管欣:新一代汽车先进电控系统的虚拟开发技术

10月15日,新沃土·新能源汽车产业投资(常熟)峰会在常熟市国际会议中心举办。本届峰会由常熟市人民政府和中国汽车技术研究中心联合主办,峰会遨请了国家部委与行业专家解读最新产业发展政策,并就新能源汽车推广应用、企业投资与发展战略等进行深入探讨。吉林大学汽车研究院院长、中国汽车工程学会副理事长管欣以《新一代汽车先进电控系统的虚拟开发技术》为主题进行探讨。

管欣:《新一代汽车先进电控系统的虚拟开发技术》


吉林大学汽车研究院院长、中国汽车工程学会副理事长管欣


以下为管欣发言实录:

尊敬的各位领导,在这里有很多汽车行业的老领导。因为我也是临时受聘,昨天没来参加闭门会议,因为在本地有我主持的一个大会,所以只能今天来了,给我的任务是要我做一个演讲。因为新能源汽车全国做的非常好,这是汽车产业发展的重点。

我在这里想和大家来一起在这里交流一下,在这方面我个人的一些感悟,或者是想法,可能在我的报告当中,有一些观点和前面几位老领导讲的站的角度不同,我是在他们的提携下成长的,所以在这里也拿出来跟大家共同研讨一下。

这四个方面,我这里叫新一代汽车,我想讲一下典型特征,都有什么特点。新一代汽车的研发任务和挑战。因为大家知道现在已经示范很长时间了,我们的汽车老百姓不肯接受,实际上主要是从它的性能品质的角度,或者是从性价比的角度来看这个问题。另外一个因为新一代汽车都是以电控电动为主题的,所以它的开发和传统汽车有很大的挑战,我大致介绍一下新的难题,也是希望未来的新能源汽车包括智能网联汽车这三个方面,应该注重我们行业自身的研发技术的进步,在这方面主导力量没有冲上。刚才听张部长介绍的,可能现在有27号令,可能主导企业马上就要上了,这是很好的一个情况。

首先大家知道,因为新一代汽车有这么三个特点,因为叫新能源,实际上电力动力不是新能源,我这个是从学术界的角度,大家宏观上面都叫新能源,电力系统也不是新能源,我们一般叫信息能源动力系统,我在这里大家都知道,由于时间关系我就不展开讲了,包括混合动力,燃料电池,纯电动,我们历史上也有争议,认为混合动力不是新能源汽车,这个实际上都是我们自己在设定一些技术的瓶颈,而不让一些车型增加,这个可能是不合适的。

另外一个就是自动化汽车,智能汽车在国际上,在我们学术界一般不叫无人驾驶或者智能汽车,我们都把它叫做敏捷的汽车,就是汽车更聪明了。其中有两个方面,第一是自动化,自动化在这个地方我跟大家说一下,实际上九十年代开始,到两千年左右都是自动化阶段,汽车由纯机械的如何采用液压电动方式来代替,使得人更舒适,而不用那么复杂的去操作汽车,所以这个叫自动化流程。但是那个时候没有代替的大脑,所以后来就是代替大脑的决策行为,这个叫智能汽车,这是第二个方面。

第二个方面是网联汽车,这个车车互联和车—基础设施的相连,在我们技术上讲,当然现在讲的东西当中有很多说智能网联,包括物联网等等,概念是不清晰的。我这里就讲一个概念,像汽车的智能和自动化,它的控制度都是10毫秒以下,5毫秒,需要这么快的速度。可是我们目前的物联网,车车互联和车和基础互联,大概需要150毫秒的反应时间,根本不能满足。所以这个概念目前好像是一回事,智能的,互联的,新能源的,都把它搞到一个项目下面了。

这个分了有很大的好处,我们回顾一下它有什么典型特征,我们从技术上讲,新一代汽车与传统汽车相比,主要是实现下面四个方面的目的,就是更环保,刚才两位领导也都讲了,石化能源能不能零消耗,我们不用石化能源了,因为两个问题,一个是马上快要枯竭了,第二个,重要的的是排放,零排放对石化能源的消耗是这样的。

第二个方面是更安全,零伤亡。

第三个是更高效,零堵塞,交通没有堵塞问题。

第四个是更舒适,我们大家知道,智能汽车和自动化汽车的目的,并不是为了车和车之间连接起来,更重要的是使得我们的汽车,人在开车的时候,完全放松,不需要我们人去那么高度集中的,对我们思想精力上的自由和解放,根本问题,并不是为了我们连接起来,怎么样在车上开互联网,这个在技术上和目前互联网讲的是不完全一样的。

我们带来什么问题?当新一代汽车之后,我们汽车已经变了,从一个纯机械系统变成了机电一体化系统。现在我们在学科上面叫信息物理系统,在这样的情况下,汽车系统进化。进化以后汽车的电子成分多了,电脑非常多,现在汽车上就有几十个电脑,在这种情况下我们来集成,这个是非常大的。所以我在这里讲一讲,目前为止汽车产业当中的情况。对于传统汽车产业而言,面临的主要挑战是现有的研发体系和人员队伍都已经不适应了,整车与零部件供应链都不适应新一代汽车的研发和生产,这个是很关键的。

我们的传统企业在这方面转型的话,我虽然是汽车学院的,我当了很多年汽车学院院长,但是实际上我们国家的汽车人才大部分来自汽车学院这不是好事儿,国际上机械学科的人才在汽车产业只占20%,其他都是电气、电子、计算机的人才,这个对我们传统汽车产业来说这是一个挑战,所以目前为止不行。

那么对于中国汽车产业更主要的是,我们现在是新一代汽车包括目前智能网联还是要晚一点的。老百姓说了你又不便宜,补贴完了和传统车一样,然后你的性能还不如传统车,我为什么买新能源汽车呢?所以现在没有政府的强大的支持,基本上是很难推的。所以在这方面来说,目前我们这个新能源汽车急需要在运动性能和驾驶方面,大幅度提升。因为我们产业的主体力量,开发队伍并没有进来开发。目前市场上的电动车,基本上拿电机和控制器来感召传统车,由于它的质量等等很多方面的原因,包括电机的动力系统的特性和内燃机是一样的,所以我们没有进行整车匹配,没有重新进行这方面的标定,因此这个品质就很不行,所以这方面是一个大的问题。

还有一个最大的问题,是我们拥有自主知识产权的先进自控和智能控制的部件,就是我们的传感器,我们的作动器,这个不行。所以我认为,国外的汽车企业它的新能源汽车的技术储备,在上个世纪的1998年到2000年左右,已经完成了技术储备。由于市场的原因他没有放出来推,所以我们现在不要轻视,好像国外主机厂家是不拥有这个技术的,实际上我们的主机厂目前技术上还是不先进的,所以新能源汽车是汽车产业的发展主方向之一,但是我们必须要下大力气,新能源汽车的零部件厂,是更重要的一方面。

但是在发展当中我们会发现一个大的问题,我们提高高性能和高品质的技术需求,以前我们老一代的汽车人,设计汽车都是这么想的,我改改悬架,改改发动机的设计,改改机械系统的设计,我们来提升性能,在未来的新一代汽车里面,基本上对传统器件、动力系统,对硬件系统不太做匹配,而主要靠电脑控制,几十个控制器控制电脑的软件策略,就能把汽车性能提升了,这个是完全不一样的,所以在未来,写软件,写控制软件进行匹配集成,这个可能是未来最主要的问题,是重要的研究内容,但是目前我们国家在新能源汽车方面,我举个例子,新能源汽车现在如何与整车匹配,实际上就是发动机的整车协调匹配办法,现在我们还达不到。还有一个问题,因为我们几十个CPU,我们需要大量的实验量,这个工作是非常大的,所以匹配一个发动机标的大概需要二十几个月,目前我们靠场地实验是做不成的。因此现在我们国家自主品牌由于负担不起昂贵的标定费用,实际上我们投入的标定系统,是国外品牌标定的简单复制。国外的供应商它是在垄断,它控制着我们,所以基本上始终处于一种落后的局面。

这些标定工作量非常大,另外一个大家可能都知道,美国大众作弊,现在我们的油耗和排放法规都是有固定的行驶功耗法,在这个过程中就可以逃避,怎么样来逃避这个法规,好多公司被查出来,这个叫做技术上的作弊。怎么办呢?国际上现在就实现了一个真实功耗标准,路段是要进行选择,随机抽查的,抽查上来之后要用十几个以上的人在这上面去开,去评价。评价之后会导致我们的匹配工作量会十倍以上的增加,这就是目前最大的难度之一。以后是随机抽路段,随机抽人员上去进行评价,这就非常复杂了。目前国际上所有的汽车开发的技术的供应商,都在朝这个方面去做。

另外智能汽车更厉害,比如说在实际路面上你要去标定,汽车会行驶出正常的路面或者场地的,这个智能汽车、网联汽车将来都离不开标定,这样很可能会导致整车事故。所以目前国际上都是在采用虚拟的方法进行标定,所以我这个后面由于时间关系,就不多展开了。目前我们国家新能源汽车发展也好,和智能网联汽车也好,这都是未来汽车产业的竞争的主战场,也是我们汽车必须发展的。这个方面因为我刚才说的,下面这些图都是各个CPU,汽车上的电脑,和模拟连起来,这样就可以核动力系统的控制器,现在主要有四个,发动机、变速箱,将来主要是驱动电机控制,再加上转向的制动的控制器,我们现在新能源汽车还有一个大的问题,就是因为我们不掌握自动专项的控制器,我们自主品牌没有跟上,所以我们新能源汽车和它之间匹配也很难,因为国外的那些对我们不开放,所以这个的话我们必须要自己如何在软件上做大量的工作。

这是一个模拟器,先进电控的总成瞬态实验台可以实时嵌入,解决理论模型误差较大的问题,这样就可以解决汽车几十个月的开发工作,降到几个月就可以完成,这是在室内的。

这个我们给长城做的,在这个里面开车就像开真车一样,我们这个模拟器和电控系统直接套到上面就可以来开,这样就可以进行非常好的嵌入式开发,所有的这些都可以实现出来,因此这样的话完全实现了一个在实验室里边做场地实验,实施先进电控系统的标定,我想新能源汽车包括智能汽车,更是这样。

最后新能源汽车我们应该多注重主体厂家,整车系统的主机队伍上,为新能源汽车进行匹配,也是建议张理事长,你们整体重点考核新能源汽车,同样品牌的电动汽车,各项性能应该优于传统的燃油汽车,这样的话来逼着他技术提升,我的报告就到这里,谢谢各位。

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