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    林程:為奧運造車


    原文標題:為奧運造車

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

      11年前,舉世矚目的北京奧運會舉行。50輛藍綠相間、印有奧運標識的電動公交車24小時穿梭于奧運場館核心區,為各國官員、運動員和媒體記者等提供出行服務,這成為當年京城一道靚麗的風景線。北京理工大學機械與車輛學院教授林程,就是這道風景的打造者。

      再干3年,北京和張家口聯合舉辦2022年北京冬奧會時,耐寒抗凍、動力強勁且具備智能駕駛功能的新能源汽車將在山地雪場間穿行,向世界展示中國新能源汽車的非凡實力。目前,林程的“汽車人”團隊正和多家單位全力研發冬奧會版新能源汽車,為再次打造綠色風景線做準備。

      科技之星 林程

      北京理工大學電動車輛國家工程實驗室教授,博士生導師,國家“萬人計劃”科技創新領軍人才。長期從事汽車總體技術及電動汽車技術的科研和教學工作,擔任多項國家863重大專項、國家重大研發計劃項目等重大課題負責人,主要成果包括北京奧運電動大客車、上海世博電動大客車等,并推動實現了成果的產業化和規模化應用。在國內外重要學術刊物發表論文百余篇,主持編著5本專業著作,作為第一發明人獲22項發明專利授權,作為前三名核心成員獲得多項國家級和省部級科技成果獎項。

      1 零排放電動公交奧運首秀

      早在上世紀80年代,18歲的“武漢伢”林程就走上了“汽車人”之路。他考入離家不遠的武漢工學院(武漢理工大學前身),就讀于該校王牌專業汽車專業,并在這里獲得本科、碩士學位。1995年,林程應聘到北京理工大學,成為一名教師,并開始鉆研汽車整體設計。

      那時,北理工車輛專業教師不多,林程主講過幾乎所有與汽車相關的課程,他笑著回憶,“講到后來,跟汽車有關的所有知識就幾乎都通了。”看似無心插柳的經歷,為他日后迎接奧運挑戰打下堅實的基礎。

      2002年,他受北理工副校長、中國工程院院士孫逢春召喚,參與科技部新能源汽車重大專項中電動客車的整車研發工作,主要負責整車集成和控制技術研發。此后,北理工團隊和客車制造廠商合作研發的低地板電動公交車被北京奧組委相中,計劃用于北京奧運會。

      十幾年前,新能源汽車市場認可度還很低——放幾塊鋰電池就能讓公交車跑起來,在很多人眼里幾乎是一個笑話。林程屬于第一批“吃螃蟹”的,他認準這是中國汽車實現彎道超越的機遇。

      其中,電動客車上整車控制器的概念就是由林程團隊首創。普通燃油車上擁有發動機控制器,電動汽車上沒有,如何將電池、電機、油門、剎車踏板等關鍵零件有效聯結并綜合管理,需要一個“最強大腦”。林程團隊不僅提出了整車控制器的概念,還研發出可靠的產品,并應用于奧運電動公交車。如今,整車控制器已成為行業內電動客車的標配。

      研發機械式自動變速系統,解決換擋平順性難題;發明可更換鋰離子電池系統,為電動公交車24小時不間斷運行提供技術支撐;攻克動力電池管理及高壓安全,為運行安全提供保障……北京奧運會前夕,為了圓滿完成任務,林程團隊吃住在車廠,夜以繼日地論證、調試,攻克一個又一個難關之后,終于成功研制出具有世界先進水平的奧運電動大客車,并建成了世界上最大的公交換電站。

      2008年北京奧運會和殘奧會上,北理工研發的50臺純電動公交車驚艷亮相,并取得全奧運周期運行零故障的成績,向世界展示了中國新能源汽車的研發水平。

      與“2008北京奧運會、殘奧會全國先進個人”稱號相比,林程感覺收獲最大的卻是人才,“奧運期間,我的學生都在一線,參與電動公交車技術研發和運行技術保障工作,得到了極大的鍛煉提升,現在他們中好多人都成長為電動汽車行業的知名專家和技術骨干。”

      2 搭建平臺布局中國化標準

      在北京奧運會大放異彩之后,這代電動公交車先后在上海世博會、廣州亞運會、APEC北京峰會和G20杭州峰會等場合大顯身手,還出口波蘭。

      林程團隊并未滿足于此,2010年以北理工電動汽車研發團隊為基礎,北京理工華創電動車技術有限公司(以下簡稱“華創”)宣告成立。這是學校的一個學科性公司,專注于提供新能源汽車動力系統平臺技術、產品及服務,林程擔任董事長和總工程師,公司技術人員不少是北理工畢業生。

      林程的博士生董愛道也是華創一員。在他眼中,林老師既有遠見,又具膽識,尤為重視核心技術的攻關與布局。有段時間,董愛道所在的團隊負責電動客車集成控制器的研發,這個部件是各種執行器的控制器,其作用類似于人體的神經元。其實,這類部件市面上早已有成熟的產品,而華創在這方面的技術積累和人員儲備上并無優勢。

      但是,從項目啟動第一天,林程就告訴大家,“作為一家技術型公司,必須掌握行業里的基礎技術,才不會被卡脖子。”團隊幾乎從零起步,起初設計出來的樣品,加工價格比供應商價格還貴。那時,公司內部也出現了不同的聲音——有沒有必要投入這么多繼續干這事兒?

      4年過去,華創自主研發的集成控制器已批量應用。今年,當華為的“備胎計劃”在網上刷屏時,董愛道才更加深刻地體會到導師的良苦用心,“我們可以采購別人的關鍵部件,也能隨時切換成自己的產品,掌握主動性,就不會受制于人。”

      2015年前后,隨著新能源汽車產業化快速推進,在林程提議之下,華創有了一個更大膽的舉措,打造新能源汽車整車控制器底層軟件開發平臺,并邀請企業加入。他打了一個比方,“這個平臺相當于給了個Windows系統,企業可以根據自己的需求,在上面自主開發軟件。”

      之所以花費精力搭建平臺,源于林程對行業前景的深刻洞察:過去,傳統燃油車上已大量采用國外的平臺,中國整車企業不太掌握核心技術,尤其對軟件控制開發能力比較弱,這就好比“外國人把中國車的靈魂掏走了”。華創搭建的底層平臺,便于企業在上面開發自己的內容,以逐漸培養企業自主研發能力。比如,華創提供整車控制器,以及相關的底層代碼,企業可以在此基礎上加入智能算法,增添自動泊車、部分自動駕駛等功能。更深的用意在于,他想帶領中國企業搶占先機,在新能源汽車領域布局中國的平臺和技術標準。

      這番初心,林程稱是責任使然,“十幾年來,我們承擔了多個國家重大項目,所以有一種使命感,既然這個事業是我開拓的,有必要把它送到更高層次,帶動企業和行業進步。”

      3 為冬奧用車打造抗凍心臟

      現在,為了2022年北京冬奧會,包括林程在內的北理工團隊正在牽頭研制冬奧會期間的新能源汽車。

      當前,電動小汽車已進入很多尋常百姓家,去年中國新能源汽車銷量突破120萬輛。林程心中很清楚,將在冬奧會上亮相的電動汽車必須形成技術高地,展示新一代核心技術,引領行業發展方向。

      耐寒、動力強勁、增添智能駕駛功能,這將是冬奧會電動車的三大核心亮點。

      應對嚴寒,北理工、中信國安盟固利動力科技有限公司、北汽福田汽車股份有限公司等正在研發全氣候電池系統,其技術來源于孫逢春院士團隊研發的全氣候電池核心技術。其原理說來有些“劍走偏鋒”,在極低溫環境下,讓電池利用僅剩的一點能量,給自身實現加熱,相當于內部快速短路,從而使電池迅速變熱,將自己激活。

      林程說這是一整套創新體系,里面牽涉到很多核心東西,技術團隊要對加熱系統的控制策略和理論展開研究,如加熱片材料選擇優化、加熱回路研發研究和加熱策略的研究,還要與整車控制聯合起來。目前,全氣候電池系統整個工作原理驗證工作已完成,并成功研發出電池系統產品樣機。

      在動力方面,北理工團隊創新設計出“雙電機驅動系統+自動機械變速器”策略,這在國內系首創,既能實現自動換擋,又能保證電力不中斷。

      冬奧會電動車上還將增加智能網聯整車控制器,它能夠和互聯網、車內的組件網絡無縫連接。按照團隊設想,“未來,車走到任何地方,內部每一塊電池、每一塊回路的信息,都能夠實時到達監控中心,到達管理團隊和整車企業,以便實現科學監控管理,提前預判故障。”

      來自北京市科委的信息顯示,經過兩年技術攻關,該項目團隊在完成全氣候電池技術原理驗證的基礎上,集成全氣候電池系統、智能整車控制器、動力電池一鍵加熱控制系統、無動力中斷兩擋電驅動總成、低溫增焓空調、航空氣溶膠車體保溫材料等多項創新性產品,并解決了極寒條件下純電動汽車無法充放電、整車無法啟動、空調能耗高等技術難題。整車能耗較現有同類車型在運行工況下降低20%,電池系統可在零下40℃至零上60℃超寬環境溫度下正常運行。

      今年1月,在零下三四十攝氏度的極寒環境中,孫逢春、林程等在內蒙古海拉爾開展冬奧會新能源汽車技術測試,零下30℃以下的環境中,整車靜置40個小時被凍透之后,福田12米電動大客車、宇通7米中型客車、北汽新能源電動小客車三類車型均可實現6分鐘快速自加熱啟動,并順利通過全氣候動力電池低溫加熱、空調制熱、除霜及冰雪條件下的整車20%爬坡、加速、制動、能耗等系列試驗。

      林程告訴記者,預計今年底或者明年初申請冬奧會新能源車輛小批量生產,并在延慶試跑。

      如果把全氣候電池技術攻克,這也預示著,電動汽車可以普及到西北地區、東北地區,甚至出口到俄羅斯及北歐國家。林程興奮地暢想,“由此我國自主研發的純電動汽車將不再有‘禁區’。”

      4 做新能源電動車的“開山人”

      如今的林程,有兩重身份:作為北理工教授,他要教書授課指導學生;作為華創董事長,他需要帶領公司開拓市場,研發技術。他在學校和公司兩邊都游刃有余。董愛道說:“林老師抗壓能力很強大,情緒很樂觀。”

      強大的抗壓能力,源于專業功底,更歸功于管理智慧。早在北京奧運會時,林程就展現了卓越的管理能力,作為電動公交車項目的主要負責人,他要帶領電動車輛研發團隊推進科研,還要與近20家配套廠家對接。他回憶,當時項目的每一個重要部件都是在多家企業中選擇最優秀的供應商。團隊拿到大項目后,會對之進行系統分解,設置總體車輛技術、電池系統、驅動系統、車載網絡與控制系統等6個子課題,與子課題負責人再簽協議。他提倡“責任到人,經費到人”,讓每個專家都有自主決策權,可自行聘請工程技術人員、設定自己的工作進度。龐大的系統工程就這樣被化整為零地破解了。如今承擔了面向冬奧會的電動汽車項目,林程也專門組建了項目管理團隊,穩步推進,集中力量,逐步突破。

      在公司管理上,他習慣放權,讓年輕人自由探索更多可能性,但作為掌舵者,遇到困難時會施以援手,給予實際的指導。有學生記得,當初研制機械式自動變速系統時,很多人認為,讓二三十人的年輕團隊去干,幾乎不可能完成。但林程不這么認為,他帶著大家一起討論,出主意,判斷大方向,并邀請電機領域專家來交流、解惑。歷時三年,當系統終于做出來后,團隊信心也大大增加。

      林程提倡科研與產業實踐結合,他的研究生也有很多深入車企一線的機會,能把自己的想法變成產品。學生邢濟壘說,自己在參與電機轉子位置估計的科研課題時,選擇了學術圈很流行的一種算法,仿真結果特別好。但聽完匯報,林程冷靜地提示,“算法過程有些復雜,電腦能計算,車輛控制器上單片機的處理速度會慢很多,可能無法執行。”事實證明,單片機果然算力不夠,在林程指導下,邢濟壘找到其他算法,解決了這個問題,他也記住了導師的囑咐:科研是否成功要靠實際檢驗。

      十幾年間,中國的純電動大客車技術已步入國際先進水平,林程也從青年教師成長為行業領軍人物。然而,他奮進的腳步不敢停歇,還有更大的夢想在心中醞釀,“新能源電動車這個行業,我們要不斷做開山的人。開山最困難,有可能荊棘滿地、毒蛇猛獸遍布。但是你把它開出來了,你就很有成就感,這是為國家留下了自主的產業。”

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