开拓于智能网联新能源汽车科技创新和产业发展前沿—— 上海交通大学机械与动力工程学院教授、博士生导师张希

◎ 文/傅双侨

参加中美清洁汽车联盟年会

张希认为，现阶段全世界主要汽车强国的智能网联新能源汽车的研发与产业化几乎处于同一发展水平线，正是我国突破汽车技术垄断的绝佳时期。

目前智能网联新能源汽车是全球汽车业的热点，大力推进智能网联新能源汽车在我国的发展是促进中国汽车产业转型升级、抢占国际竞争制高点的紧迫任务，也是推动绿色发展、智能出行、培育新的经济增长点的重要举措。上海交通大学机械与动力工程学院教授、博士生导师张希深谙智能网联新能源汽车对于中国汽车产业的重大意义，在相关领域深耕十余载，在理论和应用两方面为我国智能网联新能源汽车的稳步发展做出了重要贡献。

2007 年，从上海交通大学博士毕业后，张希应邀赴美国密歇根大学电气与计算机工程系继续深造，他对新能源汽车的研究之路也就此展开。2009 年，张希学成归国，长期从事新能源汽车电驱动、电池管理、无线充电和自动驾驶汽车智能决策技术的研究。近5 年，他作为项目负责人主持了国家级和省部级项目10 余项，包括国家重点研发计划政府间重点专项项目、国家自然科学基金项目、国家“十三五”重点国际合作项目课题、上海市政府间国际合作专项、上海市教委产学研专项、上海市浦江人才支撑项目、上海市工业强基课题等。

张希教授在智能网联新能源汽车部分核心关键技术方面取得重要突破，基于科研成果出版著作4 部，发表学术论文近百篇，申请国家发明专利二十余项，已获授权十余项，获得中国产学研合作促进奖、上海市科技进步奖等多个奖项，还入选了上海市浦江人才计划，并曾获科学中国人年度人物等荣誉。

高效的产学研合作

张希在与企业和研究所产学研合作的过程中参与产品技术需求提出、技术方案制定、原型样机开发、样机测试验证、产品完善成型的整个研发过程，做到信息共享、沟通及时、分工明确，将市场需求与创新技术研究有机地结合在一起，避免了推倒重来、重复开发的不良后果，极大地缩短了研发周期，提高了研发效率。

他还以非营利单位的身份帮助合作企业介绍产品应用下游客户，在市场和产业链的建立上尽可能发挥作用，显著减少了企业前期市场开发投入。在产品开发早期阶段尽可能选择性价比较高的器件和软硬件开发系统，在测试验证阶段尽可能选择测试费用可控、周期较短但验证效果明显的测试方法，并且在企业研发和生产设备的引进上也尽量考虑功能/投入最大化的目标。在产品成功销售之后，他还保持与企业的联系，在售后服务上发挥技术优势，减少售后服务成本，帮助企业通过各种方法降低产学研合作开发过程和之后的整体成本。

张希及其团队与东风汽车、上海华普等车企建立了密切合作关系，充分发挥了企业产品研发管理和高校创新技术研究各自的优势，通过多年努力，多方合作的“电动汽车动力总成多能源控制系统关键技术研发与产业化应用”项目取得重大成果：提升了混合动力汽车的燃油效率和动力电池使用寿命；改善了能量再生制动的逻辑性；提高了电池荷电状态（SOC）估测精度；将混合储能系统直流变换提高到最优工作效率。该项目成果对于我国电动汽车的示范运行、产品推广以及产业升级起到了重要推动作用，促进了我国新能源汽车技术的科技进步，产生了重大的经济和社会效益，实现直接经济效益约4亿元，利润约2 亿元，税收8000 多万元，间接经济效益超2 亿元，并于2015 年获得上海市科技进步二等奖。

在积极发挥高校科技服务功能，与高科技中小企业进行长期技术合作的过程中，张希通过新产品共同研发形成企业在新兴市场上的竞争优势，同时打破国外技术和产品在我国市场上的垄断。他带领团队与上海昂勤共同研发新能源汽车底盘测功机系统产品，弥补了由燃油汽车测功机改造的新能源测功机产品的功能不齐全、实时性不高以及效率偏低等缺陷，拥有实时性好，模拟精确度高及效率高等优点，突破了道路阻力非线性模拟、基于模型的实时仿真、各组件与整车传动效率的测试、新能源汽车动力源续驶里程的估测和标定等关键核心技术。目前该研究成果的相关新产品获得每年数千万元的直接经济效益，而企业也从2011 年创建时注册资金仅100 万元的小微企业发展成为我国新能源汽车测控行业的重要一员。

前沿技术创新

国务院总理李克强针对新能源汽车产业发展推进工作明确指出要“突出重点、合理布局”。所谓“突出重点”即针对产业发展的“瓶颈”和“短板”，着力突破核心技术和关键零部件的制约，提升自主创新能力和技术水平。针对我国新能源汽车研发、生产和使用的现状，张希认为电池是目前中国乃至全世界新能源汽车的发展瓶颈，他的研究则主要侧重电池技术的优化升级，包括电池建模与管理技术，电池电化学性能、电池老化机理、动力电池梯次利用技术等。张希的研究还特别重视解决用户在实际使用电动汽车过程中遇到的问题，比如，电池充电和衰减等问题。

给学生讲解自动驾驶控制器与模拟环境接口功能特性

现在中国的电动汽车用户都采用有线充电的方式，相比有线充电，无线充电的便利性更好，而无线充电的主要问题是传输效率不高。针对这个问题，张希团队开发了覆盖48-650V 电池需求、最大功率30kW 的电动汽车无线充电装置产品系列，攻克了DDQ 双极性耦合线圈、磁集成LCC 补偿拓扑等关键技术，最大传输距离为300mm,最高传输效率超过95%，允许的最大偏移量为200mm，并具有金属检测和活物检测功能，通过磁屏蔽技术使EMF 降低到人体安全值以内（10μT 左右），该研究申请发明专利11 项，目前在厦门金旅、上汽通用五菱多种电动汽车型上实现了测试验证和小批量开发，预计三年内直接经济效益超过10 亿元。

电动汽车电池寿命衰减及退役电池回收利用也是整个行业十分关心的问题，张希团队所做的研究深入电池电化学本质，将电池负极石墨与电解液的副反应因素融入电池管理系统（BMS）电池模型中，可实现电池SOC、SOH 以及电池内部老化表征参数（如负极锂离子沉积、SEI 膜增长量）的实时精准估计，并通过电池运行大数据和人工智能方法进行验证，同时在满足快充时间要求的情况下优化和动态调整充电曲线，使电池寿命大幅提升，将有可能颠覆“快充必然影响电池寿命”的一般认知。目前，张希与荣威新能源汽车“三电”系统供应商—上汽集团上海捷能公司以及我国最大的充电桩生产和运营企业之一-青岛特来电正紧密合作，推动该技术在新能源汽车和充电产品上的快速落地。此外研究成果中为退役电池单体提供的准确详尽的“体检报告”可很好地指导电池梯次利用和报废回收，将为国家节省大量资源。

主持中德电动汽车能量效率与行驶安全协调技术研讨会

自动驾驶是目前十分热门的汽车前沿技术，自动驾驶功能早已有之，比如自适应巡航等，就属于比较基础的自动驾驶功能。电动汽车为自动驾驶提供了更广阔的应用平台和前景，但是在中国这个电动汽车产销大国，车辆的自动驾驶技术又有很多独特性，应用环境高度复杂给中国的自动驾驶研究人员提出了更大的挑战。张希充分考虑了中国交通工具类型繁杂，人机混行等实际道路情况，建立了基于社会力模型的行人轨迹预测方法（考虑符合中国行人社会学与心理学特点），同时结合汽车动力学模型预测、极端交通状况处理机制、行驶舒适性等因素对自动驾驶汽车智能决策路径规划进行优化调整。他与上海淞泓、山东时风、德国罗伯沃茨等企业进行紧密合作，致力于开发具有通用操作系统功能的智能决策控制器产品，可同时适用于无人小巴、清扫车、物流车等不同车型，将有力地推动L4 乃至L5 等级自动驾驶汽车真正产业化落地的进程。

为了收集智能网联新能源汽车的第一手试验数据，张希教授与团队在上海交通大学闵行校区负责建设智能网联新能源汽车技术开发和示范验证基地，基地中包含了数百辆纯电动汽车、十余辆自动驾驶汽车、数百个充电桩/充电站、数十个5G 基站和V2X 基础设施、1 个大数据中心等关键要素，为智能网联新能源汽车核心关键技术的突破提供了必要的试验保障条件。

培养人才创新能力

今天的智能网联新能源汽车对动力电池、无线充电、环境感知、智能决策等核心技术的要求与以往传统汽车有了巨大的不同，因此对交叉学科专业人才的需求也很急迫，而人才短缺是转型过程中的中国智能网联新能源汽车产业遇到的最大瓶颈。一花独放不是春。张希希望有更多的专业人才可以投放到中国方兴未艾的智能网联新能源汽车产业之中，把产业由大做强，培养人才也是他的一项重要工作。

他依托中国汽车工程学会等团体的公益科技服务平台以及与企业建立的长期紧密合作基础，对企业技术人员进行关键核心技术培训，通过从基础理论知识到最新创新成果等各方面全方位由浅入深的讲解，提高企业技术人员的创新意识和能力。同时，他邀请企业委派工程师进驻学校实验室，与硕士生和博士生一起进行产学研开发，形成工程需求实际与原始创新思想的无缝衔接。

此外，在产品开发中后期，他派硕士生和博士生进入企业的研发部门甚至生产工厂，全面熟悉企业产品开发管理和生产流程，当学生毕业时引导他们考虑进入合作企业，帮助向企业输送创新和工程能力兼具的合格人才，形成具有可持续性和稳定的创新研发团队，切实提高企业的整体研发和创新水平。

作为导师，张希教给学生的第一件事就是“科研必须踏踏实实去做，不能有半点虚假”，同时他要求学生研究的科学问题必须是“由产业痛点难点问题驱动和由上而下细分的”，所有过程细分成果最终汇集到对产业痛点难点问题的根本解决路径上，“论文是科研工作的副产品”。为了借鉴和吸收国际最新研究成果，最大程度与国际前沿技术实现无缝接轨，张希经常要求学生采用全英文工作交流模式，这种对细节的执着追求使他的每一位学生都具有严谨的科研态度，成为我国智能网联新能源汽车研发领域的重要推动力量。

自2009 年从美国深造回国，张希在中国智能网联新能源汽车领域摸爬滚打了10 余年，他认为，科研能否最终应用到产业量化生产中，并解决此行业发展所出现的实实在在的问题是衡量其价值的重要指标之一，“十三五”对我国经济转型与生态发展做出了明确规划，汽车行业作为国民经济发展的重要支柱肩负着重大的使命，而智能网联新能源汽车则更契合产业发展的愿景，他将带领自己的团队在相关研发的核心领域继续砥砺前行。