杨楹:电池是电动汽车能否普及的决定因素

【编者按】2011年7月14日，2011第八届中国（长春）国际汽车博览会（长春车展）盛大开幕。7月16日，中国长春先进车辆与集成技术国际论坛成功召开。在此次论坛中，香港汽车零配件研发中心博士杨楹做了演讲。

香港汽车零配件研发中心博士杨楹

香港汽车零配件研发中心博士杨楹：大家下午好！

除了电池之外，大多数的关键组件，大多数关键技术都跟电动汽车控制系统相关，而且跟系统集成或者跟软件开发相关。如果退一步看整个全景图，我们不仅看看前面提到的电动汽车面临的挑战，如果看一下整个中国汽车行业局面，就会发现一个相似的情况，有很多的挑战都是类似的，我们看到国内所有的行业都在努力工作。所有这些困难挑战是我们所共同面临的，是我们整个行业面临的共同挑战。

下面我们看看电子控制系统都有什么构成，我们了解一下电子控制系统的组件是什么，第一是传感器。我们需要传感器帮助我们提供详细，而且我们也能够了解这个车辆目前的状态如何。我们知道在这里成本和稳定性是非常重要的。尤其通过传感器、硬件、软件，我们要了解车辆的实时情况，这样可以最大程度地降低成本，而且能够保证驾驶员的安全。对于一些车辆来说，硬件也包括驱动器，对于大多数的电子控制系统来说，绝大部分都是软件。我们知道传感器和硬件只是一个骨架而已，软件是我们整个电子控制系统获得的生命力。首先软件是从起动的过程开始的，要确保所有的组件的状态，然后我们开始手机传感器的信号，基于传感器提供的信息，做故障安全的检查和系统的保护。这能够帮助我们的软件了解汽车的状态，从这一点开始，我们可以看到的控制软件就能够做出决定，它是整个车辆的指挥中心。对于整个车辆来说，尤其对通用的电子控制系统来说，它是整个车辆的核心。

对于我们来说，为什么对于电子控制系统来说，它是我们这个也非常关键的组成部分，为什么目前它的制造开发过程中还面临着很多的困难，为什么大多数的电子控制系统都由国外的厂商供应？我这里面列出来了电子系统各个组成部分。为什么这个部分如此困难？给大家举一些例子，因为我们需要一个高精度的传感器数据，从而能够识别状态。比如说我们会有车轮速度的传感器，给我们提供一些回路和脉冲，这些回路可以是微秒级的。我们要了解我们整个的动力总成，是不是在稳定的运行，而且我们的车辆是不是偏离了车道，我们需要根据传感器的信息解答问题。我们需要了解通过这些车辆的传感器的装备，通过它所涉及的信息，通过对于这些信息的解读，它能够帮助我们了解车辆的实时状态。所以我们可以看到信息的涉及只是非常初步的阶段。

除了传感器之外，我们还需要硬件、软件对数据进行分析。这就是为什么系统识别和状态确认是如此复杂的原因。

对于电子控制系统来说，我们面临的主要挑战，就是在软件中实现智能化。对于电子控制系统来说，最困难的环节就是完成有传感器提供的原始数据到系统识别和状态判认之间的转型。我们必须要有能力判断车辆现有的运行状态，正确的判断车辆目前的运行状态，这主要是取决于可用的传感器提供的有效信息之上做出正确的判断。

下面我们看看电子控制系统的透明度。为什么软件如此复杂？对于电子控制系统来说，大家可能会说原因非常的复杂，我们有很多的变量，如果看看软件的数量就知道这些变量的数量多大了，我们有非常大的软件包，非常多的软件代码要应对，还有非常复杂的算法，还有非常复杂的逻辑工况，而且我们还需要了解车辆没有办法容纳任何的错误，0容忍错误的要求。这就涉及到一个透明度的问题。我们今天正在开发一个软件，主要是基于现有的信息基础之上研发出来的软件。有很多情况下，我们都是直接地依赖于来自于传感器的数据，间接地检查软件的算法。

所以说，如果我们遇到这样的问题的时候，该会出现怎样的情况呢？我这里给大家介绍六个不同的情况，假设你如果没有一个透明的机制，就会发现很多的问题，你没有办法找到软件具体哪一个位置出了问题。第二，基于你的初步的研究可能有10个可能性。另外一个情况，软件的设计是非常不错的特性都有了，但是对于测试的工程师来说，他没有看到这些属性，因为他没有支持这些属性的数据文件。这些情况都是可能的。我们作为软件工程师来讲，应该做什么？我们是非常紧张地等着这些问题出现吗？还是说我们等着这些难以预料的事情自己跳出来？特别是你作为软件的工程师很长的一段时间里面，甚至永远地需要给工程学提供更多的解释。

简单来讲，我这里会给大家列出一些关键的要点。首先透明度是非常关键的，特别在设计，以及验证一些复杂的电子控制系统的时候。软件工程师不应该再找到一些问题，特别是电控系统问题的根源的时候按照困惑。如果有这样的一个数据文件，它捕捉的一些信息，包括问题之前之后的情况如果能够获得的话，你就不会那么困惑了。这也会给我们的汽车产品带来竞争实力上的影响。

为了使得它能够更加透明，比如说对于我们这个电控的平台，电控的设施，应该建立这样一个开发平台。首先我们的软件也是在这个平台建设过程中必须的，使得工程师和其他的工作人员能够检测。在每一个回环当中，都可以在车辆的电控系统的任何一次执行中实现。我们一旦建立了这样一个平台，软件工程师将会找到一个最短的路径，这个路径在软件和捕捉这些问题的数据之间。

软件和控制战略，对于电控系统来讲，产品通过多年的知识和经验的积累而带来的。但是对于知识的积累过程是由平台的发展所支持的。之所以在电控系统和我们的质量、和产品之间产生一个差距，最关键的因素是缺少对于一些不可见的流程，比如说开发平台建立的注意力。

我们在这些不可见流程的时候缺乏重视，比如说对一个公司，我们这里也有很多的观众来自于一些公司，你们最关键的资产不光是产品和属性，我想最关键的问题是创新性的流程，它可以帮助你改进产品的质量。这将会帮助公司在技术角度保持领先，并且能够在竞争中超越竞争对手。

我们再把话题引回到电动汽车领域。我们看到中国政府在中国建立电动汽车市场方面做了很大的努力。现在我们也知道电动汽车暂时没有办法给汽车公司带来收益，我们还是等着这个神奇的时刻，我们等待着电池价格降到一个合理的数值。我给大家提出的建议是150美元/千瓦时，或者简单地讲，差不多在1瓦特小时1块人民币。这样公司就可以通过造电动汽车盈利。到时候电动汽车将会在整个的汽车市场上有竞争力。这种时刻什么时候会到来？我们需要在建立这些电动控制系统方面能够有真正的改进，不然的话这个市场没有办法在我们自己的手中。现在的中国市场，很多公司在关键领域都做了努力，如果我们不去注意同样的领域，那么可能同样的事情还是会重演。

下面我们跳入第二个部分。在研发中心里面，我工作的这个机构，我们看一下BMS，电池管理控制战略。我这里首先跟大家分享的是我们过去几年所做的工作。2008年到2009年在BMS这个角度，我们也是与上海交通大学进行了合作。另外还跟香港工业技术大学进行合作，另外我们也是通过SOC计算为基础的仿真来实现的。我们也是希望在BMS模块方面能够实现24个电池模式。去年我们又从日本进行了兼容互试，我们把我们的机车电池性能进行了改进。在2008年、2009年我们还与中山大学进行了合作，我们有一个项目叫做新一代的电动汽车平台。2009年、2010年我们也与深圳高级技术学院进行了合作，开发一个HEV的项目。在快速充电站方面我们与中山大学进行了合作，建立了第一台10千瓦的快速充电站。在这个充电站里面，我们也是自身定义了充电的协议，也就是说这个控制器方面我们进行了自身标准的定义，在第二个项目中我们刚刚完成，建立了一个20千瓦的快速充电站，实际上不光是这个充电站。这个充电站甚至可以与日本的系统进行对比，它还可以适合慢速充电，充电范围在400伏左右。这是现在最好的充电站，也有很好的支付系统，可以用香港的八通卡进行支付。

下面，给大家分享一下我们现在做的一些工作，以及我们未来的一些计划。

这张幻灯片，我想大家可能已经见过了，列出了八条关于电动汽车行业里面的重要点。我们对这个情况进行了一些评估，我们首先看到前四个还暂时没有一个更好的计划。但我们也是做出了一个决定，在一些关键的部件方面，比如说ETS还有快速充电站是与我们的合作伙伴合作的。充电站关键的部分是用户界面和未来的服务问题，充电站将会在未来进行细分，一些公司也需要重新进入市场。我们现在还做得不是非常的好。在这些背后，我们的专家的支持，我们需要在系统集成方面做更多的努力。这是EV的动力总成结构，我们可以在这个方框表格当中，看到这个是充电站，这个部分是能源供给，第二个BMS系统，关于能源的储存，下一步BAC可以解决能源的管理问题，所以这三个方框加在一起，就组成了系统的本身。这样我们就可以在把它是用在一些高电压的情况下，现在这个系统还是在低电压的情况下，但是我们在硬件软件各个方面都投入了很多的专家支持。对于第一个充电站，之前我已经给大家介绍过了，但是这里我们做了一些工作的目标。我们现在做的工作，未来要做的工作，首先我们要建立一个开发平台，未来能够实现全面的、透明的监管。并且我们也进行了外部的测试和分析，比如说BMS、电池包等等，基于现在的快速充电站基础之上，另外我们不光往前看，还往后看。我们同时需要把BMS进行不同角度的分析，我们要建立一个仿真的测试场，这样也会给我们带来一个工作的能力。

第四点，通过充电站，基于我们现在的中国标准基础之上，进行充电站仿真测试城的建立，我们还需要在测试方面获得认证，并且确认充电站的特性，以及对于标准的适应。下一步是关于BMS系统，我们需要建立一个测试流程，评估电池性能和质量方面的一些属性。并且我们需要在设计和制作电池包系统方面开发我们的技术，还有我们需要找到对于热管理的技术解决方案，还有关于安全性方面的保护。我们也是希望能够提供稳定的软件，以及更高质量的电池。建立开发的流程，支持软件结构和软件环境，能够非常好地转移到最终的产品中，基于在市场上的一些微处理器。

这里是几个要点，关于VIC的，车辆系统控制。这是我们在研发中心的一些关键的战略，我们是关注能源的传递，能源的储存，还有能源管理，特别是针对电动汽车技术开发方面，我们也希望建立一个流程开发，关于软件开发以及硬件结构设计方面的知识平台。我们也将进一步改进我们在使用先进技术工具方面的流程，促进设计和执行复杂电控系统的技术。这里是一个路线图，把所有我们能够看到的研发中心的工作在这里总结了一下。

另外我们还建立了一些充电站，从这一点上我们也希望把它应用到最终的产品中。

今年年初香港创新与技术委员会，也是通过了两项研发项目，也是我们提出的。其中一个是关于电动汽车动力总成平台，与车辆系统控制，建立一个VIC控制一个电动的动力平台。另外我们还集成了一个电动机车的电池包系统，包括120个电池模块，还有热管理能力。2012年4月份两个项目将会完成。我们也是有很多的研发方面的关键收获。我这里会把这些幻灯片都跳过。

这张幻灯片上介绍了我们的BMS系统。还有我们刚刚与香港政府签署了协议，进行项目的开发。

最后项目的目标，从能源传递、能源储藏、能源管理方面为电力控制系统提供开发平台。并且能够完成系统开发的透明度，实现完整的不同模块之间的通讯，并且能够为产品的开发测试验证建立一个产品的平台，能够实现电动汽车快速充电，BMS和VSC系统的时下。并且能够将车辆层面的仿真能力，还有电动软件，还有控制系统的能力结合在一起，进行更好的EV管理的测试能力。

谢谢大家！

提问：你们做了很多关于电动车电动系统的工作，你在演讲里面也说了电动系统的挑战是在软件和硬件系统，包括信号的处理。可能这里面也是为什么拖延很多电动车推向市场的关键因素。问一下杨博士，咱们电动车也好，传统车也好，推出标准都是为了保证系统更加可靠。我不知道你们公司研究的这个东西，应用到这些技术没有？应用到了之后有什么大的挑战？把这些技术推向市场最大的挑战在哪里？

杨楹：这是一个很好的问题。主要的目的是为了减少不必要重复的工作，尤其在硬件上，硬件做完了以后，如果有不同的软件加上去，你可以用不变的硬件对付万变的软件环境。这和我们今天讨论的问题稍有不同，今天讨论的是一个开发环境。我也许有一天能够解决一个硬件对付所有的OEM，只是软件不同。如果没有开发环境出了错还是找不到原因。如果有了一个错，不能在20分钟、30分钟之内给出问题解答，拖了一个星期，即使解答了，也没有任何的意义。所以，在工程上必须找到一种办法，有了错马上发现问题。这个过程是你知识积累的过程，有了这样的积累不怕出错，出错越多越好，只要不在生产过程中出错，不在用户那里出现问题。

提问：你们的公司定位如何？

杨楹：我们这个公司是由香港政府以及其他的研发中心五年前成立的。大家知道香港在金融、贸易、服务、旅游方面非常著名，五年前香港政府做了一个研究，大家仍然觉得产业是我们的经济中非常重要的一部分，当时这个调查问卷非常长，主要有五大选项包括研发中心，后来就成立了我们的研发中心。我们的中完全由香港政府出资，是一个非盈利机构，旨在帮助行业，不能够追求任何的利润，我们当然同时得到了香港政府在技术创新和资金方面的支持。

提问：电动车相对于传统车最大的劣势是什么？电动车和传统车相比，操控性、舒适性有什么不一样？

杨楹：第一问题，对我们来说电动车最大的挑战是电池。当然对外国公司来说，我2011年得到信息，GE和日产都在生产他们自己的电动汽车了，不能赚钱，因为电池太贵了，但是同时我们也关注电池的质量问题。我们很怀疑未来的五年中车辆在电池上出现什么问题，怎么解决？对于很多的外国公司来说，即便他们现在还会有未来电池更新提升的空间，对外国公司来说，最大的问题就是电动电池。对我们来说，不仅是电动汽车方面的问题，电子控制系统也是一个问题，甚至传统汽车系统中电动控制也是有很多的难题需要解决。

第二点，我觉得对电动汽车来说，它真的是开拓了一个全新的局面。我们知道电动汽车领域里面存在着无限的潜力。我觉得我们需要等待看看发展的趋势如何，我们需要更加的耐心。

谢谢！