開拓于智能網聯新能源汽車科技創新和產業發展前沿
—— 上海交通大學機械與動力工程學院教授、博士生導師張希

◎ 文/傅雙僑

參加中美清潔汽車聯盟年會

張希認為，現階段全世界主要汽車強國的智能網聯新能源汽車的研發與產業化幾乎處于同一發展水平線，正是我國突破汽車技術壟斷的絕佳時期。

目前智能網聯新能源汽車是全球汽車業的熱點，大力推進智能網聯新能源汽車在我國的發展是促進中國汽車產業轉型升級、搶占國際競爭制高點的緊迫任務，也是推動綠色發展、智能出行、培育新的經濟增長點的重要舉措。上海交通大學機械與動力工程學院教授、博士生導師張希深諳智能網聯新能源汽車對于中國汽車產業的重大意義，在相關領域深耕十余載，在理論和應用兩方面為我國智能網聯新能源汽車的穩步發展做出了重要貢獻。

2007 年，從上海交通大學博士畢業后，張希應邀赴美國密歇根大學電氣與計算機工程系繼續深造，他對新能源汽車的研究之路也就此展開。2009 年，張希學成歸國，長期從事新能源汽車電驅動、電池管理、無線充電和自動駕駛汽車智能決策技術的研究。近5 年，他作為項目負責人主持了國家級和省部級項目10 余項，包括國家重點研發計劃政府間重點專項項目、國家自然科學基金項目、國家“十三五”重點國際合作項目課題、上海市政府間國際合作專項、上海市教委產學研專項、上海市浦江人才支撐項目、上海市工業強基課題等。

張希教授在智能網聯新能源汽車部分核心關鍵技術方面取得重要突破，基于科研成果出版著作4 部，發表學術論文近百篇，申請國家發明專利二十余項，已獲授權十余項，獲得中國產學研合作促進獎、上海市科技進步獎等多個獎項，還入選了上海市浦江人才計劃，并曾獲科學中國人年度人物等榮譽。

高效的產學研合作

張希在與企業和研究所產學研合作的過程中參與產品技術需求提出、技術方案制定、原型樣機開發、樣機測試驗證、產品完善成型的整個研發過程，做到信息共享、溝通及時、分工明確，將市場需求與創新技術研究有機地結合在一起，避免了推倒重來、重復開發的不良后果，極大地縮短了研發周期，提高了研發效率。

他還以非營利單位的身份幫助合作企業介紹產品應用下游客戶，在市場和產業鏈的建立上盡可能發揮作用，顯著減少了企業前期市場開發投入。在產品開發早期階段盡可能選擇性價比較高的器件和軟硬件開發系統，在測試驗證階段盡可能選擇測試費用可控、周期較短但驗證效果明顯的測試方法，并且在企業研發和生產設備的引進上也盡量考慮功能/投入最大化的目標。在產品成功銷售之后，他還保持與企業的聯系，在售后服務上發揮技術優勢，減少售后服務成本，幫助企業通過各種方法降低產學研合作開發過程和之后的整體成本。

張希及其團隊與東風汽車、上海華普等車企建立了密切合作關系，充分發揮了企業產品研發管理和高校創新技術研究各自的優勢，通過多年努力，多方合作的“電動汽車動力總成多能源控制系統關鍵技術研發與產業化應用”項目取得重大成果：提升了混合動力汽車的燃油效率和動力電池使用壽命；改善了能量再生制動的邏輯性；提高了電池荷電狀態（SOC）估測精度；將混合儲能系統直流變換提高到最優工作效率。該項目成果對于我國電動汽車的示范運行、產品推廣以及產業升級起到了重要推動作用，促進了我國新能源汽車技術的科技進步，產生了重大的經濟和社會效益，實現直接經濟效益約4億元，利潤約2 億元，稅收8000 多萬元，間接經濟效益超2 億元，并于2015 年獲得上海市科技進步二等獎。

在積極發揮高校科技服務功能，與高科技中小企業進行長期技術合作的過程中，張希通過新產品共同研發形成企業在新興市場上的競爭優勢，同時打破國外技術和產品在我國市場上的壟斷。他帶領團隊與上海昂勤共同研發新能源汽車底盤測功機系統產品，彌補了由燃油汽車測功機改造的新能源測功機產品的功能不齊全、實時性不高以及效率偏低等缺陷，擁有實時性好，模擬精確度高及效率高等優點，突破了道路阻力非線性模擬、基于模型的實時仿真、各組件與整車傳動效率的測試、新能源汽車動力源續駛里程的估測和標定等關鍵核心技術。目前該研究成果的相關新產品獲得每年數千萬元的直接經濟效益，而企業也從2011 年創建時注冊資金僅100 萬元的小微企業發展成為我國新能源汽車測控行業的重要一員。

前沿技術創新

國務院總理李克強針對新能源汽車產業發展推進工作明確指出要“突出重點、合理布局”。所謂“突出重點”即針對產業發展的“瓶頸”和“短板”，著力突破核心技術和關鍵零部件的制約，提升自主創新能力和技術水平。針對我國新能源汽車研發、生產和使用的現狀，張希認為電池是目前中國乃至全世界新能源汽車的發展瓶頸，他的研究則主要側重電池技術的優化升級，包括電池建模與管理技術，電池電化學性能、電池老化機理、動力電池梯次利用技術等。張希的研究還特別重視解決用戶在實際使用電動汽車過程中遇到的問題，比如，電池充電和衰減等問題。

給學生講解自動駕駛控制器與模擬環境接口功能特性

現在中國的電動汽車用戶都采用有線充電的方式，相比有線充電，無線充電的便利性更好，而無線充電的主要問題是傳輸效率不高。針對這個問題，張希團隊開發了覆蓋48-650V 電池需求、最大功率30kW 的電動汽車無線充電裝置產品系列，攻克了DDQ 雙極性耦合線圈、磁集成LCC 補償拓撲等關鍵技術，最大傳輸距離為300mm,最高傳輸效率超過95%，允許的最大偏移量為200mm，并具有金屬檢測和活物檢測功能，通過磁屏蔽技術使EMF 降低到人體安全值以內（10μT 左右），該研究申請發明專利11 項，目前在廈門金旅、上汽通用五菱多種電動汽車型上實現了測試驗證和小批量開發，預計三年內直接經濟效益超過10 億元。

電動汽車電池壽命衰減及退役電池回收利用也是整個行業十分關心的問題，張希團隊所做的研究深入電池電化學本質，將電池負極石墨與電解液的副反應因素融入電池管理系統（BMS）電池模型中，可實現電池SOC、SOH 以及電池內部老化表征參數（如負極鋰離子沉積、SEI 膜增長量）的實時精準估計，并通過電池運行大數據和人工智能方法進行驗證，同時在滿足快充時間要求的情況下優化和動態調整充電曲線，使電池壽命大幅提升，將有可能顛覆“快充必然影響電池壽命”的一般認知。目前，張希與榮威新能源汽車“三電”系統供應商—上汽集團上海捷能公司以及我國最大的充電樁生產和運營企業之一-青島特來電正緊密合作，推動該技術在新能源汽車和充電產品上的快速落地。此外研究成果中為退役電池單體提供的準確詳盡的“體檢報告”可很好地指導電池梯次利用和報廢回收，將為國家節省大量資源。

主持中德電動汽車能量效率與行駛安全協調技術研討會

自動駕駛是目前十分熱門的汽車前沿技術，自動駕駛功能早已有之，比如自適應巡航等，就屬于比較基礎的自動駕駛功能。電動汽車為自動駕駛提供了更廣闊的應用平臺和前景，但是在中國這個電動汽車產銷大國，車輛的自動駕駛技術又有很多獨特性，應用環境高度復雜給中國的自動駕駛研究人員提出了更大的挑戰。張希充分考慮了中國交通工具類型繁雜，人機混行等實際道路情況，建立了基于社會力模型的行人軌跡預測方法（考慮符合中國行人社會學與心理學特點），同時結合汽車動力學模型預測、極端交通狀況處理機制、行駛舒適性等因素對自動駕駛汽車智能決策路徑規劃進行優化調整。他與上海淞泓、山東時風、德國羅伯沃茨等企業進行緊密合作，致力于開發具有通用操作系統功能的智能決策控制器產品，可同時適用于無人小巴、清掃車、物流車等不同車型，將有力地推動L4 乃至L5 等級自動駕駛汽車真正產業化落地的進程。

為了收集智能網聯新能源汽車的第一手試驗數據，張希教授與團隊在上海交通大學閔行校區負責建設智能網聯新能源汽車技術開發和示范驗證基地，基地中包含了數百輛純電動汽車、十余輛自動駕駛汽車、數百個充電樁/充電站、數十個5G 基站和V2X 基礎設施、1 個大數據中心等關鍵要素，為智能網聯新能源汽車核心關鍵技術的突破提供了必要的試驗保障條件。

培養人才創新能力

今天的智能網聯新能源汽車對動力電池、無線充電、環境感知、智能決策等核心技術的要求與以往傳統汽車有了巨大的不同，因此對交叉學科專業人才的需求也很急迫，而人才短缺是轉型過程中的中國智能網聯新能源汽車產業遇到的最大瓶頸。一花獨放不是春。張希希望有更多的專業人才可以投放到中國方興未艾的智能網聯新能源汽車產業之中，把產業由大做強，培養人才也是他的一項重要工作。

他依托中國汽車工程學會等團體的公益科技服務平臺以及與企業建立的長期緊密合作基礎，對企業技術人員進行關鍵核心技術培訓，通過從基礎理論知識到最新創新成果等各方面全方位由淺入深的講解，提高企業技術人員的創新意識和能力。同時，他邀請企業委派工程師進駐學校實驗室，與碩士生和博士生一起進行產學研開發，形成工程需求實際與原始創新思想的無縫銜接。

此外，在產品開發中后期，他派碩士生和博士生進入企業的研發部門甚至生產工廠，全面熟悉企業產品開發管理和生產流程，當學生畢業時引導他們考慮進入合作企業，幫助向企業輸送創新和工程能力兼具的合格人才，形成具有可持續性和穩定的創新研發團隊，切實提高企業的整體研發和創新水平。

作為導師，張希教給學生的第一件事就是“科研必須踏踏實實去做，不能有半點虛假”，同時他要求學生研究的科學問題必須是“由產業痛點難點問題驅動和由上而下細分的”，所有過程細分成果最終匯集到對產業痛點難點問題的根本解決路徑上，“論文是科研工作的副產品”。為了借鑒和吸收國際最新研究成果，最大程度與國際前沿技術實現無縫接軌，張希經常要求學生采用全英文工作交流模式，這種對細節的執著追求使他的每一位學生都具有嚴謹的科研態度，成為我國智能網聯新能源汽車研發領域的重要推動力量。

自2009 年從美國深造回國，張希在中國智能網聯新能源汽車領域摸爬滾打了10 余年，他認為，科研能否最終應用到產業量化生產中，并解決此行業發展所出現的實實在在的問題是衡量其價值的重要指標之一，“十三五”對我國經濟轉型與生態發展做出了明確規劃，汽車行業作為國民經濟發展的重要支柱肩負著重大的使命，而智能網聯新能源汽車則更契合產業發展的愿景，他將帶領自己的團隊在相關研發的核心領域繼續砥礪前行。