清华担当

2019-08-30 06:15:40 汽车观察2019年7期

谭晶宝

在中国汽车技术换道超车的说法甚嚣尘上之时,杨殿阁教授却充满不安。今年4月,在清华大学108周年校庆的系列活动中,一件事颇引人关注——拥有39年历史的汽车工程系正式升级为车辆与运载学院。在业界享有盛誉的清华汽车?#25285;?#28304;自1932年成立的机械工程系。在战火纷飞的岁月,以庄前鼎先生为代表的一批学子在国家民族危难之际毅然学成归国,从清华园到西南联大,转战南北,开创了中国汽车工业人才培养的先河。1952年清华大学汽车专业正式确立,1980年独立建系。

这是一次普通的院系改名还是另有深意?这是在汽车产业技术变革历史潮流中的应景之策,还是深谋远虑之举?带着几分好奇,《汽车观察》杂志对清华大学车辆与运载学院(以?#24405;?#31216;车辆学院)首任院长杨殿阁教授进行了独家专访。

拓展学术方向应对产?#24403;?#38761;

如果仅仅是?#27597;?#21517;?#39047;?#20040;简单,杨殿阁教授也?#25442;?#22914;此忙碌。

上一场会议?#25112;?#26463;,杨殿阁教授便赶回办公室。比?#32423;?#30340;时间晚了几分钟,杨教授在表达歉意的同时,也流露出一丝苦恼。目前,清华车辆学院的人才输出主要?#36816;?#22763;和博士为主,本科生直接就业?#24335;?#21344;10%到20%,研究生已经成为车辆学院人才培养的主体。清华大学每年新进博士生已经接近3000多人,毕业2000多人,这意味着每年需要解决近千名博士生新增的住宿问题。同时兼任学校规划处处长的杨殿阁为此绞尽了脑汁。此外,车辆学院师资团队将由原来的70人左右将扩充至90多人,师资?#28216;?#30340;扩大需要更多的实验室和配套资源,这些问题似乎和那些学术难题一样让杨教授费神。

年轻就是有优势。既要忙于学校的事业规划、校园规划、学科规划,又要负责车辆学院的日常工作,还要带领研究生团队,经常?#24433;?#21040;深夜的他却看不出一?#31185;?#20518;。杨殿阁告诉记者,车辆学院新增的人员个个?#38469;?#39046;域内的精英。

?#26434;?#36825;次?#19978;?#21319;级学院,杨殿阁教授认为关键不在于改名,而在于学术方向的拓展。除了发动机、车身、?#30528;?#31561;这些传?#36710;?#27773;车领域以外,学院在学科设置和人才培养上将朝着新型能源和移动出行方向发展。未来,与移动出行相关的AI、大数据、云计算等前沿技术都将包含在学院的学术范围内,学院将以学科规划为抓手,通过学校资源的配置和学科的交叉融合,用最先进的科研项目来培育最优秀的汽车人才。他介绍,早在2016年,清华大学就已经意识到汽车产业的技术变革趋势,今年成立车辆与运载学院,既是清华大学的既定发展目标,也是对这场技术变革带来的发展机遇的有力把握。

杨教授认为,基础研究与产业应用之间一定是相通的。“作为世界一流的大学,要在行?#30340;?#20570;到引领,关键基础技术的沉淀必不可少。只要是核心技术,不管它当前离产业化有多远,最终一定会发?#21448;?#35201;作用。”清华大学一直专注于“啃最硬的骨头?#20445;?#36890;过承接国家重大专项、开展关键技术攻关帮助企业突破其无法完成的技术瓶颈,迅速实现前沿技术的产业化。

清华大学的责任与担当不单单局限于技术的突破及应用上,当新的技术大量出现的时候,到底哪条路才是对的方向?清华大学要发出强有力的声音,引领正确的道路。

弄清底层机理才能有效“救火”

最近关于电动车自燃的新闻频频登上新闻头条,让新能源汽车市场蒙上了一层安全隐患的阴影。市场对电动汽车续航里程的关注大幅增加了对电池能量密度的要求,而能量密度的提升同时伴随着安全隐患的增加。导致这一问题的机理层原因到?#36164;?#20160;么呢?

当被问及这一问题的时候,杨殿阁教授告诉《汽车观察?#32602;骸?#28165;华车辆学院在动力电池安全性问题上会有重大突?#30130;费?#26126;高教授团队发表了该领域的系列论文。一层层剥开这些问题的底层面纱,弄清问题背后的真相,是一件非常有趣的事情。”

电动汽车的安全隐患很多来源于电池的内失控。电池因为外力碰?#19981;?#32773;制造等原因内部出现瑕疵,瑕疵会使得电池内部发生变化并发出热量,严重时导?#30860;?#27744;燃烧甚至爆炸。根据车辆学院的研究,内失控的一个重要原因是电池的内短路,其引起的失控让电池在短短几秒之内就会着火燃烧。但根据近几年的进一?#25945;?#32034;发现,内短路产生的热量并不是导致燃烧的完全绝对热量,正极释氧与负极之间产生的氧化还原反应也是非常重要的热量来源。进一步研究后又发现,热失控?#22836;?#30340;总热量与短路和正负极氧化还原?#22836;?#30340;热量相比依然存在差异,剩下的这一部分热量是哪里发出来的呢?只有把这些底层原因探索清楚后,电池厂商才能更好地开发出?#26434;?#30340;?#20048;未?#26045;完成“救火”。

面?#22253;?#33457;齐放的新能源技术路线,杨殿阁教授认为,各种技术路线都有它的市场空间,但传统汽车依旧具?#36127;?#24378;的生命力,其技术还在不断发展和进步。到2030年,至少60%-70%的车辆仍然是传统?#21152;?#36710;。

无论是电动汽车还是燃?#31995;?#27744;汽?#25285;?#26368;重大的变化实际是能量补充方式上的改变。目前很多纯电动汽车续航里程达到400-500公里左右,基本可以满足用户的日常需求,但依然无法消除消费者心中的焦虑。这种焦虑与其说是续航里程焦虑,倒不如说是对充电便利性上的焦虑。杨殿阁教授判断,未来5-10年内,电池的能量密度将在现有基础上提高50%。此外,整车的能?#30446;?#21046;也将得到明?#26434;?#21270;,到十三五末,A级车在技术上将实?#32622;?#30334;公里12度电的能耗目标,在现有水平上提升40%-50%。两大技术突破不仅将会解决用户对续航的担忧,还能降低用户的使用成本。如果在充电效率上进一?#25945;?#21319;,外加政策优势,在A00-A级车的细分市场上,新能源汽车的综合成本和便利性将能够与?#21152;?#36710;媲美。

燃?#31995;?#27744;汽车的能量补充则更加困难。2008年,为开展奥运示范,清华大学和亿华通牵头在北京永丰建立?#35828;?#19968;座加氢站,但10年过去了,第二座加氢站还一直没有建起来,建设加氢站的难度和挑战超乎想象。加氢站的建立?#19978;?#24212;的制度和规范限?#30130;?#38656;要专?#27599;?#38388;,与周围的环?#25215;?#36827;行合理安全设计。与飞机的点式交通和铁路的线式交通不同,乘用车是面式交通,这要求能量补充方式也必须为面式分布。因此,燃?#31995;?#27744;的特点决定了其更加适用于行驶在固定路线的公交、物流等商用車领域,其最终替代的目标将是柴油机。也正因如此,根据中国新能源汽车技术路线图的预测,到2030年,在中国,燃?#31995;?#27744;汽车的总保有量可能?#25442;?#22312;100万左右,与每年接近3000万辆的汽车产量相比,燃?#31995;?#27744;汽车还只是一个很小的比例。燃?#31995;?#27744;汽车成熟的条件不仅仅是单车技术问题,更是系统问题。

换道不代表肯定就能超车

在谈到当前最热门的自动驾?#25442;?#39064;时,杨殿阁教授认为,每个级别的自动驾驶要产业化落地都必须有来自市场的推动方。 L1-L3级别自动驾驶技术发展的推动力来自车企和用户,紧急制动、车道保持、自适应巡航、自动泊车等功能?#38469;?#29992;户所需求的,会有越来越多的消费者愿意为这些功能买单。到2030年,中国所有的新车都将是L1-L2级别的智能汽车。换句话?#25285;?#26159;否具备这些功能是汽车能否卖得出去的必要因素。在这种模式下,汽车最终依然是由车企卖给终端用户,成本是绕不过去的坎儿,这也决定了L1-L3必定是低成本技术方案。L4级自动驾驶的推动力则来源于运营方,需求来自港口、矿山、物流园区以及滴滴、优步这样的网约车?#25945;?#20844;司,他们对车辆直接成本的敏感程度更低,更在意整个运营过程中收益与成本之间的平衡。至于L5级自动驾驶的推动方或者市场主体是谁,现在还说不清楚,需要L4级自动驾驶的不断发展才能培育出其市场主体。

说到中国的汽车技术与全球同步的问题,杨殿阁教授忍不住分享了他亲身经历的故事。继麻省理工学院、斯坦福大学和密西根大学之后,丰田与清华共同成立了其全球第?#27597;?#33258;动驾驶人工智能联合研究中心。今年1月,杨殿阁教授带领来自清华车辆学院、电子系和计算机系的青年学者,首次参加了原来只有这三所美国名校参加的自动驾驶学术论?#22330;?#20182;的学生看到参会名单后难掩激动之情,因为这次论?#23576;?#38598;了北美自动驾驶领域的半数以上权威专家,以前只能在文章和书中看到的大牛,这次可以跟他们聚在一起开会?#33268;?#20102;。

“会议当天,主持人向参会嘉宾介绍来自中国清华大学的新团队,当我和一起参会的十几位?#40092;?#38598;体站起来与到场的近200位专家打招呼的时候,我?#26800;教?#21035;?#38498;饋?#20294;正式进入会议之后,我受到了更大的触动。进行学术分享的上百位专家,所做的研究可以用天马行空来形容,真的是只有你想不到,没有他做不到。”说到这儿杨殿阁教授感慨万千。

丰田早已投资让全球上百位顶级专家帮其探索自动驾驶的技术路径,值得深思的是,丰田在整个过程中不索取一行代码,举世界之力,只为获取全球最先进的思想,而正是这些天马行空的想法,是所有创新的根源。反观中国的现状,由于企业研发能力不足,很多高校实际在做企业的工作,很多创新还主要集中在执行层面。

在这种情形下,中国汽车技术换道超车的说法却甚嚣尘上。?#28304;耍?#26472;殿阁教授充满了深深的危机?#26657;?#22240;为中国的传感器、芯片、算法、计算?#25945;ā?#25805;作系?#36710;?#37117;还面临被他国“卡脖子”的困?#22330;?#30005;动化与智能网联化的出现确实给汽车产业画了?#25945;?#26032;的跑道,并重新划出了一个起跑线。在部分领域,中国起跑较早,取得了一点优势,但这是一场漫长的马拉松,我们不得不承认,国外很多优秀的企?#25285;?#19968;旦起跑,不仅加速快,而且耐力足。

楊教授最后总结道,道是换了,重新起跑也是真的,但我们是否能够超车却不一定,需要我们不仅有爆发力,还要有?#20013;?#21147;。

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