如何解决“卡脖子”技术难题 专访新能源汽车技术闯关者
袁朝春:江苏大学车辆工程学科教授、博导,江苏大学汽车工程研究院副院长、江苏省道路载运工具新技术应用重点实验室副主任,主要研究领域为车辆零部件设计、车辆动力学、主动安全智能控制算法等。
作为一名主攻车辆制动系统领域的专家,其主持研究的新能源汽车领域研究项目荣获2020年度中国汽车工业科技进步一等奖、2021年江苏省科技进步一等奖等。他所在的江苏大学汽车工程研究院,早在2013年便成立了江苏省新能源汽车协同创新中心,其中新能源汽车学科于次年获评江苏省优势学科。作为省内一流汽车研究院,学院设有“智能网联车辆与未来交通”“车辆动力电源系统技术”等新能源汽车产业特色研究中心。袁朝春等所代表的江苏大学汽研院研发团队多年来持续攻关新能源汽车领域前沿技术,解决“卡脖子”技术难题,堪称江苏乃至中国新能源汽车产业的技术闯关者。
我国新能源汽车业正面临着全新的利好环境,近年来进入了新一轮上升周期,但也遭遇了诸多技术与原材料瓶颈。从最新技术研发角度看,目前这一新兴产业的机遇与瓶颈分别何在?新的突破口是什么?未来趋势怎样?近日,本报记者就此专访了袁朝春。
国家的长期战略
记者:如何看待国内及江苏新能源汽车业最新的整体发展趋势?
袁朝春:持续推动新能源汽车的普及,已经是我国新的长期战略。在碳达峰碳中和目标下,新能源汽车产业应加快全产业链的技术进步和节能减排,为实现碳达峰碳中和目标贡献汽车力量。围绕新能源汽车的电池、电机、电控三大核心领域,江苏的整车、零部件企业都较为集中,部分关键配件的研发与制造实力较强,国内领先。
无论从哪一个角度来看,最新的政策与市场背景、现实的发展动力与趋势,还是新一轮的产业聚合上升之势,江苏都可谓中国新能源汽车业的一个缩影。
记者:从技术角度看,江苏乃至整个长三角地区的新能源汽车产业链存在什么样的发展问题,最大瓶颈何在?
袁朝春:近几年,随着国家新能源汽车补贴政策的调整,我国产业政策引导手段日渐科学高效,政策端已初步提档升级、日趋成熟。政策激励之下,市场消费端近期也开始呈现新的上升之势,去年小鹏、理想、蔚来等“造车新势力”销量的大幅增长便是明证。
随着江苏消费者对新能源汽车的整体了解程度不断提升,江苏市场对其认可度、宽容度越来越高。业界普遍预测,江苏新能源汽车业不久后将会获得更多、更为多元化的政策扶持,包括市场化融资和高水平人才,从而在全国率先全面启动交通出行领域的“绿色革命”。
市场“焦虑”与突破口
记者:江苏大学汽车工程研究院是目前国内新能源汽车技术研发方面排名前列的高校,您所在的汽车工程研究院在汽车动力电池领域研究已久,动力电池寿命及安全问题是长期以来消费者的关注焦点,或者说是“焦虑问题”,对此您有何最新看法?在电池、电机、电控三大新能源汽车核心配套产业,新一轮的技术创新有哪些突破方向?
袁朝春:电池的能量密度与安全性,是江苏大学汽车工程研究院,也是省内、国内几乎所有科研机构当前最新的突破方向。
对此,我们的研发有着非常清晰的技术指标规划。汽车动力电池要有可靠的使用寿命。通俗地说,首先,使用寿命要长,即电池充放电循环次数较高,消除消费者在驾驶过程中对电池的一系列担忧,最典型的就是“续航里程焦虑”。其次,对电池安全性也提出了比较高的指标要求。从根本上说,这是从使用者角度和市场需求出发。唯有如此,才能确保普通消费者能够日益接受新能源汽车——尤其是纯电动汽车。
能量密度与安全性是我国动力电池领域长期以来的“卡脖子”技术问题。我认为,不仅是我和团队,国内每个从事新能源汽车电池科研的人都有这样一个梦想:率先解决这两大难题,为中国乃至全球新能源汽车的大规模普及应用发展提供最强劲持久的助力。
需加快提高电机的功率密度、可靠性。江苏大学汽研院在单位体积功率密度方面有一个明确指标,2025年到2030年,再到2035年,都有清晰规划,即力争用较小的电机体积、较轻的重量,达到更高更可靠的功率密度。
电控相当于新能源汽车的大脑,包括整车电控、仪器仪表自动化、智能座舱等。电控产业链,江苏在全国具有明显优势。产业基础较为雄厚,产业链齐全,技术水准全国一流,巨人企业不少。智能网联是当前这一领域的创新焦点。
记者:就动力电池最新关键领域——能量密度与安全性的技术突破而言,在长三角乃至全国和全球,江苏新能源汽车业界处在一个什么样的水平?
袁朝春:迄今为止,江苏这两大领域的技术水平,在长三角乃至全国较为领先。目前,宁德时代、中创新航、蜂巢能源及韩国LG等全球动力电池龙头企业均已在江苏设有大型基地,后两家总部已建在江苏。从电池出货量看,上述几家企业均居全球前列,可靠性不断提升。我一直在关注新能源汽车自燃的消息,近一年来此类新闻越来越少,说明当前国产——包括江苏制造动力电池的安全性已有了明显提高,这也是所有国内动力电池科研人员努力的结果。
从电池材料体系、电池单体安全防控,到电池集成系统安全防控,各环节的研发和品控,诸多江苏企业都处于行业领先地位。如金坛中创新航和蜂巢能源、溧阳宁德时代、南京LG新能源等。
记者:新能源汽车天然具备“智能网联”基因,这也是前者的最大技术优势之一。智能网联究竟能够为新能源汽车使用者带来哪些新的高水准服务?又如何看待目前舆论对于智能辅助驾驶的种种不同看法?
袁朝春:不仅是新能源汽车业,智能网联也是我们整个汽车业转型升级的一个重要方向。在降低交通事故率、提高整车操控品控等方面,智能网联技术是一种很好的助力。
国际汽车界用L0到L5的六个级别划分智能辅助驾驶的不同技术水平。目前国内产业界在应用层面普遍处于L2到L3层次,包括智能转向系统、车道偏离预警、车道保持系统等。如果再上升到L4、L5级别,智能汽车将利用整车多种类型传感器对行驶环境进行融合感知,基于此融合感知信息进行智能化决策和底盘的精准控制,以此实现从起点到终点的全程自动控制,也就是所谓的“无人驾驶”。以制动系统为例,紧急防碰撞制动系统(AEB)和自动巡航控制系统(ACC),都是对制动系统的智能化控制,通过采用摄像头、雷达来感知复杂动态环境,判断前方碰撞风险,实现车辆制动系统智能化的主动控制,以保证前向行车的安全。
这种高标准的车辆控制,“大幅降低交通事故率”的目标,仅靠局部单车智能化难以实现。需通过单车到道路端,再到交通控制中心,形成全域信息交换,促进道路整体使用效率和行车安全率的提升。
至于对智能辅助驾驶的种种不同看法,甚至是负面舆论,我觉得应当辩证看待和理解。交通是一个复杂的大系统,它的场景不是在工厂和生产线,面临的风险和挑战因素非常复杂。即使是最有经验的驾驶员,你可以保证不撞别人,但是你不能保证别人不撞你,因为交通参与者——机动车、非机动车、行人并不是完全按照交通法规来决定行为。我本身一直研究“智能化复杂动态环境感知”问题,对智能汽车出现交通事故的案例非常感兴趣。因为可以从中了解事故是什么原因引起的,应该从哪方面再进一步升级迭代,然后从智能化的角度去提前发现这种风险,提前预备更具安全性的措施。也就是在一个受限的场景下,去研发合理化的自动化驾驶技术。我相信,智能化最终一定会大幅度降低道路的交通事故率。
新能源汽车、智能网络汽车都是新事物,人们认识新事物总有一个过程,所以对其给予了更高的关注,要求也更为严苛。这无疑对于所有智能网联汽车的从业者、技术研发者提出了更高的要求。从某种意义上说,这也是一件好事。
如何在尽可能短的时间内、以较小的成本解决智能辅助驾驶过程必然会出现的问题?现在国内业界有两种主要做法。最普遍的是在各种不同场景下实车测试,在道路上进行几百万英里甚至上千万英里的大规模场景测试,以此发现汽车智能控制系统或系列算法中还存在哪些漏洞,不停进行系统的升级迭代。第二种方式是通过仿真技术手段叠加影响行车安全的各种要素,如天气、道路、人、非机动车、机动车等,由此模拟无穷多的测试场景,再通过智能化的算法,在仿真测试平台上进行大量循环、叠加、多要素耦合的测试,促进智能化算法的验证。实测一定需要花费较长时间、较大代价,即使实测多次,也可能存在未验证过的场景。
记者:在新能源汽车最新技术的研发方面,江苏大学汽研院有哪些最新的成果?
袁朝春:汽车零部件是江苏大学原本的优势研发领域。新能源汽车如何在复杂动态环境下实现更智能的算法,实现一个最可靠的运行机制,是汽研院一直以来的研发重点。高能量密度动力电池系统、线控一体化电动底盘,包括智能汽车融合感知系统、混合动力装置、线控制动系统、电控助力转向系统、智能化悬架系统等,目前已取得了一系列成果。
新能源汽车的未来
记者:在您看来,未来的新能源汽车会是什么样的一种产品?
袁朝春:未来,也许是十年、二十年后,新能源汽车将成为一个大的智能化移动平台,是比现在的智能手机功能更强大、更全面的一个智能终端。未来的交通一定是非常智能化的,新能源汽车将不仅是从A点到B点空间转移的交通工具,也是集多功能于一体、让使用者能够在其中实现多元化的价值。近年来,全球新能源汽车业的发展实际上都是基于这一理念,其中相当一部分功能已在慢慢实现,包括智能座舱。
目前,国内一些新能源汽车已率先在这方面进行了研发和应用,尤其是众多互联网企业出身的“造车新势力”加入后,大大冲击了传统汽车制造厂商的观念,带来了明显的“涟漪效应”,让他们发现原来汽车还可以这样赋能。对于整个汽车产业而言,这也是全新、巨大的利好。
(江苏经济报记者 王峻峰
见习记者 周凯航)
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