从2013年的0.09%到2023年上半年的28.3%,比亚迪汽车在中国新能源汽车市场占有率逐年攀升,产销量连续8年位居世界第一。“作为研发工程师,可以说,我是与国产新能源汽车共同成长的。”比亚迪汽车工业有限公司汽车工程研究院副院长凌和平如是说。
目前,凌和平全面负责比亚迪纯电动汽车技术和产品开发工作,他主导开发的成果搭载比亚迪全系新能源车型,实现经济效益超千亿元。
成如容易却艰辛。2004年,凌和平进入比亚迪工作。那时电动汽车的关注者寥寥,且相关技术缺陷较多。他要去思考的问题很多:交流电网如何给高电压直流动力电池充电?怎样的设计结构能让电机的声响降低……这也开启了他在电动汽车研究领域近20年的坚守。
工作中的凌和平 全媒体记者马大为/摄
打造全球首款插电式混合动力汽车
2006年,比亚迪响应国家做大做强汽车产业以及环保和能源安全的战略需求,开始研发新能源汽车。凌和平被调入新能源汽车开发团队,负责开发比亚迪第一款新能源汽车F3DM,这是全球首款不依赖专业充电桩的插电式混合动力汽车。
从热门的、熟悉的传统燃油汽车转向全新的、陌生的新能源汽车领域,当时国内外都没有任何可参考车型,相关的产业链也是一片空白。“燃油车的相关研究已经非常成熟,但在电动车的研发上,包括电池充电、放电等问题还没有一个完美的解决方案。”凌和平带领技术团队从头开始设计混动结构的方案,设计车用大功率电机、车载动力电池系统等全新零部件。
“凌工是团队负责人,跟我们不仅是上下级关系,还是师徒关系。在工作的点点滴滴中,他以身作则,培养了我们团队良好的工作习惯。”汽车工程研究院研发工程师邱嵩说,他不仅负责把控整体的技术方案,也深入到研发一线,跟工程师共同调整产品模型、图纸,还会跑到试制工位、实验室、测试场地,看测试结果,整改方案。
凌和平团队自主研发了由1.0升自然吸气发动机和两台永磁同步电机共同构成的混联式机电耦合动力系统,应用了电动空调技术和第一代制动能量回收技术,同时搭载了太阳能电池发电技术。“当时,给电动车充电的基础设施并未普及。我们装了一套双向逆变充放电系统,可以通过电控系统把交流电充进电池里,这样即便在家里也能给电动车充电。这一创新算是比较新颖。”经过两年技术攻关,该团队终于在2008年推出全球首款不依赖专业充电站的插电式混合动力汽车F3DM。
F3DM是中国汽车企业尝试追赶世界先进汽车技术的大胆尝试。在F3DM车型的开发过程中,凌和平团队为公司积累了一大批核心新能源汽车技术,比亚迪也成为当时我国唯一一家掌握新能源汽车三电核心技术的汽车企业。
树立“新能源汽车中国造”高质量标杆
“不管是比亚迪这家企业还是深圳这座城市,都有着创新的基因在里面。”凌和平不仅研发出全国首款实现量产的纯电动汽车,更得益于深圳的支持政策,在公共交通领域率先试点电动汽车,逐步打开电动汽车的市场。
在成功开发混动汽车F3DM后,凌和平在2008年再一次接受挑战,担任比亚迪首款纯电动汽车e6的项目负责人,踏入纯电动汽车这个新兴领域,“纯电动汽车在整车布置、性能开发、电机电控和电池成组等方面技术与传统燃油车和混动车都有很大的不同。”
针对电动汽车电机控制器与车载充放电设备功率器件分立、部件利用率低、交流充电功率低等难题,凌和平团队首创驱动与充电复用融合技术,实现驱动与车载充放电功能复用融合;提出电感参数调整充电谐波抑制算法,攻克充电时谐波对电网的影响。这款车型的车载充电功率可以达到40kW。
同时,凌和平团队还完全掌握了大功率、高转速、高效率同步电机的自主设计和生产技术,在全球范围内率先开展多电池成组技术的研究,研发了第1.5代制动能量回收技术,这能够在前一代的基础上将制动能量回收比例进一步提高到12%。
2010年,凌和平团队所推出的e6车型是中国第一款量产纯电动汽车,也是当时全球续航里程最长的纯电动汽车。此外,比亚迪e6还远销海内外,行驶在英国、美国、荷兰、新加坡及中国香港等40多个国家和地区,向全世界彰显了中国自主品牌电动汽车的实力,树立了“新能源汽车中国造”的高质量标杆。
比亚迪汽车工程研究院平台经理姜龙与凌和平共事十余年。“凌院长经常要求我们从全球角度看问题,不能片面,相关规划要足够全面和前沿。”姜龙说,“他特别勤奋,对工作很投入,经常思考问题到深夜,对产品是精益求精,品质要求很高。”
在创新创造的热土上奋发有为
“长期坚持做一份工作,会对这份工作产生深厚的感情,对技术的细节和底层逻辑,以及未来的发展方向都非常熟悉。当积累到一定程度,突然有个爆发,把过往遇到的难题和掌握的信息,集中思考,就会产生很多的创新。”凌和平说。
比亚迪e平台的三次迭代升级正是创新源泉持续迸发的产物。凌和平说:“不同于传统汽车的零部件拼装模式,比亚迪e平台要实现的是,安全架构平台化、能量管理架构平台化和控制系统平台化。”
“十年前的e平台1.0,电机、电控、加速器等都是独立的,既笨重又庞大;电池包也是不规则的。”到了e平台2.0和3.0,凌和平团队开始尝试把整车控制和电池管理创新集成,并将电池做得非常规整,“实际上,这种集成化设计非常困难,涉及许多学科的交叉融合,需要解决机械、电、磁、热等方面的问题。”
就e平台2.0而言,比亚迪内部叫作“33111”,即三合一电驱动系统、三合一充配电系统,以及一个高安全高比能动力电池系统、一个深度集成控制系统、一块车载智慧大屏。此时,DC-DC、车载充电器和配电箱组成三合一充配电系统,电控、电机、减速器组成三合一电驱动系统。
到了e平台3.0,就出现了八合一电驱动系统,体积更小、重量更轻、综合效率更高,并叠加了电池自加热技术、电机升压技术等。“我们可以理解为跨系统的集成创新。”凌和平以电池为例,“以前电池主要考虑储能,设计时以保护电池为主,但电池又很重,一块起码三四百公斤。”为此,凌和平团队发明了无模组高度集成的“三明治”动力电池结构,以刀片电芯阵列为骨架,通过高端粘结剂将冷板、电芯和底板直接相连,大幅减少结构件。“电池和车身集成在一起,电动车的制作成本和整车重量都大幅降低了。”
“创新是会失败的。当我们讲述这些创新成果时,不应该忘记那些曾经反反复复的试错过程和失败经验。”凌和平说,正是在广东这片创新创造的热土上,有着鼓励创新的土壤、包容失败的环境和愿意投入的魄力,新时代的工匠才得以孕育而生。
●同题问答
记者:您所理解的工匠精神是什么?
凌和平:踏踏实实地把一件事情做好,持续深耕一个领域。目前,行业变迁和技术迭代很快,这更需要克服诱惑,去享受探究的快乐。
记者:按照您的理解,您所佩服或想为职工推荐的“工匠典型”是谁?为什么?
凌和平:我推荐我们的杂交水稻之父、中国工程院院士袁隆平。他从事杂交水稻研究半个世纪,持续深耕一个领域,为解决中国人乃至全世界人们的吃饭问题奉献了一生。他的事迹生动诠释了工匠精神。