肖貞林
2016年,新能源汽車持續高速增長,相關政策法規層出不窮。《關于“十三五”新能源汽車充電設施獎勵政策及加強新能源汽車推廣應用的通知(征求意見稿)》明確提出新能源汽車的推廣進度,并對完成推廣的地區給予充電基礎設施建設進行財政補貼,2016年最高補貼1.2億。隨著新能源車輛推廣數量的增加,最高補貼金額今后每年增加2000萬,到2020年,最高補貼2億。新能源車輛將成為未來發展趨勢之一,新能源車輛的動力革新勢在必行。走在創新前列的南京理工大學機械工程學院教授兼車輛工程專業負責人殷德軍,為國內新能源車輛的動力控制領域開辟出一片新天地。
東瀛筑夢,師出名門,車輛驅動控制專家的養成
風起于萍末,樓立于塵土。殷德軍關于未來的夢想也早早萌芽于求學時期。1999年,他畢業于哈爾濱工業大學,2000年經中日聯合培養項目選拔至日本千葉工業大學攻讀碩士學位。2002年,他獲得該校電子工程碩士學位后,在機電控制以及電子設計領域,從事嵌入式系統的設計和開發逾4年半。在這期間,殷德軍勤奮好學,刻苦鉆研,打下了堅實的設計與開發基礎。
2006年,殷德軍考入日本國立東京大學,師從世界最著名的分布式驅動電動車輛動力學研究先驅Hori教授,2009年順利取得博士學位后,他進入日本慶應義塾大學,在世界頂尖實踐型電動車輛研究據點(Shimizu教授創立的電動車輛研究室,2004年時速374公里的8輪獨立驅動電動汽車即誕生于此),從事分布式輪轂電機驅動電動汽車的驅動系統及主動安全控制系統的研究。翌年,他兼職于SIM-Drive株式會社,擔任控制技術開發室室長,從事面向下一代電動車輛的驅動結構與控制系統的研究和開發工作。在日本期間,殷德軍先后參與了3項日本國家重點科研項目以及5項企業高端科研項目,通過8臺不同類型電動汽車的持續革新,奠定了整車控制系統的基礎和框架,掌握了高端分布式驅動電動車輛的核心軟硬件技術。
2012年,殷德軍開發了全時全電動電子穩定控制系統ESC,不僅通過了美國高速公路管理局FMVSS126整車標準試驗,還具有可編程的操控特性;2013年他開發的采用四輪輪轂電機驅動的電動汽車具有超低能耗(9.12千瓦時/100公里)和超強動力(4.2秒/0-100kph)的特點。研發樣車中5輛已通過日本環境部、日本汽車研究所以及日本國土交通部陸運局的技術鑒定,頒發上路牌照,進入能夠為市場提供一站式解決方案的研發階段。
科研道路上一路高歌猛進的殷德軍并沒有因為在日本的經歷而停滯不前, 2013年7月,殷德軍回到祖國,進入博世(中國)投資有限公司,在博世中央研究院擔任電動車輛研究科學家職務,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,他又放棄外企的優厚待遇回到故鄉,出任南京理工大學機械工程學院教授兼車輛工程專業負責人,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分,無論是祖國花園,還是異國他鄉,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,為靠近心中的夢想鋪路筑基。
殷德軍攻讀博士學位以來,一直致力于未來新能源車輛共性關鍵技術的研究,在取得代表性研究成果的同時,這些共性關鍵技術的整體布局在腦海中日漸清晰。他加入南京理工大學后,為避免我國在未來新能源車輛領域重蹈專利覆轍,立刻展開了關鍵技術的系統性布局工作,目前已就未來五年以后的關鍵技術點申請原理性發明專利50多項,涉及高可靠性車輛電子系統、新型車輛運動學控制算法、新型車輛結構與控制系統、高扭矩密度驅動電機、驅動與制動一體化系統、智能與輔助駕駛以及線傳復合制動系統七個方面,為國家車輛發展護航。
術有專攻,矢志不渝,新型車輛控制系統的耕耘
在《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃》及《節能與新能源汽車發展規劃》中,我國政府明確指出,電動車輛將是車輛節能減排的最佳選擇,是我國戰略性新興產業。由此,新能源汽車即電動車輛作為解決環境污染以及能源問題的重要手段,成為車輛工程領域及能源領域的重要科研內容。在其相關研究內容中,除動力電池以外,關鍵核心技術仍然包括驅動/制動總成及其控制技術。此類技術屬于內燃機汽車時代技術的延續和發展,是所有新能源車輛所必需的基礎性技術。
然而我國自內燃機汽車時代起,在車輛關鍵核心技術領域積累薄弱,絕大部分關鍵技術仍由德日美等國的跨國公司所壟斷。如果這些技術無法自主研發,那么實現“彎道超車”的新能源車輛發展愿景極有可能陷入“空中樓閣”的危險境地。
分布式驅動電動車輛被譽為新能源車輛驅動結構的終極發展方向。殷德軍在此領域積累多年,深諳分布式驅動的關鍵和難點在于其控制系統。控制系統技術涉及多學科知識,其核心是算法研究,屬于看不見摸不著的軟件技術。一種控制系統的成功不僅需要深刻的思考,還需要大量的實驗驗證,世界先進技術的跟隨者大多為此所累。
殷德軍以擅長的控制技術為主線,組織各共性關鍵技術的研究。他以“全面直接基于力學”為新方向,以“驅動器即傳感器”為新方法,對分布式電動車輛底層防滑進行重點研究,擴展至一體化主動安全系統,以提高車輛在任何駕駛姿態以及驅動器失效情況下的生存能力和復雜地形下的通過性。在控制系統的研究過程中,逐一攻克車輛電子技術、驅動器技術等硬件難關,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用前景。
大浪淘沙,中流砥柱,新型車輛底盤系統的探索
制動系統是車輛不可或缺的核心部件。傳統液壓制動系統接收駕駛者對于制動踏板的制動操作,經由助力裝置,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處理后,驅動執行機構實施車輪制動。對于混合動力、純電動、氫燃料等各類新能源車輛,線傳制動系統還承擔著協調復合制動的關鍵任務。此時,線傳制動系統優先利用電機再生制動的容量進行車輪制動,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,線傳制動系統是未來車輛必需的關鍵部件,是車輛制動、輔助駕駛、智能駕駛、主動安全控制的實現基礎,也是制約未來智能交通的基礎技術之一。線傳制動系統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、促進智能交通發展有著非常重要的意義,是未來車輛的共性關鍵技術。他認為,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,特別是具有協調復合制動功能的線傳制動技術,在我國既具有廣闊的市場空間和堅實的生產基礎,也符合我國解決環境、能源以及交通問題的現實需求。
但是受內燃機汽車技術積累薄弱的限制,我國目前還沒有針對線傳制動技術展開深入有效的研究和開發。國內企業與高校提出的一些解決方案與國外技術相比,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、系統結構復雜等問題。
針對國外已有相關產品出現,但我國自主技術在此領域還處于空白階段的現狀,以殷德軍為代表的研究者積極探索新型線傳復合制動系統結構和關鍵技術,目前已就最有可能采用的原理性方案申請十余項發明專利,為我國掌控先進的車輛線傳制動系統技術,促進國家車輛底盤系統技術進步貢獻著自己的力量。
路漫漫其修遠兮,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,為實現我國新能源車輛動力的創新發展而不斷前行。