局。

  2015年初的一次对外交流活动,代康伟接触到了功能安全技术。“电动汽车越高级,电子零部件就越多,一旦高安全等级控制器失效,将产生无法估量的伤害……”她敏锐地意识到,功能安全技术在未来电动汽车发展中的关键作用,决定在国内率先立项启动研发。

  “就像当时我们做电控系统一样,一切从零开始。”代康伟感慨道,我们没有可以借鉴的整车功能安全风险评估经验,没有三电功能安全系统设计方案,没有支撑开发的工具链和芯片……

  在国内找不到同行者,代康伟就直接找到最权威的国际第三方认证机构——德国莱茵TüV集团,探讨电动汽车功能安全的标准与认证问题。

  最初的进展并不顺利,德国莱茵不了解电动汽车,代康伟的团队不了解标准,加深理解、深度融合才能解决问题。在代康伟的促成下,双方签署战略协议,毫无保留地教会对方相关知识,两个团队一起办公,一起合作,沟通的“天堑”变“通途”。

  开发并非一帆风顺。功能和成本的矛盾摆在了代康伟和同事们面前,要功能还是要成本?代康伟带领团队放缓开发脚步,不断推翻、优化设计方案,寻找最优解……“我们要开发出一款老百姓真正消费得起、安全技术一流的电动汽车。”代康伟说,方案在经历了3次叫停、9轮设计评审后,最终实现了安全性、合理性和可行性的完美融合。

  2017年6月,项目团队成功将功能安全标准导入三电控制器产品开发,并先后获得德国莱茵颁发的汽车安全完整性等级功能安全流程认证证书,以及动力电控产品功能安全产品认证证书。北汽新能源成为国内唯一一家完整自主掌握电动化功能安全产品及流程技术的整车企业,达到了世界级水平。

  从项目启动到获得证书,一般体系和产品开发需要五年完成的硬骨头,代康伟和团队用两年半的时间就“啃”完了。“领导问我们能不能挑战两年半,没想到我们真搞出来了。”代康伟的脸上写满自信。

  在做项目的同时,代康伟更看重建体系、建流程、建规范。目前,她带领的团队已经申请专利5482项,完成1700多项企业标准,参与80多项国家和行业标准制定。

  领跑“三电”

  新能源汽车开发,核心是“三电”技术,即电驱动、电池、电控技术,掌握了核心,才能实现引领和发展。代康伟深知,中国新能源汽车要驶向世界舞台,核心技术一定要实现领先升级,并达到在产品上的规模化应用。她开始把更广阔的视野放在“三电”技术开发上,将持续保持电控系统的领先优势,实现电池、电驱核心技术的突破作为自己和团队的攻关方向。

  电动汽车开发技术不断迭代,在这个领域,永远没有成熟的经验可以参考。代康伟确立目标的方法,就是问自己:“如果我是一名消费者,想要什么样的性能?油车已经做到的,电车做到了没有?”

  续航、安全、成本是新能源汽车行业的共性难题。在驱动力系统领域,产品的集成化趋势越来越明显。2017年之后,代康伟带领团队,将研发重点聚焦在高能效电驱总成关键技术上。

  立项之初,国外已量产的电动汽车产品均采用分体式电驱动总成方案,造成了前机舱布置臃肿、系统成本高、零部件故障率高等问题。为了解决这一难题,代康伟带领团队开始了将VCU(整车控制器)、MCU(电机控制器)、OBC(车载充电机)、DCDC(高低压电源转换)、高压配电以及驱动电机、减速器等进行高度集成的开发之旅。

  将所有的电气功能集成到一体化壳体内,狭小的空间要实现多个热源的散热非常困难,需要机、电、热、磁、安全等多技术协同。为此,代康伟带领团队攻坚,最大限度减少元器件数量、控制成本、拓展和延伸新功能……经过了数万次试验,数万次失败,终于创新设计出一套解决方案。第三方检验中心出具的报告显示,这项研发成果处于行业顶级水平。2019年,功率密度、功能安全等级等性能全面提升的一体化电驱动产品成功产业化,并获得了北京市科学技术进步奖二等奖。

  一体化动力总成解决的是电动汽车效率问题,动力电池则解决用户的另一个关注点——里程焦虑。

  “我们一直在思考,消费者购买一度电,如何跑得更远、更快、更安全?”2019年2月13日,代康伟代表项目团队签下军令状,誓保CTP动力电池(高集成动力电池)研发节点,同时保证产品性能提升和成本下降。

  “这款研发项目,因为理念超前,按照行业的一般规律,预计需要三四年时间。”电池工程部副部长袁文静回忆,当时团队内部出现一些质疑的声音。代康伟只问了大家一句话:“这事儿值不值得做?”之后每次开项目会,两句话成了代康伟的口头禅:“攻克技术难点从来都是咱们这个团队的核心能力。”“遇到资源问题就来找我。”她眼神中透出的坚定和自信,给同事们吃了定心丸。

  为了帮团队建立信心,代康伟每天利用午饭时间和成员谈心,“工作和生活中遇到什么困难,尽管来找我。”

  和成员的谈心持续了整整一年,团队的研发进展飞速。

  从设计方案到第一台CTP电池车下线,电池系统及整车设计验证试验开展;从电芯及整车认证,到产线认可并批量投产……从2019年初春到仲秋,研发团队仅用了7个月的时间就完成了全部开发任务,通过了5年50万公里试验强度的考验,整车能耗提升约2.9%,整车常温续航里程增加约3%,实现了系统能量密度性能指标的显著提升。

  无论顺境还是逆境,咬定目标,勇敢去做,坚定去走。代康伟身上的这股韧劲儿,影响着身边的人。

  工程研究院策略开发部部长梁海强是代康伟的老搭档,从2013年开始,两人一同参与了整车控制器、电池管理系统等多个关键零部件的开发。很多研发项目时间紧、任务重,没有经验可循。面对信心不足的成员,代康伟把大家召集在一起,做思想工作,制定详细的开发计划,“整个攻关过程,她说的最多的话就是时间节点和技术标准绝不能降低。”梁海强说,在项目开发最艰难的时候,代康伟常常带着团队连续熬通宵,一次次啃下研发过程中最关键的硬骨头。

  代康伟和团队向前的步伐,一刻也没有停歇。在成都市场一线,她为了实地调研车辆电池在市场的表现,忍着重感冒,在现场连续工作4天,获取了市场质量问题的第一手数据;在零下30℃的内蒙古牙克石,美景和寒冷形成鲜明对比,动力电池系统最低温度达到了零下22℃,代康伟和团队亲眼见证车辆顺利进行冷启动、全天候动力电池低温加热、空调制热除霜,以及在冰雪条件下整车20%爬坡、加速、制动……

  2020年,全气候电池投放市场,实现电池系统每分钟5℃快速加热,有效解决了电动汽车低温续航及低温充电难题。

  在梁海强眼里,代康伟是个出类拔萃的女强人。“2013年之后,为了节省通勤时间,她干脆跟着公司一起‘搬家’。”梁海强回忆,代康伟先是从北三环搬到了当时公司的所在地大兴区采育镇,2018年公司搬到南五环外的蓝谷后,她又把家搬到了亦庄。“一心扑在工作上,她与家人的团聚越来越少。现在比较火的一个词是‘996’,代院长早就是‘897’了。”

  如今,代康伟依然在新技术的研发道路上争分夺秒地奔跑着。在她和团队的努力下,北汽新能源的产品已由最初的续航100余公里,提升到现在的近700公里。

  2020年10月28日,北汽新能源又一次登上中国汽车工业科学技术奖的领奖台。由公司独立完成并申报的“电动汽车三电平台关键技术与产业化”项目,获得中国汽车工业科技进步奖一等奖。

  已经跑了这么久,要不要歇一歇?

  代康伟摇了摇头,“我们必须全力奔跑,才能在中国新能源汽车技术领域实现领跑。”

责任编辑:姚怡梦

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