當(dāng)你駕駛新能源汽車穿梭在城市道路時(shí)，是否想過：車輛電池能穩(wěn)定工作多少年？自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在極端天氣下是否可靠？這些關(guān)乎行車安全與用戶體驗(yàn)的問題，背后都指向一個(gè)核心領(lǐng)域—— 汽車可靠性研究。聚焦這一領(lǐng)域，上海理工大學(xué)趙禮輝副教授帶領(lǐng)“智能與新能源汽車可靠性研究團(tuán)隊(duì)”變身為“汽車醫(yī)生”，通過全生命周期可靠性技術(shù)研發(fā)，為智能新能源汽車破解“長壽密碼”，筑牢安全出行屏障。?團(tuán)隊(duì)產(chǎn)品在工博會(huì)展臺(tái)亮相，受到多方關(guān)注。

團(tuán)隊(duì)成員向觀眾講解項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

“傳統(tǒng)汽車可靠性研究多停留在‘出故障再解決’的被動(dòng)模式，而智能新能源汽車的電池、電驅(qū)系統(tǒng)等新部件，需要更精準(zhǔn)的全生命周期管理?！?趙禮輝指著一臺(tái)正在運(yùn)行的載荷數(shù)據(jù)采集設(shè)備解釋道。這臺(tái)設(shè)備正是團(tuán)隊(duì)的核心技術(shù)成果之一 —— 車端載荷數(shù)據(jù)采集模塊，能實(shí)現(xiàn) 4G/5G 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，宛如汽車的“健康監(jiān)測(cè)儀”。?

團(tuán)隊(duì)的技術(shù)創(chuàng)新之一，首先體現(xiàn)在“全流程覆蓋”上。依托 “機(jī)械工業(yè)汽車底盤機(jī)械零部件強(qiáng)度與可靠性評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)建立了從可靠性目標(biāo)制定、設(shè)計(jì)分析，到試驗(yàn)驗(yàn)證、失效優(yōu)化的完整技術(shù)鏈?！耙阅晨钚履茉窜囆蜑槔?，我們通過自主開發(fā)的軟件與車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)，對(duì)電池包進(jìn)行了10萬公里的模擬測(cè)試，提前識(shí)別出3處潛在失效風(fēng)險(xiǎn)，為企業(yè)節(jié)省了近千萬元的后期整改成本。” 團(tuán)隊(duì)核心成員張東東副教授補(bǔ)充道。

更為關(guān)鍵的突破在于“中國工況”數(shù)據(jù)支撐，“過去我國汽車可靠性設(shè)計(jì)多參考國外工況數(shù)據(jù)，但中外道路環(huán)境、駕駛習(xí)慣差異大，數(shù)據(jù)‘水土不服’問題突出。”趙禮輝說。為此，團(tuán)隊(duì)歷時(shí)5年，累計(jì)測(cè)試載荷里程超100萬公里，收集了涵蓋城市擁堵、高速巡航、山區(qū)坡道等多種場景的“中國工況”數(shù)據(jù)。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)還提出用戶工況識(shí)別算法，建立多失效模式損傷協(xié)同加速方法，參與制定了國標(biāo)GBT29307-2022電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了國內(nèi)新能源汽車可靠性評(píng)價(jià)體系的空白。

“一項(xiàng)復(fù)雜的可靠性試驗(yàn)，需要硬件開發(fā)、數(shù)據(jù)采集、仿真分析等多環(huán)節(jié)配合，靠單打獨(dú)斗根本不可能完成。” 趙禮輝談道。這支由4名副教授、1名實(shí)驗(yàn)師和 39 名碩博研究生組成的團(tuán)隊(duì)，有著獨(dú)特的“協(xié)作密碼”。

團(tuán)隊(duì)傳承自鄭松林教授2002年搭建的研究基礎(chǔ)，“師生共融、攜手并進(jìn)”的理念延續(xù)至今。“我們每周會(huì)開‘平等對(duì)話會(huì)’，學(xué)生可以隨時(shí)打斷導(dǎo)師的思路，提出不同觀點(diǎn)?！碑厴I(yè)生王震榮回憶。為讓協(xié)作更高效，團(tuán)隊(duì)還推廣SMART目標(biāo)管理原則?！皩?dǎo)師會(huì)幫我們把‘完成電池測(cè)試’這樣模糊的目標(biāo)，拆解成‘每周采集 50 組數(shù)據(jù)、每月完成 1 次仿真優(yōu)化’的具體任務(wù)?！?022 級(jí)碩士研究生孟超展示著自己的科研計(jì)劃表，上面標(biāo)注著清晰的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?！叭ツ甓靾F(tuán)隊(duì)做戶外測(cè)試，零下20 度的低溫里，大家輪流守著設(shè)備，沒人抱怨，這種勁頭比任何技術(shù)培訓(xùn)都管用?！泵铣χf。?

“可靠性研究不僅要服務(wù)企業(yè)，更要為國家汽車產(chǎn)業(yè)升級(jí)貢獻(xiàn)力量?！?這是趙禮輝常掛在嘴邊的話。團(tuán)隊(duì)不僅在技術(shù)上突破，更用實(shí)際行動(dòng)詮釋著科研工作者的社會(huì)責(zé)任。

在汽車企業(yè)的試驗(yàn)場，經(jīng)常能看到團(tuán)隊(duì)成員的身影。今年夏天，為驗(yàn)證電驅(qū)系統(tǒng)在高溫環(huán)境下的可靠性，他們頂著40度的烈日，連續(xù)30天在戶外記錄數(shù)據(jù)，夜間還要加班處理分析結(jié)果?！半m然每天衣服都被汗水浸透，但想到這些數(shù)據(jù)能讓更多新能源汽車安全上路，就覺得值?！?2022級(jí)碩士研究生鄧家輝說。截至目前，團(tuán)隊(duì)已服務(wù)上汽、一汽、長安、蔚來、東風(fēng)、福田等120 余家企事業(yè)單位，培養(yǎng) 200 余名汽車可靠性領(lǐng)域?qū)I(yè)人才，成為行業(yè)內(nèi)知名的 “技術(shù)后盾”。

不僅如此，公益領(lǐng)域同樣有他們的足跡。每年，團(tuán)隊(duì)成員參與社區(qū)清潔、助學(xué)扶貧等公益活動(dòng)約120人次，累計(jì)無償獻(xiàn)血20人次?！叭ツ耆ピ颇现Ы虝r(shí)，有個(gè)孩子問我‘新能源汽車能不能開到大山里’，這讓我更堅(jiān)定了研究方向 —— 要讓可靠的技術(shù)惠及更多人。”學(xué)生鄧家輝回憶道。?

從破解技術(shù)難題到培育專業(yè)人才，從服務(wù)企業(yè)需求到踐行社會(huì)責(zé)任，這支團(tuán)隊(duì)用20余年的堅(jiān)守，在智能新能源汽車可靠性領(lǐng)域筑起了一道“安全防線”。正如趙禮輝所說：“我們的目標(biāo)，是讓每一輛中國新能源汽車，都帶著‘可靠基因’駛向未來，為‘汽車強(qiáng)國’夢(mèng)添磚加瓦?！?/p>

記者了解到，上理工國產(chǎn)高功率燃料電池技術(shù)也亮相工博會(huì)。 上海理工大學(xué)江小輝教授科研團(tuán)隊(duì)用創(chuàng)新打破技術(shù)壁壘，基于機(jī)械工程學(xué)院在高端數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、制造及檢測(cè)等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過優(yōu)化雙極板設(shè)計(jì)、升級(jí)電堆技術(shù)，將裝備制造與產(chǎn)品設(shè)計(jì)融合，推動(dòng)在航空航天、新能源等領(lǐng)域應(yīng)用。

團(tuán)隊(duì)成員在工博會(huì)展臺(tái)向觀眾介紹技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

“以前提到高功率燃料電池核心技術(shù)，不少人第一反應(yīng)是依賴進(jìn)口?，F(xiàn)在不一樣了！我們自主研發(fā)的電堆、雙極板和壓裝設(shè)備，性能已達(dá)到國際先進(jìn)水平，還能精準(zhǔn)適配兩輪車、無人機(jī)這些貼近產(chǎn)業(yè)需求的場景。” 江小輝教授在工博會(huì)現(xiàn)場向觀眾介紹道。

團(tuán)隊(duì)從產(chǎn)業(yè)實(shí)際需求出發(fā)，自主設(shè)計(jì)開發(fā)了新一代高功率燃料電池電堆、雙極板及智能電堆壓裝設(shè)備，還聯(lián)合了多家國企和新能源企業(yè)，專門聚焦兩輪車、無人機(jī)等場景對(duì)高性能燃料電池的核心需求，深入攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。?

目前團(tuán)隊(duì)通過自主開發(fā)的壓裝設(shè)備，已完成不同功率電堆的制造及測(cè)試。如 400W 和 1KW 的單模塊電堆系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，而且電堆的使用壽命可達(dá)4000小時(shí)，在-15℃到 + 40℃的溫度范圍內(nèi)都能正常工作。更值得一提的是，這些電堆產(chǎn)品經(jīng)過國內(nèi)和新加坡第三方檢測(cè)，性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。?

“未來，比如無人機(jī)在高空作業(yè)時(shí)，溫度變化大，對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性要求高，我們的電堆能適應(yīng)這樣的復(fù)雜環(huán)境，為無人機(jī)提供持續(xù)穩(wěn)定的動(dòng)力；兩輪車日常使用中，對(duì)電池壽命和適配性要求高，我們的產(chǎn)品也能滿足這些需求?！?江小輝補(bǔ)充說，這意味著國產(chǎn)燃料電池在多場景應(yīng)用上，有了更可靠的選擇。?

在燃料電池核心部件 —— 雙極板及電堆的設(shè)計(jì)制造上，團(tuán)隊(duì)也下足了功夫?！拔覀冋莆樟烁咝阅茈p極板及電堆設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化評(píng)估的整體解決技術(shù)，就是要圍繞輕量化、長壽命這些用戶最關(guān)心的關(guān)鍵指標(biāo)做文章?！?/p>

為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了雙極板及電堆參數(shù)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)模型?！昂唵握f，就是通過模型模擬電堆在不同工作狀態(tài)下的情況，比如電流密度怎么分布、溫度場怎么變化，然后綜合分析這些數(shù)據(jù)，找到最優(yōu)的版型設(shè)計(jì)方案?！?團(tuán)隊(duì)黃之文老師談到，這樣設(shè)計(jì)出來的雙極板和電堆，既能減輕重量，又能延長使用壽命。?

不僅如此，在研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)還打通了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料性能評(píng)價(jià)、電化學(xué)反應(yīng)等多學(xué)科交叉融合，未來還將引入包括復(fù)合材料、金屬密封、反向嵌套等先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，讓技術(shù)創(chuàng)新更具全面性和前瞻性。

電堆裝配過程可不是簡單的 “拼零件”，其中藏著諸多技術(shù)難點(diǎn)?！半姸延啥税?、集流板、碳紙、雙極板、膜電極等很多部件組成，裝配時(shí)涉及多材料、多力場的綜合工況影響，對(duì)壓裝過程的穩(wěn)定性、材料與力學(xué)的耦合作用，都有精確力控和時(shí)間協(xié)同的嚴(yán)苛要求?！睘榱私鉀Q這個(gè)難題，團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮，自主開發(fā)了高性能智能電堆壓裝設(shè)備。?

這款壓裝設(shè)備有不少 “黑科技”?！八前凑针姸褖貉b過程高剛度及靜動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的需求設(shè)計(jì)的，還搭配了我們自主開發(fā)的專業(yè)壓裝控制軟件，能實(shí)現(xiàn)電堆裝配全過程高穩(wěn)定控制?！?團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)測(cè)控技術(shù)的郭淼現(xiàn)副教授介紹道，設(shè)備采用先進(jìn)的四軸聯(lián)動(dòng)控制，可針對(duì)不同功率及尺寸型號(hào)的電堆需求，考慮雙極板與膜電極壓裝力均一性最優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化壓裝。?

更智能的是，設(shè)備還能結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)運(yùn)算，精準(zhǔn)確定并施加所需的總載荷。這樣一來，既能保證電堆的高性能，又能提高生產(chǎn)效率、降低成本，滿足不同場景下多樣化電堆產(chǎn)品的壓裝需求。這套設(shè)備的成功研發(fā)，為國產(chǎn)高功率燃料電池的規(guī)?；?、高質(zhì)量生產(chǎn)提供了重要保障。?

從核心部件到裝配設(shè)備，從技術(shù)攻關(guān)到場景落地，這支團(tuán)隊(duì)用自主創(chuàng)新的力量，為國產(chǎn)高功率燃料電池技術(shù)發(fā)展注入了新動(dòng)能。隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和推廣，這些 “國產(chǎn)智造” 的燃料電池產(chǎn)品，將在更多領(lǐng)域發(fā)揮作用，為低空經(jīng)濟(jì)、新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)更大力量。

來源：中國新聞網(wǎng)

原文鏈接：https://www.sh.chinanews.com.cn/kjjy/2025-09-25/140450.shtml