新能源路上“踏實(shí)”每一步

黃健

康龍?jiān)?，博士，教授。華南理工大學(xué)電力學(xué)院新能源研究中心主任，廣東省節(jié)能協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)，日本電氣工程協(xié)會(huì)會(huì)員。1982年畢業(yè)于延邊大學(xué)物理系，獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位；1096年畢業(yè)于日本京都大學(xué)大學(xué)院工學(xué)研究科，獲工學(xué)碩士學(xué)位，1999年獲工學(xué)博士學(xué)位。2000年被聘為西安交通大學(xué)機(jī)電系副教授；2006年被聘為華南理工大學(xué)教授至今。主要研究方向?yàn)槎嗄茉捶植际桨l(fā)電系統(tǒng)及其并網(wǎng)技術(shù)和電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究。

至今已發(fā)表多篇有關(guān)新能源發(fā)電、能源變換與控制理論方面的論文，其中EI論文30多篇，SCI論文10多篇，并在核心期刊上發(fā)表論文近100篇；申請(qǐng)發(fā)明專利30多項(xiàng)，已授權(quán)15項(xiàng)；申請(qǐng)實(shí)用新型專利30多項(xiàng)，已授權(quán)20多項(xiàng)。其中發(fā)明技術(shù)《電動(dòng)車能量回收關(guān)鍵技術(shù)及系列產(chǎn)品開發(fā)》項(xiàng)目獲得2006年度教育部科技發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

深冬，北京，每年一場(chǎng)的全民戰(zhàn)爭(zhēng)幾乎都會(huì)如時(shí)上演。人人參戰(zhàn)，人人帶著防PM2 5的各色口罩穿梭于大街小巷，人人又像是被一種東西隔離開來(lái)，無(wú)形無(wú)聲，這就是霧霾。

而在這場(chǎng)沒有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)中，汽車尾氣污染稱得上是造成霧霾的“重罪要犯”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)今我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量近3億輛，機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藬?shù)近3億人，而且每年還在快速遞增。汽車所運(yùn)用的能源基本上為常規(guī)燃油，不僅污染物排放量大，而且對(duì)石油這一不可再生資源來(lái)說(shuō)更是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。該如何尋找新出路？

“發(fā)展新型能源環(huán)保型汽車是當(dāng)前急需研究的課題。”華南理工大學(xué)電力學(xué)院新能源研究中心主任康龍?jiān)七@樣說(shuō)到，“在政府政策的大力支持下，我們要不斷拓展和加深新能源的開發(fā)和利用，電動(dòng)汽車是汽車工業(yè)發(fā)展的未來(lái)選擇，不僅是中國(guó)全世界各國(guó)都在加緊研發(fā)。我國(guó)發(fā)展新能源汽車不僅對(duì)整個(gè)汽車行業(yè)，乃至對(duì)整個(gè)新型工業(yè)化道路，對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)都有著重大意義?！陛氜D(zhuǎn)中求學(xué)

盡管新能源近幾年發(fā)展比較快，“但和國(guó)外相比，我國(guó)的電力電網(wǎng)方面的研究還是比較落后，這是一個(gè)事實(shí)，雖然差距在縮小，但還是有差距?！倍@也是康龍?jiān)频男念^大事。

早在進(jìn)大學(xué)之前，康龍?jiān)凭徒o自己定了目標(biāo)。從小就覺得機(jī)械和電力“很神奇”的他，讀大學(xué)時(shí)也毫不猶豫地選擇了物理專業(yè)，這也為他以后的研究打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為了能繼續(xù)在專業(yè)領(lǐng)域鉆研更深的東西，1993年康龍?jiān)瓶嫉搅巳毡揪┒即髮W(xué)攻讀碩士，他直言“這個(gè)學(xué)校并不是很好考”。但天道酬勤，康龍?jiān)迫缭敢詢敗Ｔ谌毡厩髮W(xué)期間，除了專業(yè)知識(shí)以外，對(duì)康龍?jiān)朴绊懜蟮氖撬麄兊膶W(xué)習(xí)和做事態(tài)度，“所有的人都很努力，他們的學(xué)習(xí)方法也讓人很佩服，老師分配任務(wù)以后，都是學(xué)生自己去做事去查資料?！倍@也深深影響著后來(lái)他對(duì)自己學(xué)生的培養(yǎng)方式。

1996年碩士畢業(yè)時(shí)，很多人都忙于找工作。而這時(shí)康龍?jiān)篇q豫了，是工作還是繼續(xù)求學(xué)？但導(dǎo)師的一句話讓他醍醐灌頂，“你來(lái)的時(shí)候不是說(shuō)好要讀博嗎？”“對(duì)，應(yīng)該不忘初心，堅(jiān)持初衷?！笨谍?jiān)仆蝗灰庾R(shí)到。1999年博士畢業(yè)，突出的成績(jī)和表現(xiàn)，也為康龍?jiān)茙?lái)了更多機(jī)會(huì)。

在京都大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，康龍?jiān)凭褪苋毡疚牟渴〉奈?，進(jìn)行磁流體發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性方面的研究。其后，應(yīng)東京工業(yè)大學(xué)的聘請(qǐng)，康龍?jiān)埔愿呒?jí)研究員的身份，在東京工業(yè)大學(xué)理工學(xué)研究科進(jìn)行關(guān)于太陽(yáng)能及能量?jī)?chǔ)藏系統(tǒng)的課題的基礎(chǔ)研究。

一次看似偶然的契機(jī)，2001年7月，康龍?jiān)七x擇回國(guó)，加入了和自己研究方向一致的西安交通大學(xué)，從事新能源發(fā)電與應(yīng)用的基礎(chǔ)研究。雖然短短5年時(shí)間，但這段經(jīng)歷對(duì)康龍?jiān)苼?lái)說(shuō)有著特別的意義，不僅讓他在專業(yè)上學(xué)到了很多東西，同事和前輩們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲芯褚矔r(shí)刻影響著他。

2006年，康龍?jiān)票黄笧槿A南理工大學(xué)教授，全心致力于多能源分布式發(fā)電系統(tǒng)及其并網(wǎng)技術(shù)和電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面的研究。選擇來(lái)到廣州，這其中也有家庭原因。在這期間，康龍?jiān)浦鞒至恕?63”課題“多能源發(fā)電系統(tǒng)的研究與開發(fā)”，成功研發(fā)了太陽(yáng)能電池模擬器，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模擬器，飛輪能量?jī)?chǔ)能器以及系統(tǒng)控制器等相關(guān)設(shè)備，在日本Nedo機(jī)構(gòu)的資助下，進(jìn)行了小型分散電源系統(tǒng)應(yīng)用研究，研究結(jié)果得到了日本產(chǎn)業(yè)省的高度評(píng)價(jià)。

在2006年度電動(dòng)汽車能量回饋的研究中，康龍?jiān)铺岢隽撕?jiǎn)單實(shí)用的單回饋能量回收電路，并得到多項(xiàng)專利，其中“電動(dòng)車能量回收關(guān)鍵技術(shù)及系列產(chǎn)品開發(fā)”獲得2006年度教育部科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

2008年開始，康龍?jiān)凭屯度肓说搅穗妱?dòng)汽車研究中，這期間，他還受多家單位委托，出版了新能源汽車方面的多篇書目，極大豐富和引導(dǎo)了中國(guó)新能源汽車的研究之路。2011年，康龍?jiān)偏@得了第二屆“廣州十大優(yōu)秀留學(xué)回國(guó)人員”榮譽(yù)稱號(hào)，實(shí)至名歸。

致力解決新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)

不言而喻，電動(dòng)汽車相對(duì)于燃油汽車具有零排放、低噪聲等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。世界各國(guó)都把電動(dòng)汽車作為汽車工業(yè)發(fā)展的方向，也以其動(dòng)力電池分布式儲(chǔ)能的特點(diǎn)將其作為建設(shè)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。目前，混合動(dòng)力汽車越來(lái)越受到重視，純電動(dòng)汽車也開始進(jìn)入市場(chǎng)，動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車中重要組成部分，其性能也已日趨成熟，包括特斯拉等在內(nèi)的電動(dòng)汽車廠商使用的電芯基本一致，而特斯拉汽車應(yīng)用能力卻遠(yuǎn)超其他廠商。

為什么？康龍?jiān)平o出了答案：“原因就在于其對(duì)電源管理系統(tǒng)（BMS）的研發(fā)”。特斯拉汽車BMS的性能有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)技術(shù)：動(dòng)力電池組的熱管理、動(dòng)力電池組均衡系統(tǒng)管理以及動(dòng)力電池組SOC估計(jì)技術(shù)。所謂SOC，即充電容量與額定容量的比值。一個(gè)電池一般是有額定容量的，在某倍率下充電一定的時(shí)間，可以得到充電容量，這個(gè)容量與你的額定容量的比值即為SOC。性能差異，決定了其作為動(dòng)力和儲(chǔ)能電池時(shí)，都需要電池管理系統(tǒng)進(jìn)行充放電的管理、監(jiān)控和保護(hù)，以避免單體電池出現(xiàn)損壞，影響整個(gè)電池組的性能。

據(jù)康龍?jiān)平榻B，熱管理系統(tǒng)直接決定了電池組的安全系數(shù)，是延長(zhǎng)電池壽命，防止電池爆炸起火的主要環(huán)節(jié)；均衡系統(tǒng)管理決定整個(gè)電池組的充電時(shí)間和續(xù)航歷程；動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)作為衡量電池實(shí)際可用電量的重要參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確估算是保證動(dòng)力電池安全、持續(xù)、最長(zhǎng)壽命供電的前提條件?！斑@三項(xiàng)技術(shù)直接影響到電動(dòng)汽車的使用與推廣?！倍@也正是康龍?jiān)坪推鋱F(tuán)隊(duì)開展高能量密度大動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)研究的目的，“致力解決以上問題，才能為國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車及電動(dòng)工具的研發(fā)生產(chǎn)提供有力支持。”

國(guó)外電動(dòng)汽車的研究起步早，并且在電池管理方面做了大量的理論和實(shí)踐工作，為純電動(dòng)車、混合動(dòng)力汽車的車用電池研制出了配套的電池管理系統(tǒng)。而我國(guó)對(duì)動(dòng)力電池管理的研究起步較晚，但在國(guó)家“十一五”規(guī)劃和“863”計(jì)劃的推動(dòng)下，近年來(lái)在BMS研究方面也取得了很大的突破?！案吣芰棵芏却髣?dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車和電動(dòng)工具關(guān)鍵技術(shù)之一，盡管近些年來(lái)有了很快的提升，也有很多投入了實(shí)際的運(yùn)用，但現(xiàn)在的電池管理技術(shù)仍然有許多要改良和完善的地方?！笨谍?jiān)普f(shuō)。

立足于廣東省新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)合電動(dòng)汽車和電動(dòng)工具性能對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的要求，康龍?jiān)坪推鋱F(tuán)隊(duì)依據(jù)電池工作溫度與電池循環(huán)壽命、可用容量之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過研發(fā)高效的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，提升電池循環(huán)壽命，增加動(dòng)力電源安全性并降低成本；依據(jù)電感的儲(chǔ)能特性，通過研究動(dòng)力電池組新型均衡電路拓?fù)?，減小不一致性對(duì)動(dòng)力電池壽命的影響，提高動(dòng)力組均衡效率；依據(jù)卡爾曼濾波算法及最小二乘算法對(duì)電池模型參數(shù)的辨識(shí)作用，通過利用一種算法或幾種算法相結(jié)合的方法對(duì)電池組荷電狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，比較估計(jì)結(jié)果，找到一種最佳的荷電狀態(tài)估計(jì)算法，提高動(dòng)力電池組SOC在線估計(jì)的精度。

通過研究開發(fā)動(dòng)力電池組新型管理技術(shù)，康龍?jiān)普铝鉀Q電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具等電池管理系統(tǒng)中電池組熱管理技術(shù)、電池組均衡技術(shù)、電池組荷電狀態(tài)估計(jì)技術(shù)等關(guān)鍵問題。建創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，走產(chǎn)業(yè)化之路

紙上得來(lái)總覺淺?？谍?jiān)普f(shuō)：“工學(xué)就像制造業(yè)一樣，其意義就是要落地，變成實(shí)際應(yīng)用的東西?！薄笆裁唇泄W(xué)？工學(xué)就是做東西?！闭撐谋仨氜D(zhuǎn)化成成果并應(yīng)用，才能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。把研究變成工廠實(shí)際的東西，贏得利潤(rùn)，這才是工科應(yīng)該做的事情。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，把正在做的事情產(chǎn)業(yè)化；跟企業(yè)合作，把已做的專利、研究的東西在工廠中應(yīng)用，這正是康龍?jiān)频哪繕?biāo)，也是他20余年來(lái)做科研的初衷。

目前，一個(gè)創(chuàng)新的科研團(tuán)隊(duì)正在蓬勃發(fā)展起來(lái)。團(tuán)隊(duì)由康龍?jiān)平淌趽?dān)任帶頭人，汪雙鳳教授、郭紅霞副教授等擔(dān)任核心成員，正致力于高能量密度大動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。其中，汪雙鳳教授身為華南理工大學(xué)傳熱強(qiáng)化與過程節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，微納傳熱與流動(dòng)研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)期基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)過程中，不僅穩(wěn)定發(fā)展，而且形成了自己的研究特色。

團(tuán)隊(duì)立足于國(guó)家對(duì)新能源汽車發(fā)展的迫切需求，圍繞新能源汽車動(dòng)力電池組熱管理技術(shù)、均衡技術(shù)、SOC預(yù)測(cè)技術(shù)等新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)，不僅在高能量密度大動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域取得了一些開拓性成果，并在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界產(chǎn)生了相當(dāng)影響，若干關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。近3年來(lái)團(tuán)隊(duì)成員共同承擔(dān)項(xiàng)目已有10余項(xiàng)。

任何事物的發(fā)展都不可能一帆風(fēng)順，盡管也有失敗也有不成功，而正是這些困難的磨練，在康龍?jiān)频膸ьI(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)正努力發(fā)展為國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際頗具影響的新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)。

2010～2011年，作為團(tuán)隊(duì)帶頭人，康龍?jiān)婆c鵬輝電池有限公司合作，完成燃油汽車改裝電動(dòng)汽車，并實(shí)現(xiàn)少量量產(chǎn)。

2011年初，江蘇兆伏新能源有限公司與華南理工大學(xué)簽訂技術(shù)服務(wù)合同，康龍?jiān)茙ьI(lǐng)華南理工大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)兆伏新能源公司的逆變器進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，共同研制出了500KW/630KW高性能逆變器，該逆變器在江蘇兆伏新能源公司得以產(chǎn)業(yè)化，此項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化對(duì)兆伏公司的發(fā)展起到了積極推動(dòng)作用。

2011～2014年，團(tuán)隊(duì)與三門峽速達(dá)交通節(jié)能科技有限公司合作，完成電動(dòng)汽車用永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品試樣及少量量產(chǎn)。

2012～2014年，團(tuán)隊(duì)與廣州供電局有限公司合作，完成了廣州市電動(dòng)汽車充電設(shè)施的規(guī)劃與運(yùn)營(yíng)模式的研究與開發(fā)，建立了10個(gè)汽車充電站。

與東莞市德爾能新能源股份有限公司合作中，開發(fā)的電動(dòng)汽車管理系統(tǒng)其各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。2016年，公司將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)，在新能源汽車等領(lǐng)域再次發(fā)力，預(yù)計(jì)銷售額將突破10億元，躋身電池總成行業(yè)前5名。

除了科研，康龍?jiān)平淌谶€長(zhǎng)期堅(jiān)持在教學(xué)一線。目前已培養(yǎng)畢業(yè)博士研究生6人，碩士研究生26人，正在指導(dǎo)的博士研究生5人、碩士研究生10人。有很多學(xué)生這樣評(píng)價(jià)他：“做康老師的學(xué)生是最幸福的”?？谍?jiān)埔沧哉J(rèn)為自己“不嚴(yán)格”，但他的前提原則是學(xué)生們要“把事做好”，這無(wú)形培養(yǎng)了學(xué)生們的獨(dú)立能力和實(shí)踐能力。不拘泥于形式，善于發(fā)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的長(zhǎng)處，因材施教；了解每個(gè)學(xué)生的愿望和想法，并盡最大努力創(chuàng)造適合他們自身發(fā)展的機(jī)會(huì)；除此之外，康龍?jiān)平淌谶€經(jīng)常帶學(xué)生們?nèi)?guó)外參觀和學(xué)習(xí)，他說(shuō)：“作為教師，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，形式不重要，重要的是每個(gè)人應(yīng)把自己該做的事做好?！?/p>

電動(dòng)汽車在環(huán)保和節(jié)能上的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)無(wú)可替代，它將是解決能源和環(huán)境壓力的最有效途徑。在即將到來(lái)的新能源汽車時(shí)代，我們應(yīng)該加倍努力促進(jìn)其發(fā)展，以調(diào)整我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高重點(diǎn)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力?！白鰱|西并不賺錢，但大家都不去做基礎(chǔ)的東西，我們的工業(yè)怎么發(fā)展？必須有人來(lái)做?！笨谍?jiān)迫缡钦f(shuō)。

務(wù)實(shí)，是一個(gè)成功科研者必備的品質(zhì)，盡管康龍?jiān)坪秃蛨F(tuán)隊(duì)在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)取得了不菲成績(jī)，但他始終認(rèn)為任重而道遠(yuǎn)：“我國(guó)的汽車工業(yè)和國(guó)外相比還有很大差距，我們必須踏踏實(shí)實(shí)，一步一個(gè)腳印做下去?！?