汽车产业变革中,电动化是重要一环,也是产业变革所带来的重要机遇。新能源汽车电动化已然成为全球不可逆转的发展趋势,发展先进电驱动技术对于我国新能源汽车的节能减排和提升竞争力具有重大意义。

比亚迪汉

比亚迪汉  电池网资料图片

特斯拉车体应用了铝镁合金,五菱宏光MINI EV车身使用了碳纤维……新材料不仅优化了新能源汽车的整车性能,也使轻量化、电动化的脚步走得更快、更轻松。

10月24日,中共中央国务院正式发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》。如何有效控制汽车行业碳排放总量,实现碳达峰和碳中和目标,首先要大幅提高节能与新能源汽车比重。

近日,由国家新能源汽车技术创新中心(以下简称“国创中心”)组织的新能源汽车技术创新拉力赛正式展开,在轻量化和电动化两个领域,作出了相应的部署,吸引了业界的关注。

轻量化聚焦新材料

在“双碳”目标下,采用新材料,不仅是减少碳排放的需要,也是新能源汽车轻量化的重要基础。

国创中心作为国家战略科技力量的重要组成部分,以新能源智能汽车共性关键技术研发为核心使命,为区域和行业高质量发展提供战略支撑。2020年,国创中心与山东省淄博市联合共建淄博国创中心先进车用材料技术创新中心(以下简称“国创淄博中心”),与淄博市轻量化产业优势互补,共同探索新能源汽车轻量化发展新路径,全力建设国内一流、国际领先的轻量化产业创新生态体系并启动首届新能源汽车技术(轻量化)创新拉力赛,吸引了国内国际共80多个项目参赛,通过创新拉力赛孵化15家创新企业,与淄博的新材料产业发展需求对接,激发市场活力,推动形成互惠互利、合作共赢的产业发展新格局,携手共建中国先进车用材料“轻”谷。

时至今日,国创中心、国创淄博中心发挥行业技术专家、主流车企、产业资本、创新项目和团队聚集等方面的平台优势,2021年正式启动第二届新能源汽车技术(轻量化-先进车用材料)创新拉力赛,命题主要包括四个方面。

一是先进车用材料及其应用创新。分为两类,在先进车用结构材料上,包括但不限于先进高强钢、高强度铝合金、耐蚀镁合金、碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、树脂等材料的多组合集成创新及零部件的应用。在先进车用功能材料上,包括先进声学材料,低VOC环保内饰材料,高性能导热材料,先进车用弹性体,电磁屏蔽材料,光学材料,耐候性材料等。

二是低碳短流程制造技术。包括轻质合金高效率低成本变形工艺技术;车用复合材料集成化低成本成型工艺;其它低成本短流程低碳制造技术;钢铁/轻质合金/化工行业低碳流程再造工艺技术。

三是面向车用先进材料的全生命周期评价。包括满足中国汽车产业低碳发展需求的先进车用材料全生命周期碳足迹计算分析软件、算法、模型及数据库等。 四是开放命题。包括但并不限于新能源乘用车或商用车的车身典型零部件,即乘员舱结构件、外覆盖件、底盘件等;三电壳体系统,即动力电池上盖、箱体及电机壳体等;以及底盘件、轮毂等的整体轻量化解决方案,包括产品设计方案、技术实施方案、测试报告、后续可能实现的实物样件等;围绕命题范围,由项目团队自行选择选择零部件或者总成进行参赛,并提供相应零部件或总成的模型和设计要求,最后完成的整体解决方案由专家评委进行打分。

电动化打造新技术

汽车产业变革中,电动化是重要一环,也是产业变革所带来的重要机遇。新能源汽车电动化已然成为全球不可逆转的发展趋势,发展先进电驱动技术对于我国新能源汽车的节能减排和提升竞争力具有重大意义。

为推动先进电驱动相关创新技术的产业化加速和发展,国创中心联合厦门市政府共建厦门国创中心先进电驱动技术创新中心,并举办主题为“关键技术自主可控,构建先进电驱动创新生态”的首届新能源汽车技术(先进电驱动)创新拉力赛。

国创中心围绕专业技术领域与行业关注的核心关键技术和技术痛点,通过举办新能源汽车技术创新拉力赛,聚集行业专家、主流车企、产业资本、创新项目和团队,梳理产业痛点并提出命题方案,遴选优秀项目和团队进行技术转化与加速。截止目前,创新拉力赛已完成了燃料电池、轻量化两届赛事举办,通过创新拉力赛共计搜寻行业技术项目近400个、最终筛选入围25个项目,成功孵化8家企业,并使企业升值11亿元。新能源汽车技术(先进电驱动)创新拉力赛命题内容包括三个方面。

首先,指定式命题。题目为“未来车规级碳化硅(SiC)功率模块封装先进技术路线”,内容是深入研究SiC功率芯片的特性,充分发挥SiC功率模块的优势,从SiC机理研究、芯片特性、封装集成和封装测试等方面综合考虑,结合电驱动系统集成技术,探索先进封装形式,提高新能源汽车的综合性能。着重研究几个问题,像如何最大限度发挥SiC功率半导体的优势,提高新能源汽车的综合性能?如何结合车用电驱系统进行SiC功率模块的封装形式设计和集成优化?针对SiC功率模块内MOSFET与肖特基二极管的芯片选型以及布局结构,如何考虑针对电驱动应用场合进行优化?未来车规级SiC功率模块的封装形式和最优性能是什么?

其次,开放式命题。根据六个命题方向选择参赛赛道。

一是车规级功率芯片封装及模块集成技术。包括硅基IGBT新型封装技术,包括封装材料、封装工艺、集成封装技术及车载应用集成技术等。SiC基MOSFET(以及SBD)先进封装技术包括平面和沟槽MOSFET技术、芯片筛选和分组封装技术、并联均流技术、芯片连接和布局技术、新型绑线和无绑线技术、新型封装结构、模块并联SiC-SBD技术、双面冷却结构、纳米银烧结技术等新型工艺研究及车载应用集成等。功率模块高温集成封装包括新型高温封装连接材料、新型冷却方式及系统、新型冷却液、新型封装基板材料、新型高温灌封材料及车载应用集成技术等。

二是车规芯片开发及应用技术。包括车规级主控芯片(如单片机或DSP等)开发及应用技术包括芯片封装工艺、评测方法和应用技术;接口配置、开发环境和软件集成技术等。其它车规级芯片开发及应用技术包括车规级驱动、电源、通信、隔离、运放等芯片的封装工艺、评测方法及应用技术。

三是先进电机系统设计控制与开发技术。包括电机设计开发包括扁线/成型绕组电机、高性能高速电机、少稀土/无稀土电机、轮毂电机及其他电机等技术,高性能核心零部件,超级铜等先进材料、制造工艺及回收利用等。电机控制器开发包括新型拓扑结构设计、门极驱动器设计、先进集成技术、集成电驱的V2G充放电技术、可靠性设计、电磁兼容设计、高效热管理技术、高性能核心部件等。先进控制技术涉及超高速电机控制、高效控制理论、转矩脉动抑制技术、新型电机及控制技术、可靠弱磁及回馈制动技术、EMC抑制、新型控制架构、故障预测与健康管理(PHM)等方向。

四是传动与总成集成技术及相关部件。包括高集成度电驱动、分布式电驱动关键技术、系统最优化设计与系统集成,动力耦合机构、电驱动桥、两挡/多挡变速器、高速大速比减速器、动力系统热能利用和管理等总成及高性能核心零部件,先进材料及制造工艺等。

五是先进仿真和测试技术。包括先进仿真包括强度、模态、可编程数字控制、控制系统、电磁、NVH、流体、热、多物理场耦合、可靠性与寿命预测及系统仿真等,以及相应仿真工具。先进测试包括芯片、模块、电机系统、电驱动总成及其关键零部件的关键参数识别、在线/云端测试、故障诊断、加速老化等;新型传感器及其应用技术。

六是面向新型应用场景的先进电驱动技术。包括动力域控制、智能充电、无线充电、线控底盘等新能源汽车应用技术,以及应用于船舶、轨道交通、飞行器、工程机械、农业机械、家居集成、能量路由与管理等非新能源汽车场景的电驱动技术。交付成果可以是新型场景应用方案,同时应以仿真模型、样机、运营模式报告、控制算法说明、代码、发明专利等辅助证明材料以验证方案的先进性与可行性。以方案的技术先进性、前瞻性、可行性及应用前景等为考核指标。

再者,自由式命题。题目由参赛团队根据参赛项目内容自行拟定。包括属于电驱动技术领域或相关交叉领域,但在前述指定式和开放式命题中未能涵盖的技术方向,包括但不限于大数据、数字孪生、云端管理、边缘计算、智能交通和装备制造等方向。具体应用领域和技术内容不做限制。

产业化推动新发展

目前,新材料、新技术、新工艺的大量应用及产业化,对新能源汽车发展起到了重要的推动作用。

此次赛事,国创中心联合行业专家共同出具新能源汽车电驱动技术命题,面向行业征集技术解决方案,经过项目征集阶段及三轮技术评审阶段,包括方案初评、专家网评、专家会评及相关方案整理等阶段,最终选取优质技术解决方案给予大赛荣誉、资金支持、产业资源、产业落地及政策等支持,并通过6个月及以上的加速期,具体加速期将基于入围项目交付物调整,助力其技术方案进行样件制备,实现产业化成果转化。

一是在大赛荣誉及资金支持方面,参赛获奖企业将获得国创中心拉力赛组委会颁发的获奖证书及奖杯;并获得汽车、创投、能源等领域媒体的广泛传播。

二是产业资源深度对接方面,在企业选拔、示范项目实施及成果放大的过程中,大企业和产业资本将持续性参与对接与沟通,评估优胜项目的产业化、企业间商务合作、产业投资等事宜。

三是政府产业创新政策支持方面,优胜项目未来如在本地注册落地,则国创中心将积极协调地方政府向其配套引进人才、税收等更多相关政策与补贴支持。

四是拉力赛合作协议方面,对于最终通过现场评审的项目,国创中心将与之签署《创新拉力赛之合作协议》,约定样机交付物、交付时间、知识产权共享、支持资金等条款,同时根据项目公司自身情况还可对优先投资权、技术优先合作权、股权投资、资源对接等事宜进行约定。

五是纳入国创中心孵化体系,对于与国创中心签署《创新拉力赛之合作协议》的优胜项目,国创中心将其视为纳入孵化体系,其最终交付样机将列入国创中心产品展示厅,且合作孵化期内国创中心将为其积极对接产业资源,亦可优先参与国创中心举办的相关活动。

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[责任编辑:赵卓然]
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