独有“高铁”基因的中车电动 未来不可限量（二）

方得网 舒慕虞

尽管中车电动是“含着金汤匙长大”，但其要成为中国中车集团除轨道交通外的另一张“金色名片”，不可能光靠出身，而是要在市场上掌握技术话语权，淬炼出国际一流的竞争力。

技术淬炼竞争力

新能源客车区别于传统燃油车的关键是电池、电机、电控三大核心零部件。其中主要执行机构是电驱动系统，用于完成踏板监测及响应、车辆速度控制、能量回馈等控制任务。电驱动系统技术性能的优劣直接影响着新能源客车的使用效果。

在10多年的发展历程中，中车电动作为国内最早的纯电驱动系统供应商，不断强化电驱动核心技术，形成了从IGBT元器件到驱动电机、电池管理系统等关键零部件以及动力系统平台和整车制造的全产业链，在电动客车动力驱动行业配套量排名第一，掌握了技术话语权。

 

1. 历经5次迭代，华丽转身

成长十余年，中车电动发挥出高铁基因的优势，不断推进技术升级与产品更迭，在电驱动系统行业开创出多个“第一”。

中车电动早在2002年就开始研发新能源汽车动力系统，涉及电机、电控、动力系统集成、电动整车集成、电动整车试验与运营管理等全纵深技术领域，是国内节能与新能源汽车“三纵三横”研发布局中的重要成员，是公认的主力军。

十余年来，随着经验的不断积累和技术的持续创新，中车电动电驱动系统实现了全面升级和进化。第一代产品批量化生产后，已成功应用于2008年北京奥运会专用纯电动大巴，中车电动成为国内最早的交流纯电驱动系统供应商，标志着我国新能源电驱动系统正式迈入规模化生产阶段；从第四代开始，中车电动改变设计语言，控制总成原本的分立式结构被集成后的箱体结构所代替，整体重量减轻30%，能耗降低50%；到第五代产品研发出来后，中车电动已具备竞争世界第一梯队的实力。

时至今日，中车电动自主研发的电驱动系统，历经五次迭代华丽转身，美其名曰——“T”动力。

什么是“T”动力？

“T”动力包括控制总成、传动总成、储能总成、车联网平台。T“动力”的最大亮点是其控制总成。它体重不到35公斤，体积是同类控制总成的一半，宽度仅为A2打印纸大小，是一款国内体积最小、集成度最高、最可靠的控制总成。该款控制总成主要由八块功能单元构成，经过深度集成后，体积和重量均较同类产品下降一半，分别为0.05立方米和35千克。T“动力”的控制总成相较于前几代，瞬间功率大、调速范围宽，转矩密度大，可满足新能源客车在不同路况下的瞬间启动和加减速需求，还能帮助车辆爬上40度的陡坡；体积小、质量轻，便于安装拆卸，易于维护保养……特别值得一提的是，这款控制总成能够不受极热、极寒、深水等环境影响，始终保持高水准在线。经实验测试和实践验证，T“动力”可在65℃高温环境下持续运行96h，-40℃低温环境下连续工作48h，温/湿度交替变化下带载运行144h。

截至目前，中车电动已申请专利近500项，主持和参与制定国家及行业标准30项，获国家及省部级科技进步奖7项，在电机驱动系统产品批量应用时间及产业规模方面均居国内前列。

2. “超能心脏”领先行业

中车电动之所以能掌握技术话语权，还在于其拥有一颗“超能心脏”——基于自主IGBT研发的第五代纯电驱动系统平台T“动力”，这奠定了其竞争全球纯电动客车第一梯队的实力基础。

T“动力”之所以这么强大，与其高铁基因有关。T“动力”控制总成装有“高铁芯”——IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管芯片)。所谓IGBT，就是能源变换与传输的核心器件，又被称为现代功率变流装置的“心脏”。虽然只是一块小小的芯片，它却对能源效率和产品的性能起着至关重要的影响。在新能源汽车中，IGBT作为电机驱动系统的核心功率器件，能够“神奇”地将电能自由转化，既可使直流逆变为交流驱动电机，又可在制动时将电机交流转化为直流，回收电能，最终使整车运行效率更高，性能更优。

 

除了影响整车的能源效率外，IGBT还是电机驱动部分最核心的元件。IGBT约占电机驱动系统成本的一半，而电机驱动系统占整车成本的15-20%，也就是说IGBT占到了整车成本的7-10%，是除电池之外成本第二高的元件。

不过，IGBT作为电动汽车变流核心控制单元器件，其技术长期被国外巨头所垄断，国内IGBT模块产品基本依赖进口，核心技术的缺失导致“中国制造”受制于人。直到2011年，中车株洲所建成了国内首条8英寸IGBT芯片及模块生产线，才从根本上改变了关键器件受制于人的行业局面。

受益于母公司的技术分享，中车电动以中车株洲所自主化IGBT投产为突破口，进一步打通了元器件IGBT、电机控制器关键部件、系统集成的全产业链，形成了自主研发、生产、检验的完善管理体系，自主化水平直指国际领先，实现了由“技术跟随”到“技术引领”的跨越，以技术淬炼出强大的市场竞争力。

3. 未来“心脏”将更强

尽管IGBT功能十分强大，但中车电动并未止步于IGBT，目前正在向更超能的“黑科技”发起挑战。

2018年，由中车电动牵头承担的国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项“宽禁带半导体电机控制器开发和产业化”项目已正式启动。该项目的推进将为新能源汽车带来一场新的革命，促使我国新能源汽车技术水平大大提升，并实现“弯道超车”，赶超国际水平。

这项技术为何具有如此强大功能？

 

据了解，当前车用电机控制器主要应用的是以传统硅基材料为主的IGBT，受材料限制，硅基器件特性已接近极限；而宽禁带半导体碳化硅（SiC）功率器件可以同时实现“高耐压”“低导通电阻”“高频”三个特性，从而使整个系统功率密度、效率再度得到提升，代表了未来的发展方向。

也就是说，基于SiC材料的电机控制器就像一个更加“超能”的心脏，在这个“超能心脏”的控制下，车辆的可靠性、动力性以及运行效率等将获得革命性提升。正因为能够达到如此“超能”功效，美国、日本、欧洲等发达国家和地区都在积极推进SiC器件技术应用等相关研发。

作为未来发展方向，该项目的研发是实现新能源汽车“弯道超车”的重要途径。在国内，国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项“宽禁带半导体电机控制器开发和产业化”项目也已启动。该项目由中车电动牵头，联合清华大学、华中科大、哈工大等16家高校院所及上下游企业，形成产学研用团队进行攻关。按照计划，该项目将于2020年12月实施完成，将开发出2种芯片、两种等级的SiC功率模块，各项性能指标均将超过世界目前水平的30%。

随着该项目的推进，中车电动的新能源客车技术水平也将获得突破性提升。在该项目的带动下，未来，以中车电动为代表的新能源客车企业必将在国际舞台上扮演更重要角色，以更强大的实力和技术水平助力全球新能源客车发展。

从精益生产到智能制造

中车电动从2007年起采用的生产管理流程，就是按照中国中车的精益管理体系建立起来的，也即高铁标准；此后又从精益生产模式过渡到智能制造，再发展到绿色化工厂。

1. 以智能制造为目标

2007年公司成立之初，中车电动临时用的是中车株洲所老制造中心的厂房，没有高端设备，也没有先进工装，30多名员工在不到2000平米的厂房内开始了首批整车的生产。2007年10月20日，首批四个产品型号客车下线；2008年5月，占地面积285亩的新基地一期工程建成投产，中车电动具备了年产2000辆新能源客车整车的制造能力。

当产品技术与市场的逐步成熟后，中车电动整车销售量开始大幅增长，其产能不足的问题逐渐凸显。从2008年起，中车电动全面导入精益生产和大数据生产管理，企业智能制造不断升级。

 

第一步，先为“智能工厂”打下坚实基础。2009年至2011年，中车电动独创工位制节拍化流水线生产方式，完成精益流水线的规划。2012年至2013年，中车电动基于MES(制造企业生产过程执行管理系统)信息化的成功应用，紧密结合精益管理思想建设数字化精益工厂，面向车间班组和工位，将精益管理思想贯彻到经营的每个角落。同年，其“电动汽车数字化精益制造管理体系构建”项目获得湖南省企业管理现代化创新成果一等奖。

第二步，全面建立“智能工厂”。2014年，中车电动总投资3亿元的二期项目全线投产，以全流程精益建设为主线，围绕效益、效率指标体系，通过持续改善，实现了QCD目标的全面达成，成功晋级为原中国南车精益二级车间。当年，整车电泳生产线成功投产，加上二期工程中其他关键工艺能力的提升，使中车电动整车制造工艺水平从客车行业第三梯队进入到第一梯队。至此，中车电动具备了年产10000辆新能源客车整车和50000套动力系统的能力，跻身国内“新能源公交车万台产能俱乐部”，其智能制造工厂雏形初步建立。

中车电动的“智能工厂”，也得到了国家官方高度认可。2015年，工信部发布《关于开展2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》中，中车电动的“新能源客车智能化工厂”项目成功入选，成为本次入选的94家公司(研究机构)近百个项目中唯一的专业研发制造新能源客车的企业。

2. 高智能化生产模式

既然被国家认定为“智能工厂”，在中车电动生产车间，其智能化程度无疑高得令人惊叹。在中车电动电泳车间，一辆电动汽车的车身骨架经吊装运往其中，半个小时不到，整车底漆就涂装完毕，全程不需要工作人员手动参与；在总装车间，装配工人在技术操作过程中遇到难题，打开生产线旁边的MES管理系统，将问题输入后不到5分钟，负责技术的工程师便传来了解决方案；在试验检测中心，可以模拟产品的各种应用环境，电机、整车的各项性能、参数一一“跃然纸上”。

这个“智能工厂”如此智能，离不开中车电动的MES精益生产管理系统。其车间的每个工位上都有一台终端设备，这些终端就是被称为智能制造最后一公里的MES精益生产管理系统。每台设备都与执行系统相连，数据则成为了每台设备之间相互联系的纽带。通过终端设备，MES系统快速达成车间基层的数据收集和公司高层的决策下达，以实时、准确的数据在高层、技术人员与一线员工之间搭起一座动态信息桥梁。

通过MES精益生产管理系统，中车电动建立起工位制节拍化流水线生产方式。在“节拍化”生产流程中，一个很复杂造车的过程分解成一个个简单的工位任务，让比较复杂的输入（需求）变为比较简单的输出（操作），实现“一个工位一个节拍”的有序生产，并运用智能反馈保证每一道工序的质量。

基于一系列智能化生产设备，中车电动的生产线产值目标达成率为100%，产能提高5倍。如今，中车电动的全生产周期大大缩短，从原来的34天缩短到21天，日均产量也从之前的20辆提升到30余辆，为大批量订单提供了有力支撑。

3. 业内首个“绿色工厂”

对于中车电动而言，仅仅是一座智能工厂还远远不够。作为国内领先的新能源汽车研发和制造企业，中车电动还要践行节能环保的社会责任，本着绿色制造、低碳运营的理念,朝着国家级绿色工厂的目标推进。

2016年10月，中车电动投资500多万元的“能源•环保•安全”实时在线监测系统（简称：三位一体系统）正式上线运营，实现了对全公司能源消耗、污染排放、设备运行的全天候、无盲区实时监控，并可自动进行数据采集分析、过程监控预警等。据了解，这种智能化的“能源•环保•安全”监测系统在业内还是首家，是中车电动打造智能化工厂和绿色工厂的重要举措。

在节能方面，该系统可对水、电、燃气的能源购入、使用、设备终端等全过程进行监控和分析，从而为管理人员提升能源管理效率提供数据支持，最终有效提高能源利用率，降低综合能耗。

在环保方面，该系统上线后，对废水、废气排放数据进行在线监测。内置的传感器每隔5-10分钟就会对废水废气取样监测一次，并将分析结果反映到系统上。污染物指标一旦超标，系统便会发出警报，从而有效减少污染物排放，进一步保证排放物的达标。

在安全方面，该系统既可对生产现场的危险因子状况进行实时监测，又可对管理人员的巡检执行情况进行监督。人员巡检时，必须在巡检场地进行指纹打卡，一旦漏检，系统便会报警。这样一来，既能保证管理人员巡检到位，在其监督下，员工也能进一步规范操作标准。

在中车电动董事长申宇翔看来，“企业作为法人，是社区的一份子，尽社会责任是企业经营的本分。作为新能源汽车制造企业，中车电动更应该做企业公民的典范。”