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【大创榜young】中制电控——让电机控制离不开中国造

2024-04-19 10:584070

优秀创业团队典型案例

北京高校大学生

科技创新赛道

北京理工大学

王岚冰 王书琳 董岳林

北京中制电控科技有限责任公司

北京中制电控科技有限责任公司是国内首家致力于全国产化电机控制器软硬件一体解决方案的研发企业。公司在中国电动车辆工程科技开拓者孙逢春院士、北京理工大学电动车辆国家工程研究中心首席科学家张承宁教授的指导下,由国内外9名博士组建。公司以高效电驱动系统、控制器一体化集成设计、高精度强容错控制为研发主线,旨在实现车辆驱动系统电动化、国产化、智能化。

公司竭力打造系列化产品,实现功率等级全覆盖;同时提供定制化服务,满足客户个性需求,切实提高整车机动性与安全性,助力我国新能源产业飞跃式发展。公司现掌握多项电驱动核心技术,依托北京理工大学电动车辆国家工程研究中心等,拥有国内外领先的电机系统测试台架以及大型检测设备50余种。伴随着新能源运载工具进入全面市场化拓展期,军用装备也处于向电动化迈进的历史关口,公司二十余套自主可控的电机控制器设备已在交通运输、军民两用等多个领域服役,最高效率技术指标达到国际领先水平,向世界展示了中国电控的力量。

扎根电控,科技报国

北京理工大学机械工程专业在读的中制电控团队成员,在大三的时候就接触到了电机驱动领域的课题,与电机控制器结下了不解之缘,开始了数年如一日的电机控制相关研究。多次参与课题组项目的团队成员发现,目前所使用的电机控制器中许多核心零部件多直接购买国外研发公司生产的成品,在实践应用中存在调试、维修困难等问题。模块化产品只能基于配置好的参数和模式进行应用,当需要根据不同应用场景更改控制功能和使用模式时很难直接与开发者取得联系,往往在调试中耗费大量时间和试错成本,而且一旦出现产品问题通常只能选择重新购买,很大程度上浪费了可利用资源。加之国际贸易摩擦愈演愈烈,部分核心芯片供应链出现波动,更促使电机控制器全国产化研制迫在眉睫。这让团队成员初步萌发了“做中国人自己的控制器”的想法。

依托实验室资源和平台,成员们在苦练扎实基本功的基础上,一起组建团队,结合组内在电机控制领域多年发展形成的丰厚技术积淀,用两年的时间完成了第一台核心零部件全面国产化替代的电机控制器样机,其自主可控率达到100%。同时,该控制器搭载转矩转速精确控制算法,能够实现传感器失效模式下的容错控制,整体效率突破98%,功率密度与市场主流产品相比提升近一倍。该项目核心技术形成了多篇顶刊论文和国家发明专利,产品以学校为主体与多家军工企业签订了横向合同,实现了产学研一体化建设。面对波澜壮阔的电控市场,成员们又产生了由科研模式向创业者转变的想法。

2023年,经过反复深入的方案规划,项目团队参加了第二届“京彩大创”北京大学生创新创业大赛,在真正的行业领域专家和投资方面前展示自己的想法与多年的努力。在艰辛的创业之路上,成员们相互扶持走出一个个泥潭,创业项目也有了新的面貌,其中一名博士成员获得在央视栏目上介绍产品的机会,团队在2023年秋季进行了新产品的发布。

中制电控:中国人自己的电机控制器

谈起自己的创业之路,大家都说有偶然因素,而更多的是顺理成章。有的从大一参观实验室开始,就坚定了科研报国的理想信念;有的一直跟着老师在实验室接触技术研究和各类项目,同时积极参加数学建模竞赛、机械创新设计大赛等各种科技竞赛,在取得不少好成绩的同时也积累了许多科研经验。技术学习和比赛经历为大家后来走上创业之路埋下了火种。

TEAM

遇见电驱,点燃梦想

随着交通运载工具逐步向电动化发展,电机变成三电系统的心脏,广阔的应用领域和广泛的应用场景让团队成员看到了从事这项研究的意义。从学习电机学基础知识开始逐渐入门,灵活多样的控制算法和复杂而精巧的硬件设计让大家着迷。他们在广泛阅读文献的基础上,形成了控制算法方面的创新点,通过一轮轮的仿真优化和实验验证,终于形成了自己的论文和专利,在电机控制器软件设计领域迈出了坚实而重要的一步。

记得在一次优化电机控制器的设计方案过程中,因为技术手册不完善、可供查找的资料欠缺,团队成员用了两天时间才排查出一个由元器件配置不当引发的小问题,这个经历让大家印象深刻的同时,也引发了团队成员对核心技术自主权的思考。由于国外产品发展时间长、研发经验丰富,目前国内广泛使用的电机控制器的核心零部件多数采用直接购买的国外成品套件,在节约开发时间和成本的同时,也带来了许多不可避免的问题,例如维修保养困难、贸易摩擦导致芯片禁运限售等,这都使研发团队不得不正视科技产品全面国产化的问题。然而国内电机控制器在开发设计时往往已经采用国外方案,即使应用自主研发的核心零部件,其配套算法和接口等设计也需要较长开发周期和较高开发成本,不利于实际生产对效益的追求,因此如何找到高效、高可靠性的电机控制器全国产化解决方案,成为团队成员们发现专业领域缺口与需求的突破口。

潜心研发,攻坚克难

“人生是一段很奇妙的旅程,幸运的是在每个阶段都能遇到启明星。我们是幸运的,在成长的过程中有许多导师给我们指引、鼓励,所以我们才能走得那么稳。”

团队成员关于研发全国产化电机控制器的想法与导师一拍即合。我们构想的电机控制器产品不仅要实现全国产化自主可控,还要在硬件设计方面贯穿一体化集成设计思想,通过拓扑结构优化提升控制器整体轻量化程度,提升电驱系统功率密度,同时通过合理有效的配套冷却系统设计,实现控制器散热效果高效可靠,提高控制器使用保障性能;在软件设计方面,由于目前控制器使用的高精度传感器对使用环境要求高、本身较为脆弱容易损坏,团队综合评估提出,可以结合传感器失效模式下的容错控制算法,在控制器实现高精度转矩转速控制的同时保证在传感器故障后控制器仍能安全稳定运行。

确立了研发目标,团队成员一刻不停地投入技术攻关,从寻找合适的国产替代零部件开始,仔细研究每个元件的设计功能与国外产品的异同,并在此基础上尝试自主设计配套算法和接口。初步形成了全国产化硬件方案后,又展开了容错算法的设计,通过多次仿真和实验验证,最终实现了当初的设计目标。经过两年的设计、开发、验证和反复迭代优化,研发团队设计制造的高效率、高功率密度全国产化电机控制器终于第一次实现产品化,其核心技术通过了国防技术成果鉴定,样机通过合作企业的搭载示范应用也获得了认可与好评。

仰望星空,脚踏实地

2023年,团队决定从单纯的科研模式向创业者转变,北京中制电控科技有限责任公司初具雏形。在经过5版以IGBT为功率模块的全国产化电机控制器、3版以碳化硅为功率模块的全国产化电机控制器迭代优化后,2023年6月他们带着200kW功率等级的电子元器件全国产化电机控制器样机站上了京彩大创的舞台。经过极致地打磨,一轮轮的用户测试,目前的电机控制器系列产品更加高效、可靠。

现阶段,团队以“小步快跑”为作战方略,在进一步优化服务和产品体验的同时,逐步尝试探索、开拓并深入市场。团队目前已经与多家军工企业签订销售合同,总额超过千万元,并与多家企业达成合作意向,预计五年内利润突破五千万元。

2023年,中制电控学生创业团队在第二届“京彩大创”北京大学生创新创业大赛中获得科技创新赛道三等奖,获得百强创业团队、百粒“金种子”项目等荣誉,并成功冲进第九届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛北京市赛,获得多位领域专家多次一对一指导,从大处着眼、小处落脚,全面提升项目创业和转化能力。

相信在不久的将来,北京中制电控科技有限责任公司将成为国产电机控制器领域举足轻重的领头羊,让世界看见中国控制的力量。

创业路上,修炼内力

创业需要持续修炼内力。世间没有一本万利的事情,也没有永恒不变的利益。所有的结果都要通过不断努力来积累,所有的成功都要经受多次的挫折打击才能促成。创业路上,修炼的不仅仅是这一条事业之路,更是成就一个人走向强大的心路。他们坚信:无论做什么事情,遇到什么困难,只要有恒心、用心做,终会柳暗花明。

原标题:《【大创榜young】中制电控——让电机控制离不开中国造》

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