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美髯公传奇:将汽车节能进行到底

http://www.sina.com.cn  2011年04月15日 18:03  《中关村》

  美髯公朱荣辉博士发明的液混动力无级变速器技术,可用相当于自动变速器的成本使汽车综合油耗降低15%。如果这项技术能在全国推广应用,一亿多辆车一年节省的油钱就是2000多亿,相当于一年省出一个三峡工程!

  文  本刊记者 程桔华

  在汽车圈里,脸上留着大胡子的朱荣辉名气并不大,远不及他几年前在电子政务领域的知名度,这位中关村的美髯公曾创下一段IT传奇。但是在新能源汽车领域,书写传奇的当属比亚迪的王传福(专栏)。不可否认,比亚迪电动汽车曾在中国掀起过一股旋风。相比于王传福的比亚迪,朱荣辉研发的液混动力无级变速器却鲜有人知,但这并不代表未来。用朱荣辉自己的话来说,装上液混动力无级变速器之后,汽车的综合油耗可降低15%。而随着电池技术的进步,在液混动力基础上可实现可充电式机液电三元混合动力,解决当前电动汽车(纯电动或插电式混合电动)所面临的成本高、充电难的两大瓶颈,实现从油到电的无缝过渡。

  中国汽车业,即将上演一出“美髯公”传奇!

  大视野

  转投汽车节能

  在IT圈,美髯公朱荣辉绝对是一位名人,他曾开创了中国政府网上办公的先河,成为中国电子政务领域的开路先锋。然而,就在他事业的鼎盛时期,他却在IT界突然消失了。

  这让记者颇为好奇。

  故事要从1998年说起。那一年,朱荣辉来到了美国著名的宾夕法尼亚大学UPNN做访问学者,一个极为偶然的机会,他接触到了日本丰田公司制造的普锐斯油电混合动力汽车。那时,普锐斯刚刚问世,在当时的美国,汽车的平均油耗都在10L/100km以上。当朱荣辉了解到,用混合动力驱动的普锐斯油耗可降到5.7L/100km,节油率高达40%时,这一数据深深地触动了他。朱荣辉敏锐地感觉到,中国也即将进入汽车时代,而中国却是一个贫油国家,汽车的节能减排必将是一个巨大的市场和机会。“中国能不能造出具有同样节能效果的汽车?”从那一刻起,这一想法在朱荣辉的脑海里迅速沸腾,再也挥之不去。学过十多年机械工程的他,觉得终于找到了值得他下半辈子去干的事业:汽车节能!于是他毅然决定告别妻儿回国创业!

  2000年,怀揣梦想,朱荣辉踏着匆匆的脚步,回到了祖国。创业创新之路,是艰难和曲折的。要在具有百年历史的汽车上做出创新,更是难上加难,这不但需要大智慧,更需要大资金投入。朱荣辉虽然在外企工作多年,小康生活不成问题,但要投入几千万甚至几个亿来搞研发,显然是力不从心。于是,他决定从门槛比较低的IT行业入手,掘取第一桶金,完成研发资金的积累。

  果不其然,朱荣辉在国内率先提出了政府网上办公等电子政府的理念,并在中关村高科技园区的海淀园进行实践,在海淀园区领导的全力支持下旗开得胜,大获成功:时任北京市市长的刘淇同志亲自为“数字园区”剪彩,贾庆林书记主持召开现场会议,向全市推广。“数字园区”成为当时北京乃至全国政府部门学习的典范。在此后的几年中,朱荣辉创办的美髯公科技公司为大到国家部委,小到各种园区的数百个政府部门开发电子政务软件,成为中国当时成长最快的30家IT企业之一!朱荣辉也因此获得了信息产业全国劳模、IT十大领军人物等诸多荣誉。

  然而,就在朱荣辉声名鹊起、事业蒸蒸日上、美髯公科技公司不断成长壮大,已能独立运转的时候,他却悄然转身,创立了专门从事汽车节能研发的公司——创世奇,意即要创造汽车世界的奇迹。这,就是朱荣辉的梦想。随后,朱荣辉全身心地投入到了汽车节能领域之中。

  大创新

  破解世界难题

  为了研究汽车节能,朱荣辉阅读了大量的汽车专业书籍、相关论文和专利文献等,找到了传统内燃机+变速器的汽车能效低的主要原因:一是发动机经常工作在低负荷区,平均工作效率不到最高效率的一半;二是在市区走走停停,汽车减速制动浪费了将近一半的能量。虽然采用电动或者油电混合动力,可以取得较好的节能效果,但是,这需要大功率的电池组和电机,其成本价格居高不下,起码加价8-10万元,省油不省钱,中国老百姓买不起,怎么办?

  有没有低成本的混合动力节能技术?朱荣辉在苦苦思索和寻找。具有深厚机械工程专业基础,又在多个领域颇有建树的他,想到了液压传动技术。

  在工程机械领域,液压传动技术确实被广泛应用。但是,为何汽车产业发展了100多年,却不见液压技术的规模化应用?原来,将液压用在汽车上,特别是轿车上,存在着液压蓄能比能低、传统液压控制难度大和噪声大三大难题。

  那么,在汽车行业鲜为人知的朱荣辉和他的团队能否在液混动力领域取得突破呢?他又是如何破解液混动力三大难题的呢?

  首先,朱荣辉创造性地设计构思了全新的混联混合动力模式,巧妙地用一套行星轮系加一套液压传动与储能装置同时完成无级变速传动和制动动能回收,获得很好的节能效果。该结构他申请了国际专利,并率先获得了美国专利局的授权。

  其次,用在轿车上能吸收其在60km/h时速下全部动能的蓄能器容积大约需要16L,传统液压蓄能器重达60多公斤,相当于汽车要老带着一个人在跑,显然不合算。朱荣辉发明了采用钢内胆玻璃纤维环向缠绕的液压蓄能器,在合作伙伴的共同努力下,成功地将其重量降低到15公斤!

  另外,朱荣辉和合作方打破德、美、日的技术垄断,联合开发出一种成本低、体积小、重量轻、效率高,完全数字控制,能四象限运行,能在轿车上安装使用的液压传动装置,特别是发明了用普通方向阀加闭环反馈计算机数字控制的手段,实现变量液压泵和马达的精确控制,而其成本不过几千元!成本和加工难度的大幅度降低,使液压应用到汽车上成为可能。

  而液压噪声,堪称液压领域的世界性难题。朱荣辉在清华大学做的硕士和博士课题,就属于结构动力学和流体动力学领域,他自认为最有把握去解决。他从噪声源液压泵着手,通过结构模态分析泵壳体的振动与声场的分布,以及辐射特征等,采取相应的“围追堵截”应对措施,成功地将车内外噪声降低到国家标准的范围之内,且对噪声频谱进行了优化调校。朱荣辉认为,通过结构布局的优化,还能将噪声降低到车内外感觉不明显的程度。

  至于液压传动装置,朱荣辉则找到我国技术水平最高的某军工企业,开始了长达5年的探索改进之路。从北京到贵阳,朱荣辉往返数十次,直到2010年春天,终于研发成功。装车后,通过了各种路况、环境和高速环路的可靠性测试,表现非常好,节能效果高于油电混合。就这样,朱博士通过不懈的努力终于成功地将液压混合动力无级变速技术用到了汽车上。

  大市场

  低成本高能效

  十年艰难的探索,数千万元的投入,历经无数次的波折,朱荣辉把液混动力无级变速器做到了可以工程化的程度,取得了令人钦佩的成果:按照国家颁布的标准,在权威的天津国家轿车质量检测中心完成的油耗对比测试表明,采用液混动力无级变速的汽车在市区工况下节油达到28%,综合油耗降低15%。这不是一个容易达到的指标。换句话说,一辆综合油耗为7L的家轿,采用液混动力无级变速技术后就能达到5.9L,这也正是国家即将下发的汽车产业十二五发展规划中所规定的在2015年要达到的汽车平均油耗指标。可别小看这15%的节油率,如果这项技术真能在全国得到普遍推广应用,一亿多辆车一年节省的油钱就是近2000亿,相当于一年省出一个三峡工程!

  当然,光节油还不行,更重要的是成本要低,性能要好。在家轿上,朱荣辉发明的这套系统的成本只要1.5万元,和自动变速器价格差不多,而综合节油可达到15%,这是现在无论哪种变速器,也无论哪种油电混合动力都不可能同时达到或与之相比的。朱荣辉提供的物理样车经第三方专业测试机构测试,汽车的动力性、环保性、环适性、平顺性、可靠性、安全性等指标也都符合国家的相关标准与规范。比如环境适应性(简称环适性),他们在夏天最热的时候把车开到云南,进行高温高湿高原的三高测试。在福田汽车的低温实验室进行零下20度的低温启动试验。在严寒的冬天,他们把车开到北方城市进行行驶试验,验证了其在低温下的适应性。

  2010年12月底,作为北京市重大科技专项的液混动力无级变速技术研发项目通过了由北京市科委组织的由来自汽车工业协会、汽车厂以及几所高校的著名汽车专家出席的验收专家会,获得了与会专家的一致好评。专家认为,该发明以低成本同时实现汽车无级变速和混合动力,是汽车传动领域的重大创新与突破。此后,高度重视节能与新能源汽车并处于国内领先地位的福田汽车公司,以及其他几家自主品牌的汽车厂,已经向朱荣辉伸出了橄榄枝。

  大目标

  将汽车节能进行到底

  与此同时,在技术探索的道路上,朱荣辉又开始了向更高的汽车节能节油目标迈进:他在液混动力的基础上发明了可充电的机液电三元混合动力系统。该系统的特点是:

  在结构上,以内燃为主,电动为辅,液压为桥。以传统内燃机作为主动力,在高速长距离下使用,效率高,续驶里程长。以电动为辅助动力,配小功率电机和中小容量动力电池,只在低速低载短距离工况下使用。用液压来实现无级变速和满足汽车对大扭矩大功率的需求,降低系统成本。

  在功能上,市区用电,郊区用油;有电用电,没电用油;电池便携,随处可充。市区用电动,实现零排放。即便电池没电了也没有关系,可以用油。到郊区或者上高速,用油的能效更高。市区行驶距离短,通常也就几十公里,由于液压承担了大功率的需求,故可使用高比能电池,在电动续驶里程20-30公里时,电池模组重量只有30-40公斤,通过便携式小车,可以携带回家或者在工作单位充电。随着电池技术的进步、成本的降低和充电桩的普及,电池电量可以逐步增加,扩大电动续驶里程,进一步降低油耗,从而实现从油向电的平稳无缝的对接过渡。

  朱荣辉认为,随着清洁能源技术的发展,汽车电动化,是一个正确的方向。但是,从油向电的过渡,需要跨越一条很宽且不知深浅的河。因此,必须搭建一座过河的桥。而液压混合动力技术,正是一座性价比很高的能实现从油向电无缝过渡的桥梁。

  液混动力无级变速技术作为真正意义上的汽车产业自主创新项目,得到了北京市科委的大力支持,也受到了北京市领导的高度重视。中央政治局委员,北京市市委书记刘淇先生听取过汇报,时任北京市市长的王岐山(专栏)先生亲自批示要大力推进其产业化,有多位北京市领导多次亲临研发现场调研。

  我们相信,液混动力无级变速技术的应用将会是汽车产业一项突破性的成果,低成本高能效的优势会推动中国节能与新能源汽车的快速发展。

  美髯公小传

  “美髯公”是业界对朱荣辉博士的雅称,他出生于湖南双峰,1979年以优异的成绩考入清华大学精密仪器系机械制造与自动控制专业,获得该校机械工程博士学位。毕业后,朱荣辉先后在德国Philip Holzman AG和美国Motorola公司担任高管8年,之后又在美国宾夕法尼亚大学UPNN做过访问学者。2000年,朱荣辉回国创办IT企业——北京美髯公科技公司,从事电子政务软件开发与咨询。因在推动政府网上办公、国产软件应用,特别是在北京SARS期间的突出贡献,朱荣辉曾被评为信息产业的全国劳模和软件产业的十大领军人物。作为首都十大优秀留学归国创业者,朱荣辉还得到过胡锦涛总书记的亲自接见。随后,朱荣辉又创办了北京创世奇科技公司,致力于节能与新能源汽车的技术开发与研究,发明了液压混合动力无级变速器,现已开始进入产业化应用推广阶段。

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