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殷德軍:新能源車輛的創(chuàng)新之路

2016-05-16 08:10肖貞林
科學(xué)中國人 2016年4期
關(guān)鍵詞:德軍電動關(guān)鍵技術(shù)

肖貞林

2016年,新能源汽車持續(xù)高速增長,相關(guān)政策法規(guī)層出不窮?!蛾P(guān)于“十三五”新能源汽車充電設(shè)施獎勵政策及加強(qiáng)新能源汽車推廣應(yīng)用的通知(征求意見稿)》明確提出新能源汽車的推廣進(jìn)度,并對完成推廣的地區(qū)給予充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼,2016年最高補(bǔ)貼1.2億。隨著新能源車輛推廣數(shù)量的增加,最高補(bǔ)貼金額今后每年增加2000萬,到2020年,最高補(bǔ)貼2億。新能源車輛將成為未來發(fā)展趨勢之一,新能源車輛的動力革新勢在必行。走在創(chuàng)新前列的南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授兼車輛工程專業(yè)負(fù)責(zé)人殷德軍,為國內(nèi)新能源車輛的動力控制領(lǐng)域開辟出一片新天地。

東瀛筑夢,師出名門,車輛驅(qū)動控制專家的養(yǎng)成

風(fēng)起于萍末,樓立于塵土。殷德軍關(guān)于未來的夢想也早早萌芽于求學(xué)時(shí)期。1999年,他畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué),2000年經(jīng)中日聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目選拔至日本千葉工業(yè)大學(xué)攻讀碩士學(xué)位。2002年,他獲得該校電子工程碩士學(xué)位后,在機(jī)電控制以及電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域,從事嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)逾4年半。在這期間,殷德軍勤奮好學(xué),刻苦鉆研,打下了堅(jiān)實(shí)的設(shè)計(jì)與開發(fā)基礎(chǔ)。

2006年,殷德軍考入日本國立東京大學(xué),師從世界最著名的分布式驅(qū)動電動車輛動力學(xué)研究先驅(qū)Hori教授,2009年順利取得博士學(xué)位后,他進(jìn)入日本慶應(yīng)義塾大學(xué),在世界頂尖實(shí)踐型電動車輛研究據(jù)點(diǎn)(Shimizu教授創(chuàng)立的電動車輛研究室,2004年時(shí)速374公里的8輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車即誕生于此),從事分布式輪轂電機(jī)驅(qū)動電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)及主動安全控制系統(tǒng)的研究。翌年,他兼職于SIM-Drive株式會社,擔(dān)任控制技術(shù)開發(fā)室室長,從事面向下一代電動車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作。在日本期間,殷德軍先后參與了3項(xiàng)日本國家重點(diǎn)科研項(xiàng)目以及5項(xiàng)企業(yè)高端科研項(xiàng)目,通過8臺不同類型電動汽車的持續(xù)革新,奠定了整車控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)和框架,掌握了高端分布式驅(qū)動電動車輛的核心軟硬件技術(shù)。

2012年,殷德軍開發(fā)了全時(shí)全電動電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESC,不僅通過了美國高速公路管理局FMVSS126整車標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn),還具有可編程的操控特性;2013年他開發(fā)的采用四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動的電動汽車具有超低能耗(9.12千瓦時(shí)/100公里)和超強(qiáng)動力(4.2秒/0-100kph)的特點(diǎn)。研發(fā)樣車中5輛已通過日本環(huán)境部、日本汽車研究所以及日本國土交通部陸運(yùn)局的技術(shù)鑒定,頒發(fā)上路牌照,進(jìn)入能夠?yàn)槭袌鎏峁┮徽臼浇鉀Q方案的研發(fā)階段。

科研道路上一路高歌猛進(jìn)的殷德軍并沒有因?yàn)樵谌毡镜慕?jīng)歷而停滯不前, 2013年7月,殷德軍回到祖國,進(jìn)入博世(中國)投資有限公司,在博世中央研究院擔(dān)任電動車輛研究科學(xué)家職務(wù),從事電動汽車動力總成以及主動安全控制方面的研究。2014年6月,他又放棄外企的優(yōu)厚待遇回到故鄉(xiāng),出任南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授兼車輛工程專業(yè)負(fù)責(zé)人,開始了自己新的科研與教育旅程。

從祖國到日本,又從日本回歸祖國,殷德軍的科研生涯始終圍繞著新能源車輛。他把自己的勤奮與刻苦化為心中夢想的養(yǎng)分,無論是祖國花園,還是異國他鄉(xiāng),都開出了芬芳的花朵。但他并不因此驕傲,而是更加小心翼翼地在科研道路上前進(jìn),為靠近心中的夢想鋪路筑基。

殷德軍攻讀博士學(xué)位以來,一直致力于未來新能源車輛共性關(guān)鍵技術(shù)的研究,在取得代表性研究成果的同時(shí),這些共性關(guān)鍵技術(shù)的整體布局在腦海中日漸清晰。他加入南京理工大學(xué)后,為避免我國在未來新能源車輛領(lǐng)域重蹈專利覆轍,立刻展開了關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)性布局工作,目前已就未來五年以后的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)申請?jiān)硇园l(fā)明專利50多項(xiàng),涉及高可靠性車輛電子系統(tǒng)、新型車輛運(yùn)動學(xué)控制算法、新型車輛結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)、高扭矩密度驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動與制動一體化系統(tǒng)、智能與輔助駕駛以及線傳復(fù)合制動系統(tǒng)七個方面,為國家車輛發(fā)展護(hù)航。

術(shù)有專攻,矢志不渝,新型車輛控制系統(tǒng)的耕耘

在《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃》及《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》中,我國政府明確指出,電動車輛將是車輛節(jié)能減排的最佳選擇,是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。由此,新能源汽車即電動車輛作為解決環(huán)境污染以及能源問題的重要手段,成為車輛工程領(lǐng)域及能源領(lǐng)域的重要科研內(nèi)容。在其相關(guān)研究內(nèi)容中,除動力電池以外,關(guān)鍵核心技術(shù)仍然包括驅(qū)動/制動總成及其控制技術(shù)。此類技術(shù)屬于內(nèi)燃機(jī)汽車時(shí)代技術(shù)的延續(xù)和發(fā)展,是所有新能源車輛所必需的基礎(chǔ)性技術(shù)。

然而我國自內(nèi)燃機(jī)汽車時(shí)代起,在車輛關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域積累薄弱,絕大部分關(guān)鍵技術(shù)仍由德日美等國的跨國公司所壟斷。如果這些技術(shù)無法自主研發(fā),那么實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的新能源車輛發(fā)展愿景極有可能陷入“空中樓閣”的危險(xiǎn)境地。

分布式驅(qū)動電動車輛被譽(yù)為新能源車輛驅(qū)動結(jié)構(gòu)的終極發(fā)展方向。殷德軍在此領(lǐng)域積累多年,深諳分布式驅(qū)動的關(guān)鍵和難點(diǎn)在于其控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)技術(shù)涉及多學(xué)科知識,其核心是算法研究,屬于看不見摸不著的軟件技術(shù)。一種控制系統(tǒng)的成功不僅需要深刻的思考,還需要大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,世界先進(jìn)技術(shù)的跟隨者大多為此所累。

殷德軍以擅長的控制技術(shù)為主線,組織各共性關(guān)鍵技術(shù)的研究。他以“全面直接基于力學(xué)”為新方向,以“驅(qū)動器即傳感器”為新方法,對分布式電動車輛底層防滑進(jìn)行重點(diǎn)研究,擴(kuò)展至一體化主動安全系統(tǒng),以提高車輛在任何駕駛姿態(tài)以及驅(qū)動器失效情況下的生存能力和復(fù)雜地形下的通過性。在控制系統(tǒng)的研究過程中,逐一攻克車輛電子技術(shù)、驅(qū)動器技術(shù)等硬件難關(guān),其軟硬件研究成果在電動汽車、氫能源汽車、混合動力汽車上具有廣闊的應(yīng)用前景。

大浪淘沙,中流砥柱,新型車輛底盤系統(tǒng)的探索

制動系統(tǒng)是車輛不可或缺的核心部件。傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)接收駕駛者對于制動踏板的制動操作,經(jīng)由助力裝置,直接將此制動操作施加于車輪。而車輛線傳制動系統(tǒng)在正常工作模式下,由電子裝置接受駕駛者的制動請求,電子裝置將此信號適當(dāng)處理后,驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施車輪制動。對于混合動力、純電動、氫燃料等各類新能源車輛,線傳制動系統(tǒng)還承擔(dān)著協(xié)調(diào)復(fù)合制動的關(guān)鍵任務(wù)。此時(shí),線傳制動系統(tǒng)優(yōu)先利用電機(jī)再生制動的容量進(jìn)行車輪制動,并將剩余的制動請求分配至液壓制動,以期最大程度回收車輛制動能量,從而延長車輛行駛距離。

因此,殷德軍指出,線傳制動系統(tǒng)是未來車輛必需的關(guān)鍵部件,是車輛制動、輔助駕駛、智能駕駛、主動安全控制的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ),也是制約未來智能交通的基礎(chǔ)技術(shù)之一。線傳制動系統(tǒng)對于提高車輛安全性能、提高車輛能源使用效率、降低新能源車輛成本、促進(jìn)智能交通發(fā)展有著非常重要的意義,是未來車輛的共性關(guān)鍵技術(shù)。他認(rèn)為,我國未來在汽車保有量,特別是新能源汽車的投入量上將居世界首位,因此線傳制動技術(shù),特別是具有協(xié)調(diào)復(fù)合制動功能的線傳制動技術(shù),在我國既具有廣闊的市場空間和堅(jiān)實(shí)的生產(chǎn)基礎(chǔ),也符合我國解決環(huán)境、能源以及交通問題的現(xiàn)實(shí)需求。

但是受內(nèi)燃機(jī)汽車技術(shù)積累薄弱的限制,我國目前還沒有針對線傳制動技術(shù)展開深入有效的研究和開發(fā)。國內(nèi)企業(yè)與高校提出的一些解決方案與國外技術(shù)相比,還存在制動能量回收率低、失效模式下可靠性低、裝置本身能耗高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。

針對國外已有相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn),但我國自主技術(shù)在此領(lǐng)域還處于空白階段的現(xiàn)狀,以殷德軍為代表的研究者積極探索新型線傳復(fù)合制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù),目前已就最有可能采用的原理性方案申請十余項(xiàng)發(fā)明專利,為我國掌控先進(jìn)的車輛線傳制動系統(tǒng)技術(shù),促進(jìn)國家車輛底盤系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)著自己的力量。

路漫漫其修遠(yuǎn)兮,吾將上下而求索。在科研大道上,殷德軍將駕駛著裝載著自己研制出的新能源車輛動力系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)我國新能源車輛動力的創(chuàng)新發(fā)展而不斷前行。

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