商用汽车与工程机械新能源动力系统产业技术创新战略联盟2013年度工作总结

  摘要:2013年度,联盟按照科技部要求及联盟章程,不断发挥行业技术创新的引领和带动作用,组织召开联盟理事会2次,主持召开联盟技术委员会会议2次;积极开展创新活动,完成了科技支撑计划“通用的商用车与工程机械模块化混合动力总成”项目,联盟自筹经费项目如期开展;不断共享科技资源,组织商用车用并联式混合动力总成台架、工程机械用串联式混合动力总成台架在联盟成员单位共享。2013年,联盟任命了专职副秘书长,联盟标准化委员会及分会正式成立,大大加快了标准化工作进程,目前有各类规范12条在进行标准化讨论;积极探索知识产权共享机制,形成各类知识产权80项;不断提高创新效率,建成了国内第一个商用车和工程机械新能源动力系统高效计算机群优化设计平台;进一步完善联盟运营管理制度。以串联式混合动力推土机和并联式混合动力商用车为代表的一系列技术成果,填补了我国商用车和工程机械新能源动力系统产业化能力的空白。在2014年度,将从项目结项、完善联盟共享体系、课题申报等方面开展工作,并重点做好科技支撑计划项目后的联盟运营工作。

  一、2013年度开展的主要工作

  (一)联盟工作会议和技术交流

  商用汽车联盟自成立以来,积极推进联盟共享机制建设,定期组织联盟专家会议和技术委员会会议,不断探索多种形式的国内外技术合作及基层开发团队技术交流,为联盟工作和课题进展起到了积极的推动作用。

  1. 按照联盟章程,召开联盟理事会议两次

  1) 2013年5月31日,商用汽车联盟2013年第一次理事会在京召开。会议由联盟专家委员会主任郭孔辉院士和韩尔樑秘书长共同主持。教育部长江学者特聘教授、清华大学汽车安全与节能国家重点实验室主任欧阳明高,中国内燃机工业协会秘书长邢敏,中国工程机械工业协会秘书长苏子孟,联盟部分高校专家、企业负责人等专家理事成员参加了会议。科技部政策法规司巡视员李新男应邀出席会议并对联盟的发展提出了建议和要求。

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  图1商用汽车联盟专家委员会及理事大会合影

  2) 2013年11月2日,商用汽车联盟2013年第二次理事会在京召开。会议由韩尔樑秘书长主持,科技部有关领导、联盟专家委员会主任郭孔辉院士、副主任苏万华院士、各联盟单位主要负责人参加了会议。韩尔樑秘书长汇报了联盟工作进展情况及工作计划;科技支撑计划团队汇报了课题结项准备情况;与会专家理事就科技支撑计划课题结项,新能源相关产品与政策,联盟运行及下一步发展进行了积极讨论。科技部创新体系建设办公室汤富强处长应邀出席会议并对联盟的发展提出了建议和要求。

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  图2商用汽车联盟专家委员会及理事大会合影

  2. 主持召开学术会议,发挥行业技术创新的引领和带动作用

  1) 2013年6月28日,商用汽车联盟组织联盟单位参加“2013年全球节能与新能源汽车峰会”并召开“商用汽车新能源发展现状及应用推广会议”及商用汽车联盟技术委员会会议。会议由联盟秘书长、技术委员会韩尔樑主任主持。

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  图3 商用汽车新能源发展现状及应用推广会议现场

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图4 商用汽车2013年技术委员会会议现场

  2) 2013年7月18日,为积极学习和落实专家委员会及理事大会和技术委员会会议经验,商用汽车联盟秘书处组织部门联盟单位在上海新天国际大厦18层潍柴动力股份有限公司会议室举行课题调度和联盟工作会议。会议由韩尔樑秘书长主持。会议讨论了加强联盟工作的相关问题,决定以潍柴为牵头单位申请国家创新工程,实现联盟单位利益捆绑。会议还就如何加强新能源产业链建设,如何把科技支撑计划项目做得更好进行了讨论。

  3) 2013年9月28日,为更好的推动项目验收工作,联盟组织各参与单位在安徽定远汽车试验场进行现场工作会议,会议由韩尔樑秘书长主持,会议汇报了定远试验场试验情况并结合视频进行了现场讲解,与会专家共同对商用车用并联式混合动力系统开发课题目标完成情况进行了评估;同时结合试验视频对科技支撑计划另一子课题——推土机用串联式混合动力系统开发的试验进展情况进行了讨论。

  4) 2013年元月,组织项目关键参与者赴德国凯奥集团和林德液压公司就电动汽车控制技术进行交流。

  5) 2013年11月28日-29日,韩尔樑秘书长受邀参加中国工程机械工业协会第四届三次会员代表大会暨第十二届工程机械发展高层论坛并作“自主创新与新能源发展”主旨发言。

  (二)以技术创新为主线,积极开展创新活动,合作创新项目不断推进

  1.承担重大项目——科技支撑计划

  商用汽车联盟于2010年组织申请了国家科技支撑计划项目“通用的商用车与工程机械模块化混合动力总成(2011BAG04B00)”,总预算5.6亿,其中国拨和省财政专项经费9734万,并于2011年8月获得科技部的正式批复,标志着该项目进入到全面实施阶段。

  经过项目组15家单位两年的努力,2013年8月,并联式混合动力商用车和串联式混合动力推土机先后通过国家机动车质量监督检验中心(重庆)及国家工程机械质量监督检验中心检验,各项技术指标达到或超过项目目标要求。

  1)财务验收:

  2014年1月7日~1月15日,财务现场审计并出具审计报告;2014年2月25日,科技部条财司组织专家在北京召开财务验收评审会,两课题顺利通过财务验收。

  2)课题验收:

  2014年3月2日,联盟组织专家在潍坊召开课题验收会议,验收专家组由苏万华院士担任组长,王秉刚主任担任副组长,验收评审专家组一致通过课题验收。

  3)项目验收:

  2014年3月12日验收申请材料正式送达科技部。

  目前,项目组正在按照验收要求,进一步完善验收材料,准备科技部于2014年3月29日组织的项目验收。

  2.财政支持项目——超级电容纯电动城市客车研发与产业化

  该项目是2012年江苏省科技成果转化专项资金项目(编号:BA2012107),是联盟主导下各联盟单位广泛合作的结果。项目由联盟牵头单位潍柴控股子公司扬州亚星客车股份有限公司和联盟成员单位上海奥威科技开发有限公司共同承担。项目总投入11200万元,已投入1500万元,新增9700万元。其中省拨经费800万元,贴息200万元,地方配套400万元,银行贷款4000万元,企业自筹4300万元。

  2013年度,项目在“整车控制策略及动力系统热管理优化设计”“超级电容比容量性能提高研究”“制动能量回收效率提高研究”“AMT匹配技术的研发”“受电弓快速充电技术”等方面积极开展工作,向着打造全国最大的超级电容电动客车生产基地的目标不断迈进。

  3. 开展合作创新——联盟自筹研发经费项目

  联盟在承担国家财政支持项目的同时,根据自身发展的需要,自筹研发经费开展了一系列合作创新项目,其中,在2013年度主要进展如下:

  1)“重型柴油机车载排放测量规范和车载排放测试研究”,该项目由潍柴动力股份有限公司和北京理工大学共同承担,经费115万全部来源于自筹经费。2013年,建立了车载排放测量系统实验规范并基于规范进行了车载排放测试。

  2)“专用高性能柴油机ECU硬件系统开发及关键技术研究”,该项目由潍柴动力股份有限公司和北京交通大学共同承担,经费107万全部来源于自筹经费。2013年,该项目成功开发了具有完全自主知识产权的柴油机ECU硬件并装车验证。

  (三)共享科技资源

  2013年,联盟先后组织商用车用并联式混合动力总成台架一台(2517万元)、工程机械用串联式混合动力总成台架一台(1028万元)在联盟成员单位共享,共计1920机时。

  二、取得的重要成绩

  (一)任命了专职副秘书长,成立联盟标准化委员会及分会,发布各类规范12条

  2013年,联盟标准化工作取得重要进展,任命王慧霞为联盟副秘书长,分管标准工作;以成员企业牵头的各标准化委员会分会正式成立(见图5),共发布混合动力商用车企业规范7条,混合动力工程机械企业规范5条。为混合动力总成产业化提供了支持作用。

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  图5 新能源动力标准分会牵头和成员单位

  (二)积极探索知识产权共享机制,形成各类知识产权80项

  2013年度,联盟共申请商用汽车与工程机械新能源动力系统相关知识产权80项,其中发明专利25项,实用新型50项,外观设计专利1项,软件著作权4项;授权34项,其中授权发明专利1项,实用新型31项,软件著作权2项。

  联盟各成员单位在《联盟知识产权管理制度》范围内充分吸取各单位知识产权共享经验,对于以国家财政资金为主作牵引而开发的产业共性技术和知识产权,无偿向联盟内成员单位辐射和推广,充分体现国家战略目标和国家利益。

  (三)不断提高创新效率

  建成了国内第一个商用车和工程机械新能源动力系统高效计算机群优化设计平台,解决了工程机械和商用车课题中大规模计算问题,为联盟内部单位提供了大规模计算平台,提高了成员单位工作效率。为行业内大规模优化计算提供了可靠地解决方案。

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  图6 混合动力总成云计算平台

  图片说明:以商用车课题为例,利用该平台,在不增加硬件设备的前提下,5小时即解决了原来需300小时才能完成的计算任务——162种混合动力环卫车零部件匹配方案的优化仿真计算。

  (四)进一步完善联盟运营管理制度

  根据实际工作需要,经理事会批准,进一步完善了《商用汽车与工程机械新能源动力系统产业技术创新战略联盟组织机构工作规则》《联盟项目管理制度》《联盟差旅费管理办法(试行)》《联盟职工年度年终奖励分配办法(试行)》《联盟秘书处人事聘用管理办法(试行)》《联盟知识产权管理制度》,健全了联盟管理制度,增强了联盟执行力。

  三、在以串联式混合动力推土机和并联式混合动力商用车为代表的混合动力领域不断实现新的技术突破

  2013年,联盟在商用汽车和工程机械混合动力总成核心技术领域继续取得新的突破。以串联式混合动力推土机和并联式混合动力商用车为代表的一系列技术成果,填补了通用的商用车和工程机械新能源动力系统产业化能力的空白。体现在新能源动力产业链的产业化研发和能力,掌握了集成控制的核心技术,并填补了控制和路试析标定开发平台的空白,将优化分析设计能力提升到了国内领先和国际先进水平。更重要的是,牵头单位创建了由两百余人组成的新能源专家和多功能开发团队产业化研发体系,实现了持续的产业化创新能力。这将大大加快我国商用车和工程机械动力系统新能源技术升级和转型进程。

  (一)商用车用并联式混合动力系统开发

  开发的重型商用车/专用车用混合动力总成,节油率达到30%以上,可配套于总质量18-32吨商用车及特种车辆,填补国内重型混合动力总成空白。构建了混合动力环卫车典型城市代表工况,为行业制订混合动力特种车辆典型工况提供了理论依据和有效手段;自主开发混合动力商用车用控制系统;开发了国内首个混合动力商用车和工程机械用计算平台,为行业内大规模优化计算提供了可靠地解决方案。将大大加快我国商用车动力系统新能源技术升级和转型进程。

  1.重型商用车/专用车用混合动力总成

  WN20.300型并联式混合动力总成,具备混合动力行驶驱动及外取力PTO功能,最大功率达300kW,可配套于总质量18-32吨商用车及压缩垃圾车等多种专用车辆,填补国内重型混合动力总成空白。

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图7 重型混合动力总成WN20

  2.构建了混合动力环卫车典型城市代表工况

  提出了一种利用两阶段聚类对代表工况进行分类和提取的方法,构建了混合动力环卫车典型城市代表工况,为行业制订混合动力特种车辆典型工况提供了理论依据和有效手段。

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图8 混合动力环卫车工况

  3.混合动力商用车用控制系统

  自主开发的混合动力商用车用控制系统,对发动机、电机、AMT变速箱各部件转速、转矩及动作顺序协调控制,实现模式转换与换档等动态过程的平稳性,提高了部件及动力总成寿命。

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  图9 混合动力商用车用控制系统

  (二) 工程机械用串联式混合动力系统开发

  成功推出国内首台自主知识产权串联式混合动力推土机,该推土机采用的技术路线为国际首创、节油率较传统推土机达到20%以上。自主开发混合动力推土机控制系统,填补了国内在混合动力推土机控制方面的空白;整机结构优化,大大降低了故障率;双电机独立驱动模块,实现零半径转弯的技术突破。

  1.混合动力推土机控制系统

  通过自主开发的控制算法将发动机、发电机、电动机及超级电容系统有机协调,填补了国内在混合动力推土机控制方面的空白,对于工程机械领域混合动力系统开发具有重要的指导意义。

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  图10 混合动力推土机控制系统

  2.整机结构优化,大大降低了故障率

  Ø 串联式动力总成消除了传统结构中的高故障率部件(变矩器、变速箱以及相关的传动轴),大大降低了整机故障率;

  Ø 传动部件(从驱动电机到履带驱动轮)比相应传统机型的传动部件(从变扭器到履带驱动轮)减少60%以上,结构更为简单;装配维护更加方便。

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  图11 混合动力推土机整机结构

  3.双电机独立驱动

  突破推土机传统传动结构特点,推土机左右履带轮无机械连接,由两个驱动电机独立驱动,在国际上尚属首次;推土机零半径转弯工作模式成为现实。

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图12 双电机独立驱动模块

  四、2014年度工作设想——做好科技支撑计划项目后的联盟运营工作

  2014年的联盟工作要进一步强化国家科技项目的监督检查,做好结项准备工作;继续完善联盟技术共享体系,拓宽内部交流形式和对外宣传渠道;强化联盟课题申报工作,组织各联盟单位参与创新项目的申报。通过以上工作,夯实联盟发展基础,稳步推进联盟发展。

  (一)强化科技支撑计划项目执行监督,做好结项相关工作

  联盟承担的国家科技支撑计划项目“通用的商用车与工程机械模块化混合动力总成”已于2014年3月29日由科技部组织评审并验收通过。作为项目组织单位,联盟秘书处将按照科技部项目要求,进一步做好项目后续相关收尾工作。

  (二)继续完善联盟技术共享体系,拓宽内部交流形式和对外宣传渠道

  1. 定期组织联盟会议。召开两次专家委员会及理事会议,对联盟工作进行指导;至少召开两次技术委员会会议,通过吸取内部专家意见,推进联盟工作。同时增加基层开发团队的技术交流。

  2. 组织技术培训,鼓励和支持参加国内外技术会议和交流。

  3. 以市场为导向,各单位国内外市场及技术调研报告及时通过联盟秘书处与内部单位共享。

  4. 进一步完善联盟网站,通过网站实现技术共享。

  5. 进一步推进标准化工作,制定电机、混合动力专用AMT等控制系统的电气连接及通信标准和规范以及其他本联盟涉及的关键系统和部件的标准和规范,从规范和标准的角度加强技术共享。

  6. 拓宽内部交流形式和渠道,组织各个技术方向的讨论会。

  (三)强化联盟课题申报工作,组织各联盟单位参与创新项目的申报

  为做好科技支撑计划项目后联盟的合作,同时促进项目成果转化,计划以潍柴为牵头单位,联合关键零部件和整车厂,以产学研形式申请国家创新工程项目,主要开发通用的公交车及其他商用车用插电式及混合动力总成。为此,联盟以准备科技支撑计划结项材料为契机,召开专门工作会议调度创新项目申报工作,鼓励和推动各联盟单位参与创新项目申报。

  商用车与工程机械新能源

  动力系统产业技术创新战略联盟秘书处