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清华大学汽车系欧阳明高教授等完成的“城市客车多能源一体化混合动力系统及其系列化车型应用”项目获2010年度国家技术发明奖二等奖

开创节能与新能源汽车的春天

●实习记者 方军辉

图为燃料电池客车在北京奥运会期间示范运行。

  节能与新能源汽车是当前汽车产业链条中具有广阔发展前景的一环。作为我国节能与新能源汽车研究领域的先行者,由清华大学汽车安全与节能国家重点实验室主任欧阳明高教授带领的科研团队历经10年的科技攻关,在城市客车多能源一体化混合动力系统方面取得了重大突破与创新,推动我国汽车产业技术进步与产品升级,带动环境友好型和资源节约型城市建设,受到广泛的社会关注。2011年1月,作为研究成果的一部分,“城市客车多能源一体化混合动力系统及其系列化车型应用”项目获得2010年度国家技术发明奖二等奖。

  面向能源安全和节能减排需求

  走进位于校园东北角的汽车研究所,映入眼帘的是一派蓬勃向上的景象:实验室内一排排实验设备,试验场里一辆辆正在运行的大客车,还有碰撞试验室中的一次次碰撞,都积累着缜密的实验数据,记录着最新的科研进展,也见证了欧阳明高和他所带领的团队专注于科研的精神。

  早在2001年,团队就瞄准节能与新能源汽车研究方向,成为国内最早探索该领域的科研单位之一。他们深信,在保障能源安全、促进节能减排的时代背景下,节能与新能源汽车是未来汽车的主流方向之一。从国家能源安全和汽车节能减排的趋势来看,发展节能与新能源汽车是必然的选择;从国家战略新兴产业来看,发展节能与新能源汽车是我国汽车工业技术转型的历史机遇;从抓住技术变革机遇、实施自主创新来看,发展节能与新能源汽车则是中国汽车工业打好翻身仗的一场关键战役。

  目前,中国已经成为全球最大的汽车生产与消费国。2015年,中国汽车保有量预计将会达到1.5亿辆,2020年有望达到2.5亿甚至3亿辆,发展势头非常迅猛。与此同时,石油等能源消耗也正以超乎预期的速度增长,节能减排的挑战十分严峻。发展节能与新能源汽车成为国家的战略选择,也因此成为欧阳明高和他所带领的科研团队的选择。他们决心通过自主创新,推动我国汽车技术实现突破性发展,走向前沿,服务社会。

  交叉融合 系统创新

  在一座座现代化的大都市中,每天都有不计其数的城市客车穿梭行驶,它们是市民出行不可或缺的交通工具。但人们可能不知道的是,城市客车运行工况复杂,具有制动功率大、总能耗大、启停频繁的特点,这对研发新能源城市客车提出了技术上的挑战。常见的三类电动城市客车都有各自的局限:常规混合动力客车由于电池容量和电机功率较小,制动能量回馈能力受限,难以满足新能源城市客车“可供回收制动能量多”的技术需求;纯电动城市客车能够满足制动能量回馈技术需求,但由于动力电池比能量限制,难以满足新能源城市客车 “能耗大”的技术需求;纯燃料电池客车虽可满足大能耗需求,但由于燃料电池是适合恒定工况工作的发电机,难以满足新能源客车“加减速工况比例高”的技术需求。要想开发出结合三者长处、又能规避其弱点的新型城市客车,确实不是一件容易的事。

  针对这些难题,欧阳明高带领科研团队,研究了现有各类新能源城市客车技术,并优化思路,以“系统平台化,总成模块化,车型系列化”为研究目标,交叉融合三类电动车技术,历经10年科技攻关,形成了城市客车能源一体化混合动力平台构型,突破了模块化电动总成技术、多能源动力控制技术、多重耦合安全技术等三大核心技术,在城市客车多能源一体化混合动力系统方面取得了重大突破与创新,产品的节能降耗水平领先于世界同类产品。

  我国传统燃料汽车技术由于起步晚,长期未能进入世界先进行列。而在节能与新能源汽车领域,我们与国外同行几乎是在同一时间 “起跑”,一旦在该领域取得突破性进展,将推动我国汽车工业的跨越式发展。欧阳明高和他带领的团队深刻认识到抓住技术变革机遇、开展自主创新的重要性,在研发过程中,团队通过产学研合作,实现了一体化平台下的多能源、系列化车型开发,形成了四项创新技术:在国内外率先提出并研制成功了城市客车多能源一体化混合动力系统;发明了与气压制动防抱死系统ABS协调工作的制动能量回收技术、蓄电池系统热-电综合管理技术、高效率电动制动空压机和电动转向泵技术等最核心的汽车电动化瓶颈技术;发明了多能源混合动力能量管理与综合控制技术;建立了碰撞-氢-电等多因素构成的新的汽车安全技术体系,实施了国际上第一例客车用氢-电系统台车碰撞试验。

  “城市客车多能源一体化混合动力系统及其系列化车型应用”项目使我国节能减排新能源客车的研发能力跻身世界先进行列,推动了我国汽车产业的技术进步与产品升级。项目团队与国内主要大型客车企业开展技术合作,发明成果实现了产业化,推广应用于欧V、北方、京华、中通、申沃、金龙、时代电动等国内12家企业和单位,获得经济效益总额达 1.18亿元。通过产学研联合培育出南车时代电动 (汽车)技术公司,该公司目前已成为我国新能源大客车电驱动系统与整车集成的核心骨干企业。

  系列化混合动力客车通过国家权威检测机构的检测,具有显著的节能减排效果。2005年,它开始在北京、株洲、聊城进行示范,从此走入公众视野,服务于社会和日常生活的需要。

  2008年北京奥运会期间,团队为“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”诠释了精彩的一笔。他们研发的3辆混合动力公交车每天来回行驶于奥运公交专线,来自世界各地的观众、运动员、记者与这3辆汽车进行了一次次亲密接触。这也是节能与新能源汽车首次亮相奥运会。奥运会结束后,团队研发的3辆混合动力客车又持续行驶了一年时间,接待乘客4万人次,行程突破6万公里。

  2010年,团队将成果应用于世博会,研制的3辆燃料电池客车在上海世博会进行示范运营,让参观者亲身体验了达到国际先进、国内领先水平的节能与新能源汽车技术。同年,他们还为新加坡青奥会开发了适应当地高温高湿地理环境的燃料电池客车。新加坡最大的公交公司———新捷运公司副总裁亲自到现场试驾了调试中的燃料电池客车,感觉噪声低、运行平稳,对该车给予高度评价。这是中国第一次出口燃料电池客车,具有里程碑式的重要意义。

  项目成果还产生了广泛的国际影响,先后两次在国际上获科技成就奖,并多次在国际新能源客车示范项目中竞争中标。项目成果被全球环境基金会(GEF)选为“全球可持续城市交通”的标志性成果,向全世界推荐。2010年,“清华燃料电池城市客车研发及奥运示范”项目还获得了国际政府间氢能合作计划(IPHE)技术成就奖。

  高校科研的着眼点在“人”

  “城市客车多能源一体化混合动力系统及其系列化车型应用”项目团队,是汽车系一个跨课题组的大型科研攻关团队。自2001年底成立以来,团队在建设过程中,基于体量大、任务重的项目特点,注重产学研合作和民主管理、良性互动,跨课题组合作氛围不断提升,在探索中积累了丰富的经验,取得了显著成果。

  10年间,团队先后获授权发明专利21项,已受理待授权发明专利19项,软件著作权20项,制定相关标准规范 42项(包括1项国家标准),出版著作3部(包括1部学术专著),发表SCI/EI收录论文113篇。

  在学校建设世界一流大学和一系列重大项目的推动下,欧阳明高带领团队不断发展壮大。团队主要负责人欧阳明高和陈全世教授分别担任了国家863“节能与新能源汽车”重大项目总体专家组组长、第25届世界电动汽车大会国际程序委员会主席、中国汽车工程学会电动汽车分会主任委员和全国汽车标准化技术委员会电动车辆分委员会副主任,为我国节能与新能源汽车的科技进步作出了重要贡献。汽车系约 1/3的教师参与过团队项目,约2/3新晋升的教授从团队中走出,他们当中就有制动能量回馈与电驱动车辆整车动力学控制领域的张俊智教授、汽车电子控制技术研究领域的李建秋教授。团队里无论资深教授还是“学术新秀”,都把“城市客车多能源一体化混合动力系统及其系列化车型应用”项目组当作自己的家。可以说,这个团队已经成为汽车系的一个品牌,一个让师生感到自豪的标志,一个积极向上、不断创新、交流探索的家园。

  在学生培养方面,秉持“顶天、立地、树人”的理念,坚持创新、创业、创优,团队中不断涌现出许多青年科研骨干,先后培养硕士生70余名、博士生16名、博士后26名。团队鼓励学生在创新创业方面进行探索,积极引导学生创新,鼓励学生创业。欧阳明高课题组有6名毕业生自主创业,其中田硕博士领衔创办的科易动力和李进博士领衔创办的易控高科在发动机控制和新能源动力系统控制方面,已经产生了相当的业界影响。欧阳明高十分注重引导学生创业,学生的成长受益于这一前沿课题的激发;而团队的科研成果应用于社会和日常生活,也需要依靠学生创立的公司来推进。一代又一代学生不断延续的有机发展,比课题获得的奖励还要重要。“科技创新要靠一大批青年一代的人才。在高校进行科研工作的独特之处,就在于它着眼于 ‘人’,能够培养出这么多优秀毕业生,培养他们创新创业的精神。这应该是项目最大的收获。”欧阳明高说。

  节能与新能源汽车的研究之路,是一条探索之路、学习之路、创新之路。在已有成果的基础上,他们对自己提出了更高的要求:要不断与产业实际相结合,更要不断进行前瞻性、战略性的研究,站在更高的平台上,强化国际化、学术化特色,拓展研究的广度、高度和深度。

  该项目成果现已成为我国新能源汽车技术路线制定的重要基础之一,被纳入国家“十二五”电动汽车科技发展专项规划,并获得“十二五”国家863项目的继续支持。研究团队在电动汽车方面的研究工作得到了国内外广泛关注与重视,被科技部确定为中美清洁能源联合研究中心清洁能源汽车联合研究团队中方主任单位,牵头承担大型国际科技合作项目 “下一代纯电驱动系统前沿技术”,致力于我国下一代纯电驱动系统技术路线探索与前沿技术研发。

  来源:新清华 2011-06-10

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2011-06-21 11:24:55]
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