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社会创新

以技术贡献未来的智能出行领域——日立助力于推动交通智能化、汽车电动化发展

要实现所愿景的未来不能缺少前瞻性的布局,在日立,就有许多这样的“事业的先行者”,他们或是以立足于当下的社会课题、或是着眼于未来社会的理想形态,通过不同领域的技术研发,为打造应对社会课题、呼应未来的技术和解决方案,不断尝试新的挑战。

在5G覆盖速度不断加快、社会老龄化所带来的劳动力短缺趋势日益显著的当下,以人机协同为核心的智能化、自动化需求在各个行业中都十分凸显。在面积广大的产业园区、高负荷运转的大型港口等地广人疏的作业场景中,实现限定区域的自动驾驶应用,能为数字化流程的建立打通运输这一关节。

对于自身所处的智能出行领域,日立中国研究院的资深研究员孟毅用“蓬勃”二字来形容:“通过内部开展的行业调查,可以看出市场对于限定区域运输环节上自动驾驶应用的需求旺盛,是面向将来的智能出行领域中十分应该重视和开展研究的方面”。孟毅毕业于同济大学信号与信息处理专业,曾于日本就职世界500强企业,2012年归国后进入日立集团至今已第十个年头。关于为何加入日立的研发部门,他说:“研发部门不是单纯地做一件事情,而是不断接触新事物的发展,这是人生最大的乐趣。”

多年深耕于智能出行领域,孟毅对智能出行的应用场景这样描述到:“课题具体,有着非常广阔的发展空间。从应用场景上来说,大型工业园区和港口是两个重要的研究对象”。

行不畏远 分阶段探索自动驾驶

孟毅所从事的智能交通出行领域中,自动驾驶领域是主要课题之一。一直以来,业界中始终存在着短期内无法真正实现无人驾驶的声音,孟毅身在其中,更深感其并非易事。但探索和尝试是身为事业“先行者”的研究开发人员的使命,“在所有区域彻底实现自动驾驶确实是一个长久的工程。但我们可以先从特定场景下有限区域内的自动驾驶开始,分阶段逐步前进“。

从应用场景上,孟毅介绍了日立目前所助力的自动驾驶的两个重要的应用场景:工业园区内运输、港口运输。

园区内运输时,中型以上的工业园区中,货品、原料来往于仓库车间等园区内部的运输作业大多依靠人工完成,造成操作繁复,人工成本高的问题。关于这个问题,孟毅介绍到:“日立所投入研发的区域自动驾驶系统,基于云端的指示控制系统、路端的激光雷达,和车端的探测功能配合,能够实现限定范围的车辆自动行驶,位于起点和终点两端的工作人员只需通过终端设备,即可完成货品原料的输送”。

实现园区运输的自动驾驶,需要车路云三端的协同配合。对于云端,系统在需要实现指示车辆按照设定路线行驶的同时,还要能基于AI实现当设定路径出现障碍时自动计算其他路线、并通过信号传输指示车道改道行驶的功能。对于这一点,孟毅信心十足:“云端的部分管理功能:如哪些地方车路可以正常行驶、哪些需要注意或停止行进、以及不能行进的区域的管理、规划和指示,日立有自身积累的ODD(Operational Design Domain,运行设计域)相关的技术基础,这些相应的功能作为日立的优势技术,在实际的研发推进中得到了高度的发挥和应用”。配合路端的路测单元,通过激光雷达检测到障碍物后及时信息反馈到云端,来保障自动驾驶车辆的安全。

而对于车端,日立也有相应涉足的产品。孟毅参与设计的日立立体视觉相机、ADAS控制单元(ADAS ECU)等自动驾驶辅助系统和产品,同样在帮助整个自动驾驶场景的落地上发挥了预期的作用。经过数年的积累,孟毅及其团队与集团公司联手,收集了大量宝贵的数据。今后,通过在更复杂环境下的实证实验,日立的自动驾驶技术将为更多不同的园区客户提供服务。

港口运输是自动驾驶的另一个重要场景。在大型的集装箱码头,年货物吞吐量可达数亿吨,由驾驶员人工驾驶车辆完成大量的往返已不能满足大型港口的任务要求,加之劳动力短缺等因素,港口码头的自动驾驶需求正在快速扩大,国内外市场、业内企业的成长十分迅猛。

孟毅表示十分看好港口的自动驾驶技术的应用前景:“客户需要解决从堆场、到港口码头之间这2、3公里之间的运输课题。并且由于要与港口本身的监控、闸机等基础设施管理系统联动,需要云端有较高的兼容性”。

经过一年多的技术开发,孟毅所在团队打造了港口区域自动驾驶的整体解决方案的基础框架,并与合作伙伴建立了体现日立技术、市场需求、协创共赢这三大优势的合作模式,为今后该领域的在国内外的长期发展积累的宝贵的实战经验。

致知力行 以技术贡献汽车电动化

作为日立中国研究机构的一员,孟毅深知除了技术领域中已经获得的阶段性成果,面向未来的技术开发同样重要。“所谓‘盖踵其事而增华’,学习和积累的知识正应该用在在现有的基础上去开拓未来”,孟毅如是说。

近年来,随着环境保护问题愈发突出,新能源汽车行业迅速崛起,全球电动化大势风起云涌。新能源汽车产业被列入七大战略性新兴产业*¹,2025年新能源汽车占汽车产销20%*²的目标也已确立。

对此孟毅表示:“日立一直在参与汽车电动化领域的研发和创新,除了已成熟产品的实际应用,日立也着眼于前沿技术的开发,轮毂电机因为其更低的能耗和更节省空间的优势,为推进燃油车向电动车转型、实现无碳社会的尽快到来提供可能,但因其实施难度高、设计条件苛刻,还未能迎来量产阶段。”

提起轮毂电机的设计开发,孟毅用浅显易懂的语言讲述了其中的不易。轮毂电机是将电机、逆变器、减速器集成到轮毂内的电动车零部件产品。和过去的电动车构成相比,能更大的节省空间,为电动车今后的不断升级打下基础。虽然轮毂电机的产品概念很早就被提出,但成功打造它的条件却是十分苛刻的。“车辆快速行驶时刹车会产生很高的温度,而高温会引起电机逆变器中使用的磁石的性能劣化,这会带来很大问题。”为了解决这一课题,孟毅与团队成员联合在日本的日立研究所的相关技术人员共同开展了技术攻关,通过仿真收集和分析刹车温度的信息,将其反映到设计中使系统更好的散热,并进行了持续不断的仿真优化。 “这一过程十分考验开发者的技术经验和技巧,幸好在这一点上,我们的团队还是很强大的”,孟毅笑着说。经过将近三年的不懈努力,日立终于在2021年成功开发了用于实现轮毂驱动式EV的轻小型直接驱动系统“Direct Electrified Wheel”,该系统集成了电机、逆变器和制动器,可直接安装到EV车轮内部,将EV行驶所需的高驱动力直接传送给车轮,与传统EV相比可降低30%*³能量损失,可提升单次充电后的可行驶续航里程。同年10月,该产品的研发样车在德国亚琛举行的第30届亚琛学术讨论会上进行了展出,标志着日立的汽车电动化事业又向前迈进了一步。孟毅还提到,该产品一经亮相,就吸引了国内知名的汽车厂商的合作兴趣。孟毅和团队成员们将继续与国内外的合作方一起,继续开展更大范围的实证实验和技术优化,力争在2030年实现轮毂电机的商业化量产。

移动“自由”背后的幸福后盾

在孟毅的眼中,未来的样子似乎已经可以被描绘。借助数字化技术的不断革新和应用,人类新的移动模式正在逐步走向现实。最后,孟毅留下了这样一份寄语:“现在对于日立和日立人来说,都是正当年的好时代,围绕绿色转型(Green Transformation)和数字化转型(Digital Transformation)这两个重要的事业方向,当下的自动驾驶技术和电动化技术更显意义重大。作为研发团队的一员,相信我们所做的能贡献于推动社会的高质量、可持续发展,为人们带来更大的自由空间和更好的幸福生活。我们也有理由相信,在这条充满探索的旅程中,日立人会是见证和支持社会向前迈进的坚定后盾”。

引用来源
*1《新能源汽车等七大战略性新兴产业目录公布》人民网
*2《工业和信息化部 发展改革委 科技部关于印发<汽车产业中长期发展规划>通知》 中国政府网
*3《开发用于实现轮毂驱动式EV的轻小型直接驱动系统“Direct Electrified Wheel”》日立安斯泰莫官网

公开年月:2022年9月