吳應(yīng)清

21世紀(jì)的重要交通工具是什么？

十多年前，剛保送讀研的何洪文在看到北京理工大學(xué)孫逢春教授編寫的《電動(dòng)汽車：21世紀(jì)的重要交通工具》之后，開始對(duì)這電動(dòng)汽車投注以極大的熱情。3年后，他考入北京理工大學(xué)攻讀博士學(xué)位，且于數(shù)年后，成長(zhǎng)為這所學(xué)校機(jī)械與車輛學(xué)院的教授，博士生導(dǎo)師。

數(shù)十年耕耘，北理工給予他平臺(tái)，他給予北理工勤懇。多年來(lái)，何洪文先后主持科技部“863計(jì)劃”課題子課題等國(guó)家級(jí)課題12項(xiàng)以及國(guó)防基礎(chǔ)科研計(jì)劃項(xiàng)目課題3項(xiàng)，尤在“新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、整車綜合控制和能量管理”理論研究和技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域，收獲了諸多創(chuàng)新性成果。

汗水澆灌成長(zhǎng)

什么是“整車綜合控制和能量管理”？它的研究對(duì)新能源汽車的性能又有著怎樣的作用？對(duì)很多非專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，他們或許會(huì)有這樣的疑問(wèn)。

近年來(lái)，隨著人類環(huán)保和節(jié)能意識(shí)的不斷提升，新能源汽車的地位和作用得到凸顯。混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車……各種各樣的技術(shù)層出不窮。但與普通的汽車一樣，它們的“身體”同樣由多達(dá)幾萬(wàn)個(gè)的零部件構(gòu)成，加之它對(duì)動(dòng)力、環(huán)保、節(jié)能等各種特殊需求，當(dāng)我們需要對(duì)汽車不同動(dòng)力、不同模式的適時(shí)切換，當(dāng)我們需要對(duì)汽車實(shí)時(shí)工況、能耗特性進(jìn)行識(shí)別和優(yōu)化，當(dāng)我們需要接入交通、互聯(lián)網(wǎng)、充電網(wǎng)點(diǎn)信息……當(dāng)需求越來(lái)越多，如何一一實(shí)現(xiàn)它們，且把它們協(xié)調(diào)統(tǒng)一在一個(gè)整車環(huán)境里，使其運(yùn)行達(dá)到最佳的效能？并不是一件容易的事兒。

對(duì)攀爬象牙塔時(shí)一直從事汽車技術(shù)研究的何洪文來(lái)說(shuō)，他一直感念于參與的第一次科研項(xiàng)目帶給他的成長(zhǎng)，使他對(duì)新能源汽車設(shè)計(jì)和綜合控制的整體開發(fā)流程有了較為全面的了解，為他之后真正踐行新能源汽車夢(mèng)想打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

那是一個(gè)軍工科研項(xiàng)目。在這個(gè)有關(guān)燃料電池汽車的研究項(xiàng)目里，何洪文和他的同事基于燃料電池的功能特性，整車的應(yīng)用特征以及當(dāng)時(shí)的技術(shù)現(xiàn)狀提出了一個(gè)巧妙的“燃料電池電電混合動(dòng)力”技術(shù)方案，從耦合控制的角度，有效解決了燃料電池高效穩(wěn)定工作等一系列效率、能量管理的問(wèn)題。值得一提的是，基于這一項(xiàng)目，何洪文完成了他科研生涯中的第一部工程化樣車。

“從方案論證到控制實(shí)施再到裝車調(diào)試等，說(shuō)白了就是真正從頭到尾學(xué)到了很多東西。”至今，回憶起當(dāng)時(shí)的經(jīng)歷，何洪文還是感慨萬(wàn)分。難忘調(diào)試時(shí)的艱辛和成功試車的喜悅，夏日炎炎，在如蒸爐般的工廠車間里，僅有包括他在內(nèi)的兩名老師、一名學(xué)生和一名工人組成的團(tuán)隊(duì)，從設(shè)計(jì)、加工到組裝，每一個(gè)量值的測(cè)定，到數(shù)據(jù)的分析等，何洪文都親力親為。加入燃料電池后空間如何布置？散熱的問(wèn)題如何處理？如何在隔音的情況下保證通風(fēng)？裝入氫氣罐后如何保證其安全性……整車環(huán)境下，各種復(fù)雜的因素相互牽制，牽一發(fā)而動(dòng)全身，都需要何洪文考慮得面面俱到。高溫環(huán)境下，他還常常需要鉆到車底下排查故障……

有太多交裹著青春熱情和辛勤汗水的難忘的瞬間，點(diǎn)滴積累，換來(lái)的是實(shí)實(shí)在在的成長(zhǎng)果實(shí)。后來(lái)基于燃料電池加載特性的功率主導(dǎo)型控制整車應(yīng)用結(jié)果顯示，工況燃?xì)浣?jīng)濟(jì)性為2.864kg/100km，“達(dá)到同類車型國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平”。研究成果獲國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)、以及國(guó)防科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。

“工程應(yīng)用和理論研究還是不一樣的。”一條線走下來(lái)，何洪文對(duì)工程實(shí)際有了更深入的了解。細(xì)微全面的接觸給他帶來(lái)了全局觀和細(xì)節(jié)觀，也讓他對(duì)新能源汽車的發(fā)展需求，前沿動(dòng)態(tài)都有了較為透徹的了解。為他之后在相關(guān)理論研究乃至應(yīng)用領(lǐng)域探索收獲累累碩果埋下了深刻伏筆——

新能源汽車奇妙王國(guó)

遇到交通擁堵的路況時(shí)，充分發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動(dòng)高效的特點(diǎn)，最小限度的利用發(fā)動(dòng)機(jī)以降低能耗；等待交通燈時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)智能自動(dòng)關(guān)閉，起步時(shí)，電機(jī)快速啟動(dòng)車輛，動(dòng)力強(qiáng)勁，發(fā)動(dòng)機(jī)適時(shí)介入工作。利用夜間低谷電為車載動(dòng)力電池補(bǔ)充電能，大幅度降低石化燃油消耗……

這是新能源汽車向人們展現(xiàn)的“美好”，殊不知這樣的美好背后需要多少科技人員的技術(shù)支撐，何洪文就是其中一員。進(jìn)入他的研究世界，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)由電和各種機(jī)械部件及系統(tǒng)組成的奇妙“王國(guó)”：

早年通過(guò)揭示混合動(dòng)力系統(tǒng)的耦合機(jī)理，何洪文及其團(tuán)隊(duì)在汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、綜合控制及性能優(yōu)化領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為汽車節(jié)能和實(shí)現(xiàn)工況解耦控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，包括給出了一種依據(jù)駕駛員踏板信號(hào)進(jìn)行整車驅(qū)動(dòng)功率需求預(yù)測(cè)的解析策略；針對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)控制策略參數(shù)對(duì)工況依賴性較強(qiáng)的問(wèn)題，利用LVQ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，建立了工況識(shí)別器；實(shí)施了一種基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃DP算法的插電式混合動(dòng)力客車全局能量管理優(yōu)化策略等。相關(guān)研究成果“混合動(dòng)力電動(dòng)客車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及系列化產(chǎn)品應(yīng)用”獲2013年度河南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。而何洪文以第1完成人編譯出版的學(xué)術(shù)專著《混合動(dòng)力城市公交車系統(tǒng)設(shè)計(jì)》獲引進(jìn)版科技類圖書獎(jiǎng)。

純電驅(qū)動(dòng)是我國(guó)新能源汽車技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略路線，在這一類型車輛高效動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制及能量精細(xì)化管理研究領(lǐng)域，何洪文從高效動(dòng)力總成、高效輔助系統(tǒng)、再生制動(dòng)能量回收、工況預(yù)測(cè)和控制策略參數(shù)在線標(biāo)定、整車輕量化等五方面分析了純電動(dòng)客車的節(jié)能潛力，提出了優(yōu)化策略，相關(guān)成果使得12m純電動(dòng)客車測(cè)試工況電耗進(jìn)一步降低到0.63kWh/km，實(shí)際線路全年平均電耗降低到1kWh/km，成果鑒定“處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平”。

動(dòng)力電池是新能源汽車的技術(shù)瓶頸，其狀態(tài)估計(jì)關(guān)乎能量管理、循環(huán)壽命、使用成本和安全，然而，動(dòng)力電池具有很強(qiáng)的時(shí)變非線性，在電動(dòng)汽車上應(yīng)用時(shí)，又受工況、環(huán)境等隨機(jī)性因素影響，對(duì)其狀態(tài)的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)估計(jì)具有挑戰(zhàn)性。何洪文及其團(tuán)隊(duì)解決了模型過(guò)于復(fù)雜或者預(yù)測(cè)精度難以滿足實(shí)際需要的難題，使得動(dòng)力電池組的SOC估計(jì)誤差降低到4%以內(nèi)、動(dòng)力電池單體的SOC預(yù)測(cè)誤差在2%以內(nèi)……相關(guān)成果“節(jié)能與新能源客車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”獲2015年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

研究成果唯有搬下高閣實(shí)際應(yīng)用才能真正實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，深諳此意的何洪文一早就致力于相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與推廣工作，收效顯著。其中，基于機(jī)電混合動(dòng)力系統(tǒng)的集成和控制技術(shù)研制的混合動(dòng)力“勇士”軍車參加了2008年北京國(guó)際車展、2008年中國(guó)汽車工業(yè)紀(jì)念改革開放30年成就展等，引來(lái)廣泛關(guān)注；基于插電式DCM混合動(dòng)力系統(tǒng)在“迷迪”轎車、“蒙派克”商務(wù)車上得到應(yīng)用，實(shí)測(cè)綜合節(jié)油率達(dá)到20%以上。而他與鄭州宇通客車股份有限公司共同開發(fā)的插電式混合動(dòng)力客車綜合節(jié)油率達(dá)到50%以上，宇通插電式混合動(dòng)力客車項(xiàng)目入選2013年度工信部、發(fā)改委、財(cái)政部、科技部聯(lián)合啟動(dòng)的“新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程”。

夢(mèng)想的延續(xù)

如果說(shuō)十多年前，何洪文踐行新能源汽車的夢(mèng)想還只停留在那本吸引他“起跑”的書上；十多年后，這一夢(mèng)想已經(jīng)在“奔跑在路上”。在享受踐行夢(mèng)想的喜悅的同時(shí)，作為一名教師，他也努力為那些和他當(dāng)年一樣懷抱憧憬的年輕人搭建通往夢(mèng)想殿堂的階梯。

因?yàn)樵O(shè)身處地，所以盡心盡力。多年來(lái)，他完整培養(yǎng)了碩士生18名，博士3名；由他主編出版的教材《電動(dòng)汽車原理與構(gòu)造》，被多所高校選定為課程教材，已累計(jì)銷售6500余冊(cè)；由他負(fù)責(zé)并主講的碩士研究生學(xué)位課“汽車新能源應(yīng)用技術(shù)”入選學(xué)校研究生院2015年度學(xué)術(shù)型研究生精品課程重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目和全國(guó)工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生教育在線課程重大建設(shè)項(xiàng)目……

“新能源汽車是未來(lái)的必然選擇，但要充分消費(fèi)它，使用它，我們還有很長(zhǎng)一段距離要走。未來(lái)的新能源汽車是什么樣，我們依然無(wú)法估計(jì)。所以，創(chuàng)新必須要進(jìn)行；所以，我們還要繼續(xù)上路……”何洪文如是說(shuō)。