华海科技丁文超:RapidECU助力燃料电池控制系统研发和产业化
发布时间:2023-08-25 16:40:00

丁文超:RapidECU助力燃料电池控制系统研发和产业化

北京九州华海科技有限公司总经理、工信部江苏大学新能源汽车专精特新产业学院副院长丁文超作主题演讲


8月25日,由中国电池工业协会、电池中国网联合主办的“2023氢能与燃料电池技术及应用国际峰会”在中国上海隆重举行。中国电池工业协会理事长刘宝生、中国工程院院士彭苏萍、中国科学院院士孙世刚、上海市嘉定区副区长李峰等出席峰会,来自行业主管部门、高校、科研机构和产业链知名企业,以及外宾代表共300余人与会。

北京九州华海科技有限公司总经理、工信部江苏大学新能源汽车专精特新产业学院副院长在会上作主题演讲。

以下是发言内容实录,未经嘉宾审阅:

丁文超:各位领导、嘉宾下午好,首先感谢理事长的介绍,也感谢主办单位包括汉翱李总的邀请,才非常荣幸有这样的机会,能够跟各位嘉宾和朋友们一起来汇报一下我们公司在做的一些事情。

我的汇报包括四个部分,第一介绍一下我们公司在做的事情,就是我们一直在打造的RapidECU从控制器快速原型到批量生产一站式解决方案。

因为这次主题结合电控人才培养方面的思考,我这边有一些粗浅的观点也是抛砖引玉跟各位做一个简单的分享。

最后也跟大家介绍一下华海科技这家公司。

我本人因为也是从事电控的研发和产业化的过程已经有17年的时间了,从最早的发动机的控制器开始的。在整个开发过程当中,实际上我们是面临很多的问题和挑战的,并且这些问题和挑战至今仍然是困扰我们整个产业的问题。

这个包括了门槛高、进入壁垒高、Know-how比较多。第二个人才难觅,这边是一份报告,这里面TSI指数大于1,就表示人才供不应求,我们可以看到前五位的职业,这是汽车行业统计下来的20个职业,前五位的岗位上几乎都是电控相关的岗位,并且最高TSI指数已经达到了9.61。

再有就是开发的复杂性,开发周期长,软件和流程还有知识产权的所有和维护,比如如何找到一个不碍事的ECU供应商,如何通过控制一个端到端的工具链,可以自主更新从而控制整个的IP和开发过程。

再有就是生产和供应的稳定性,比如说如何保证我们要求的数量,能够在供应链寿命、效率、稳定性兼顾的前提下,并且一贯的能够及时的供应。还有我们的成本、质量、安全等等这些问题,都困扰着我们这个产业的人。

这些问题其实从我们做发动机、变速箱的控制开始,这些问题一直就是困扰我们的一些难题,那么在“新四化”的时代,其实这些问题更加的严峻了,因为我们的电动化虽然能够绕过发动机、变速箱这两座大山,但是在电控这个维度上越来越多,占比越来越高,并且一台车现在新能源的车辆最高的配置,电子产品在整车成本的占比高达65%,所以这样导致我们的车辆逐渐它的属性在发生转变,从原来的一个机械产品转变成了一个电子产品,这样就给我们带来了更多的挑战。

所以在新四化的时代,我们也知道有70%的这两创新来自于汽车电子和软件,在这个过程当中如何来让我们的软件开发包括ECU的产业化,这样一个过程能够用更短的时间、更低的成本,并且让用户可以更可控的情况下,能够赋能我们的客户,能够帮助客户进行创新,来打造差异化的产品,这个就是我们一直想要做的一件事,一直在专注去解决的问题。

我们看一下氢燃料电池的整车和动力总成的控制系统,这些控制单元就构成了我们新能源车辆和动力总成的大脑,这里面其实是包括了我们传统的三电部分,VCU、BMS和MCU,也包括了我们燃料电池发动机的控制器、储氢系统控制器、高速空压机的控制器等等一系列的控制单元。

这些控制单元如果我想把我想要的功能,把我产品定义下来的这些概念,想要装入到这些大脑里面去,怎么才能现在呢?我们首先面对的一个问题,我们是找一家供应商让它来帮我做成这件事,还是我们自己来做这件事,这个是我们面临的第一个首要的选择,这样一个选择很大程度上也决定了我们这个项目的成败。

所以说在这个过程当中,我们知道燃料电池这个电控的技术发展,特别是ECU的领域里面,在动力系统领域几乎主流的市场都是国际巨头去垄断的,在这个市场的萌芽阶段量又不大,规模又不大,实际上找这些知名供应商去采购到合适的零件是非常难的一件事。

这时候我们产业的发展,我们也是看着这十几年产业发展下来,最早大家是用一些昂贵的控制原型来进行装车,然后再进行量产的,但是成本非常高,代价非常大,单位成本非常高。

接下来有一些厂商改造了一些原来创造的柴油机电喷的控制器,来作为燃料电池的发动机控制器,实际上有一些资源是可以复用的,但是还不是一个专用的单元,里面存在很多的问题。

我们从2015年开始就打造了一系列专用的控制单元,来满足我们用户的一些需求。电控系统的开发,硬件永远是最坚实的一个基础,特别是选择硬件,选择硬件决定了软件和工具链的选择,所以说硬件的选择也是非常重要的关键的一步,这里面我们打造了一系列的平台,可以满足整车控制,燃料电池发动机的系统控制,储氢控制、高速空压机控制等等这样一系列的标准化的平台,并且它是符合可量产的要求,符合车规级的标准,符合应用场景的要求。

并且它也要基于最新处理器的技术,这样它的性能可以得到大幅的提升,这样我在软件实现的过程当中,很大程度上可以不用特别关注软件的效率问题,这样可以让我的精力专注在如何实现这些功能上,你的性能就必须得非常强。否则你如果选择一个性能比较低的电脑,这样它这个软件是运行不起来的。

在这个刚才当中,我们还需要打造一系列的软件操作系统,包括实时的特别是基于图形化编程的实时操作系统,包括基础的IO系统,包括内存管理、网络总线的通讯协议,包括CCT、XCT这样的标定协议站,包括刷洗、诊断等等一系列的功能,你的基础软件必须要具备这些功能,这个控制器才是一个合格的控制器,才能支持你到开发、到量产的整个过程。

在这个过程当中,我们还需要一个无缝衔接的工具链,因为我们知道这个流程是非常多的,并且是很多的工种要去协作的,如果是缝隙很大,我们的效率就会非常低。所以我们采用的这种图形化编程的,基于模型开发整个的工具链,我们把它打造出来,从开发到代码生成到测量标定,到硬件再还测试,到生产线终端测试到售后诊断,都有一系列的工具链。

这样我们的用户就可以专注去把各种各样的应用程序能够进行开发,所以说这是我们一直以来打造的解决方案,通过这样的解决方案,实际上可以让用户在一个很高的基础上,进行产品的开发,并且可以自主去掌控控制软件的一些核心IP。

因为很多我们的车厂都把这样的IP比作自己的灵魂,这个是非常重要的一个环节。我们的控制系统解决方案,可以用在以下的场景当中,包括从各种功率等级的燃料电池的发动机,包括乘用车、商用车、船舶、工程机械甚至飞行器,这些领域都可以应用。

要做好这件事,实际上我们首先来说就是一个产品的理念,一个产品的理念从我们的角度讲,我们主要从这四个方面来出发:

第一,快捷,特别是让应用软件的开发效率一定能够大幅的提高,使用我们自动代码生成的方式,可以使得软件开发效率提高3倍,并且易用性要好,因为掌握这门工具不能有太复杂、太长的周期,如果学两三年都学不会,那就非常麻烦了,我们这个就是一两个月就可以学会,就可以掌握的一个工具,快捷可以缩短我们的开发周期。

第二,安全,因为快的情况下,我们仍然还是要遵守一定的流程,特别是我们的为流程和公共安全的开发流程,遵循这样的流程,就可以使得我们产品的安全性得到大幅的提高。

另外一个安全,我们可以自主的去掌控这些软件的更新和维护,这个也是非常重要的,特别是对于我们的主机厂,我们的主机厂自主的去掌握知识产权是非常重要的一件事。

再有一个就是有一定的应用,基于这些应用场景有不断的迭代,基于我们的这些经验来去保障。再有一块就是低成本,左边这张图实际上大家可以看出我们整个的汽车市场,实际上是最大的一个市场,就是黄色的这根柱子,但是蓝色的这根柱子是我们的研发经费,我们的研发经费只有日本的不到1/3,欧洲的不到1/6。

也就是说用这么少的费用,能够开发出更多的产品,并且还要做这么多的创新,这样实际上也是一个难度非常大的事情,并且一定是需要一个创新的解决方案,一定不用沿用欧美或者日韩的一些老的路子,上面肯定要进行创新的。

我们也是致力于去打造一个能够低成本的产业化创新的路径,至少也是一个选项,来提供给行业上的一些行业伙伴,来帮助大家低成本的进行创新和试错。这里面使用我们的全自动代码生成技术,因为我们很多客户会存在一个现象,可能一年只有几万辆的车辆销量,但是软件的版本非常多,整个车型的配置很多个版本,可能几十个版本,但是它的开发团队非常的少,只有少数的可能几个人的团队,甚至几十个人的团队。

那么想要维护这么少的团队,来维护这么多的版本,其实是非常难的一件事。使用我们这个技术实际上是可以帮助客户大幅的节约开发成本,并且让少数的团队也可以维护很多的版本出来,这样其实可以节省大量的费用。

另外一个就是没有门槛,我们控制器的产品就是一台到10万台都可能起订,没有门槛。再有一个就是质量,质量其实来自于两个方面,一个叫做设计,一个是生产,设计其实决定了80%的控制单元的质量,在这个设计里面一定是可复用的设计,经过了大量的验证,这样硬件相对来说更加成熟可靠,坚固耐用。

再有一块生产主要靠两个,一个是体系,一个是供应链,在这两块其实要不断的去加强,像我们也是在2018年就通过了16949的质量体系,包括我们的整个供应链、芯片都是一些国际大厂的供应,包括我们也跟一些国内国产化的知名公司也在合作。

包括我们整个的加工也是像富士康这样的世界级的工厂来进行生产,这样来保证我们整个产品的质量。这里面其实也是跟大家介绍一下自动代码生成这件事,其实我们说做软件开发经历过三个阶段:

第一,全手工编程,这个是总90年代开始的,最早是用汇编语言,后来是C语言,全部都是手写的代码,这个过程当中如果代码量一大,特别是现在的控制单元里面都是有几十万行甚至上百万行的代码,那么代码量一大里面挂的就特别多,并且这里面很多时候有底层的软件,还有应用层的软件,并且都是用不同的方式去写的,可能我们的需求是用Word写的,我们的算法是用模型开发的,我们算法的部分是用C语言去编程的。

我们底层的部分是用汇编语言去编程的,最后这些东西串在一起完全都是驴唇不对马嘴,沟通起来也很困难,查找问题也很困难,这样就导致我们整个开发的效率大幅降低。

在这样的一个基础上,延伸出来一个半自动代码生成技术,实际上就是把我们的应用层全部通过图形化编程,然后自动代码生成形式可以实现代码的生成过程全部自动化,但是我的基础软件仍然还是需要手工编程来手工集成,这样的过程当中实际上也是会导入很多的错误,并且增及很多测试验证的成本,并且你的工程师仍然还是需要掌握很多的编程技能。

我们到第三代的代码开发技术,我们就是全自动代码生成技术,也是近十年在汽车行业内推广应用最广泛的一个技术之一,也是把我们的应用层和底层软件完全结合起来一键式生成,这样的一个方案可以把我们整个代码生成的过程一键式来实现,这样我们的工程师就可以聚焦在解决算法和验证的问题。

这样就可以不用关心我整个代码实现过程当中,这里面会产生什么样的Bug等等这些问题,包括我们还有一个提供了高效率一体化全生命周期的工具链,其实我们是有三种业务模式,一种是面向原型和实质,这时候其实可以用我们的标准硬件,用我们工具链的平台来进行打造的,这个过程当中可能控制器的单位成本不是最优的,但是投产期可以非常短,可以快速的上市。

面向中小批量制造,我们可以在硬件上面优化掉一些资源,这样也可以进一步降低单位成本。最后面向大批量制造,我们就可以进行全定制的设计服务,利用这些可复用的IP,这样可以使控制器的单位成本大幅降。

这个过程当中,我们除了提供整个控制器的工程设计验证和制造服务以外,我们还可以提供系统设计及工程服务,这里面的控制软件可以由客户来完成,也可以由我们的团队来帮助客户完成,并在这个过程当中也可以把能力赋能给客户。

再谈一谈我们对于电控人才培养方面的一些问题,其实我们很多推广也是从高校推广起来的,在这个过程当中我们会发现汽车行业电控的从业人员,往往以这些相关专业为主,我说很多IT的人才早期都去互联网和一些通信行业比较多,其实在汽车行业这方面的人才是比较少的。

而往往我们在车辆动力机电化工材料等等相关的工程师,往往是不擅长编程这件事的,另外我们还要应对复杂的多学科的系统设计,再有一个就是行业处在一个新四化和电子电器架构升级的一个十字路口,实际上很多的问题还没答案,并且现在在这些技术路线上存在一个百家争鸣的状态,并且可能这个状态会持续很长的时间。

在这种过程当中,对于我们的人才掌握的技能,可能这个未来他自己也会去衡量这个技能到底应用有没有企业会需要,会不会发生变化,可能都是我们现在面临的一些挑战。

这里面基于模型电控系统开发的方式,在汽车行业已经成为一个标准了,特别在发动机、变速箱、新能源的三电,以及底盘相关的控制领域的开发,都成为了一个标准。所以说在这个领域我们也是推出了一系列的方案,然后有兴趣的也都可以深入多交流,也包括了我们软件使用权、科研教学平台、合作计划,控制仿真实验室合作计划,以及大学生竞赛支持活动等等。

这里面因为时间关系就不扩展了,如果想要理解企业对于人才的需求,因为很多的人才培养还是要进入企业,理解企业的需求就要企业的本质,这是管理大师德鲁克、波特他们的定义,企业的目的是什么,就是创造客户,企业的功能有且只有两个,一个是营销,一个是创新。

企业的竞争正确的战略,总结下来有三个:第一总成本领先,第二差异化,第三专业聚焦。这是一个企业的本质,企业的本质需求是什么,我们从这个纬度可以延伸。

时代在不停的发展,因为现在进入到了不确定性的时代,在这个时代下面如何去成长呢?特别是在我们这个领域变数是非常大的,所以说在这个时代里面如何顺应时代的发展,这个时候人在这个时代也是一个变量,人如何去发展,都是一个问题,所以后面两个问题其实偏向于务虚的环节,前面是我们比较务实的方案。

最后简单地介绍一下我们的公司,因为华海科技也是成立于2011年,有12年的发展历程,有80多名员工,有50多名都是研发工程师。我们一直专注于车辆运动相关的机电一体化控制领域,我们也是创始团队曾经参加过多项国家863项目。

我们目前服务了有超过500家客户,我们在ECU快速原型开发工具用户领域,我们是国内数量领先的,我们有15年的车规级硬件设计经验,20万台的控制器大批量生产应用经验,我们在FCU国内市场占有率超过50%,市场覆盖度超过80%。

这是我们的定位,我们实际上是希望提供专业的安全电控解决方案,我们通过我们的配套产品、研发工具、工程服务给客户提供相应的支持。

这是我们研发、制造和技术服务的能力,这是我们获得的一些资质,这是我们一部分的***,这是我们一些团队的情况,因为我们也是非常年轻的团队,特别是在电控这个领域很多都是百年老店,很多都是三五十年的公司,我们作为发展十多年的公司来讲,我们其实还是一个小学生,所以我们也是特别希望能够在行业伙伴的支持下,深入的合作,一起打造行业标杆的产品方案,降低我们整个产业创新的成本,探索出一条我们自己的创新产业化之路,谢谢大家。







稿件来源: 电池中国网
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