白先旭教授(左三)在指导学生。
这个暑假,即将迎来80周年校庆的合肥工业大学沉浸在喜庆的氛围中。该校是中国最早设置车辆工程专业的高校之一。
近年来,隶属于该校汽车与交通工程学院的“车辆自适应结构与智能系统”实验室,在汽车智能悬架减振器结构设计、非线性驱动及系统控制等方面取得突破性成果,并逐步试水产业化。截至目前,已完成包括奇瑞汽车、吉利汽车、安凯汽车在内的6款乘用车和3款商用车的智能悬架系统产品开发。值得一提的是,相关产品不仅在上线前通过了第三方汽车产品检测及技术服务机构中汽研汽车检验中心(天津)有限公司的测试,也得到了合作企业的高度评价。
博士研究生李成蹊参与了其中4款车型的研发,现在他和导师——合肥工业大学汽车与交通工程学院副院长、教授白先旭之间又多了一重关系——创业“合伙人”。他不仅拿到了5%的股权,在学校孵化企业的宣传册上,作为联合创始人,还与导师实现了“同框”。
团队成员在进行整车悬架调试。
瞄准企业命题,科研必须“有用”
当下高端汽车品牌纷纷将驾乘舒适体验作为销售卖点,突显汽车通过颠簸道路时的平稳性、安全性,这些都和汽车底盘系统密切相关。在国家战略中,汽车底盘的电动化、智能化及技术的国产化是必然趋势。
今年上半年,安徽汽车产量和新能源汽车产量双双跃升全国第一。面向地方经济发展和智能新能源汽车行业的重大技术需求,2024年安徽省发展改革委发布了围绕汽车智能底盘领域内底盘架构设计、一体化协同控制、自动驾驶安全等方面的开发及产业化的计划榜单。
为了聚焦地方与行业的关键技术需求与“卡脖子”难题,合肥工业大学探索出“企业出题、政府立题、高校解题、市场阅卷”的政产学研用合作新模式。在此背景下,白先旭团队结合前期研究方向,形成智能新能源汽车智能底盘和整车预期功能安全等攻关课题库。
回顾科研之路,白先旭最先的研究方向并非在汽车领域,他起步于精密仪器智能减振方向的研究。当年在国外接受联合培养时,导师问他:你这个偏向学术概念研究的成果未来究竟有什么用?他竟一时语塞,思考良久视之为“灵魂的拷问”,自此开始了对科学研究意义的反思。
“天马行空的设想必须落地,找准应用对象的核心技术痛点问题,坚持做下去,才能满足企业实际需求,才能真正有效服务行业。”今天的白先旭面对自己的学生时总是一再强调:“你的研究必须有用!”
2007年,白先旭加入合肥工业大学,开始将智能减振技术应用于汽车底盘先进悬架系统的开发,锚定这一方向整整18年。白先旭的研究方向是智能结构与系统,由于非车辆工程科班出身,还曾面临过专业认知深度不足的挑战。当初,他跟在本科生后面听专业基础课,观看各类网络课程,这一过程整整持续了5年。
“智能电控悬架的核心技术产品包括减振器、磁流变液和控制器。”白先旭习惯将控制器视作人的大脑,在它之下的减振器如同肢体,用来保障汽车行驶过程中的平稳性,目前该团队已实现上述所有技术和产品的自主研发,为此后的一系列创新开发奠定了重要基础。
“通电线圈产生磁场,在1毫秒内,磁流变液如同由稀松的油液变成浓稠的豆浆,还可以变成柔软的豆腐,甚至能变成硬的橡胶,在液态、半固态、固态间快速切换,应对不同的行驶路况,让汽车更加平稳。”白先旭形象地比喻。
团队研发的磁流变减振器系列产品。本文图片均由受访者提供
把科研成果“落地”在车型研发上
实现面向规模化应用的高性能汽车磁流变智能悬架系统,必须攻克的核心难题是:强非线性磁流变减振器的精确控制及其车规级应用。
早在2010年,白先旭就发现这个“既要又要”问题对于低成本、高性能应用的重要意义,但是一直没有找到解决办法。
直到2018年,白先旭与其指导的博士研究生陈朋联手,证实了其在2010年提出的设想——有无可能在“电容-电阻”的充放电曲线上获取高效率的正、逆磁滞非线性模型?
“念念不忘,必有回响”。他们成功建立模型,并成功进行了汽车智能悬架的实际应用及汽车非线性系统的高效拓展应用。
值得一提的是,除陈朋之外,团队越来越多的研究生参与项目研究。作为导师,白先旭认为,培养研究生如同“长线投资”,让学生早早进入团队,鼓励他们挑起大梁,可以深度融入企业研发全流程,把科研成果“落地”在车型研发上,有效解决企业实际问题,同时深入企业一线实践,大大缩短了上岗的适应期。
本科毕业于安徽理工大学的李成蹊,从小就爱摆弄汽车零件,大学时毅然选择车辆工程专业,立志做一名工程师。一次偶然的机会,白先旭受邀到安徽理工大学作学术讲座,双方交流至深。后来,他被保送至合肥工业大学车辆工程专业攻读硕士学位,跟着导师白先旭走上了汽车智能悬架的科研之路。
经过一年的基础学习,李成蹊表现优秀,被导师委以重任,参与了团队承担的某公司智能悬架研发项目。李成蹊挑起大梁,负责项目总体架构设计并协调研究生的工作。
“从基础的理论搭建,到电脑仿真,再到实际车辆的研发和装配,这么系统性的工作,作为一名在读研究生能从头到尾参与,收获太大了。”李成蹊介绍,自己结合项目创新内容撰写的硕士毕业论文——《电控半主动悬架系统的混合控制算法研究与整车试验》正是得益于这样的实践机会。
2022年,经学校审核,李成蹊成为新一届的博士研究生。2023年,学校重点孵化企业——工大智骋(合肥)汽车科技有限公司正式成立,专注于新一代电控悬架核心技术的研发和产业化。李成蹊的战线逐渐从实验室转向了产业园。
在项目研发和企业运营的磨炼中,李成蹊的综合协调能力显现出来。他还牵头组建了涵盖车辆工程、计算机科学、管理科学等多专业的学生团队,多次在国家级创新创业大赛上获奖。
如今,李成蹊已经成为公司的联合创始人,担任项目经理、技术负责人。在公司的核心发明专利——《汽车电控半主动悬架系统控制方法》证书上,他的名字排在第二位。
“有些学生的确起到了独当一面的作用,导师要尊重他们的实际成果和能力,让他们拥有成就感,对其他同学也可以起到示范效应。”白先旭坦言。
不仅在科研过程中,在企业项目团队中,导师与学生之间日渐形成“合伙人”关系,并肩克难,共同进步。“为了更加贴近汽车主机厂的实际研发工作,我们驻扎在企业里‘调车’,一待就是两三个月,同吃同住同讨论。这对年轻导师来说,也是一种学习和提高。”白先旭说。
在“磨合”中打通成果转化“最后一公里”
汽车作为技术密集型产业,专利起着至关重要的作用,为此团队要求学生在研发初期同步撰写专利,其中不少专利就诞生于实验室与生产线的“磨合”过程中。
“此外,只有打通成果转化‘最后一公里’,专利才能真正产生价值。”这个朴素的道理源自白先旭的一段经历:当初团队带着实验室调制好的技术和设备来到车企,没想到上来就遇到了“下马威”。
在业内,主观调校工程师通常被称作“金屁股”,属于车企的稀有人才。他们对于驾乘体验感受极为敏感,不依赖设备,完全依靠人的感知对底盘进行全局判定,确保实现数据与实际体验的统一性。
“很多客观数据在实验室摸底测试中表现良好,可是对方并不认同,我们一次次地修改代码,直到对方满意。”团队成员侯英明同学回忆,有一次明明已经通过传感器把产品性能参数调到了“最好”,但调校工程师一坐,就说体验并不好。
团队成员意识到,实验室里的数据并不代表客户端的真实感受,科技成果转化必须完成在真实场景中。于是,跟着工程师在车上待了很多个日夜,测试车的油箱跑干了一次又一次。
李成蹊对此也是深有感触。“教科书或者论文里常说‘理想状态下’,我们前期工作就建立在‘用一种理想的方法去应对一种理想的条件’之上。可到了企业测试时,才发现汽车不仅要行驶在高速公路上、越野路上,还要考虑到减速带、井盖的存在,显然不能以单一的控制方法去涵盖所有的复杂路况。”他介绍,在对方的建议下,团队结合多种复杂的条件和控制方法,优化出符合企业需求的复合控制算法,而在此过程中也形成了前文提到的核心发明专利。
经过艰苦的研发和优化,白先旭团队的智能悬架产品逐渐走向成熟。无论是在智能悬架减振器的阻尼力范围,还是在响应速度、控制精度和整车系统性能上,均经过国家级检测中心的检测检验,比肩当前国际上的主流产品。团队近年来累计获得授权国家发明专利100余项、PCT美国专利3项。
目前,工大智骋公司落户合肥工业大学智能制造技术研究院,这是该校与合肥市政府共建的新型企业孵化平台,旨在引导拥有技术成果、研发队伍和明晰科研计划的团队,与有接纳新技术能力和扩大生产需求的企业相结合,按股份制合作模式共同创办高科技企业,同时最大限度调动科研人员科技成果供给和转化动力。
“智能制造技术研究院为团队科技成果转化落地做足了基础保障,包括对产品的商业模式制定、公司股权架构设计等进行了细致培训和专门指导。”白先旭说。
来源:中国青年报
上一篇:城市更新如何传承与再生
下一篇:指尖上的“供享村社”