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【走进专精特新小巨人】坐11年“冷板凳”自主研发,菱电电控让“中国大脑”驱动国产汽车

2021-11-25 21:05 来源: e公司 作者: 邢云
e公司 邢云 2021-11-25 21:05

人体最精密、最复杂的器官是大脑,同样的,汽车的“大脑”,发动机管理系统(EMS)是汽车电子领域最最核心、最关键的部分。

不过,汽车产业链中,如此重要的EMS领域却由国外巨头掌控,国内产业则长期处于追赶状态,亟待寻回主动权。

现在,却有这样一家企业,甘愿坐十多年“冷板凳”,蛰伏积淀,终于成功开发出具有自主知识产权的国产EMS系统,实现汽车动力电子控制系统的国产化,打破了国产汽车行业关键技术和部件“空心化”局面。

这家企业就是有“汽车动力国产大脑”之称的菱电电控,今年3月在科创板上市。

近日,证券时报“走进专精特新小巨人”采访团走进坐落于武汉东西湖区的菱电电控,证券时报副总编辑何伟对话公司董事长、总经理王和平,畅谈公司EMS研发“从0到1”的筚路蓝缕,当前汽车排放法规下的市场先手,以及未来电动化趋势下的战略布局等关键问题。

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“我认为菱电电控保持专新特精本色方面,未来需要秉持如下方向:我们的团队要专业;我们的技术要精湛,要精细;我们的服务,要有特色,要发挥本土优势,服务自主品牌;最后,我们的眼光,要时刻向前看,关注并积极接受行业新变化。”王和平总结道。

十一年积淀“破局”

21世纪初期,互联网、房地产、通讯等产业蓬勃发展,相关创业机会纷至沓来,“乱花渐欲迷人眼”,然而,王和平却自有“定力”,一头扎进EMS行业。

“这是一项投入成本高、门槛高、周期长的产业。”王和平坦承。

王和平介绍,从技术角度来说,EMS涉及的变量多,技术复杂,开发难度大,主要体现在:发动机是一个动态、多变量、高度非线性、响应滞后的时变系统;EMS复杂性不仅体现在输入输出参数多,且参数之间相互影响,调整某一模块的控制参数往往会影响其他模块的控制参数,大大增加控制系统的难度;EMS复杂性还体现在输入输出参数和控制目标之间缺乏直接的控制逻辑关系,需要建立中间变量来实现控制目标。

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但是,EMS对于汽车来说又非常关键,会直接影响到车辆的经济性、动力性、驾驶感受等核心层面。

“EMS技术被国外垄断,对整个汽车行业的发展,就形成了一个卡脖子的局面。”王和平说,“所以,国内企业在这项技术上寻求突破,从技术安全上,从民族情感上,都是一个必然。”

不过,王和平同时表示,“因为核心技术的开发时间长、难度大,也大大减少了同领域的竞争对手。”

实际上,EMS研发领域“道阻且长”的现状的确劝退了多家参与企业,这也让王和平和他的团队能把主要精力用于研发推进和技术突破。

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为了坚持下来,王和平带领技术团队坚持每年辗转吐鲁番、漠河、海拉尔等地应对酷热或极寒挑战,昆仑山、唐古拉山等高海拔环境也是“国产大脑”的试炼场。

有时候,为了节省车辆运输费和人员车费,技术人员还会自己开着待试车辆,进行几千公里甚至上万公里的转场。

虽然早有坐“冷板凳”的觉悟,但在3年后,公司才迎来第一个客户。

2008年,菱电电控研发的国产“大脑”终于迎来合作,开始为江南奥拓批量装配菱电电控系统。又过8年后, 2016年公司才初步实现盈亏平衡。

在十多年的研发过程中,王和平更加深刻地认识到:“自主技术是我们和跨国巨头竞争的最大武器。”

由于本人是控制系统工程师,王和平对电控系统的控制模型始终坚持“自建自编”,掌握其底层源代码,保留对电控系统升级换代的能力。

“其实,我们一开始也清楚完全自主的底层技术是一个比较大胆的想法,从0到1并不容易,团队从成立之初,就做好了坐冷板凳的准备。所以,我们在这条路上,每次取得一些成果和进步,都感到非常幸运和欣慰。”王和平说。

抢占研发“高地”

“自助者,天助之”。EMS研发突破后,菱电电控迎来难得的市场机遇。

王和平提到公司发展历程中的两个重要时间节点:一是与第一个客户江南汽车开始合作;另外就是国家碳排放标准升级带来的市场环境变化。

彼时,为使EMS能符合国家法规的要求,一个比较关键的零部件电子节气门大范围替代了机械节气门,EMS产品的功能和精度要求大大提高,也大大提高了电控系统的技术门槛。

王和平介绍,国五排放法规实施时期,国内有少数几家自主品牌EMS企业可提供产品和服务;升级到国六排放后,难度明显增加。菱电电控正是在这个环境变化下突围而出。

2018年12月5日,搭载公司开发符合国六B阶段排放标准EMS产品的车型获得生态环境部公告,为中国市场上第一款获得国六公告的N1类车型。截至2019年12月31日,菱电电控是国内仅有的两家获得汽油机国六B阶段汽油车排放公告的自主电控企业之一。

“国内汽车排放法规是在不断收严的,”王和平表示:尤其是2019年实施的国六法规,在碳排放和油耗等方面的指标已经追平了欧洲的标准、甚至更加苛刻,可以说对整个汽车行业都是一个比较大的考验。

王和平认为公司在国内碳排放标准升级过程中能够占领市场高地,关键因素是“我们的电控系统产品能否达到行业领先水平,甚至超出”。

王和平说:“菱电电控一直坚持自主研发路线,我们能够掌握底层技术,不断地去优化;作为本土企业,我们对国内的市场痛点和汽车产品的使用环境也非常了解,跟的很紧。”

正是这种技术积累,让公司在国六政策节奏下能够继续健康发展,同时,业绩大幅增长也就水到渠成。

财报显示,2018年度、2019年度、2020年度,公司实现营业收入分别为2.49亿元、5.36亿元和7.62亿元,净利润分别为2197.34万元、8116.27万元和1.57亿元。

王和平特别提到,即将实施的RDE测试法规,对目前新旧车型都有直接影响,需要重新做实验和申报,“对于公司来说也是一个开拓市场的新机会,我们有信心接受市场的考验。”

值得一提的是,在研发上占据“高地”之后再看,公司市场已经豁然开朗。

公开数据显示,2018年至2020年,汽车EMS产量分别为2651.01万套、2448.16万套和2386.00万套;混合动力汽车动力电子控制系统产量分别为28.33万套、21.95万套和26.00万套;纯电动车控制系统产量分别为98.56万套、101.95万套和110.50万套。

2020年,菱电电控汽车M1、N1类车型EMS销量分别为8.14万套和42.57万套。王和平说,“目前占比还较低,未来成长空间较大。”

发力新能源车

在“碳达峰、碳中和”的大背景之下,“电动化、智能化、网联化”已是汽车行业发展方向,同时,随着国内软件技术、材料技术和基础建设等方面的进步,新能源汽车逐步替代燃油车已是大势所趋。

王和平认为,汽车动力电子控制系统的行业发展趋势主要有四个方面:

一是,排放标准的升级将进一步扩展EMS应用领域;二是机械节气门EMS存在逐步被电子节气门EMS替代趋势。

另外,油耗标准的不断趋严促使汽车动力从内燃机转向由内燃机与电机的有效组合来承担驱动任务,混合动力汽车将成为行业发展的重要方向,同时纯电动汽车将获得快速发展机会。

最后,无人驾驶、智能网联汽车对汽车动力控制系统提出更高要求,数据共享与集成成为动力电子控制系统ECU及各零部件ECU的发展趋势。

王和平认为,在新能源领域,公司作为电控企业,首先是要发挥出研发能力,做好核心产品,也就是纯电动车动力控制系统、混合动力车动力控制系统的相关产品,“公司在这方面做了长时间的技术储备,也在人才和内部资源方面向混动和纯电业务进行倾斜,目前在项目和产业化上也取得了一些成果。”

据公司介绍,菱电电控新置的MCU/GCU全自动生产线就是为拓展新能源产品产能,以满足业务需求,另外,公司今年有多款车型的MCU、VCU产品在开发或者量产阶段。

与此同时,公司还设立了新能源研究院,并在北京和武汉建立了研发中心,在相关专业人才上进行储备

在混合动力汽车方面,公司重点研发了BSG(皮带传动启动发电机)电机控制技术、油电耦合控制技术、多电机耦合技术、功率分流式控制策略、制动能量回收控制策略、自动启停控制策略,研发了适用于混合动力汽车的阿特金森发动机管理系统和混合动力汽车OBD诊断策略。

公司开发了多种结构的混合动力管理系统,包括48V微混系统、P2结构混动、增程式混动、功率分流式混动,并实现了增程式电动车的产业化。

智能网联、辅助驾驶方面,公司在国五排放时实现了定速巡航功能在一款汽车上的产业化,国六排放时在多款汽车上实现了定速巡航功能的产业化,公司开发的兼容自适应定速巡航系统的EMS已经在一款国六排放汽车上进入标定环节。

另外,公司正在开发的T-Box(车联网控制单元)包括GPS单元、移动通讯外部接口电子处理单元、微控制器、移动通讯单元以及存储器,近期内将用于车辆远程监控、程序升级、排放在线监控、远程OBD(车载诊断系统)诊断与故障分析。

公司将逐渐向网联化控制器方向发展,实现车—云平台、车—车、车—道路设施等各个交通参与方的实时通信。

王和平向证券时报记者透露,公司未来的战略蓝图将主要包括以下几个方面:重点拓展包括轿车、SUV、MPV在内的主流乘用车EMS市场;继续深耕交叉型乘用车、N1类市场和CNG市场;布局纯电动汽车、混合动力汽车市场;拓展EMS附属功能。

秉持“专精特新”

菱电电控是工信部第二批“专精特新”小巨人企业。王和平认为,一家企业能被冠以“专精特新”应该是在专业化、精细化、特色化以及创新化上具备突出优势。

王和平介绍,公司自成立以来,一直坚持自主研发的技术发展路径,独立掌握电控系统的控制策略、底层程序和源代码,具备对软件平台升级换代的能力。

公司参与和承担了多个国家863科研计划项目、工信部工业强基项目——“涡轮增压、缸内直喷发动机管理系统”、国家重点研发计划——“大气污染成因与控制技术研究”中的“摩托车发动机电控技术开发”课题等。

公司始终注重自主研发能力的培养与建设,不断增加研发投入。王和平透露:今年公司研发投入的重点主要在GDI车型、新能源和智能网联产品。

截至2021年6月30日,公司研发技术人员338人,较期初增长18.18%,占比已经超过全员半数;2021年上半年公司研发投入金额3424.99万元,同比增长51.74%。

王和平多次表示,目前公司核心技术团队既是菱电电控竞争优势所在,也是公司品牌口碑的最大基础。

从现有技术格局来看,虽然中国汽车动力电子控制系统市场目前总体上仍处于被跨国EMS厂商垄断状态,但以公司为代表的自主品牌电控企业经过多年积累,国产化水平取得一定进展,在部分市场已经开始替代进口。

根据机动车环保网的公开查询数据,截至2019年12月31日,菱电电控获得N1类(即质量低于3.5吨载货商用车)车型公告2033个,占全部N1类汽油车公告的59.58%。其中燃气车公告45个,占全部燃气车公告(66个)的68.18%;在M1类车市场(即乘用车市场,包括轿车、SUV、MPV、交叉型乘用车等),截至2019年12月31日,公司获得M1车型公告88个,占全部M1公告的1.07%。

EMS国产替代虽然已现曙光,但如何推进才能实现跨越赶超?

王和平认为:一方面,我们要坚持正向开发,掌握完全的自主知识产权路径,在核心技术上不被国外卡住脖子,“这也是菱电一直在前进,实现过突破,还在继续攀登的方向。”

另一方面,电控系统的关键器件,如车规级芯片、氧传感器、喷油器等,最优良的那一批产品主要来自国外厂商,跨国集团在采购这类原材料方面具有优势。

“所以,国内整个汽车行业的发展,必然是有赖于多个细分领域的共同进步;政府、行业协会、科研机构和企业之间的协同合作;企业之间的交流与良性竞争。”王和平说。

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记者手记:守得住寂寞才能迎得来繁华

自主创新有多难?特别是在海外巨头曾经“一手遮天”的EMS领域。

2003年,王和平组建团队启动了对EMS的研发,2005年成立菱电电控,研发有点眉目之后,王和平和他的团队苦等了三年才迎来公司的第一个客户;公司成立整整11年后,菱电电控才有少量盈利,实现盈亏平衡。

是什么样的初心与坚持,才能在创业研发途中经受住这样的冷清与考验?

菱电电控团队和我,一直抱着一个信念,就是要做出中国人自己的汽车动力电控系统。”王和平说。

21世纪之初,中国经济活跃,各行各业蓬勃发展,但王和平创业却选择了“难度最大的一条路”,研发中国人自己的汽车动力“大脑”。

在研发领域,热血和激情往往不能一蹴而就,技术突破更多是需要理性的认知与坚持。

王和平深刻知道:完全自主的底层技术是一个比较大胆的想法,团队从成立之初,就做好了坐“冷板凳”的准备,不过,这一坐就是十一年。

每当有成果和进步,王和平都是用”幸运和欣慰“两个词来形容,而对自己一手带出来的研发团队,王和平也是多次充满自豪地表示,菱电电控的竞争优势就是技术团队。

如此一条眼前荆棘密布,远方却繁花似锦的研发之路,走着走着,当初一起“开拔进发”的公司逐渐退出,就只剩下了王和平和他的团队。

王和平对研发难度早已有“觉悟”,他说,发动机是一个动态、多变量、高度非线性、响应滞后的时变系统,这决定了发动机控制系统的复杂性,门槛非常高。

但是,他从另一个角度理解,因为难度大,别人退出了,竞争对手就少了,公司就能把主要精力用在研发上。

守得住寂寞才能迎得来繁华。菱电电控十多年在技术领域打磨的自主创新“武器”,终于让公司在国家碳排放标准升级带来的市场变化中抢得先手。

现在,王和平开始考虑与跨国EMS厂商在国内市场上“掰腕子”,当然最重要的武器仍然是自主技术。

坐过11年“冷板凳”的王和平思考仍然理性,他说:国内汽车行业的发展,必然是多个细分领域的共同进步。政府、行业协会、科研机构和企业之间的协同合作;企业之间的交流和良性竞争越来越蓬勃,我们就能更快赶超,实现整个行业的振兴。

最后,还有一个小细节,王和平办公室挂着一幅书法,上书四个大字:事在人为。

(摄影:李羊)

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