助推我國新能源汽車行業創新驅動發展
——記哈爾濱工業大學電氣工程及自動化學院教授程遠

謝明昊

21世紀，世界能源危機和環保問題日益突出，以化石燃料為主的汽車工業面臨著嚴峻挑戰。隨著電能、太陽能、天然氣等新能源的開發與利用，發展新能源汽車逐漸成為汽車產業轉型升級的關鍵。雖然具有節約燃油能源、有效減少廢氣排放等優勢，但續航里程短、充電基礎設施不足，以及成本較高等諸多障礙和困難仍然限制了新能源汽車在消費者中的普及程度。從全球范圍來看，一場打破約束、沖出困境的行動已經展開。無數科學家和研究者們竭盡所能，為突破新能源汽車發展的瓶頸而不懈努力，哈爾濱工業大學電氣工程及自動化學院教授程遠便是其中之一。

腳踏實地——聚焦新能源汽車電驅動系統研發

2020年10月27日，由工業和信息化部指導、中國汽車工程學會組織全行業1000余名專家歷時一年半修訂編制的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》在上海發布。該路線圖明確把“新能源汽車將逐漸成為主流產品，汽車產業基本實現電動化轉型”作為面向2035年我國汽車產業發展的六大目標之一，由此，中國汽車產業迎來新的技術架構和產業鏈布局。作為該路線圖中電驅動系統部分的編審專家之一，程遠由衷感到驕傲與自豪。

“新能源汽車包括純電動汽車、增程式電動汽車、燃料電池電動汽車、氫發動機汽車等?！背踢h介紹道，但不論采用何種電動化技術路徑，不論使用何種動力源，都需要電機及控制系統作為驅動裝置。電驅動系統在整個汽車產業鏈中都占有舉足輕重的地位，其性能、效率、噪聲、可靠性等直接關乎車輛駕乘體驗與駕駛安全。隨著科技的進步，電驅動系統的體積、重量得到顯著降低，零部件數量也在不斷減少，電驅動系統正朝著集成化和智能化的趨勢快速發展。

從本科階段開始，程遠就一直從事新能源汽車電驅動系統研發工作，到如今，他已在這個領域辛勤耕耘近20載，在電動汽車驅動電機優化設計、整車多物理場建模仿真、混合動力汽車構型及能量管理優化策略等方面都取得了不俗成果。

當被問及為何選擇這個研究領域時，程遠回答道：“因為熱愛，所以堅持。當年在選擇研究生科研方向時，看到了電動汽車這個題目覺得很喜歡，所以就選擇了這個方向并一直工作至今?！?/p>

程遠

憶起在哈爾濱工業大學求學的日子，程遠最想感謝兩位恩師：陳清泉院士和崔淑梅教授。陳清泉院士從20世紀70年代開始就從事電動汽車開創性研發并創建了世界電動汽車協會，被譽為“亞洲電動汽車之父”。作為陳院士在哈爾濱工業大學的第一個博士研究生，程遠坦言自己從陳院士身上學到了很多科學研究的方法和為人處世之道，這對他今后的發展大有裨益。崔淑梅教授也是我國電動汽車電驅動系統著名專家，榮獲多項國家及省部級獎勵?！皬谋究频讲┦?，一直都是她在手把手地指導我?！倍鲙熑鐭?，照亮程遠前行。

博士畢業后，為開闊視野，程遠奔赴法國弗朗什孔泰大學FEMTO-ST實驗室、里爾大學L2EP實驗室、交通發展規劃和交通網絡科技研究院（IFSTTAR）從事了2年的博士后研究工作，隨后又進入企業，在重慶長安新能源汽車公司、法國PSA集團（標致雪鐵龍集團，現Stellantis集團）巴黎研發中心工作8年。多年的海外工作及企業工作經歷為他積累了豐富的一線經驗，讓他對科研落到實處的理念有了深刻的認識。2018年9月，程遠通過“哈爾濱工業大學青年拔尖人才計劃”受聘為準聘研究員，并于2019年全職回國工作。

盡管回國的時間不長，但程遠已馬不停蹄地開展了多項研究工作，包括“插電式混動汽車系統優化與新型電機”“基于超級銅線的高功率密度電機”“智慧電機與數字孿生”等。除此之外，他還迅速組建了自己的團隊。目前，程遠的團隊有學生10余人，以博士生為主。對于這個年輕的隊伍，程遠希望能夠建立亦師亦友的師生關系，在平等交流的基礎上，充分尊重學生發展意愿，發揮學生內在創新力，實現科研上的突破。“就像我當年一樣，我希望學生熱愛他的科研方向，這是支撐他不斷前行的持久動力?！彼霓k公室就在學生實驗室對面，一旦在科研上出現難題，學生就可以及時找到他。除此之外，他還經常與學生們一起吃飯、聊天，討論科研心得，分享科研經驗，創造和諧快樂的實驗室研究氛圍。

在科研工作中，程遠對學生們強調最多的就是科學研究的實踐性。他認為，科研來不得半點虛假，唯有腳踏實地，將研究落到實處，科研才有意義?！叭狈嵺`的科研，只是空中樓閣，經不起任何考驗?！背踢h說。

深入一線——立足需求實現技術創新

“科研創新，首先必須清楚國家和企業的需求所在?！背踢h認為，做科研需要了解和掌握國內外相關領域的大方向，以國家需求為己任，同時深入企業或行業一線了解實際需求，才能找到科研創新的出發點和落腳點。這也是他在多年的國內外工作實踐中總結的寶貴經驗。

在法國工作期間，程遠圍繞汽車動力系統零組件及整車系統兩個方面實現了一系列的技術創新。主持車用永磁電機設計和優化軟件是他在PSA集團工作期間一項比較重要的工作。該軟件是PSA集團首款自主研發的電機優化與設計軟件工具，包括電機定轉子尺寸參數化建模、損耗快速計算、機械強度校驗、快速效率圖計算、整車評估等多個模塊，涉及機、電、熱等多個物理領域。

據程遠介紹，“對于電動汽車而言，永磁同步電機在效率、功率密度、可靠性等方面均是最佳選擇”。在研發的車用永磁電機設計和優化軟件中，程遠融合了多種優化算法和快速計算技術，可在一分鐘左右完成電機構建、效率圖計算，以及整車級評估（能耗、加速性等）。模型準確性通過了試驗驗證，這為加快電機設計速度，快速推出相關產品作出了重要貢獻。

圍繞新能源汽車整車系統，程遠將一種先進的建模方法——能量宏觀表達法EMR引入到了多種新型混合動力汽車研究中，使得混合動力汽車復雜的建模和控制變得簡單、清晰和直觀。為實現這一目標，程遠做了很多努力：通過與法國L2EP實驗室合作，建立了一種具有雙轉子結構電機（電氣變速器EVT）的混合動力汽車EMR模型；通過與法國IFSTTAR合作，在大量試驗數據基礎上，對混合動力汽車技術的標桿車型豐田普銳斯進行了重新建模，并與EVT整車進行了比較和優化，實現了EVT整車控制策略的優化和整車構型的改進；通過與法國FEMTO-ST合作，將EMR方法擴展到法國艾克薩姆Aixam公司研發的一種城市用低速并聯混合動力汽車項目之中，為研究該車復雜的組件匹配與能量分配關系建立了堅實的基礎。

不僅如此，程遠還將EMR方法從傳統的機械和電力領域擴展到了熱建模領域，實現了EMR方法的突破。他以標致雪鐵龍汽車公司全球首款柴電混合動力車型3008為原型，實現了發動機能量輸出三大路徑：冷卻水路、排氣熱路、機械輸出的EMR建模，并在發動機臺架上進行了試驗驗證。他還建立了駕駛座艙加熱系統、座艙環境系統的EMR熱模型，并經過了標致雪鐵龍公司的DS5混動整車臺架試驗以及純電動汽車路況試驗驗證，實現了混合動力汽車機、電、熱系統的綜合建模，彌補了新能源汽車建模中經常缺少熱模型的不足，作出了創新貢獻。

回國后，程遠與德國博世集團、法國標致集團、國家電網、一汽集團等多家國內外著名企業保持著緊密的科研合作，共同開展了多項課題研究，內容涉及電機電控等行業內許多亟須解決的問題，為突破行業尖端與共性技術難題奠定了基礎。

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”科學研究不僅需要在實驗室里窮經皓首，更需要在工程實踐中得到推廣應用，最終反哺社會、造福于民。一定意義上，工程技術研究必須轉化為現實成果才能真正體現出它的價值。程遠對此深表認同：“新能源汽車電驅動系統研究難度大，技術創新遠沒有盡頭。我們的科研成果不僅要走出實驗室，科研人員更要走出實驗室，與企業專家、跨學科專家通力合作，才能把科學技術的創造力轉化為實際生產力，從而真正實現我國新能源汽車的創新驅動發展?！睅е莆覈履茉雌囆袠I創新驅動發展的夢想，程遠和團隊將繼續踏上征途。