全面發(fā)力“三大件” 國產(chǎn)純電動汽車駛向高端賽道

98%

針對傳統(tǒng)電池尺寸設(shè)計(jì)空間利用率低等一系列問題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年攻關(guān)，開發(fā)出最大寬度達(dá)1200毫米、電池極芯體積利用率提升到98%的超大長寬比刀片電芯;發(fā)明了無模組高度集成的“三明治”動力電池結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電池包直接碰撞不起火爆炸，解決動力電池?zé)崾Э赝袋c(diǎn)。

總部位于深圳的比亞迪汽車工業(yè)有限公司(以下簡稱比亞迪)日前宣布停止生產(chǎn)燃油汽車，成為全球首家正式停產(chǎn)燃油汽車的車企。憑借在新能源汽車領(lǐng)域雄厚的技術(shù)和優(yōu)勢明顯的全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)能力，廣東制造企業(yè)再次走在行業(yè)前列。

發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路，是應(yīng)對氣候變化、推動綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。面對高端純電動汽車自主設(shè)計(jì)的技術(shù)高地，比亞迪組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，率先開展新能源汽車相關(guān)技術(shù)研發(fā)。最終，他們攻克了高端純電動汽車安全、續(xù)航、動力協(xié)同提升難題。近日，由比亞迪總工程師廉玉波領(lǐng)銜的項(xiàng)目“高端純電動乘用車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”獲得2021年度廣東省科技進(jìn)步獎特等獎。

瞄準(zhǔn)高端純電動汽車技術(shù)難題

高端乘用車技術(shù)復(fù)雜，綜合性能領(lǐng)先，是技術(shù)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，更是產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。占領(lǐng)高端乘用車市場是汽車產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)的重要標(biāo)志。然而，發(fā)展初期，我國電動汽車市場自主品牌局限于中低端，高端產(chǎn)品基本被國外品牌壟斷，亟須打造高端純電動乘用車，引領(lǐng)汽車產(chǎn)業(yè)電動化轉(zhuǎn)型。

“在電動車領(lǐng)域，我國已取得先發(fā)優(yōu)勢，汽車電動化為實(shí)現(xiàn)汽車強(qiáng)國戰(zhàn)略提供了重大機(jī)遇。但我國仍亟須抓住產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略窗口期，自主掌握電動汽車核心技術(shù)，才能占領(lǐng)高端純電動乘用車產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。”2003年，廉玉波和團(tuán)隊(duì)一頭扎進(jìn)新能源汽車相關(guān)技術(shù)的研發(fā)中，成為我國最早一批進(jìn)行電動車驅(qū)動系統(tǒng)、電池系統(tǒng)及功率半導(dǎo)體的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，“初衷是想將自身的電池技術(shù)優(yōu)勢與汽車技術(shù)進(jìn)行聯(lián)動，開發(fā)新能源汽車，用以解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題”。

“從傳統(tǒng)燃油汽車發(fā)展里程來看，發(fā)動機(jī)、變速器、底盤，汽車核心‘三大件’的技術(shù)先進(jìn)性，直接影響整車的產(chǎn)品競爭力?；跉v史經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)識到，如果不突破這些核心技術(shù)，即使電動汽車發(fā)展起來也還會受制于人。”在廉玉波看來，核心技術(shù)自主可控才能快速發(fā)展。

于是，廉玉波帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)高端純電動汽車安全、續(xù)航、動力協(xié)同提升難題，著手開展“高端純電動乘用車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”的研究。

“項(xiàng)目建立了高端純電動汽車全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)設(shè)計(jì)制造能力，打造出漢、唐等系列化高端純電動乘用車，漢系列高端純電動乘用車已成為我國20萬級別以上市場唯一單月銷量連續(xù)過萬的自主車型。”廉玉波介紹說。

值得一提的是，項(xiàng)目成果實(shí)現(xiàn)對豐田等國外一流品牌的技術(shù)輸出和產(chǎn)品配套，近3年直接經(jīng)濟(jì)效益超千億，打破我國汽車核心技術(shù)長期跟隨國外的局面，助力廣東省打造世界級新能源汽車產(chǎn)業(yè)高地，推動汽車產(chǎn)業(yè)電動化變革。

“三明治”結(jié)構(gòu)解決動力電池?zé)崾Э赝袋c(diǎn)

要突破核心技術(shù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨重重的挑戰(zhàn)。電池是電動汽車的能量來源。對于汽車來說，長續(xù)航和安全都是基本要求，而高能量密度與高安全需求極為矛盾。

“我們有信心接受挑戰(zhàn)。”廉玉波說，“從2002年開始研發(fā)磷酸鐵鋰動力電池，到2005年首款動力電池量產(chǎn)，再到2008年首次搭載車型應(yīng)用，十余年的堅(jiān)持和積累，讓我們具備進(jìn)行電池領(lǐng)域重大技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)能力。”

針對傳統(tǒng)電池尺寸設(shè)計(jì)空間利用率低，限制續(xù)航提升、傳統(tǒng)電芯—模組—整包三層結(jié)構(gòu)成組效率低，無法充分利用整包空間等一系列問題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年攻關(guān)，開發(fā)出最大寬度達(dá)1200毫米、電池極芯體積利用率提升到98%的超大長寬比刀片電芯;發(fā)明了無模組高度集成的“三明治”動力電池結(jié)構(gòu)，以超長刀片電芯陣列為骨架，創(chuàng)新高絕緣高熱阻結(jié)構(gòu)膠將電芯與上蓋、底板直接粘連，實(shí)現(xiàn)電芯到整包無模組直接集成，系統(tǒng)體積能量密度達(dá)240Wh/L，電池包直接碰撞不起火爆炸，解決動力電池?zé)崾Э赝袋c(diǎn)。

“通過大量的材料、工藝和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，我們成功開發(fā)出兼具高安全、長壽命、高能量密度、高性價(jià)比的刀片電池，可輕松應(yīng)對針刺、擠壓、爐溫、過充(僅冒煙)等極端工況試驗(yàn)。”廉玉波介紹。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)還自主構(gòu)建高端純電動乘用車高電壓平臺設(shè)計(jì)制造體系;開發(fā)出首款量產(chǎn)車規(guī)級SiC驅(qū)動模塊控制器;創(chuàng)新發(fā)明“驅(qū)動—升壓充電”一體化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，突破了高電壓車型在低電壓充電樁快速補(bǔ)能的難題，實(shí)現(xiàn)高端純電動驅(qū)動和充電性能的協(xié)同提升。

據(jù)了解，該研發(fā)項(xiàng)目授權(quán)發(fā)明專利79項(xiàng)，實(shí)用新型專利43項(xiàng)，主導(dǎo)制定了我國首個(gè)電動汽車安全強(qiáng)制國家標(biāo)準(zhǔn)等14項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，代表中國主導(dǎo)制定了全球第一個(gè)電動汽車安全技術(shù)法規(guī)。

加強(qiáng)新能源汽車基礎(chǔ)學(xué)科研究

“當(dāng)前新能源汽車行業(yè)加速變革，面臨著原材料價(jià)格暴漲、供應(yīng)鏈不穩(wěn)定等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，我們將以此次獲獎作為新的起點(diǎn)，繼續(xù)加強(qiáng)新能源汽車基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域的研究，持續(xù)推出創(chuàng)新性的產(chǎn)品，解決新能源汽車發(fā)展面臨的難題和消費(fèi)者關(guān)注的痛點(diǎn)。”廉玉波透露，高速、高效、高密度、低噪音、高性價(jià)比是純電汽車驅(qū)動總成的重點(diǎn)發(fā)展方向，在前期基礎(chǔ)上，他們將在第三代寬禁帶半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)材料與設(shè)計(jì)技術(shù)、電機(jī)控制器功能失效保護(hù)新技術(shù)等方面開展進(jìn)一步的研究。

廉玉波特別提到近年來從國家到廣東省日益濃郁的創(chuàng)新氛圍，尤其是廣東強(qiáng)化企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主體地位，不斷完善以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系。“政府鼓勵企業(yè)加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)問題攻關(guān)，提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)核心競爭力，在新能源汽車等領(lǐng)域啟動一批重大攻關(guān)項(xiàng)目，推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺建設(shè)，促進(jìn)企業(yè)、高等院校、科研院所組建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。”他說，“積極參與省、市重大專項(xiàng)項(xiàng)目，承擔(dān)工程創(chuàng)新中心和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，與來粵設(shè)立科研機(jī)構(gòu)的國內(nèi)高水平院校聯(lián)合共建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、技術(shù)創(chuàng)新中心等創(chuàng)新平臺，使得我們的技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)品水平得到了大幅提升。”