新能源汽车需要技术“突围”

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——专访重庆大学电气工程学院教授陆帅

人物简介

陆帅，男，重庆大学电气工程学院教授、博士生导师、IEEE高级会员、美国密苏里大学—罗拉工程分校博士。曾任法拉利世界一级方程式赛车电驱动系统的主任工程师，负责法拉利一级方程式赛车的第一代油电混合动力的电驱动系统的研发，取得一系列世界领先的研究成果和核心技术，并成功应用于世界一级方程式F1-2009、2011赛季，获“2010年法拉利最佳创新大奖”，是世界一级方程式赛车领域唯一的中国籍科学家。

进入21世纪，我国提出“节能与新能源”汽车战略，高度关注新能源汽车的研发和产业化。然而，新能源汽车目前在动力形式、基础设施建设、制造工艺、市场管理、政策支持等方面存在极大的不足，甚至在发展方向上也存在争议。未来，新能源汽车走向如何，该怎样发展？为此，重庆日报记者专访了重庆大学电气工程学院教授陆帅，请他从“技术流”的角度谈一谈新能源汽车。

中国设计师

率先完成F1混动系统设计制造

重庆日报：F1几乎是欧美人垄断的赛事。目前，世界上只有日本与欧美国家掌握了先进的混合动力技术。作为中国人，你是怎样介入其中，并使设计的系统被法拉利车队采用的？

陆帅：在近十余年来绿色环保的大趋势下，国际汽联认为F1赛场应该成为展示先进新能源汽车技术的平台。2006年末，国际汽联规定F1赛车从2009年开始使用混合动力系统KERS（动能回收系统）。

当时，意大利法拉利车队与美国MTS系统公司准备联合开发该系统。对方希望找一个既懂汽车、又精通电力电子与电机的负责人，我正好满足这几个条件。

刚开始我和另一位俄罗斯机械工程师组建的团队只是法拉利的备选方案，主力研发是另一家公司。

由于F1赛车的电机功率密度极高，电机与电控系统的设计、制造和控制的复杂性前所未有。进入测试环节后，主力研发公司的电机系统频繁烧毁，而我们设计制造的系统一次性在台架与赛道上运行成功并锁定了未来多年的独家供货权。

而且，由我们首创的电机控制的模型化与代码生成技术，及建立的机—电系统的全局优化参数设计和快速迭代的体系，还使法拉利在各个环节上比对手的研发和纠错的速度更快。

新能源汽车

纯电动还有很长的路要走

重庆日报：目前国内外都在大力发展新能源汽车，能否分析一下国内新能源汽车的研发程度以及市场环境？

陆帅：我国认定纯电动汽车为新能源汽车，我认为这种认定方式主要是抵御国外技术。

日本丰田公司大约在1996年就已经研发出“基于行星齿轮的电动无极变速混合动力”系统，并持续20年不断地优化和成本控制，其整车价格已经控制到了10万元出头。

虽然现在国内企业已设计出类似系统，但在成本控制和可靠性上暂时无法与其匹敌，若国内全面推广混合动力，那么国外的混动技术将对国内新能源汽车产生巨大的打击，这是我国选择纯电动汽车作为新能源汽车突破口的重要原因之一。

实际上，国家目前已经对纯电动汽车有极大力度的政策支持，一些纯电动大型客车补贴力度甚至超过了制造成本。很多车企采用插电式混动的“缓兵之计”，以求能以新能源汽车身份获得部分一线城市的牌照，从而增加“筹码”。

不过，无论哪种技术路线，国内新能源汽车发展关键还在于技术上的“突围”。车企与其供货商不能纠结于多种技术路线而原地不动，也不能盲目扩充新能源汽车的整车产能。我预计新能源汽车的未来仍属于纯电动汽车，但这个“未来”目前看来还有很长的路要走。

技术“突围”

计划研发新型混动技术

重庆日报：在目前的新能源政策以及市场条件下，你认为可以采用哪些技术方式来应对和推动新能源汽车发展？

陆帅：目前国家在新能源汽车产业发展上还存在很多瓶颈，比如充电设施。除了铺设充电的网点、统一充电接口标准以外，快速充电站对于电网的负担是个很大的问题，这也是我目前的一个研究重点。

很多人不清楚，一辆特斯拉快充时的功率甚至相当于一个小区楼宇的用电功率。按照2020年全国计划建成1.2万个充电站的规模，若高峰期满负荷快充，将对配电网形成不可承受的冲击。

所以我们和本地一家车企合作设计了“新型换电与储能式柔性快充一体站”（简称能源站），现阶段已在渝北区建成第一个大型试运营站。这种能源站有两大特点，第一是快速更换电池，未来符合换电国标（目前国标还在制定中）的车辆，在3分钟内就可以更换电池。同时，也为非换电的纯电动车提供快速充电服务，并在充电时完全不使用电网一度电。

我们利用的是配电网功率输送的峰值和谷值之差。简单地说，在白天或傍晚的用电高峰期电网负荷大、电价高，夜间凌晨用电量小、电价低。能源站在夜间通过购买低价电对储备的电池进行充电，在白天高峰时期将储存的电量通过换电或快充的方式卖给用户。

这不仅没有给电网造成负担，又提高了充电站运营者的利润，达到多赢的局面。重庆计划到2020年建设28个能源站，全国将建500个能源站，这将形成全世界最大的可有效消纳新能源发电和废弃谷电的储能网络。

重庆日报：您在法拉利积累的混合动力研发经验，可否在民用领域发挥作用？在混合动力的研发方面，能否给出更好的解决方案？

陆帅：F1赛车的动能回收系统是在不计成本的情况下的理想状态，到了民用领域，成本控制、系统的可靠性都是必须考虑的问题。

我们虽然成功设计并制作了与丰田THS系统类似的系统，但同样在制作成本上很难超越对手。所以，我计划打造一套全新的低成本和高燃油经济性的混合动力系统。目前还无法公布细节，但可以透露电机控制器的进展。

国内目前的新能源汽车电机控制器的功率密度指标大多为8千瓦每升，国家“十三五”计划中这项指标要达到17千瓦每升，而我们目前的电机控制器功率密度已超过了33千瓦每升。

基于高性能的电机及其控制器系统，这个新型混合动力系统的动能回收能力将提高50%以上，最终达到燃油经济性与可靠性均可媲美国外先进技术的目标。

目前我的团队已建成多个现代化的测控与实验平台，同时通过各种工业项目支撑团队的发展，创造不亚于欧美研发机构的研究环境和待遇。因此，对混动领域的研究进展，我充满信心。

（来源：重庆日报）