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林程:为奥运造车


原文标题:为奥运造车

原文链接:http://bjrb.bjd.com.cn/html/2019-06/27/content_11891980.htm

  11年前,举世瞩目的北京奥运会举行。50辆蓝绿相间、印有奥运标识的电动公交车24小时穿梭于奥运场馆核心区,为各国官员、运动员和媒体记者等提供出行服务,这成为当年京城一道靓丽的风景线。10bet体育大学机械与车辆学院教授林程,就是这道风景的打造者。

  再干3年,北京和张家口联合举办2022年北京冬奥会时,耐寒抗冻、动力强劲且具备智能驾驶功能的新能源汽车将在山地雪场间穿行,向世界展示中国新能源汽车的非凡实力。目前,林程的“汽车人”团队正和多家单位全力研发冬奥会版新能源汽车,为再次打造绿色风景线做准备。

  科技之星 林程

  10bet体育大学电动车辆国家工程实验室教授,博士生导师,国家“万人计划”科技创新领军人才。长期从事汽车总体技术及电动汽车技术的科研和教学工作,担任多项国家863重大专项、国家重大研发计划项目等重大课题负责人,主要成果包括北京奥运电动大客车、上海世博电动大客车等,并推动实现了成果的产业化和规模化应用。在国内外重要学术刊物发表论文百余篇,主持编著5本专业著作,作为第一发明人获22项发明专利授权,作为前三名核心成员获得多项国家级和省部级科技成果奖项。

  1 零排放电动公交奥运首秀

  早在上世纪80年代,18岁的“武汉伢”林程就走上了“汽车人”之路。他考入离家不远的武汉工学院(武汉10bet体育大学前身),就读于该校王牌专业汽车专业,并在这里获得本科、硕士学位。1995年,林程应聘到10bet体育大学,成为一名教师,并开始钻研汽车整体设计。

  那时,北10bet体育车辆专业教师不多,林程主讲过几乎所有与汽车相关的课程,他笑着回忆,“讲到后来,跟汽车有关的所有知识就几乎都通了。”看似无心插柳的经历,为他日后迎接奥运挑战打下坚实的基础。

  2002年,他受北10bet体育副校长、中国工程院院士孙逢春召唤,参与科技部新能源汽车重大专项中电动客车的整车研发工作,主要负责整车集成和控制技术研发。此后,北10bet体育团队和客车制造厂商合作研发的低地板电动公交车被北京奥组委相中,计划用于北京奥运会。

  十几年前,新能源汽车市场认可度还很低——放几块锂电池就能让公交车跑起来,在很多人眼里几乎是一个笑话。林程属于第一批“吃螃蟹”的,他认准这是中国汽车实现弯道超越的机遇。

  其中,电动客车上整车控制器的概念就是由林程团队首创。普通燃油车上拥有发动机控制器,电动汽车上没有,如何将电池、电机、油门、刹车踏板等关键零件有效联结并综合管理,需要一个“最强大脑”。林程团队不仅提出了整车控制器的概念,还研发出可靠的产品,并应用于奥运电动公交车。如今,整车控制器已成为行业内电动客车的标配。

  研发机械式自动变速系统,解决换挡平顺性难题;发明可更换锂离子电池系统,为电动公交车24小时不间断运行提供技术支撑;攻克动力电池管理及高压安全,为运行安全提供保障……北京奥运会前夕,为了圆满完成任务,林程团队吃住在车厂,夜以继日地论证、调试,攻克一个又一个难关之后,终于成功研制出具有世界先进水平的奥运电动大客车,并建成了世界上最大的公交换电站。

  2008年北京奥运会和残奥会上,北10bet体育研发的50台纯电动公交车惊艳亮相,并取得全奥运周期运行零故障的成绩,向世界展示了中国新能源汽车的研发水平。

  与“2008北京奥运会、残奥会全国先进个人”称号相比,林程感觉收获最大的却是人才,“奥运期间,我的学生都在一线,参与电动公交车技术研发和运行技术保障工作,得到了极大的锻炼提升,现在他们中好多人都成长为电动汽车行业的知名专家和技术骨干。”

  2 搭建平台布局中国化标准

  在北京奥运会大放异彩之后,这代电动公交车先后在上海世博会、广州亚运会、APEC北京峰会和G20杭州峰会等场合大显身手,还出口波兰。

  林程团队并未满足于此,2010年以北10bet体育电动汽车研发团队为基础,10bet体育华创电动车技术有限公司(以下简称“华创”)宣告成立。这是学校的一个学科性公司,专注于提供新能源汽车动力系统平台技术、产品及服务,林程担任董事长和总工程师,公司技术人员不少是北10bet体育毕业生。

  林程的博士生董爱道也是华创一员。在他眼中,林老师既有远见,又具胆识,尤为重视核心技术的攻关与布局。有段时间,董爱道所在的团队负责电动客车集成控制器的研发,这个部件是各种执行器的控制器,其作用类似于人体的神经元。其实,这类部件市面上早已有成熟的产品,而华创在这方面的技术积累和人员储备上并无优势。

  但是,从项目启动第一天,林程就告诉大家,“作为一家技术型公司,必须掌握行业里的基础技术,才不会被卡脖子。”团队几乎从零起步,起初设计出来的样品,加工价格比供应商价格还贵。那时,公司内部也出现了不同的声音——有没有必要投入这么多继续干这事儿?

  4年过去,华创自主研发的集成控制器已批量应用。今年,当华为的“备胎计划”在网上刷屏时,董爱道才更加深刻地体会到导师的良苦用心,“我们可以采购别人的关键部件,也能随时切换成自己的产品,掌握主动性,就不会受制于人。”

  2015年前后,随着新能源汽车产业化快速推进,在林程提议之下,华创有了一个更大胆的举措,打造新能源汽车整车控制器底层软件开发平台,并邀请企业加入。他打了一个比方,“这个平台相当于给了个Windows系统,企业可以根据自己的需求,在上面自主开发软件。”

  之所以花费精力搭建平台,源于林程对行业前景的深刻洞察:过去,传统燃油车上已大量采用国外的平台,中国整车企业不太掌握核心技术,尤其对软件控制开发能力比较弱,这就好比“外国人把中国车的灵魂掏走了”。华创搭建的底层平台,便于企业在上面开发自己的内容,以逐渐培养企业自主研发能力。比如,华创提供整车控制器,以及相关的底层代码,企业可以在此基础上加入智能算法,增添自动泊车、部分自动驾驶等功能。更深的用意在于,他想带领中国企业抢占先机,在新能源汽车领域布局中国的平台和技术标准。

  这番初心,林程称是责任使然,“十几年来,我们承担了多个国家重大项目,所以有一种使命感,既然这个事业是我开拓的,有必要把它送到更高层次,带动企业和行业进步。”

  3 为冬奥用车打造抗冻心脏

  现在,为了2022年北京冬奥会,包括林程在内的北10bet体育团队正在牵头研制冬奥会期间的新能源汽车。

  当前,电动小汽车已进入很多寻常百姓家,去年中国新能源汽车销量突破120万辆。林程心中很清楚,将在冬奥会上亮相的电动汽车必须形成技术高地,展示新一代核心技术,引领行业发展方向。

  耐寒、动力强劲、增添智能驾驶功能,这将是冬奥会电动车的三大核心亮点。

  应对严寒,北10bet体育、中信国安盟固利动力科技有限公司、北汽福田汽车股份有限公司等正在研发全气候电池系统,其技术来源于孙逢春院士团队研发的全气候电池核心技术。其原理说来有些“剑走偏锋”,在极低温环境下,让电池利用仅剩的一点能量,给自身实现加热,相当于内部快速短路,从而使电池迅速变热,将自己激活。

  林程说这是一整套创新体系,里面牵涉到很多核心东西,技术团队要对加热系统的控制策略和理论展开研究,如加热片材料选择优化、加热回路研发研究和加热策略的研究,还要与整车控制联合起来。目前,全气候电池系统整个工作原理验证工作已完成,并成功研发出电池系统产品样机。

  在动力方面,北10bet体育团队创新设计出“双电机驱动系统+自动机械变速器”策略,这在国内系首创,既能实现自动换挡,又能保证电力不中断。

  冬奥会电动车上还将增加智能网联整车控制器,它能够和互联网、车内的组件网络无缝连接。按照团队设想,“未来,车走到任何地方,内部每一块电池、每一块回路的信息,都能够实时到达监控中心,到达管理团队和整车企业,以便实现科学监控管理,提前预判故障。”

  来自北京市科委的信息显示,经过两年技术攻关,该项目团队在完成全气候电池技术原理验证的基础上,集成全气候电池系统、智能整车控制器、动力电池一键加热控制系统、无动力中断两挡电驱动总成、低温增焓空调、航空气溶胶车体保温材料等多项创新性产品,并解决了极寒条件下纯电动汽车无法充放电、整车无法启动、空调能耗高等技术难题。整车能耗较现有同类车型在运行工况下降低20%,电池系统可在零下40℃至零上60℃超宽环境温度下正常运行。

  今年1月,在零下三四十摄氏度的极寒环境中,孙逢春、林程等在内蒙古海拉尔开展冬奥会新能源汽车技术测试,零下30℃以下的环境中,整车静置40个小时被冻透之后,福田12米电动大客车、宇通7米中型客车、北汽新能源电动小客车三类车型均可实现6分钟快速自加热启动,并顺利通过全气候动力电池低温加热、空调制热、除霜及冰雪条件下的整车20%爬坡、加速、制动、能耗等系列试验。

  林程告诉记者,预计今年底或者明年初申请冬奥会新能源车辆小批量生产,并在延庆试跑。

  如果把全气候电池技术攻克,这也预示着,电动汽车可以普及到西北地区、东北地区,甚至出口到俄罗斯及北欧国家。林程兴奋地畅想,“由此我国自主研发的纯电动汽车将不再有‘禁区’。”

  4 做新能源电动车的“开山人”

  如今的林程,有两重身份:作为北10bet体育教授,他要教书授课指导学生;作为华创董事长,他需要带领公司开拓市场,研发技术。他在学校和公司两边都游刃有余。董爱道说:“林老师抗压能力很强大,情绪很乐观。”

  强大的抗压能力,源于专业功底,更归功于管理智慧。早在北京奥运会时,林程就展现了卓越的管理能力,作为电动公交车项目的主要负责人,他要带领电动车辆研发团队推进科研,还要与近20家配套厂家对接。他回忆,当时项目的每一个重要部件都是在多家企业中选择最优秀的供应商。团队拿到大项目后,会对之进行系统分解,设置总体车辆技术、电池系统、驱动系统、车载网络与控制系统等6个子课题,与子课题负责人再签协议。他提倡“责任到人,经费到人”,让每个专家都有自主决策权,可自行聘请工程技术人员、设定自己的工作进度。庞大的系统工程就这样被化整为零地破解了。如今承担了面向冬奥会的电动汽车项目,林程也专门组建了项目管理团队,稳步推进,集中力量,逐步突破。

  在公司管理上,他习惯放权,让年轻人自由探索更多可能性,但作为掌舵者,遇到困难时会施以援手,给予实际的指导。有学生记得,当初研制机械式自动变速系统时,很多人认为,让二三十人的年轻团队去干,几乎不可能完成。但林程不这么认为,他带着大家一起讨论,出主意,判断大方向,并邀请电机领域专家来交流、解惑。历时三年,当系统终于做出来后,团队信心也大大增加。

  林程提倡科研与产业实践结合,他的研究生也有很多深入车企一线的机会,能把自己的想法变成产品。学生邢济垒说,自己在参与电机转子位置估计的科研课题时,选择了学术圈很流行的一种算法,仿真结果特别好。但听完汇报,林程冷静地提示,“算法过程有些复杂,电脑能计算,车辆控制器上单片机的处理速度会慢很多,可能无法执行。”事实证明,单片机果然算力不够,在林程指导下,邢济垒找到其他算法,解决了这个问题,他也记住了导师的嘱咐:科研是否成功要靠实际检验。

  十几年间,中国的纯电动大客车技术已步入国际先进水平,林程也从青年教师成长为行业领军人物。然而,他奋进的脚步不敢停歇,还有更大的梦想在心中酝酿,“新能源电动车这个行业,我们要不断做开山的人。开山最困难,有可能荆棘满地、毒蛇猛兽遍布。但是你把它开出来了,你就很有成就感,这是为国家留下了自主的产业。”

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