姜久春電動汽車的“加油站”

    鋰電世界   姜久春，41歲，北京交通大學電氣工程學院院長，國家能源主動配電技術研發中心主任。從事電動汽車電池管理及充放電基礎設施方面研究工作。

    他研發的電池管理系統在惠州市億能電子有限公司實現產業化，占據了國內新能源汽車市場50%以上份額。

    他分別于2008年、2010年主導設計了當時世界上規模最大的兩個純電動汽車充換電站——北京奧運純電動汽車充電站和上海世博會純電動汽車充電站，國家“十城千輛”25個示范城市中有16個采用該技術。并參與多項國家標準如《電動汽車動力蓄電池系統通用要求》和《電動汽車動力蓄電池系統電池箱通用要求》的制定。其創新成果為首都重大科研項目以及節能減排、低碳環保、建設資源節約型與環境友好型社會做出了卓越貢獻。

    建造了國內第一個電動汽車充電站——北京西黃莊電動汽車充電站。

    他設計了世界上規模最大的兩個純電動汽車充換電站——北京奧運純電動汽車充換電站和上海世博會純電動汽車充換電站。

    他研發的電動汽車電池管理系統實現產業化，占據了國內新能源汽車市場50%以上份額。

    4月25日，記者見到了這位電動汽車領域的傳奇人物；北京交通大學電氣工程學院院長姜久春教授。不久前，他剛剛入選科技部中青年科技創新領軍人才。

    結緣電動汽車確定科研方向

    在北京交通大學的電氣樓外，立著十來根綠色的金屬樁，被稱為零排放純電動汽車的能量之源——電動汽車充電樁。這是姜久春帶領課題組在北交大做的純電動汽車充電示范，已經成了校園內的一道特殊風景，很多校外人士到交大參觀，都要到這里看看，體驗一下。

    “我第一次接觸電動汽車還是讀博士期間。當時，我的導師周希德教授承接了國家‘九五’科技攻關項目‘電動車應急多路充電站’。”姜久春告訴記者。

    這個課題讓姜久春來到被稱為中國電動汽車搖籃的汕頭國家電動汽車運行試驗示范區。在那里，他平生第一次見到了完全由電力驅動的汽車。“看到了通用、豐田等不少外國品牌的電動汽車，總體感覺國內的汽車與國外的汽車差距很大。”姜久春說。

    姜久春和大學同學張維戈一起開始深入這個陌生的領域。可現實的環境讓他們遇到了很多困難。“當時，學校沒有實驗條件，整個項目的經費也很少，科研中要用到的零件折彎都要親自動手。我們在汕頭基本每天晚上都做到凌晨兩三點鐘，連續兩三個星期，直到把一個事做完。”回憶起那時的情形，姜久春十分感慨。

    研究工作雖然很艱難，但他們在導師的指導下，通過反復實驗，在技術上得到突破，充電機的性能得到不斷改善。科研項目結束時，他們的技術已經相當成熟。

    此時，已經博士畢業的姜久春留校任教。和電動汽車的結緣，也讓他確定了今后的研究方向——姜久春把研究重點放在了汽車的電池管理上。

    研發電池管理系統占據國內市場半壁江山

    對于電動汽車來說，充電機只是供電的部分，電動汽車要跑起來，還需要提高車載充電電池的穩定性能——電池管理。

    “就是在保證電池的壽命和電池安全的同時，怎樣更高效地利用電池。就好比我們使用手機的時候，能準確地知道手機電池的剩余量，電池管理就是能準確地告訴車主電池的使用情況。”姜久春對電動汽車電池進行了簡單講解。他說：“電動汽車是由上百塊的電池串聯在一起為汽車提供動力。一只電池管理起來還好管，串起來之后管理更麻煩。這在技術上難度很大。因為電池衰退路徑具有很大的不確定性，你很難通過控制手段來解決這個問題，而且電動汽車行駛在路上，駕駛習慣、路況、溫度等都會影響耗電量，考慮得越細，難度也就越大。”

    為了拿到準確數據，姜久春和團隊成員需要不斷地提高計算能力和檢測精度，反復地測量電池的電壓、電流、溫度等，從而判斷出電池的負荷狀態。

    多年的努力和堅持，姜久春他們的技術日趨成熟。“2008年的時候，我們基本上解決了電動汽車剩余電量的問題，估計的電池荷電狀態，精度一般能保證在5%以內。我們研發的電池管理系統在惠州市億能電子有限公司實現產業化，占據了國內新能源汽車市場50%以上份額。而且我們在電池管理研究中還申請了二十多項專利。”提起這些，姜久春十分自豪。

    打造電動汽車領域的多個第一

    2004年，姜久春帶領團隊在北京大興西黃莊設計完成了一個可容納20輛公交車進行充電的充電站，這也是國內的第一個電動汽車充電站。

    2008年，姜久春他們設計了當時世界上規模最大的純電動汽車充換電站，為50輛低能耗、無污染的純大巴運行在奧運村和各個場館之間提供了能源基本保障。

    2010年，上海世博會的純電動汽車充換電站照搬了姜久春他們提出的監控系統。

    隨后的廣州亞運會期間，姜久春成為電動汽車充電站設計的技術顧問，每周飛往廣州兩次。

    “西黃莊充電站是國內的第一個電動汽車充電站，主要是確立各區的功能，包括動力、監控等功能區的劃分，我們這個充電站建好以后，應該說為行業提供了一個事實標準，后來再建的很多充電站實際上是按照我們當時劃的功能區來建設的。”姜久春告訴記者。

    其實，電動汽車充電站的建設遠不是劃分功能區那么簡單。“能源供給模式的改變，不是一個很簡單的事情。新能源電動車技術成熟后，制約它的另外一個關鍵因素就是充電站的建設，這是一個大的基礎設施建設問題。而且，一輛車的充電與幾十輛車、上百輛車的充電是不同的概念，電網也面臨著不小的壓力。”姜久春說。

    按照姜久春的設計，北交大正在建設校園微網示范系統。6月份，300千瓦太陽能電池板以及500千瓦時的儲能系統將安裝完成。“這套系統能滿足100輛電動汽車充電，并可向電網反向輸電，不但不增加電網壓力，還能穩定電網。”姜久春說。

    興趣和堅持是成功的關鍵

    采訪中，姜久春多次提及兩個關鍵詞：興趣和堅持。

    “這個興趣真是靠培養出來的，不是說你小時候很感興趣，到大了一定會做這個方向。也可能一開始你不感興趣，深入進去反而能發現很多樂趣，也會做得很好。”姜久春告訴記者。

    在西黃莊做測試的時候，鉛酸電池變成了鋰電池，用兩個月之后汽車就跑不動了，很多人認為電池管理系統不好。“我們就把電池拆下來，一個一個地測，后來發現不是電池管理系統不好，是用法有問題，這么多電池串起來之后，它一定會出現短板效應。我們就想辦法解決這個問題，從原來的兩個月變成六個月，再后來一年，再往后我們干脆自己在管理系統中解決這個問題，到后面你一年做一次手動維護就好了。這個過程是很有意思，你越深入就越有成就感，就越想做下去。”姜久春說。

    回首和電動汽車打交道的18個年頭，姜久春認為，自己能做出一些成果，除了興趣，最重要的就是堅持。

    由于在國內研究電動汽車起步早，遇到的困難也很多。“確立搞電動汽車這個研究方向的時候，很少有人關注、支持這個項目，當時覺的最大困難是外界給我們的支持太少，沒有科研人才、缺少科研資金。”姜久春說。在很長一段時間內，如何吸引科研力量，拓展研究經費來源成為姜久春的首要工作。

    “但是，你既然做這件事，就要堅持把它做完。其實，回過頭來看也沒有想象中的那么難，關鍵是要有恒心，不能半途而廢。”姜久春說。

    談到未來的研究方向，姜久春告訴記者：“隨著電池技術的進步和電動汽車產業化的推進，我想電池管理將來就是產業的事情了。我們正在研發以冷熱電三聯供為基礎的分布式能源系統，提高整個能源的使用效率，為未來能源互聯網的實現奠定基礎。”