突破技术垄断 占领能源新高地

刘江

国产第一辆汽车诞生于1956年，比国外整整晚了71年，就算迎头追赶了半个世纪，至今也没有开发出一辆真正畅销国际市场的汽车。打造具有国际竞争力的民族品牌，中国汽车发展任重道远。与传统汽车工业发展不同的是，现阶段全世界新能源汽车研究几乎处于同一发展水平线上。“全世界站在同一起跑线上，正是我国突破技术垄断的绝佳时期。”上海交通大学机械与动力工程学院博士生导师张希说。

抓住新能源汽车的发展势头

2006年，上海交通大学博士毕业前夕，张希在一次国际性学术交流大会上与国际新能源汽车领域著名学者Chris Mi教授相遇。一番沟通交流后，Chris Mi邀请张希毕业之后到美国密歇根大学电气与计算机工程系继续深造。张希对新能源汽车的研究之路也便从此展开，并将车辆能量管理、电驱动以及电池相关技术划定为其研究重点。

在张希看来，作为新能源汽车家族中的重要一员，电动汽车是解决能源危机和环境问题的重要途径，其现实应用价值受到全世界的关注。然而，续驶里程不足以及电池老化问题始终制约着电动汽车的发展。要提升电动汽车的续航能力和电池使用寿命，主要依靠车载能量源相关技术的发展。如此一来，如何高效地利用能量源系统中有限的能量和消除电池老化的潜在因素，即能量管理技术，就成为电动汽车的关键技术之一。

在美国密歇根大学从事博士后研究工作期间，张希被委任为“电动汽车多能量源高效能量管理技术研究”项目技术负责人。他在国际上首次提出了基于小波变换的考虑发动机、超级电容、锂离子电池和燃料电池等多种能量源的高效能量管理新策略，并通过对多能量源各自特性的深入整合，最终产生最优的燃油经济性和电池寿命预期。总结相关研究成果后，张希发表的一篇SCI论文至今已被他人引用超过70次，在车辆能量管理技术提升方面发挥了重要作用。更难能可贵的是，该项目研究成果受到国际最大的科技图书出版商Springer-Verlag的青睐，于2011年出版成英文专著Vehicle Power Management： Modeling， Control and Optimization。2012年，该书挤进Springer电子版书籍最畅销的前25%，其第一作者就是张希。

美国数年，张希从未忘记过关注国内新能源汽车产业的发展。随着国内对该行业的愈发重视，张希对于国内的发展环境充满期待，更希望将自己这些年的研究经验带回国内。2009年，他回来了。

回国以来，通过对电动汽车电池各项性能展开研究，张希在推动电池建模与管理技术上，包括电池电化学性能、电池老化机理、动力电池梯次利用技术等方面，努力探索着。基于动力电池电化学性能的等效电路参数实时辨识，他对电池电化学性能做了深入研究，其成果可有效提高参数辨识的精确性与实时性。与此同时，为了更好地归结电动汽车电池老化机理，他将其与行驶工况结合，很好地揭示了电动汽车行驶工况对电池老化产生的影响。

当被问到研究的出发点时，张希认为，最重要的就是要紧密结合国家产业发展的需要。比如，新型车辆的开发和利用受到各国政府和工业界的重视，起因就是能源短缺与环境问题的日趋严重。张希关于电动汽车能量管理方面所攻克的多项关键技术，也是源于此。这些研究成果不仅可充分挖掘车辆的能量利用率，在汽车能量管理系统的完善方面也颇富经济价值。2015年，张希作为多能源控制系统关键技术方面研究成果的主要完成人之一荣获上海市科技进步奖二等奖。据了解，该系列成果已获得数亿元人民币的直接经济效益。

同样是2015年，国务院总理李克强在全国节能与新能源汽车产业发展推进工作座谈会中作出重要批示，明确指出要“突出重点、合理布局”。所谓“突出重点”即针对产业发展的“瓶颈”和“短板”，着力突破核心技术和关键零部件的制约，提升自主创新能力和技术水平。我国新能源汽车产业发展“瓶颈”与“短板”无疑就是电动汽车电池的开发和利用。于张希而言，这种重视，既是机遇也是挑战，他会把握住新能源汽车在我国的良好发展势头，从研究层面做出更多的贡献。

在“积累”和“保鲜”中攻关

2009年，张希接受中国船舶重工集团公司第七0四研究所邀请，决定回国继续从事新能源研究开发工作，被委任为高级工程师和项目组负责人。其后的两年，他积累了关于生产一线的宝贵经验，而一线需求与研究层面上的一些不匹配，以及对于电动汽车研究的追求，都令他更加渴望开展升华性的研究。进入上海交通大学后，张希成功申请国家科学基金面上项目的支持，启动了“电动汽车电驱动暂态多域耦合机理与控制研究”。该项目主要基于混合储能系统展开，在电动汽车使用寿命延长方面有极强的理论及现实应用意义。

“科研道路是一个从量变到质变的发展。”张希长期与锂离子电池以及超级电容组成的混合储能系统打交道，他发现在电动汽车行驶过程中，锂离子电池端会出现大扰动非线性的瞬态电流。“这种非线性的瞬态电流的存在，很有可能造成锂离子电池内部结构塌陷式伤害，严重影响使用电池寿命。”张希表示。

到底如何解决这个问题？假如原有的道路行不通，是不是可以换条路呢？他在心里划下了一个个问号。此时的张希，已经学会跳出既有问题存在的维度，转换一个角度重新寻找突解决问题的方法。他尝试将电动汽车电驱动系统看成一个整体，对汽车行驶在电池端电流的量化影响机理做研究，创造性地提出直流有源滤波方法，将电动汽车牵引电机与混合储能直流—直流变换器控制相结合。“这种方法可以降低动力电池的大扰动瞬态电流纹波，延长动力电池的使用寿命。”他自信地说。作为国际上首位提出电动汽车直流有源滤波方法的研究者，张希此项目自申请之初就得到了组委会评审专家的一致好评，研究成果更是得到了美国俄亥俄州立大学Giorgio Rizzoni教授，密歇根大学Chris Mi教授、Jing Sun教授，德国斯图加特大学Jochen Wiedemann教授等国际知名学者的一致认可。endprint

“在研究过程中，我们要不断接触新事物，提高对新技术、新思路的敏感性。”谈到数年来大胆创新的行为，张希认真地表示，这是科研工作者必备素质之一，他会一直保持对科研的新鲜感。而要“保鲜”，显然不是闭门造车能实现的。

以无线充电技术也研究为例，张希对此领域颇为着迷，从新型补偿网络结构、高效耦合线圈设计、闭环控制策略等角度展开研究，在降低损耗、提高能量传输效率、实现无线充电功率输出精确性与实用性方面做出了有效探索。研究成果促进了我国新能源汽车高效大功率无线充电技术的发展。

即使如此，过去几年，张希也没有放弃放眼看世界，他每年都会作为上海交通大学代表之一，与国外相关合作单位保持密切学术交流互访。在国际学术界的认可中，张希获选为美国电气与电子工程师协会（IEEE） 高级会员、国际电力与能源工程杂志（IJPE）编委、中国电源学会新能源电能变换技术专委会委员等。在他看来，这些学术兼职经历并非负担，而是为他打开了另外一条研究新能源汽车的道路。通过与业界国内外专家经常交流此行业学术课题，不仅可以了解到一线行业相关资讯知识，还可以接触到优秀科研工作者最新研究方向及课题课题，是非常宝贵的交流学习经历。

此外，张希还在2015年3月举行的中德电动汽车能量效率与行驶安全协调技术大会中担任主席。此次大会邀请到了来自德国斯图加特大学（University of Stuttgart）、卡尔斯鲁厄理工大学（Karlsruhe Institute of Technologie）、兰茨胡特应用技术大学（Landshut University of Applied Sciences）、德国航空航天研究中心汽车概念研究所（DLR-Institute of Vehicle Concepts）、斯图加特汽车工程与发动机研究所（FKFS）、上海交通大学、同济大学、清华大学、北京理工大学、吉林大学、重庆大学、合肥工业大学等研究机构的30余位中德学者参会。大会通过了关于“中德电动汽车学术专家 （SGAEE）” 联盟的提议，并初步制定该联盟在日后发展中将按照统一框架开展合作项目的发展计划。

作为该大会主席，张希很看重此次研讨会成功召开对中德与会单位在相关领域开展实质性联合研究所产生的影响。“未来，我们将进一步促进中德与会单位在电动汽车能量与效率协调技术联合项目、人才培养、交流互访、科研基地共建等方面的深化合作。”

勤奋耕耘，为了更好的未来

在2016中国汽车论坛上，一汽集团、东风集团、上汽集团、长安集团、北汽集团等汽车行业大牛，在汽车“十三五”战略规划中都提到了战略定位和战略转型，即构建创新型、服务型、国际化企业，并在新能源汽车、智能网联汽车等方面做了妥善安排。

“新能源汽车极有可能成为未来我国国民经济的重要增长点之一。”张希说。他认为，科研能否最终应用到产业量化生产中，并解决此行业发展所出现的实实在在的问题是衡量其科研价值的重要指标之一。“十三五”明确对我国经济转型与生态发展做出了发展规划，汽车行业作为国民经济发展重要支撑自然也无法置身事外。而汽车企业转型离不开技术支持，在江苏省科技厅“紫金呼叫”科技服务平台担任特聘专家的他对此深有感悟，“加强与企业交流对科研很重要。电气工程研究注重实践对课题方向的引导，更注重科研学术交流合作的转化。”

不过，张希也不是时时刻刻都这么“宏观”的。与科研上的大气相比，他也是个注重细节的人。和很多学术工作者一样，张希的日常工作也是非常繁重和琐碎的。他每天到办公室的第一件事就是将一天要做的事情列成一个详细清单，并将每件待办事项按照紧要程度做分门别类处理。“通过一天内每件事情完成度，可以有效对自己进行监督。”

这种严格也被张希带到了学生管理上。“科研必须踏踏实实去做，不能有半点虚假”，这一原则落实到他带的3名博士生和8名硕士生上是这样的——张希要求他们采用全英文工作交流模式，“注重对国际最新成果的借鉴和吸收，最大程度与国际前沿技术实现无缝接轨”；科研项目攻关是团队工作，成员前进步调是否一致关系整个团队科研进程开展，如果因为成员个人原因而导致团队进度滞后，张希会对其做严格批评。但“严师范儿”十足的他，在生活上崇尚的则是师生关系轻松和谐。他会密切关心学生成长的一言一行，必要时候能给他们以生活上的辅导。去年，团队里有一位学生，在母亲过世后情绪一直非常低落，张希看在眼里急在心里，为让学生尽快走出来，他多次组织团队内成员鼓励该同学勇敢坚强地面对生活上的挫折。“团队合作的魅力在于互补后的力量最大化集合”，张希很看重年轻学生头脑灵活、思维敏捷等优点，但也不可避免存在缺乏经验、定力差等不足，“教师是经验提供者，让学生少走弯路”。

“事在人为，勤奋一点还是可以兼顾的。”面对工作上多重角色的忙碌，张希笑着说。“去年完成了英文学术专著中的一章和一篇IEEE电力电子学会会刊论文，发明专利申请也正紧锣密鼓筹备中”，他给记者盘算目前的打算，即使“每天恨不得一个人能分成两个人用”，也依然享受科研带给他的快乐。“接下来，我们会与国家‘十三五发展规划相结合，在电动汽车无线充电技术、电动汽车智能化技术发展方面做深化研究”，张希下一阶段的科研发展规划很明晰。endprint