文/潘慧 吳幸雷

[導語]

比亞迪股份有限公司（比亞迪汽車工業(yè)有限公司母公司）（以下簡稱“比亞迪”）成立于1995年2月，總部位于廣東省深圳市，業(yè)務布局涵蓋汽車、軌道交通、新能源和電子四大產(chǎn)業(yè)，并在這些領域發(fā)揮著舉足輕重的作用，從能源的獲取、存儲，再到應用，全方位構(gòu)建零排放的新能源整體解決方案。比亞迪是香港和深圳上市公司，營業(yè)額和總市值均超過千億元。在今年廣東省科技創(chuàng)新大會上，比亞迪“高端純電動乘用車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目榮獲2021年度廣東省科技進步獎特等獎。

自主創(chuàng)新 勇摘2021年度廣東科技進步獎特等獎

《廣東科技》：恭喜比亞迪“高端純電動乘用車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目榮獲2021年度廣東省科技進步獎特等獎。請介紹一下你們此次獲獎項目及其科研團隊的基本情況。

比亞迪：謝謝！一直以來，比亞迪肩負高度的社會責任感和歷史使命感，構(gòu)建“電動車治污，云巴治堵”綠色大交通體系，助力實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標。比亞迪堅持自主創(chuàng)新，掌握電池、電機、電控及芯片等新能源車全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)，在2008年推出了全球首款量產(chǎn)插電式雙模電動車，拉開全球新能源車變革的序幕；在2010年提出全球首個公共交通電動化解決方案，該方案后來上升為國家戰(zhàn)略，已形成全球共識；在2020年推出刀片電池，解決市場最關(guān)心的安全痛點；在2021年發(fā)布DM-i超級混動技術(shù)，加速新能源車對燃油車的替代。2021年，比亞迪交付汽車74萬輛，其中交付新能源車60.4萬輛，同比增長220%，連續(xù)9年國內(nèi)排名第一；2022年1～6月，累計銷售新能源汽車64.3萬輛。比亞迪新能源車運營足跡已遍及全球六大洲、70多個國家和地區(qū)、超過400個城市。

今年4月，比亞迪“高端純電動乘用車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目榮獲2021年度廣東省科技進步獎特等獎。該項目以比亞迪在高端純電動乘用車動力系統(tǒng)領域的技術(shù)突破作為創(chuàng)新成果，主要創(chuàng)新點包括“三明治”結(jié)構(gòu)高安全無模組刀片電池系統(tǒng)、大功率低損耗SiC模塊控制器設計制造技術(shù)、充驅(qū)一體高電壓深度集成架構(gòu)。

該項目研發(fā)團隊于2003年開始新能源汽車相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，是我國最早一批進行電動車驅(qū)動系統(tǒng)、電池系統(tǒng)及功率半導體的研發(fā)團隊。團隊從國內(nèi)外知名高校吸納了一批碩士、博士專業(yè)人才，組建成芯片、電池、驅(qū)動總成創(chuàng)新研究隊伍，人員學科背景以車輛工程為主，同時吸納了機械工程、電子電氣工程、計算機、儀器、材料等領域的優(yōu)秀人才。經(jīng)過不斷努力，人才隊伍建設取得了長足發(fā)展，建立了一支專業(yè)年齡和專業(yè)結(jié)構(gòu)合理、研發(fā)能力一流的技術(shù)人員隊伍，一支以學術(shù)帶頭人和優(yōu)秀中青年技術(shù)骨干為主的研究梯隊已經(jīng)形成。

突破關(guān)鍵技術(shù) 占領高端純電動乘用車產(chǎn)業(yè)制高點

《廣東科技》：貴司科研團隊當初為何選擇此項技術(shù)作為課題的研究方向？該項目的創(chuàng)新思路，主要內(nèi)容、解決的難點問題（創(chuàng)新點）及意義是什么、取得了哪些重要科研成果？

比亞迪：我國已成為全球最大的汽車產(chǎn)銷國，汽車產(chǎn)業(yè)從高速增長進入高質(zhì)量發(fā)展新階段，需要進一步夯實產(chǎn)業(yè)基礎，沖擊高端市場，真正實現(xiàn)從汽車大國到汽車強國的轉(zhuǎn)變。高端乘用車技術(shù)復雜，綜合性能領先，是技術(shù)發(fā)展風向標，更是產(chǎn)業(yè)制高點，占領高端乘用車市場是汽車產(chǎn)業(yè)由大變強的重要標志。在傳統(tǒng)燃油車領域，外資品牌擁有雄厚的核心技術(shù)積累，打造了一系列極具競爭力的高端乘用車產(chǎn)品。我國汽車產(chǎn)業(yè)起步較晚，核心技術(shù)缺失，高端化產(chǎn)品的持續(xù)性和規(guī)模一直難以突破，高端市場長期被國外壟斷。在電動車領域，我國已取得先發(fā)優(yōu)勢，汽車電動化為實現(xiàn)汽車強國戰(zhàn)略提供了重大機遇，亟須抓住產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略窗口期，自主掌握電動汽車核心技術(shù)，占領高端純電動乘用車產(chǎn)業(yè)制高點。

“高端純電動乘用車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目在此背景下應運而生，并獲得三大重大技術(shù)突破：

第一，創(chuàng)建“三明治”結(jié)構(gòu)高安全無模組刀片電池系統(tǒng)。發(fā)明超長電芯高精度模腔涂布、基于彎缸支座的輥壓變形控制等技術(shù)，首次實現(xiàn)超大長寬比刀片電池的創(chuàng)新設計和高速高精度制造，刀片電池極芯體積利用率提升到98%；研制了以超長刀片電芯陣列為骨架、高絕緣高熱阻結(jié)構(gòu)膠直接粘連電芯與托盤的“三明治”結(jié)構(gòu)動力電池系統(tǒng)，實現(xiàn)電芯到整包無模組直接集成，系統(tǒng)體積能量密度達240Wh/L（特斯拉電池系統(tǒng)為206Wh/L），電池包直接碰撞不起火爆炸，徹底解決動力電池熱失控痛點。該技術(shù)已應用在比亞迪全系乘用車上。

第二，創(chuàng)建大功率低損耗SiC模塊控制器設計制造技術(shù)。發(fā)明多組分納米銀膏新型燒結(jié)材料和多致密層低形變復合活性基板，突破大電流密度SiC芯片可靠散熱封裝難題；創(chuàng)新全橋復用RC尖峰抑制電路，攻克SiC快速開關(guān)引起的尖峰電壓抑制難題；發(fā)明融合死區(qū)補償、動態(tài)轉(zhuǎn)子位置補償、轉(zhuǎn)子形態(tài)補償、磁鏈補償?shù)榷嘁蜃訁f(xié)同補償控制技術(shù)，實現(xiàn)電機在高功率工況下的精準穩(wěn)定控制；開發(fā)出全球首款量產(chǎn)車規(guī)級SiC驅(qū)動模塊控制器，打破國外功率芯片封裝制造“卡脖子”難題，引領行業(yè)第三代半導體規(guī)?；瘧?，SiC驅(qū)動總成功率密度達2.1kW/L，總成綜合效率達89%。

第三，創(chuàng)建充驅(qū)一體高電壓深度集成架構(gòu)。首創(chuàng)充電和驅(qū)動一體的高性能高電壓系統(tǒng)深度集成架構(gòu)，攻克高電壓架構(gòu)充放電性能協(xié)同提升難題。研制出高電壓電機、電控、電動壓縮機等核心部件，自主構(gòu)建高端純電動乘用車高電壓平臺設計制造體系；創(chuàng)新提出了電驅(qū)動系統(tǒng)功率器件和電機繞組復用構(gòu)建升壓電路的技術(shù)路線，發(fā)明驅(qū)動與升壓充電一體化拓撲結(jié)構(gòu)，突破了高電壓車型在低電壓充電樁快速補能的難題；發(fā)明零扭矩升壓充電控制算法，實現(xiàn)升壓充電工況下零扭矩精確控制。開發(fā)的深度集成架構(gòu)可實現(xiàn)最大充電功率超300kW（特斯拉的最大充電功率為250kW）。

該項目獲得授權(quán)發(fā)明專利79項，實用新型專利43項，主導制定了我國首個電動汽車安全強制國家標準等14項國家標準，代表中國主導制定了全球第一個電動汽車安全技術(shù)法規(guī)。項目成果經(jīng)專家組鑒定：“整體處于國際先進水平，刀片動力電池和充電驅(qū)動一體集成架構(gòu)技術(shù)處于國際領先水平”。

項目突破高端純電動汽車安全、續(xù)航、動力協(xié)同提升難題，打造出漢、唐等系列化高端純電動車型，中大型轎車漢已成為我國20萬元級別以上唯一單月銷量連續(xù)過萬輛的自主車型。項目成果實現(xiàn)對豐田等國外一流品牌的技術(shù)輸出和產(chǎn)品配套。近三年，比亞迪直接經(jīng)濟效益超千億元，強力支撐我省在全國新能源汽車發(fā)展領域的引領地位，助力廣東省打造世界級新能源汽車產(chǎn)業(yè)高地。

《廣東科技》：項目成果的應用情況及產(chǎn)生的效應如何？

比亞迪：“高端純電動乘用車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目研究成果于2018年被比亞迪純電動乘用車搭載并陸續(xù)上市，產(chǎn)品歷經(jīng)市場考驗，市場反饋產(chǎn)品性能優(yōu)異、穩(wěn)定性高，得到用戶肯定。

社會效益方面，一是自主可控，掌握電動汽車全套關(guān)鍵核心技術(shù)。項目構(gòu)建了從材料、部件、系統(tǒng)、控制到整車集成的全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)設計制造能力，涵蓋動力電池、電控功率器件、驅(qū)動電機等新能源汽車關(guān)鍵核心系統(tǒng)，具備既能設計出來也能制造出來的能力，確保我省高端電動汽車產(chǎn)業(yè)自主可控。

二是協(xié)同創(chuàng)新，樹立高端純電動汽車技術(shù)標桿。依托項目成果打造出漢、唐等系列化高端純電動乘用車，其中高端轎車漢續(xù)航里程超600km，百公里加速3.9s，百公里能耗12.8kW·h，從0到100%充電時間僅60min，成為首款榮獲CNCAP 和中保研“雙優(yōu)安全認證”的新能源轎車，樹立了高端純電動汽車技術(shù)標桿。

三是成果應用，助力我省打造世界級產(chǎn)業(yè)高地。高端轎車漢上市以來月銷量連續(xù)破萬輛，近一年累計銷量超10萬輛。在漢、唐等高端產(chǎn)品帶動下，比亞迪從今年6月開始連續(xù)獲得國內(nèi)單月新能源汽車銷量冠軍，成為首個進入新能源汽車百萬輛俱樂部的中國品牌，助力廣東省打造世界級新能源汽車產(chǎn)業(yè)高地。

四是定標立準，保障電動汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。項目完成單位主導制定了我國首個電動汽車安全強制標準等14項國家標準，參與了電動汽車動力系統(tǒng)全部國標的制定，支撐我國建立了完善的電動汽車標準體系；作為組長單位，代表中國主導制定了全球第一個電動汽車安全技術(shù)法規(guī)。

五是成果共享，共同推動汽車產(chǎn)業(yè)電動化變革。項目打造的高端純電動乘用車技術(shù)水平達到國際一流水平，吸引了豐田等品牌成立合資公司，購買項目成果產(chǎn)品用于其旗下高端電動汽車，打破了我國汽車核心技術(shù)長期跟隨國外的局面，推動汽車產(chǎn)業(yè)電動化變革。

攻堅克難 持續(xù)攻關(guān)促創(chuàng)新

《廣東科技》：請介紹貴司科研團隊在項目研發(fā)過程中遇到了哪些困難，是如何克服的？

比亞迪：我們的科研團隊在項目研發(fā)過程中面臨的難題主要有以下三方面：

首先，高端車長續(xù)航需要提升電池能量密度，但高能量密度三元電池安全性差，高安全磷酸鐵鋰電池在傳統(tǒng)成組結(jié)構(gòu)下系統(tǒng)能量密度低，因此要實現(xiàn)高安全要求下的長續(xù)航極為困難。

其次，與傳統(tǒng)Si基材料相比，SiC功率器件具有電流密度大、損耗低的優(yōu)勢，但大電流密度下的芯片可靠冷卻、高開關(guān)速度下電壓電流尖峰抑制難題制約SiC功率器件產(chǎn)業(yè)化應用。

再次，高電壓設計是提升整車動力性能、降低損耗的有效手段，但存在高電壓平臺在低電壓充電樁的適應性問題，獨立的升壓充電裝置系統(tǒng)冗余，成本高昂。

電池技術(shù)是電動汽車的能量來源，對于汽車來說，長續(xù)航和安全都是基本要求，高能量密度與高安全需求極為矛盾。從2002年開始研發(fā)磷酸鐵鋰動力電池，2005年首款動力電池量產(chǎn)，2008年首次搭載車型應用，十余年的堅持和積累，讓我們具備進行電池領域重大技術(shù)創(chuàng)新的基礎能力。

針對傳統(tǒng)電池尺寸設計空間利用率低，限制續(xù)航提升，傳統(tǒng)電芯、模組、整包三層結(jié)構(gòu)成組效率低，無法充分利用整包空間等一系列問題，項目提出了超大長寬比電池技術(shù)路線，發(fā)明了均流模腔涂布結(jié)構(gòu)和基于彎缸原理的支座修正輥壓結(jié)構(gòu)，解決了超長電芯帶來的極片涂布和輥壓均勻控制難題，實現(xiàn)超寬極片的均勻涂布和輥壓，開發(fā)出最大寬度達1200mm、電池極芯體積利用率提升到98%的超大長寬比刀片電芯；發(fā)明了無模組高度集成的“三明治”動力電池結(jié)構(gòu)，以超長刀片電芯陣列為骨架，創(chuàng)新高絕緣高熱阻結(jié)構(gòu)膠將電芯與上蓋、底板直接粘連，整包空間利用率大幅提升，電池體積能量密度達240Wh/L。同時，在電池安全設計上，我們也取得了突破。通過添加無機非金屬材料提供雙重高壓絕緣設計，內(nèi)層耐高溫涂層加外層云母，突破傳統(tǒng)有機材料包覆的高壓銅、鋁排設計，保證極端情況下絕緣有效。

通過大量的材料、工藝和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，我們成功開發(fā)兼具高安全、長壽命、高能量密度、高性價比的刀片電池，可輕松應對針刺、擠壓、爐溫、過充（僅冒煙）等極端工況試驗。

《廣東科技》：貴司科研團隊還開展了哪些相關(guān)研究？

比亞迪自主構(gòu)建高端純電動全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)設計制造能力

比亞迪榮獲2021年度廣東省科技進步獎特等獎證書

比亞迪：高速、高效、高密度、低噪音、高性價比是純電動汽車驅(qū)動總成的重點發(fā)展方向，我們科研團隊在此方面主要研究內(nèi)容如下：第三代寬禁帶半導體器件基礎材料與設計技術(shù)、功率模塊高效冷卻與封裝、無源器件技術(shù)、相關(guān)傳感、控制和通信用集成電路等技術(shù)和工藝；開發(fā)高比功率、高效驅(qū)動電機設計與工藝技術(shù)，研究基于電磁材料多域服役特性、多物理場協(xié)同正向設計，電磁部件物理底層建模分析，以及大數(shù)據(jù)自動優(yōu)化算法；控制器主控芯片、軟件開發(fā)與測試技術(shù)，新型控制算法效率提升技術(shù)，電機控制器功能失效保護新技術(shù)等。

建言獻策 助力建設更高水平科技創(chuàng)新強省

《廣東科技》：貴司認為近些年廣東省創(chuàng)新政策、環(huán)境和機制，對企業(yè)科技創(chuàng)新起到了怎樣的作用？對廣東省實現(xiàn)科技自立自強，進一步加快建設更高水平科技創(chuàng)新強省有何意見和建議？

比亞迪：廣東深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，扎實推進粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心和科技創(chuàng)新強省建設，強化企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主體地位，不斷完善以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系。

近年來，廣東省、深圳市積極鼓勵企業(yè)加強關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”問題攻關(guān)，提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)核心競爭力，在5G、芯片與軟件、新能源汽車等領域啟動一批重大攻關(guān)項目，推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺建設，促進企業(yè)、高等院校、科研院所組建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，科技創(chuàng)新對經(jīng)濟社會發(fā)展的支撐和引領作用日益增強。比亞迪積極參與省、市重大專項項目，承擔工程創(chuàng)新中心和重點實驗室建設，與來粵設立科研機構(gòu)的國內(nèi)高水平相關(guān)院校聯(lián)合共建重點實驗室、技術(shù)創(chuàng)新中心等創(chuàng)新平臺，比亞迪的技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)品水平得到了大幅提升。

但是，比亞迪的科技創(chuàng)新工作仍然面臨一些困難和挑戰(zhàn)，希望得到省市政府部門的支持。一是加快標準化體系建設。標準是自主創(chuàng)新的技術(shù)基礎、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的依據(jù)，引導著產(chǎn)業(yè)升級方向。建議我省開展新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車標準體系研究，支持企業(yè)加快制訂新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵零部件生產(chǎn)和應用標準，并將相關(guān)企業(yè)標準和產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟標準上升為地方標準。二是加強科技人才引進。以健全的激勵機制引進人才、留住人才，為科技創(chuàng)新人才提供基本的生活保障與獎勵；通過建設“明星高?！鄙钲谛^(qū)引進更多科研人才；適當出臺人才來粵就業(yè)定居的補貼政策，比如延續(xù)廣東省高層次人才認定政策以留住人才。三是繼續(xù)強化科技支撐保障。針對水電、道路、交通、土地等基礎性資源，通過出臺相關(guān)的優(yōu)惠政策和降低使用門檻，為企業(yè)提供充足的后勤“保障”，從而解決企業(yè)在日常經(jīng)營活動中遇到的基礎性資源問題。