最近,清华大学汽车工程开发研究院副院长宋健的心情不错。由他带头开发的混合动力汽车控制系统,在装车试验中的表现优于美国伊顿的同类产品。
对于试验的详细情况,宋健碍于商业机密不愿多谈,不过可以预见的是,该系统一旦实现商业化,势必会打破外资产品垄断市场的格局,但宋健欢喜之后更忧心的是,这并不意味着自主研发的产品可以就此打开市场。
在宋健近20年的研发经历中,曾多次遭遇自主研发产品叫好不叫座的尴尬局面。
2005年,宋健凭借与浙江亚太机电股份有限公司(简称浙江亚太)合作的“汽车防抱死系统(ABS)研究开发及其产业化”成果,获得中国汽车工业科技进步一等奖。该产品的成功投产,迫使外资企业同类产品大幅度降价。
自主品牌产品的出现,虽然让外资企业损失了近2/3的垄断利润,但拥有巨大成本优势的外资企业,却开始利用低价策略与自主品牌竞争,赢得了更大市场。相 反,处于品牌弱势地位的自主研发产品在外资企业价格战打压下,市场表现始终不理想。市场现实让浙江亚太这类积极投入自主研发和产学研合作的企业深感无奈。
清华大学汽车工程开发研究院副院长宋健
仅用5年追上国际脚步
1990年,在清华完成博士课程后,宋健以访问学者的身份赴日本五十铃汽车公司学习交流。在五十铃期间,他主要负责稳定性仿真试验,这段经历令其对电子控 制技术产生了浓厚兴趣。他发现,上世纪八十年代后期是电子信息技术全面进入汽车研发领域的阶段,如何通过电子控制技术而非机械手段提升车辆性能,并对其进 行测试和评价,成为汽车行业极具前景的研究领域。两年后,宋健回国留校任教,汽车动力学与控制成为他的主攻方向。
宋健说,电子控制技术可以解决很多困扰汽车业多年的问题,例如汽车刹车抱死问题。在ABS出现前,汽车行驶中驾驶员用力踩下制动踏板,车轮转速急速降低, 当制动力超过车轮与地面的摩擦力时,车轮就会被抱死。完全抱死的车轮会使轮胎与地面的摩擦力下降,如果前轮被抱死,驾驶员就无法控制车辆行驶方向,如果后 轮被抱死,就极易出现侧滑现象。如果通过电子控制技术防止制动时车轮抱死,使车轮与地面形成高附着系数的摩擦,便可有效缩短制动距离,提高制动稳定性。试验表明,安装这一装置后可以减少30%~40%的事故率,在发生事故的情况下还可以减少财产损失和人员伤害。
那时,我国对电子控制技术的研发还仅限于几所高校中,由于缺乏科研经费,研发进展缓慢。尽管如此,宋健坚信ABS具有广阔前景,于是从1994年起他便全身心投入到ABS开发中。
考虑到我国汽车电子领域基础薄弱,国内企业研发水平低、积极性不高,同时外资企业又不愿转让核心技术,而且漫天要价。1996年,科技部将汽车ABS系统 的开发列为“九五”攻关课题之一,清华成功申请到该课题。作为负责科研的系副主任宋健,承担了为南汽依维柯和东风6480客车开发ABS的项目。
据宋健回忆,整个ABS的研发过程都是按部就班进行的,从最初对国外成熟产品进行解剖分析,到各种模型的建立、电控单元的数据导入,直至2000年项目验收,产品装上依维柯和东风6480客车,形成了小批量生产。
产业化之路举步维艰
“与博世产品相比,我们自主开发的ABS在产品一致性等方面确实存在一定差距,但整体性能已基本相当。这一点让我们非常骄傲,但产品真正实现产业化却是4 年之后。”宋健无奈地说,由于前期的开发合作方是整车厂,他们对零部件产业化兴趣不大,而且对自主开发的产品缺乏足够信心。此时浙江亚太找到清华,希望合作开发ABS并推动产业化。
虽然找到“情投意合”的合作伙伴,但并不意味ABS产业化道路会一帆风顺。除要克服产品技术、制造工艺等难题外,摆在宋健和浙江亚太面前更为严峻的问题是买家在哪里。
苦等三年后,“第一个吃螃蟹的人”终于出现。2003年7月,北京吉普汽车公司(北京奔驰-戴克)宣布,一年后将推出加装ABS的新款SUV Jeep2500,而且不加价。
“在ABS招标过程中,我们与博世和在国内建厂的两家外资零部件巨头竞争。由于北京吉普要求在10个月内完成配套开发,而且还要通过奔驰验证,并限定了配 套价格,外资企业都认为这是不可能完成的任务,整个开发过程至少需要2年。最终,‘初生牛犊不怕虎’的我们成功中标。”宋健解释说,“对于这个项目,我们 心里有数,一方面我们找到了一条不同于外资企业普遍采用的技术路线,即基于制动器耗散功率的控制理论和控制方法,如此一来可以大大减少工作量,使标定时间从过去的至少一年半缩减至半年。”
“我们在2004年4月完成了样车匹配,但没想到的是,等待我们的是更大的挑战。在汽车行业内德国素以法规严格著称,验证过程极其严格,可谓难上加难。为 了保证新车在三个月后下线,我们夜以继日完成了两个3万公里可靠性试验、一个8万公里可靠性试验、一个3000公里遏制性试验,此外还有许多之前未曾想到 的试验。令人欣慰的是,在新款Jeep2500上市前夕,我们的ABS如期达到了奔驰标准。”宋健说,“不到半年时间卖出8000套ABS,此后一年,我 们又在北汽军车ABS采购中成功中标。”
产学研合作积极性受打击
没想到的是,赢得Jeep2500的配套机会,并没有为浙江亚太敲开更多整车厂的大门。时至今日,国产ABS真正实现产业化已有6年,但配装率不过3%,而且大多局限在商用车领域。
宋健认为,ABS自主研发成功的社会效益大于企业经济效益。国产ABS上市前,博世等品牌的单套价格高达1500元,远高于其在欧美等国的配套价格。我国 攻克ABS技术后,外资企业迫于竞争压力,一再下调价格,如今每套降至500余元。如果按照800万套的年均市场容量计算,自主品牌ABS的出现每年可为 我国企业节省80亿元。
然而,外资企业的大幅降价却将尚在襁褓中的自主品牌ABS逼到了死角。由于市场规模迟迟上不去,自主品牌产品很难扩大价格优势,在与兼具品牌和价格双重优 势的外资产品竞争中常常处于被动。如此一来,不仅是合资企业,自主品牌车企为了增加产品卖点,也更青睐“好用不贵”的外资产品。毕竟ABS属于涉及人身安全的部件,在中国消费者心中,外资产品应该更加可靠。
基于上述原因,自主品牌ABS进入整车厂配套体系难上加难,仅靠配套量极其有限的小品牌订单维持生计。这些年,虽然不乏武汉元丰汽车零部件有限公司等实力 雄厚的零部件企业大举进军该领域,建成十几万套、甚至几十万套的生产线,但由于缺少大批量配套机会,前期研发及生产投入难以快速收回,无力在产品技术和质量改进上持续投入,令国内零部件企业步履维艰。
近两年,自主品牌产品在市场上遭遇的尴尬,让国内零部件企业的研发积极性受到打击,也使产学研合作遇到瓶颈。由于我国工业基础薄弱,企业自主研发能力不 强,产学研合作成为企业提升产品技术含量和市场竞争力的有效途径。在作任何投资决策时,以经济效益为先的企业势必要考虑投入产出比,而我国零部件企业多为经济实力不强的民营企业,在他们看来,进行研发投入不仅耗资巨大、市场化周期长,而且风险大、产出小。
ESP可能重蹈ABS覆辙
2000年ABS课题结束后,宋健在进行ABS产业化的同时,又投入到技术难度更大的ESP(车身电子稳定控制系统)的研发中。
据了解,ESP主要是在紧急情况下对车辆的行驶状态进行主动干预,它整合了ABS和TCS(牵引力控制系统)的功能,并且增加横摆扭矩控制———防侧滑功能,可以防止车辆在高速行驶转弯或制动过程中失控,为车辆提高约10%的安全系数。
ESP在主动安全方面的突出表现,使各国政府和相关机构对其越发重视。欧盟、澳大利亚及美国政府分别要求ESP在2011年前后成为新车标准配置。受此影响,近年来ESP在国产轿车中的配套比例逐年升高。良好的市场前景,令宋健研发信心大增。
据了解,ESP系统包括控制单元和转向等多种传感器,如何与发动机保持良好的通讯是研发过程中的瓶颈。发动机厂为防止核心技术被窃取,往往不愿透露发动机电控部分的扭矩通讯代码等技术机密,建立和掌握自主的核心技术,成为ESP开发的关键。
另外,由于我国ESP配装率较低,国产发动机的扭矩控制只是专为自动变速器设计,无法适合ESP运行要求。因此还要专为ESP重新设计发动机扭矩控制,而这一费用至少在300万元以上。
不仅如此,ESP对试验环境的要求极为严格,目前国内很难找到一个完全符合要求的试验场所,因此要完成整套试验需付出巨大成本。
据宋健透露,目前清华正与武汉元丰合作开发ESP,前不久刚刚获得某发动机厂支持,使研发工作取得实质性进展。目前他们进行的试验证明,ESP已基本达到北美国家汽车安全政策法规的要求。
业内曾有专家预言,国产ESP将在2009年上市,但时至今日仍不见ESP产业化的影子。宋健对此解释说:“由于技术、试验条件等问题一时无法解决,才使ESP产业化一拖再拖,我无法告诉你准确的上市日期,只能说快了。”
除主动安全部件的开发,宋健在新能源汽车领域也投入了大量精力,从2000年至今,他一直从事混合动力控制系统的开发。他认为,制造电池和电机的资源储备 有限,决定了电动车路线走不通,因此他更看好混合动力汽车的发展前景。在最近的装车试验中,他领导开发的混合动力系统相比伊顿同类产品节油10%,产业化有望启动。
在被问到其开发的ESP、混合动力系统等产品进入产业化后,是否会遭遇与ABS类似的尴尬,受到外资企业的强力打压,宋健露出了忧虑的神情。