广西汽车新四化重点实验室2023年度工作年报

广西汽车新四化重点实验室 发布时间: 2024-05-24

一、研究工作与成果水平

(一)实验室最新研究进展,省部级及以上项目(基金)的申报、执行情况,研究成果的水平和影响

实验室目前承担省部级科研项目12项,其中,2项目为2022年立项,9项为2023年度新增立项,1项于2023年结题。项目总经费达6615万元。在电动化、智能化、网联化和共享化方面取得了一定研究进展。

在电动化方面,基于超百万用户场景,以架构为核心,深度研究三电核心技术,已完成:(1)开发高性能高集成电池系统,从电芯到电池,建立了一套远超国标的安全设计体系和产品认证体系,从电芯内部结构、固液界面和材料体系等方面进行优化设计,确保了电芯不短路、不泄露、不析锂、不起火,极大提升了电芯的本征安全。电池系统层面上,独创多功能一体化结构技术(MUST-Multifunctional Unitized Structure Technology),将高强度、高集成、热管理多功能合一,在相同结构材料用量的基础下,能有效提升结构强度60%以上,同时,兼顾了全生命周期的电池安全,打破高集成与可维护不可兼得的矛盾,相比于行业同级产品可节约>90%的维护成本。研发的新一代端云智能电池管理系统,具备毫伏毫秒级的采样与控制精度,相比同级产品提升50%,且能做到全天候、全生命周期秒级电池安全巡检。(2)开发高性能高效率电驱系统研究新一代发卡式(Hair-pin)扁线绕组、低损耗硅钢片、高性能功率砖、智能变频抑制噪声、主动谐波注入等先进关键技术,实现高性能、高效率、高可靠性的集成扁线电驱开发,最高效率≥97.5%,系统效率85%以上区间占比大于85%,功率密度≥5.5kW/kg,开发3款标准化的定转子平台覆盖20kW至150kW电驱性能,实现产业链规模化,降低制造成本。(3)开发第二代高功率密度充配电系统2.0技术方案,为未来两年充配电系统跨平台车型规模化应用提前储备,形成了自主模块化、标准化充配电模块解耦技术发展路线,同时基于磁集成技术和功率器件规格优化,减小功率电路模块尺寸,大幅提高充配电系统2.0功率密度,能效达到行业领先,综合成本降低至少10%以上,降本增效效果显著。

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              高性能高集成电池系统        高性能高效率电驱系统       高功率密度充配电系统

在智能化方面,开发集感知、决策和执行能力于一体的智能驾驶系统,采用全球首发800万像素惯导双目视觉技术,融合鸟瞰视图(BEV-Bird's Eye View)感知技术及开放空间决策规划技术(OSP-Open Space Planning),具备高速智能领航辅助、智能行车辅助、智能泊车辅助和循迹倒车辅助四大核心功能。行业首创覆盖全国的“无图”高速智能领航辅助实现高速、城区快速路、高架等主干道场景的高效出行;多达12项功能的全域速智能行车辅助;全场景的智能泊车辅助覆盖全国99%停车场景。

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智能行车辅助场景

在网联化方面,研发架构化、自主化、积木式的车载网联配置(LingOS)2.0系统,系统从硬件底层到内核、硬件抽象层、系统框架层、应用程序层深入研究。实现系统内模块分离(软硬件模块化、车机I/O标准化)、系统与车型分离(车型接口标准化)、系统与屏分离(显示屏系列化)、系统软硬分离(硬件抽象规范化以匹配关联系统)。研究基于大模型的智能服务,打造高可靠的语音服务助手,唤醒率高达98%,达到了同级最优;能进行20s内的连续对话,地图、切歌、风量、温度等常用功能免唤醒。并给予基础版和扩展板的形态,前瞻性研究可进化的柔性硬件系统架构,实现芯片和PCB板积木式配置。

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架构化、自主化、积木式的LingOS2.0系统

开发4G 远程通信终端(Tbox-Telematics Box)平台的架构,研究Tbox和网关分离,实现自主开发能力提升。建立了1套集4G/蓝牙/以太网/CAN/USB等多种通信技术于一体的柔性车联网通信架构;开发了车载通信模块TBOX架构产品,硬件积木式配置,满足不同车型配置需求;助力远程监控、蓝牙钥匙、远程控制、OTA、座舱在线娱乐等多种车联网功能的快速实现,2023年始已在7款车型上搭载应用。

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Tbox硬件结构


在共享化方面,研究多场景下车端云端协同作用机制,探索车端云端数据信息交互与功能分配方式,开发车端分布式智能计算引擎,建立车云互动智能协同架构,形成端云协同智能管理系统,优化电池管理系统(BMS-Battery Management System)控制策略,提高电池安全性和寿命。搭建新能源汽车大数据平台,通过搭建高效率、高精度的数据采集和计算平台,进一步整合机器学习算法模型,不断挖掘、推算和沉淀用户用车场景库,促进目标用户群体实际使用场景和新能源汽车底盘、三电等核心零部件设计标准的匹配,综合用户工况和零部件设计裕度,实现可靠性、结构冗余和经济性的最佳平衡。截至2023年12月,已完成新能源汽车大数据平台的一期优化,平台有效数据总量达1PB;增强了数据数据采集端的采集灵活度和健壮性,可实现数据采集频率和字段的动态调整,为满足不同用户、不同场景、不同车型、不同策略的个性化采集提供了平台基础。

基于用户大数据建立高效的汽车用户场景库,分析时间平均缩短20%;并且支持整车软件标定优化,实现混合动力汽车标准模式油耗下降0.5L/100km;优化整车试验规范,实现质量和成本的平衡,实现试验总体时间缩短20%。

2023年,实验室共申请专利33件,其中发明专利30件、实用新型专利3件,获得授权专利25项,其中发明专利21项、实用新型专利4件,发布标准52篇;发表论文42篇;获得科技奖项8项。成果“运载车体复杂薄壁结构高强韧智能电阻点焊工艺及装备系统”、“微小型电动车安全与节能关键技术研究与应用”分别获中国机械工业科学技术奖技术发明奖一等奖、进步奖二等奖。

(二)实验室承担的重要项目、重大研究成果典型案例

成果一:发布技术品牌——神炼电池

神炼电池兼具6大关键技术,超安全高强度箱体设计,应用全新辊压生产工艺箱体结构强度提升20% ,结合整车进行横纵梁设计,优化安全传力路径,提升碰撞安全性能将单点受力快速分散到整个MUST结构件;MUST多功能一体化结构技术,实现同材料用量下,结构强度提升60%以上;全场景全气候热管理系统,2C到4C充电倍率 ,实现充电5min ,续航200km,全温度采集、恒温调控,加热效率提高10%;标准化神炼电芯,首创“问顶技术”高安全体系和结构设计,确保了电芯不短路、不泄露、不析锂、不起火并且通过了持续高温加热、针刺、火烧等严苛测试;热扩展阻断防火墙,电芯三面防护,阻断超90%的电芯热失控传递;端云智能电池管理系统搭载共享化最新研究成果具有实时智能诊断、故障长时精准提前预警等智慧服务,实现240余项电池安全监管策略,80余项故障预警服务,且电池健康寿命监测精度≤3%。技术成果已应用于依托单位上汽通用五菱全新架构平台五菱星光车型。

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神炼电池爆炸图

成果二:发布技术品牌——灵犀混动

开发新一代混动驱动系统,其中电驱动部分采用最新开发出的高性能高效率电驱系统,应用发卡式(Hair-pin)高效扁线油冷技术、高性能低损耗硅钢片技术,槽满率提升15%,可使电机最高效率达到 96.8%。发动机部分采用创新式进排气道、高压缩比、阿特金森循环、低压冷却废气再循环(EGR)、全可变排量机油泵、低摩擦活塞组件等新技术,发动机的最高热效率达到43.2%;混动变速箱部分应用全球首创的电磁式DHT传动系统,实现0.1S急速响应,可适应平原、高原、坡度、平路、山路等工况。技术成果已应用于依托单位上汽通用五菱全新架构平台五菱星光车型。

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灵犀混动系统示意图

成果三:发布技术品牌——灵犀智驾

灵犀智驾标准版是和大疆车载共同联合开发的首个实现双目摄像头为主传感器方案,是国内首家以国产人工智能(AI)芯片及单目摄像头为传感器的智能驾驶辅助系统,打破了国外供应商长期垄 断的地位,实现0到1的突破;具有行业首家落地无高精地图的高速领航驾驶和记忆领航驾驶,运用道路拓扑能力及全场景开放空间决策规划(OSP)技术,实时在线构建局部高精地图、一次学习即可建立记忆领航路线和城区路口左右转等多项功能,单条路线最长100km。已搭载在依托单位上汽通用五菱凯捷混动铂金版、宝骏悦也等车型。

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灵犀智驾示意图

成果四:燃料电池汽车集成关键技术突破

基于上汽通用五菱第三代全功率架构车型,综合分析前代车型的不足与调试过程中遇到的各种技术难题,在2023年补充研究燃料电池动力系统的变载响应能力与整车能量流效率,以及设计匹配不同工况下的动力电池-燃料电池系统的热管理控制策略。从系统性思维出发,进行通用性控制策略设计,模型搭建,性能仿真,精细化标定测试等闭环试验,使整车动力性,经济性,环境适应性达到较高水平,实现自治区燃料电池乘用车技术突破。该工作得到广西重点研发计划(AB22362)项目资助。

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燃料电池汽车整车测试

(三)实验室研究平台构建情况

实验室已拥有面向行业的集研发、试验、制造、信息管理、培训于一体的三大研究平台,以下为各研发平台的情况:

电动化研究平台:已拥有电机、电池、电控、高压零部件、整车等测试设备,可同时满足新能源汽车三电及关键零部件产品测试及开发需求;2023年,联合欧阳明高院士工作站(四川新能源汽车创新中心)共创新能源创新飞地,基于新能源创新飞地,搭建智慧能源管理平台:面向未来动力电动化、控制智能化、使用低碳化、产品生态化的发展趋势,针对核心技术进行攻关突破。  

智驾网联研究平台,拥有5G示范道路、高级驾驶辅助系统(ADAS -Advanced Driving Assistance System)智能测试道路、操控路、环境模拟区等功能模块,包含62种贴近用户场景的特种路面,可支持开展智能驾驶系统测试;拥有CAN网络、HIL等测试设备,可支持完成关键控制器信号级网络自动化测试。

大数据中心,含有5个微模块,可容纳132个机柜。可以有效汇集用户、车辆及其全生态交互产生的所有数据,利用人工智能技术及最新大数据算法实时分析用户的使用习惯及爱好。

二、队伍建设与人才培养

(一)实验室队伍的基本情况

实验室现有学术委员会成员9人,固定成员47人,常驻研发人员1500余人。实验室现有:国务院政府特殊津贴4人,全国五一劳动奖章3人,全国劳动模范2人,全国青年岗位能手1人,中国汽车工业杰出人物4人、广西劳动模范2人、广西八桂楷模1人、广西五一劳动奖章6人、广西“十百千”人才4人、广西优秀专家4人、广西青年科技杰出贡献奖1人、广西青年科技奖3人、广西青年“五四”奖章1人、广西创新争先奖2人、广西最美科技工作者1人、广西卓越工程师2人、广西企业“创新达人”6人。

(二)实验室队伍建设和人才培养的措施与取得的成效

实验室长期与上海交通大学、湖南大学、武汉理工大学等开展在职研究生及在职博士的培养计划,2023年培养在读博士18人、在读硕士49人。开展“多梯度人才培养模式”,对新员工、专业技术人员、管理人员、特聘人员等不同层级人员分别开展对应的培养。针对专业技术人员进行重新梳理能级标准,明确研发人员专业技术水平与能力提升的方向。

(三)本年度引进和培养的优秀人才典型案例

依托广西汽车新四化重点实验室,发挥“广西汽车人才小高地”的平台优势,2023年引进人工智能、软件、大数据、5G/车联网、自动驾驶等领域新兴技术人才160人,培养职业领导人总经理1人。

1、吕俊成,实验室成员,2024年晋升为上汽通用五菱总经理,2023年获得广西五一劳动奖章,广西区第十批优秀专家等荣誉称号。

2、刘昌业,实验室成员,2024年晋升为上汽通用五菱技术中心总经理,2023年获得广西八桂楷模、广西最美科技工作者等荣誉称号。

3、何逸波,实验室副主任,2023年获得“柳州市政府特殊津贴-管理”。

4、邵杰,实验室成员,2023年获得上海市东方英才计划。

三、开放交流与运行管理

(一)实验室相关规章制度建设情况

实验室严格按照《广西壮族自治区重点实验室建设与运行管理办法》进行运行和管理,编制并完善重点实验室安全管理、人员管理、项目管理等多份实验室管理体系文件,规范实验室的运行和安全管理。

(二)实验室开展学术委员会活动情况

实验室于2023年7月开展第三次学术委员会会议,会议围绕广西汽车新四化重点实验室年中总结及下半年工作方向展开讨论,最后形成一致意见并记录在会议纪要内。

(三)开放课题及执行情况

课题名称:基于用户场景的新能源车能量流研究及应用

该课题目标是在用户场景下,使新能源车型的全年续航达成率提升10%,达到行业中上水平。课题研究期限为2年,研究内容总共分为四大板块,分别为用户驾驶行为模型搭建、空调能量流研究、低压电器能量流研究和驾驶工况能量流研究。现已完成用户工况驾驶行为模型搭建,利用大数据的海量用户数据及AI能力为新车型研发赋能,如下图所示即为利用新能源汽车用户大数据进行清洗和挖掘构建的驾驶行为模型,该模型可以解决新能源汽车与车主实际油耗存在较大差异、项目周期长、路试难度大等痛点问题。

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驾驶行为模型

目前,已完成了用户工况识别实车标定,以用户工况驾驶行为模型为基础,设计能耗优化策略完成智能能量回收模式方案决策。下一阶段将进行空调控制策略研究和低压电器控制策略研究。

(四)参与国际重大研究计划、学术会议、国际合作情况

2023年10月,实验室参加了第三届中国-东盟标准化合作论坛。来自东盟秘书处、马来西亚、印尼、泰国、柬埔寨等8个东盟国家代表与国家市场监督管理总局、中国标准化研究院、中国汽车技术研究中心有限公司、上汽通用五菱等机关、企业代表出席了此次峰会。实验室成员吕俊成在论坛上发表主题演讲。

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            论坛现场                                 成员吕俊成在论坛上发表主题演讲

2023年10月,实验室成员吕俊成及技术专家参加了中国—东盟绿色车辆合作项目(ACGVI)闭门会议,参与建设中国-东盟绿色车辆标准化工作组,推动充电桩标准进入印尼标准法规体系。

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中国—东盟绿色车辆合作项目(ACGVI)闭门会议

(五)大型仪器设备开放和共享情况

2023年度实验室大型仪器设备对外服务时长、产生社会效益等均有所提高。为柳州赛克科技发展有限公司、赛克瑞浦动力电池有限公司、柳州五菱柳机动力有限公司等提供大型仪器设备服务,服务测试任务13项,产生社会效益超4058万元。

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(六)实验室网站建设情况

持续维护实验室网站信息,及时完成实验室信息推送,实现网络化管理,目前网站建有网站首页、实验室概况、科研项目、 科研成果、人才培养、仪器设备、文件下载等栏目,可及时发布实验室设备列表,实验室动态和通知公告等相关新闻。

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实验室网页

(七)实验室开展科普工作情况

2023年实验室向企业员工、事业单位、院校师生等社会团队开展科普活动200余次,覆盖人数5000余人,积极传播新能源汽车基本知识及前沿技术。

四、成果转化与产业化

(一)与高校、企业开展产学研合作情况

实验室重视产学研项目合作,聚焦科技发展方向,汇聚资源解决实际生产过程中的关键问题。

与赛克科技、中车、臻驱科技、阳光电源、双林股份、珠海英搏尔等企业合作,研发最新一代Hair-pin高效扁线绕组、创新电磁拓扑方案,应用国产化绝缘栅双极晶体管,通过智能控制算法、随机变载频技术、噪声、振动、声振粗糙度谐波注入等开发出模块化、集成度更高、高性能扁线电驱系统总成。

与欧阳明高院士工作站、清华大学及北京航空航天大学、中汽中心等高校、企业合作,围绕一二五战略目标,立足产业化,从电芯高安全体系和结构设计、高强度高安全辊压箱体、全场景全气候热管理系统、热扩展阻隔永不起火、云端AI-BMS等多维度建立技术领先优势的动力电池系统。

(二)技术转移与成果转化情况

本年度成果转化情况如下表所示,例如前置后驱乘用车关键技术协同创新开发与应用成果,为B型成果转化,近三年产生效益累计为1023.7亿 元。

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(三)重要成果产业化情况

1.电芯电解液产业化:推动瑞浦赛克年产20GWh产线建设并顺利投产,并由实验室主导设计了五菱标准化电芯,经瑞浦赛克量产后,成功在上汽通用五菱宏光MINI EV、五菱缤果、宝骏云朵、五菱星光等畅销车型上进行应用,年度电芯累计装机量达3.15 GWh,创造产值超10亿元。

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                               生产产线                                      产地照片

此外,基于上汽通用五菱的终端应用和电芯、电池系统的本地化规模量产,持续优化升级动力电池本地化产业链,成功助力柳州法恩赛克年产10万吨锂离子电池电解液项目全线达产,并主导研发了适配五菱标准化电芯的电解液,实现顺利量产。

2.乘用车电驱项目研发与产业化: 和中车株洲所联合开展乘用车电驱项目研发与产业化,2023年4月,中车乘用车电驱柳州产业基地正式揭牌、投产,目前已具备年产10万套电驱总成的产能,完成了三合一电驱总成产业化落地。

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          产业基地揭牌                             基地第10000台产品下线

3.集成式混合动力专用变速箱(DHT-DedicatedHybridTransmission)自主化开发产业化:与赛克科技、臻驱科技及株洲中车强强合作,开展集成式DHT自主化开发工作。开发团队深入探讨技术方案,攻关问题,建模仿真,并对集成式DHT进行系统的结构、性能测试验证,于2023年12月1日正式下线第一台工装样件(OTS-Off Tooling Sample),完成了集成式DHT产业化落地。

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第一台OTS样机下线

4.智能移动机器人产业化:团队形成从机体设计、三电选型、到硬件、软件设计、仿真论证等全链路自主正向研究开发能力,实现场景定义下的点到点移动的不同运载形态和方式实践,进一步促进制造工厂效率、效能提升。已推出:可用于提供高效物料输送任务,提升产线效率的物流移动机器人;可用于提供定制化生产,响应高度柔性生产线需求的主线移动机器人;可用于减少人工周转,安全输送的转运移动机器人;可用于无人装配岛参观的观光移动机器人。目前,累计打造4款产品,4个场景,18台机器人,完成产业化应用1096台,实现产值23922万。

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智能移动机器人产品体系

五、实验室大事记

(一)实验室开展学术委员会

实验室于7月31日以现场结合线上会议的形式开展第三次学术委员会会议。会议围绕广西汽车新四化重点实验室年中总结及下半年工作方向展开讨论,最后形成一致意见并记录在会议纪要内。

(二)国内外对实验室的重要评价

五菱灵犀智驾系统荣获第三届《中国汽车风云盛典》评委会特别奖

2023年4月7月,在中央广播电视总台第三届《中国汽车风云盛典》颁奖典礼上,五菱灵犀智驾系统荣获评委会会特别奖,该奖项是对实验室智能化、网联化研究成果的充分肯定。五菱灵犀智驾系统在中汽研汽车试验场有限公司通过了为期一周的全封闭测试,严格考核了智能驾驶、智能座舱等指标,以消费者实际使用场景为依托,进一步满足中国汽车消费市场最新需求动向。

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                    获奖图片

(三)相关领导考察实验室

2023年6月29日,国家科技部领导带队到实验室调研,期间指出实验室要践行总书记在视察上汽集团时指出的“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路”重要讲话精神,新能源汽车技术研发能不能占领制高点,是当今世界汽车行业的竞争焦点。实验室要紧跟时代技术发展,大力开展新能源汽车技术研发工作。

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国家科技部领导带队调研实验室

2023年3月20日,科技厅副厅长蹇兴超、柳州科技局局长管伟荣带队到实验室调研,期间蹇兴超指出,希望实验室持续重视科技创新工作,抓住发展机遇,共同促进广西科技创新工作高质量发展。

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科技厅副厅长蹇兴超一行调研实验室

2023年2月22日,广西科技厅成果转化与区域创新处副处长莫文胜率调研组一行到实验室调研,期间莫文胜指出,实验室要进一步抓好重点研究方向,落实创新支撑产业高质量发展,聚焦创新技术研发转化,力争在科研研究、成果转化等取得重大成果。

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科技厅莫文胜一行调研实验室

(四)研究方向或名称的变更、人员变动、大型仪器设备添置等情况

研究方向或名称无变更;增加了罗慧娟、祁建德、李天辉、魏敏等固定人员;新增振动测试设备,投资99.5万元。

(五)对实验室发展有重大影响的其它活动

2023年10月16日,上汽通用五菱技术“信赖·向前”主题进化日上,实验室成员赵奕凡作为代表发布了五菱“灵犀混动”和“神炼电池”两大技术品牌,同时,上汽通用五菱首款超A级家轿五菱星光搭载上述两大技术品牌正式亮相,让五菱星光成为“能耗之王”,给予用户更省心、更安全、更舒适、更贴心的出行体验,塑造了A级家用车市场新标杆。

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                          发布现场                             神炼电池——“五边形战士”


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