吳應(yīng)清

21世紀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孫逢春教授編寫的《電動汽車：21世紀的重要交通工具》之后，開始對這電動汽車投注以極大的熱情。3年后，他考入北京理工大學攻讀博士學位，且于數(shù)年后，成長為這所學校機械與車輛學院的教授，博士生導(dǎo)師。

數(shù)十年耕耘，北理工給予他平臺，他給予北理工勤懇。多年來，何洪文先后主持科技部“863計劃”課題子課題等國家級課題12項以及國防基礎(chǔ)科研計劃項目課題3項，尤在“新能源汽車動力系統(tǒng)設(shè)計、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

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

近年來，隨著人類環(huán)保和節(jié)能意識的不斷提升，新能源汽車的地位和作用得到凸顯?；旌蟿恿ζ?、純電動汽車、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”同樣由多達幾萬個的零部件構(gòu)成，加之它對動力、環(huán)保、節(jié)能等各種特殊需求，當我們需要對汽車不同動力、不同模式的適時切換，當我們需要對汽車實時工況、能耗特性進行識別和優(yōu)化，當我們需要接入交通、互聯(lián)網(wǎng)、充電網(wǎng)點信息……當需求越來越多，如何一一實現(xiàn)它們，且把它們協(xié)調(diào)統(tǒng)一在一個整車環(huán)境里，使其運行達到最佳的效能？并不是一件容易的事兒。

對攀爬象牙塔時一直從事汽車技術(shù)研究的何洪文來說，他一直感念于參與的第一次科研項目帶給他的成長，使他對新能源汽車設(shè)計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想打下了堅實的基礎(chǔ)。

那是一個軍工科研項目。在這個有關(guān)燃料電池汽車的研究項目里，何洪文和他的同事基于燃料電池的功能特性，整車的應(yīng)用特征以及當時的技術(shù)現(xiàn)狀提出了一個巧妙的“燃料電池電電混合動力”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、能量管理的問題。值得一提的是，基于這一項目，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施再到裝車調(diào)試等，說白了就是真正從頭到尾學到了很多東西?！敝两瘢貞浧甬敃r的經(jīng)歷，何洪文還是感慨萬分。難忘調(diào)試時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、一名學生和一名工人組成的團隊，從設(shè)計、加工到組裝，每一個量值的測定，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？散熱的問題如何處理？如何在隔音的情況下保證通風？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，點滴積累，換來的是實實在在的成長果實。后來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，工況燃氫經(jīng)濟性為2.864kg/100km，“達到同類車型國內(nèi)領(lǐng)先水平”。研究成果獲國家授權(quán)發(fā)明專利3項、以及國防科技進步獎三等獎。

“工程應(yīng)用和理論研究還是不一樣的?！币粭l線走下來，何洪文對工程實際有了更深入的了解。細微全面的接觸給他帶來了全局觀和細節(jié)觀，也讓他對新能源汽車的發(fā)展需求，前沿動態(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

遇到交通擁堵的路況時，充分發(fā)揮電機驅(qū)動高效的特點，最小限度的利用發(fā)動機以降低能耗；等待交通燈時發(fā)動機智能自動關(guān)閉，起步時，電機快速啟動車輛，動力強勁，發(fā)動機適時介入工作。利用夜間低谷電為車載動力電池補充電能，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。進入他的研究世界，你會發(fā)現(xiàn)這是一個由電和各種機械部件及系統(tǒng)組成的奇妙“王國”：

早年通過揭示混合動力系統(tǒng)的耦合機理，何洪文及其團隊在汽車混合動力系統(tǒng)總體設(shè)計、綜合控制及性能優(yōu)化領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，為汽車節(jié)能和實現(xiàn)工況解耦控制奠定了堅實的基礎(chǔ)，包括給出了一種依據(jù)駕駛員踏板信號進行整車驅(qū)動功率需求預(yù)測的解析策略；針對混合動力系統(tǒng)控制策略參數(shù)對工況依賴性較強的問題，利用LVQ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，建立了工況識別器；實施了一種基于動態(tài)規(guī)劃DP算法的插電式混合動力客車全局能量管理優(yōu)化策略等。相關(guān)研究成果“混合動力電動客車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及系列化產(chǎn)品應(yīng)用”獲2013年度河南省科學技術(shù)進步獎一等獎。而何洪文以第1完成人編譯出版的學術(shù)專著《混合動力城市公交車系統(tǒng)設(shè)計》獲引進版科技類圖書獎。

純電驅(qū)動是我國新能源汽車技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略路線，在這一類型車輛高效動力傳動系統(tǒng)設(shè)計、控制及能量精細化管理研究領(lǐng)域，何洪文從高效動力總成、高效輔助系統(tǒng)、再生制動能量回收、工況預(yù)測和控制策略參數(shù)在線標定、整車輕量化等五方面分析了純電動客車的節(jié)能潛力，提出了優(yōu)化策略，相關(guān)成果使得12m純電動客車測試工況電耗進一步降低到0.63kWh/km，實際線路全年平均電耗降低到1kWh/km，成果鑒定“處于國內(nèi)領(lǐng)先水平”。

動力電池是新能源汽車的技術(shù)瓶頸，其狀態(tài)估計關(guān)乎能量管理、循環(huán)壽命、使用成本和安全，然而，動力電池具有很強的時變非線性，在電動汽車上應(yīng)用時，又受工況、環(huán)境等隨機性因素影響，對其狀態(tài)的實時精準估計具有挑戰(zhàn)性。何洪文及其團隊解決了模型過于復(fù)雜或者預(yù)測精度難以滿足實際需要的難題，使得動力電池組的SOC估計誤差降低到4%以內(nèi)、動力電池單體的SOC預(yù)測誤差在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年度國家科技進步獎二等獎。

研究成果唯有搬下高閣實際應(yīng)用才能真正實現(xiàn)其價值，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，基于機電混合動力系統(tǒng)的集成和控制技術(shù)研制的混合動力“勇士”軍車參加了2008年北京國際車展、2008年中國汽車工業(yè)紀念改革開放30年成就展等，引來廣泛關(guān)注；基于插電式DCM混合動力系統(tǒng)在“迷迪”轎車、“蒙派克”商務(wù)車上得到應(yīng)用，實測綜合節(jié)油率達到20%以上。而他與鄭州宇通客車股份有限公司共同開發(fā)的插電式混合動力客車綜合節(jié)油率達到50%以上，宇通插電式混合動力客車項目入選2013年度工信部、發(fā)改委、財政部、科技部聯(lián)合啟動的“新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程”。

夢想的延續(xù)

如果說十多年前，何洪文踐行新能源汽車的夢想還只停留在那本吸引他“起跑”的書上；十多年后，這一夢想已經(jīng)在“奔跑在路上”。在享受踐行夢想的喜悅的同時，作為一名教師，他也努力為那些和他當年一樣懷抱憧憬的年輕人搭建通往夢想殿堂的階梯。

因為設(shè)身處地，所以盡心盡力。多年來，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《電動汽車原理與構(gòu)造》，被多所高校選定為課程教材，已累計銷售6500余冊；由他負責并主講的碩士研究生學位課“汽車新能源應(yīng)用技術(shù)”入選學校研究生院2015年度學術(shù)型研究生精品課程重點建設(shè)項目和全國工程碩士專業(yè)學位研究生教育在線課程重大建設(shè)項目……

“新能源汽車是未來的必然選擇，但要充分消費它，使用它，我們還有很長一段距離要走。未來的新能源汽車是什么樣，我們依然無法估計。所以，創(chuàng)新必須要進行；所以，我們還要繼續(xù)上路……”何洪文如是說。