助推我国新能源汽车行业创新驱动发展——记哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院教授程远

谢明昊

21世纪，世界能源危机和环保问题日益突出，以化石燃料为主的汽车工业面临着严峻挑战。随着电能、太阳能、天然气等新能源的开发与利用，发展新能源汽车逐渐成为汽车产业转型升级的关键。虽然具有节约燃油能源、有效减少废气排放等优势，但续航里程短、充电基础设施不足，以及成本较高等诸多障碍和困难仍然限制了新能源汽车在消费者中的普及程度。从全球范围来看，一场打破约束、冲出困境的行动已经展开。无数科学家和研究者们竭尽所能，为突破新能源汽车发展的瓶颈而不懈努力，哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院教授程远便是其中之一。

脚踏实地——聚焦新能源汽车电驱动系统研发

2020年10月27日，由工业和信息化部指导、中国汽车工程学会组织全行业1000余名专家历时一年半修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》在上海发布。该路线图明确把“新能源汽车将逐渐成为主流产品，汽车产业基本实现电动化转型”作为面向2035年我国汽车产业发展的六大目标之一，由此，中国汽车产业迎来新的技术架构和产业链布局。作为该路线图中电驱动系统部分的编审专家之一，程远由衷感到骄傲与自豪。

“新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。”程远介绍道，但不论采用何种电动化技术路径，不论使用何种动力源，都需要电机及控制系统作为驱动装置。电驱动系统在整个汽车产业链中都占有举足轻重的地位，其性能、效率、噪声、可靠性等直接关乎车辆驾乘体验与驾驶安全。随着科技的进步，电驱动系统的体积、重量得到显著降低，零部件数量也在不断减少，电驱动系统正朝着集成化和智能化的趋势快速发展。

从本科阶段开始，程远就一直从事新能源汽车电驱动系统研发工作，到如今，他已在这个领域辛勤耕耘近20载，在电动汽车驱动电机优化设计、整车多物理场建模仿真、混合动力汽车构型及能量管理优化策略等方面都取得了不俗成果。

当被问及为何选择这个研究领域时，程远回答道：“因为热爱，所以坚持。当年在选择研究生科研方向时，看到了电动汽车这个题目觉得很喜欢，所以就选择了这个方向并一直工作至今。”

程远

忆起在哈尔滨工业大学求学的日子，程远最想感谢两位恩师：陈清泉院士和崔淑梅教授。陈清泉院士从20世纪70年代开始就从事电动汽车开创性研发并创建了世界电动汽车协会，被誉为“亚洲电动汽车之父”。作为陈院士在哈尔滨工业大学的第一个博士研究生，程远坦言自己从陈院士身上学到了很多科学研究的方法和为人处世之道，这对他今后的发展大有裨益。崔淑梅教授也是我国电动汽车电驱动系统著名专家，荣获多项国家及省部级奖励。“从本科到博士，一直都是她在手把手地指导我。”恩师如灯，照亮程远前行。

博士毕业后，为开阔视野，程远奔赴法国弗朗什孔泰大学FEMTO-ST实验室、里尔大学L2EP实验室、交通发展规划和交通网络科技研究院（IFSTTAR）从事了2年的博士后研究工作，随后又进入企业，在重庆长安新能源汽车公司、法国PSA集团（标致雪铁龙集团，现Stellantis集团）巴黎研发中心工作8年。多年的海外工作及企业工作经历为他积累了丰富的一线经验，让他对科研落到实处的理念有了深刻的认识。2018年9月，程远通过“哈尔滨工业大学青年拔尖人才计划”受聘为准聘研究员，并于2019年全职回国工作。

尽管回国的时间不长，但程远已马不停蹄地开展了多项研究工作，包括“插电式混动汽车系统优化与新型电机”“基于超级铜线的高功率密度电机”“智慧电机与数字孪生”等。除此之外，他还迅速组建了自己的团队。目前，程远的团队有学生10余人，以博士生为主。对于这个年轻的队伍，程远希望能够建立亦师亦友的师生关系，在平等交流的基础上，充分尊重学生发展意愿，发挥学生内在创新力，实现科研上的突破。“就像我当年一样，我希望学生热爱他的科研方向，这是支撑他不断前行的持久动力。”他的办公室就在学生实验室对面，一旦在科研上出现难题，学生就可以及时找到他。除此之外，他还经常与学生们一起吃饭、聊天，讨论科研心得，分享科研经验，创造和谐快乐的实验室研究氛围。

在科研工作中，程远对学生们强调最多的就是科学研究的实践性。他认为，科研来不得半点虚假，唯有脚踏实地，将研究落到实处，科研才有意义。“缺乏实践的科研，只是空中楼阁，经不起任何考验。”程远说。

深入一线——立足需求实现技术创新

“科研创新，首先必须清楚国家和企业的需求所在。”程远认为，做科研需要了解和掌握国内外相关领域的大方向，以国家需求为己任，同时深入企业或行业一线了解实际需求，才能找到科研创新的出发点和落脚点。这也是他在多年的国内外工作实践中总结的宝贵经验。

在法国工作期间，程远围绕汽车动力系统零组件及整车系统两个方面实现了一系列的技术创新。主持车用永磁电机设计和优化软件是他在PSA集团工作期间一项比较重要的工作。该软件是PSA集团首款自主研发的电机优化与设计软件工具，包括电机定转子尺寸参数化建模、损耗快速计算、机械强度校验、快速效率图计算、整车评估等多个模块，涉及机、电、热等多个物理领域。

据程远介绍，“对于电动汽车而言，永磁同步电机在效率、功率密度、可靠性等方面均是最佳选择”。在研发的车用永磁电机设计和优化软件中，程远融合了多种优化算法和快速计算技术，可在一分钟左右完成电机构建、效率图计算，以及整车级评估（能耗、加速性等）。模型准确性通过了试验验证，这为加快电机设计速度，快速推出相关产品作出了重要贡献。

围绕新能源汽车整车系统，程远将一种先进的建模方法——能量宏观表达法EMR引入到了多种新型混合动力汽车研究中，使得混合动力汽车复杂的建模和控制变得简单、清晰和直观。为实现这一目标，程远做了很多努力：通过与法国L2EP实验室合作，建立了一种具有双转子结构电机（电气变速器EVT）的混合动力汽车EMR模型；通过与法国IFSTTAR合作，在大量试验数据基础上，对混合动力汽车技术的标杆车型丰田普锐斯进行了重新建模，并与EVT整车进行了比较和优化，实现了EVT整车控制策略的优化和整车构型的改进；通过与法国FEMTO-ST合作，将EMR方法扩展到法国艾克萨姆Aixam公司研发的一种城市用低速并联混合动力汽车项目之中，为研究该车复杂的组件匹配与能量分配关系建立了坚实的基础。

不仅如此，程远还将EMR方法从传统的机械和电力领域扩展到了热建模领域，实现了EMR方法的突破。他以标致雪铁龙汽车公司全球首款柴电混合动力车型3008为原型，实现了发动机能量输出三大路径：冷却水路、排气热路、机械输出的EMR建模，并在发动机台架上进行了试验验证。他还建立了驾驶座舱加热系统、座舱环境系统的EMR热模型，并经过了标致雪铁龙公司的DS5混动整车台架试验以及纯电动汽车路况试验验证，实现了混合动力汽车机、电、热系统的综合建模，弥补了新能源汽车建模中经常缺少热模型的不足，作出了创新贡献。

回国后，程远与德国博世集团、法国标致集团、国家电网、一汽集团等多家国内外著名企业保持着紧密的科研合作，共同开展了多项课题研究，内容涉及电机电控等行业内许多亟须解决的问题，为突破行业尖端与共性技术难题奠定了基础。

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”科学研究不仅需要在实验室里穷经皓首，更需要在工程实践中得到推广应用，最终反哺社会、造福于民。一定意义上，工程技术研究必须转化为现实成果才能真正体现出它的价值。程远对此深表认同：“新能源汽车电驱动系统研究难度大，技术创新远没有尽头。我们的科研成果不仅要走出实验室，科研人员更要走出实验室，与企业专家、跨学科专家通力合作，才能把科学技术的创造力转化为实际生产力，从而真正实现我国新能源汽车的创新驱动发展。”带着助推我国新能源汽车行业创新驱动发展的梦想，程远和团队将继续踏上征途。