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1、高超力挺车用电机系统技术方案的多元化 2011-2-17 核心提示：高超，北京中纺锐力机电有限公司董事长，国家有突出贡献的中青年专家，政 府津贴获得者，博士生导师。在谈及他本人和中纺锐力“专攻“的开关磁阻电机时，高超从 技术和市场等多个角度进行了立体的诠释。 高超，北京中纺锐力机电有限公司董事长，国家有突出贡献的中青年专家，政府津贴 获得者，博士生导师。他是一位温文尔雅的电机专家，对新能源汽车及车用电机有着深刻的理解；他是一位 专业和务实的企业家，在企业管理方面有着独到的理念。力挺车用电机系统技术方案的多元化力挺车用电机系统技术方案的多元化北京中纺锐力机电有限公司（下称中纺锐力）专注于开关磁阻
2、电机研发推广 20 多年， 目前已具备年产 3000 套车用电机系统的能力，产品在煤矿、油田、机床等行业大量推广， 处于国际先进和国内领先地位。在电动汽车迅速崛起的今天，国内外车用电机的发展现状如何？高超首先给车用电机系统的属性作了定义：车用电机系统是一种区别于其他用途电机 系统的新型细分产品，有特殊技术要求，是需要采用特殊设计、特殊材料、特殊工艺才能 做好的新产品。因此对于传统或其他种类电机系统的研究制造单位来说，搞车用电机系统 虽说不是高不可攀，也不绝非轻而易举就能做好的。目前国内外电动汽车驱动用电机系统主要采用异步电动机、永磁电动机和开关磁阻电 动机三种技术方案，每种方案均有其技术特色和
3、适合的应用场合。美国较多地采用了异步 电机方案，如著名的 Tesla 跑车。日本丰田于 20 世纪 90 年代推出的普锐斯混合动力轿车 使用了永磁电机，该车的成功使得永磁电机成为轿车电机热门方案。究竟哪种技术方案最适合电动汽车？我们可以从以下几个角度逐步分析。从电动汽车角度说，大的分类有混合动力、纯电动和燃料电池车几种，混合动力也分 为强混、中混、轻混等；车型上分有大客车、中巴车、轿车，仅仅是轿车又可以分为不同 级别；从档次上分有豪华车、中级车、低档车和经济型车。如此之多的车型对电机系统必 然有不同的要求。从技术方案比较上说，如果说电动汽车对其主要技术要求有十项，三种电机系统基本 各占据几个第
4、一，综合得分差距并不很大。即使某方案具备一定缺点，也完全可以通过技 术改进来弥补。从技术完善和产业发展角度看，电动汽车从成熟到推广要经过一个很长的过程，目前 电动汽车和车用电机系统的很多技术经济问题根本没有暴露或尚未充分暴露出来，如特定 条件下的安全问题、售后保养体系完善问题、生产过程的特殊制约等，采取何种电机能最 大限度地避免上述问题尚需认真研究。因此，高超认为在目前的情况下断言某种车用电机系统具备明显优势，甚至最适合电 动汽车太过武断，他同时建议整车企业“与其在选择技术方案上下功夫，倒不如更多关注电 机系统生产企业的生产能力、产品质量和售后服务能力“。对于不可回避的与永磁方案直接相关的稀土
5、资源问题，高超给出了自己的看法。新能 源汽车对电机数量的需求恐怕高于其他所有工业电机的总和，如果采用永磁电机一种方案 为所有电动汽车配套，稀土供应远远不够。我国虽然是稀土资源大国，但在稀土十二五规划中，已明确年开采量增加不超过 10%，对比电动汽车十二五规划中的年增加数量，稀土资源能否满足需要显而易见。稀土供 应不足会首先反映在价格上，价格每一至两年翻一番（目前实际高于这个速度）就会使该 方案竞争力大大下降。从这个角度说，最好的解决办法还是按照需要采取多元化的技术方 案，尽量减少稀土资源需求。稀土资源十分匮乏的日本，已在技术方案多元化方面带了好头，东京理科大学为普锐 斯混合动力轿车研制出与现在
6、使用的永磁电机相同体积相同重量的开关磁阻电机，其系统 效率和输出能力等重要指标达到或超过原永磁电机。关于开关磁阻电机系统的评价关于开关磁阻电机系统的评价力挺车用电机方案多元化发展，是高超作为一名学者、专家的看法，但作为一位企业 家，他必须要有自己明确的立场，因为这与企业未来发展息息相关。作为中国开关磁阻电机“第一人“，高超从事了二十多年的开关磁阻电机研发和生产工 作，如今又是企业的掌舵人，他对开关磁阻电机的“偏好“是显而易见的，对开关磁阻电机 的感情也是难以割舍的。在谈及他本人和中纺锐力“专攻“的开关磁阻电机时，高超从技术和市场等多个角度进 行了立体的诠释。开关磁阻电机系统的结构和原理决定了其
7、具有结构简单、工作可靠和成本低廉的先天 优势，而这些恰恰是汽车在产业化过程中最需要的优点。同时，开关磁阻电机拥有转速范 围宽、转子机械强度高、动态响应快、结构灵活多样等性能优势也未被业界熟知。可以说， 开关磁阻电机系统就像一个大金矿，等待人们去开发。或许纯电动汽车的一个危险尚未被人们充分认识，那就是高速路运行时，电机系统发 生故障导致车辆无法运行时造成的致命威胁。要保证电机或控制器在一相电路发生故障时 能够继续运行，实现“跛脚回家“，采用开关磁阻方案最方便解决这一问题，因为其各相电 路和磁路是完全独立的，当一相发生故障时可实现缺相运行，可做到总输出功率损失不大， 并保证一定的启动转矩。“当然，
8、结构和原理同样让开关磁阻电机具有噪音和转矩脉动较大等缺点。“高超说，“ 但业内正在积极克服这些缺点，中纺锐力也在解决这一世界性难题方面取得突破性进展，批量生产的 60KW 车用电机系统产品的噪声已由近 90dB 下降到 74dB。在减小转矩脉动方面， 已实现在 20 转/分时转矩脉动量控制在 20%，这使最近来访的德国大众汽车公司的电机专 家感到十分惊讶并对其大加赞赏。实现这些指标，使开关磁阻电机系统在混合动力、甚至 纯电动车中扩大推广奠定了良好基础。“但高超认为业内似乎对开关磁阻电机系统进行了“妖魔化“。提起开关磁阻电机系统， 很多人马上会提到噪音和转矩脉动，但再问他是否见到开关磁阻电机时，
9、十个人中会有九 个会说没见过。高超认为这种现象并不奇怪，开关磁阻电机系统相比其他类型的电机系统 本来就是发展历史短得多、在各种领域推广少得多。“欢迎大家到中纺锐力参观，那里有中国最多规格的开关磁阻电机系统，有适用不同行 业的 1-400KW 的样机和产品，有规范化运行的流水线。“高超向电动汽车界同行发出了真诚 邀请，“大家可以亲身体验所谓的噪音和转矩脉动，看其是否能满足电动汽车的要求。在产量占全球 97%的中国宣布削减稀土出口配额之后，越来越多日本、美国企业已经 开始在中国以外紧急寻找稀土资源，同时努力开发不使用稀土材料的电机作为未来电动汽 车的动力电机。前不久日本电产株式会社成功收购美国艾默
10、生公司电机业务部就是一个很 好的例子。该部下属位于英国的开关磁阻电机驱动有限公司，拥有开关磁阻电机领域近 50%的 国际专利，处于开关磁阻电机系统研发的国际领先地位。日本电产株式会社高调宣布，将 从 2012 年开始生产开关磁阻电机系统，以减少对稀土材料的依赖性，并将电动汽车应用作 为其战略发展目标领域。另外，世界著名的捷豹公司于 2010 年 9 月推出的增程式混合动力 四驱概念车，使用了两台开关磁阻电机，百公里加速达到惊人的 3.4 秒，开关磁阻电机的 性能优势得以充分发挥。产业化和研发完美结合产业化和研发完美结合对于国内车用电机系统产品同国外的差距，高超认为主要应体现在大规模产业和相关
11、的批量产品的性能价格比方面。“我们已经感受到了来自国外同行的竞争压力，作为企业我们也在积极策划应对办法， 努力让自己更强。“高超神情严肃地说，国内研制的样机，在性能指标上不一定比国外先进 水平差，但批量制造中较高的供应链成本、较高的不良成本、产品应用中的高故障率以及 高售后服务费都直接影响了产品竞争力。刚刚作为技术专家参加了十二五 863 电动汽车项目评审后，高超却认为上述问题并未 得到业内更多重视。如课题指南中虽然提到产业化目标，但评审组中却没有侧重产业化方 面的专家参加，一些同产业化有关的重要指标，如生产能力、TS16949 认证体系等在十一 五期间就明确提出，本次课题指南亦有所体现，但实
12、际评审中并没有作为产业化课题申请 单位的入选必要条件。此外，高超认为课题指南中的一些指标设置也严重落后于批量推广的实际需求，如对 电机系统等关键零部件提出的“故障间隔里程达到 1.5 万公里“，但这一指标在实践中明显 无法满足用户要求。“从电动汽车示范运行和批量推广角度出发，对关键零部件的故障间隔里程起码应达到 5-6 万公里，这是中纺锐力现阶段的目标，“高超明确说，“故障间隔里程是此类产品最高 的技术要求，需要大量技术创新和技术改进工作作为基础才能做好。“据了解，中纺锐力与东风公司在武汉市合作开展的 500 辆新能源汽车示范运行，产品 的故障间隔里程，已经从最初 7500 公里逐步增加到目前
13、的 3 万公里，远远超过 1.5 万公里 的指标。上述项目是中纺锐力在技术与产业化结合方面的经典案例之一。同时也让中纺锐 力获得了 2008 年国家科技进步二等奖，在业内树立了影响力。虽然在开关磁阻电机系统方面做了 20 多年的研发，也承担了多项国家 863 计划电动汽 车重大专项课题研究并取得了一系列科技成果“，获得了国家科技进步奖，谈到企业近几年 的发展，高超在肯定了中纺锐力在技术结合产业化方面的优势和取得的成绩，但他同时认 为，“这些小小的成绩对企业来讲远远不值得夸耀，推出用户认可的好产品才是最实在的。“据了解，中纺锐力为追求技术同产业化的结合，多年来打造了较全面的研发体系、市 场开发体
14、系、生产制造体系、质量保证体系、售后服务体系等，建立了综合全面的人才队 伍，这些都不是仅仅靠“砸钱“在短时间内“堆“起来的。他们目前已形成每年 3000 套电机系 统的生产能力，质量体系于 2008 年通过德国机构审核的 TS16949 认证体系，或许是国内第 一个通过该认证的车用电机系统制造商。“中纺锐力目前规模不大，单论某一项实力或许不比其他同行企业强，但研发结合产业 化的实力还可以“，高超谦虚地说。也难怪最近一个世界顶尖的日本汽车企业的专家在考察 了国内很多同类企业后，对中纺锐力的评价为“Top 1“。中纺锐力的产品在北京奥运会期间 15 辆混合动力客车以及武汉市 500 量混合动力客车
15、 的示范运行，都十分成功，但目前其产品推广并不够广泛，原因何在？“从对用户负责的角度出发，我们的产品与用户要求和电动汽车实际需要还有一定差距， 因此现在主要精力和首要任务应是提高改进产品上。“高超给出了这样的解释。中纺锐力锐 力每年都要为用户举办各种学习班，最近专门为电动汽车用户的使用和维修保养人员在北 京举办的学习班就是扎扎实实做好产品推广的一件基础实事。在国内电动汽车发展热潮背后，个别企业存在急功近利的现象，也有一些非市场因素 在影响产业发展，但与其它新兴产业的发展一样，最终比拼的是产品水平和企业综合实力。“国内电动汽车市场蛋糕很大，只要努力、只要准备充分，企业一定能得到相应的回报。 “高超说，“作为国家主要的车用电机研制生产单位，中纺锐力目前更应苦练内功，平平凡 凡做企业，扎扎实实做产品。“采访过程中，高超虽没有过多提及他和中纺锐力在发展过程中的艰辛困苦，但在这位 专家型企业家内心深处，企业发展的每一段过程都足以让他倍感兴奋，每一个瞬间都值得 他珍藏记忆。正是这种历经风雨后的淡定和释然，内心深处的平凡与平静，让高超对产业理解有了自己独到的看法，也让中纺锐力 20 年来在平凡中走出了一条不凡路，我们对北京 中纺锐力的未来同样应该报有期待。
