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張卓然，EVS34程序委員會委員，EVS34“高效電機(jī)系統(tǒng)”分會場主席

由世界電動車協(xié)會、亞太電動車協(xié)會和中國電工技術(shù)學(xué)會共同主辦的、以“奔向智慧電動出行”為主題的“第三十四屆世界電動車大會暨展覽會（EVS34）”將于2021年6月25—28日在南京舉行，屆時來自世界各地政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)和精英們都將齊聚一堂，共同探討純電動、混合動力車和燃料電池汽車及核心零部件領(lǐng)域的前瞻性政策、先進(jìn)技術(shù)、杰出市場成就及創(chuàng)新發(fā)展趨勢等。

張卓然，南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、副院長，江蘇省新能源發(fā)電與電能變換重點實驗室副主任。國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才。主持國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金、江蘇省杰出青年基金等項目；發(fā)表學(xué)術(shù)論文180余篇，獲2項國際會議最佳論文獎，出版專著2部；獲江蘇省科學(xué)技術(shù)一等獎、國家技術(shù)發(fā)明二等獎和中國航空學(xué)會青年科技獎等。

在節(jié)能、綠色低碳、科技日益革新的時代潮流下，電動汽車技術(shù)迅速發(fā)展，并成為當(dāng)前全球汽車行業(yè)的研究熱點。伴隨著充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的逐步完善、電池技術(shù)的進(jìn)步、續(xù)航里程的增加、充電時間的縮短，以及相關(guān)政策的鼓勵引導(dǎo)，電動汽車產(chǎn)業(yè)已邁入發(fā)展新階段。但隨之而來的還有很多問題亟待解決，如核心關(guān)鍵技術(shù)的突破、前沿技術(shù)的創(chuàng)新、產(chǎn)品制造的革新等。

EVS34程序委員會委員、南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院教授張卓然認(rèn)為，在電動汽車持續(xù)突破革新的進(jìn)程中，其發(fā)展始終離不開高性能動力部件特別是電機(jī)系統(tǒng)的支撐。

EVS34工作組：作為EVS34程序委員會委員、EVS34“高效電機(jī)系統(tǒng)”分會場主席，您對于2021年在中國舉行的EVS34有著怎樣的期待？

張卓然：EVS作為全球規(guī)模最大的電動汽車盛會，引領(lǐng)著電動汽車技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級的“風(fēng)向標(biāo)”，也是電動汽車領(lǐng)域?qū)W術(shù)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)市場充分融合和合作交流的國際平臺。電動汽車是一種節(jié)能環(huán)保的綠色交通工具，可大大減少尾氣排放，大力推動電動汽車的發(fā)展是實現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)的重要途徑。

2021年EVS34選擇在中國舉辦，充分表明了我國在電動汽車領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和市場潛力獲得了全球的關(guān)注。EVS34將為電動汽車工業(yè)界及學(xué)術(shù)界的國內(nèi)外同行架起交流溝通的“橋梁”，為國內(nèi)外電動汽車領(lǐng)域的前沿技術(shù)搭建良好的展示平臺，并推動電動汽車行業(yè)的長足進(jìn)步與發(fā)展。

作為電力驅(qū)動領(lǐng)域的科技工作者，我相信EVS34將為廣大科研工作者提供了良好的學(xué)習(xí)交流機(jī)會。電動汽車的發(fā)展離不開高性能動力部件特別是電機(jī)系統(tǒng)的支撐。當(dāng)前，電力電子變換器激勵下電機(jī)系統(tǒng)運行原理不斷變化，新型電機(jī)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計、控制與集成呈現(xiàn)典型的多學(xué)科交叉特征，其發(fā)展更是日新月異。與華中科技大學(xué)曲榮海教授一起作為EVS34“高效電機(jī)系統(tǒng)”分會場主席，期待各位專家學(xué)者和行業(yè)同仁共襄盛舉，共同探討電動汽車新型高效能電機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展與趨勢。

EVS34工作組：驅(qū)動系統(tǒng)作為電動汽車的控制核心之一，將電驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行多合一集成（即將OBC、DC/DC、逆變器、PDU等進(jìn)行深度融合），將是潛力巨大的研究方向，請問多合一集成關(guān)鍵難題主要包含哪些？

張卓然：電驅(qū)動系統(tǒng)集成在提高系統(tǒng)可靠性的同時，還能進(jìn)一步降低成本、節(jié)省空間，是未來電動汽車動力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。在多合一集成方面，個人認(rèn)為其關(guān)鍵難題主要在于高效的一體化冷卻散熱方法、緊湊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計、多系統(tǒng)的聯(lián)動控制以及EMC問題。

在將OBC、DC/DC、逆變器、PDU等進(jìn)行深度融合后，系統(tǒng)組件單元勢必較多，且DC/DC、DC/AC環(huán)節(jié)存在較大的電磁干擾，各組件之間相互影響，因此對EMC的處理會變得更為棘手。此外，由于主功率部分多采用水冷方式，DC/DC、OBC和PDU又大多采用風(fēng)冷方式，系統(tǒng)集成后的熱管理問題也將變得更加復(fù)雜。因此，為保證系統(tǒng)可靠穩(wěn)定工作，多組件之間狀態(tài)的交互和內(nèi)部控制邏輯則需更富層次性。

從另一角度看，多合一集成后單體部件故障的可維護(hù)性也需要慎重考慮，模塊化設(shè)計在批量應(yīng)用的意義將會得到進(jìn)一步凸顯。在集成方式上，混動車輛或分布式車輛中除了MCU、OBC、DCDC和PDU的集成外，MCU和GCU、MCU和MCU間的集成也是一個重要的研究方向。這兩者功率等級接近，從結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)計角度看，這種集成方式會大大簡化系統(tǒng)布置，提升系統(tǒng)的功率密度。

EVS34工作組：隨著電動汽車銷售量的逐年攀升，非插電混合動力、插電式混合動力、增程式電動汽車、串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)等技術(shù)路線的應(yīng)用似乎日益明確，那么未來10年混合動力汽車的發(fā)力點可能會出現(xiàn)在哪里？

張卓然：在電池技術(shù)、續(xù)航里程尚待突破，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車保有量仍居高不下的當(dāng)下，混合動力汽車有著其可持續(xù)發(fā)展的潛能。未來很長一段時期內(nèi)，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的節(jié)能將是非常重要且艱巨的任務(wù)，而混合動力是內(nèi)燃機(jī)汽車最有效的節(jié)能技術(shù)路線。

在這一過程中，雖然增程式電動汽車被認(rèn)為是過渡方案，但是在輕型特種機(jī)動車輛領(lǐng)域，基于增程發(fā)電和輪轂電機(jī)方案的分布式驅(qū)動車輛，在系統(tǒng)可靠性、動力性、噪音水平方面有著巨大優(yōu)勢，且有著重要的應(yīng)用價值。在重型特種車輛領(lǐng)域，增程發(fā)電和輪轂電機(jī)的應(yīng)用可以大大簡化傳動環(huán)節(jié)，節(jié)省車內(nèi)空間，提升系統(tǒng)可靠性，有利于整車布置。

汽車能量管理決定著整車能量的合理利用，是實現(xiàn)節(jié)能降耗的重要手段。隨著汽車的電動化和智能化發(fā)展，對電動汽車的能量管理提出了更高的要求。無論哪種混動車型，能量管理策略是決定其動力性和經(jīng)濟(jì)性的核心環(huán)節(jié)，功率流的精確檢測和快速控制是高效能量管理的基礎(chǔ)，通過先進(jìn)能量管理策略合理對電池和發(fā)電機(jī)輸出的電功率、發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械功率和電池的電功率、電制動功率和機(jī)械制動功率等進(jìn)行合理分配，才能兼顧混動系統(tǒng)效率、動力性和可靠性。

EVS34工作組：目前電動汽車市場推廣已經(jīng)取得了階段性的進(jìn)展，從電動化到信息化、智能化發(fā)展進(jìn)程中，您認(rèn)為其關(guān)鍵核心技術(shù)主要體現(xiàn)在哪些方面？

張卓然：隨著2020年11月《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖2.0》的出臺，國內(nèi)汽車行業(yè)已向著汽車智能化時代邁進(jìn)。據(jù)中信證券預(yù)計，到2025年我國智能汽車銷售規(guī)模將達(dá)700萬輛，更多科技公司將進(jìn)入電動汽車市場，傳統(tǒng)車企將加速智能化進(jìn)程。

目前，電動汽車的智能化發(fā)展過程中的關(guān)鍵技術(shù)主要有高性能高可靠的驅(qū)動系統(tǒng)解決方案，智慧感知和自動駕駛技術(shù)，分布式驅(qū)動控制技術(shù)等。在高性能高可靠的驅(qū)動系統(tǒng)方面，高效高轉(zhuǎn)矩密度液冷電機(jī)（包括新結(jié)構(gòu)原理電機(jī)，如混合勵磁電機(jī)、磁場調(diào)制電機(jī)等）和新一代寬禁帶器件控制器、高功率密度一體化動力總成是未來電驅(qū)動系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。另外，與智能駕駛相關(guān)的高性能低成本智慧感知技術(shù)也是當(dāng)前的熱點研究領(lǐng)域。

在高性能電動車中，前后雙電機(jī)驅(qū)動和輪轂電機(jī)分布式驅(qū)動方案也被越來越多地采用，針對多電機(jī)系統(tǒng)動力性和安全性的協(xié)調(diào)控制和容錯控制技術(shù)方面尚有諸多需要攻克的難題。另外，對電驅(qū)動系統(tǒng)的智能化而言，功能安全和健康管理技術(shù)也是非常值得重視的方面，這是整車安全的重要保證。

EVS34工作組：談到汽車智能化，最重要的部分就是芯片了，車規(guī)級芯片是汽車智能化必不可少的核心。近一段時期，國內(nèi)外的芯片供應(yīng)問題持續(xù)發(fā)酵，請問進(jìn)口芯片目前在整車芯片中占比如何，該情況是否會影響未來一段時期的產(chǎn)品供應(yīng)？

張卓然：《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021－2035年)》提出，到2025年新能源汽車新車銷售量達(dá)到汽車新車銷售總量的20%左右。按照這個速度，每年新能源車的復(fù)合增長率就要達(dá)到30%以上，這預(yù)示著未來汽車芯片的需求將超速增長。

在電動汽車芯片領(lǐng)域，無論是數(shù)字控制芯片還是功率器件，我國都受制于進(jìn)口芯片，尤其是在車規(guī)級器件方面仍與國外存在較大差距，采購周期甚至影響產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度，這對企業(yè)和科研院所在相關(guān)領(lǐng)域的研究和產(chǎn)品開發(fā)推廣都會產(chǎn)生較大影響。與此同時，我們也應(yīng)看到國產(chǎn)化替代有重大技術(shù)需求和龐大的市場空間。

在功率器件方面，比亞迪、中車等國產(chǎn)器件廠家正在發(fā)力，其產(chǎn)品性能及可靠性目前已具備大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用的水平。在數(shù)字化控制芯片方面，低端MCU領(lǐng)域有著較多國產(chǎn)化方案可供選擇。而在高性能DSP和FPGA芯片方面，國內(nèi)廠家仍然較少，雖然有一些概念產(chǎn)品推出，但在計算能力和可靠性方面仍需要攻關(guān)和突破。