党中央、国务院高度重视新能源汽车发展。习近平主席指出:"发展新能源汽车是我国汽车工业由大到强的必由之路。"李克强总理批示:"加快发展节能与新能源汽车,是促进汽车转型升级、抢占国际竞争制高点的紧迫任务,也是推动创新、推动绿色发展、培育新的经济增长点的重要举措。"马凯副总理亲自全面协调、引导、推进我国新能源汽车的发展。

3月9日,谷歌公司研发的AlphaGo与韩国九段棋手李世乭的首场围棋大战在韩国首尔四季酒店进行。围棋由于其复杂性一直被认为是计算机难以攻克的堡垒,因此,赛前大众普遍对李世乭胜出持乐观态度,甚至认为李世乭将以5:0获胜。然而,只经过第一场比赛,世界围棋排名第一的中国棋王柯洁就用"震惊得说不出话"来形容自己的感受,AlphaGo的能力超乎了想象。5场比赛下来,最终AlphaGo以4:1的成绩战胜李世乭,Al-phaGo也有了正式的WHR(全历史排名算法)等级分数和排名,其排名位居世界第二,仅次于柯洁。赛后,李世乭称对AlphaGo展现出的战力表示惊讶,也感到了人类创意的局限性。他说,看到AlphaGo的招法,会思考以前对围棋的理解是否是正确的。

近年来中国新能源汽车发展迅速,成为技术创新和产业升级的亮点领域。核心技术的突破带动了产品性能的提升,鼓励政策的实施促进了产业化的进程。本文对国家科技研发计划支持下的新能源汽车技术进步及其产业化进行了总结,展望了未来5年新能源汽车科技研发的重点。

近年来中国汽车产业发展迅速,已成为世界上第一大汽车生产国和消费国。中国已成为世界最大石油净进口国,2014年石油对外依存度接近60%。大力发展电动汽车,用电代油,是保证中国能源安全的战略措施。

习近平主席2014年5月指出:"发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,要加大研发力度,认真研究市场,用好用活政策,开发适应各种需求的产品,使之成为一个强劲的增长点。"但很多人只取前半句"发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路",强调发展新能源汽车的重大意义;而不提"认真研究市场,用好用活政策,开发适应各种需求的产品",有意无意地忽略了习近平主席指出的具体任务和做法。

在产业发展的孕育期,政府是新能源汽车的第一推动力。以2015年新能源汽车超过当年汽车产销量1.5%为标志,表明国家的鼓励和支持政策已趋完善,并得到大多数试点城市的积极响应。更加可喜的是,市场对电动汽车的拉动力开始显现,电动技术逐渐被消费者接受,潜在消费人群增长。但目前总体上还是一个高度依赖政策的市场,其不可持续性已开始显现。

从锂离子电池材料技术、单体电池、电池系统等几个方面对锂离子动力电池的发展进行了评述。锰酸锂一般应用于轻型电动车辆,也可与三元材料混合提升新能源车辆用电池的安全性和倍率性能;磷酸铁锂适用于中等比能量要求的动力电池;三元材料通过材料、隔膜涂层和电池技术的改进提升安全性后适用于高比能量型电池;石墨负极目前仍然是广泛应用的负极材料,在碳负极材料中添加硅等高容量材料的努力仍在进行中,液体电解液在向高电压和宽工作温区方向发展;小圆柱电池、方形金属壳电池和软包电池各有特点,适应了多元化的电动汽车应用需求,国产制造设备技术水平持续提升,电池系统技术方面需要整车和电池方面合作努力以提升安全性和可靠性。锂离子动力电池是目前最具实用价值的动力电池,预期其比能量在不久的将来可提升至300 (W·h)/kg,满足新能源汽车产业未来10年的发展需求。

动力电池安全性是新能源汽车大规模推广应用过程中,各方最关注的焦点问题之一。本文阐述锂离子动力电池作为车用电源系统的安全性问题及其有效的解决方案。动力电池系统安全性问题主要分为3个层次,即"演变"、"触发"和"扩展"。"演变"是指动力电池安全性事故发生之前,故障可能经历了长期的演化过程;"触发"是"演变"过程的转折点,也可以是突发情况破坏了动力电池系统,并导致安全性事故。阐述了锂离子动力电池热失控"触发"的机理,对于不同种类的热失控触发形式进行了分析。在动力电池安全性事故"触发"问题上,最为核心的问题是锂离子动力电池的热失控。热失控"触发"发生后,应防止热失控"扩展"的发生。论述了热失控"扩展"过程的机理,以便于提出更加合理的安全性设计方案,防范热失控"扩展"的发生,降低安全性事故造成的损害程度。基于热失控"演变"、"触发"与"扩展"的机理,提出了事故防范和安全性监控的多项措施。

锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、寿命长、环保等特点,已经在电动汽车中获得应用。但电动汽车锂离子电池组的容量大、串并联节数多、安全工作区域有限,需要电池管理系统对其进行有效控制与管理,以充分保证电池的安全性、耐久性和动力性。电池管理系统由各种传感器、执行器、控制器等构成,其关键技术包括:传感器的精度及传感器之间的同步技术、电池单体及电池组的状态(荷电状态、健康状态、功能状态、能量状态、安全状态等)估计技术、电池组一致性辨识与均衡技术、安全充电和故障诊断技术。为了研发先进的电池管理系统,首先要对锂离子电池性能进行测试研究,确定影响其性能的主要因素及变化规律;然后采用基于机理、半经验或经验的建模方法建立电池系统模型,设计基于模型的电池系统状态估计及性能优化管理算法,并进行系统集成和应用开发,以保证在电池安全可靠运行的前提下发挥出最佳的动力性能。

以燃料电池技术链为主线,叙述燃料电池关键材料与部件、电堆、系统存在的问题、发展现状与研究热点。关键材料包括催化剂、离子交换膜、气体扩散层;电堆关键部件包括膜电极组件、双极板等;系统部件包括空压机、增湿器、氢回流泵、氢瓶等。关键材料与部件的成本与耐久性是燃料电池汽车实现商业化的基础。中国燃料电池部分技术指标已经达到或超过全球同类商品的水平,需要鼓励产业大力投入,建立批量生产线,促进中国燃料电池技术进步。

膜电极是多相物质传输和电化学反应场所,决定着燃料电池的性能、寿命及成本。本文分析膜电极当前技术现状与商业化目标,梳理膜电极分类及经过梯度化膜电极向有序化膜电极发展的技术脉络,介绍近年来超低Pt载量的第三代膜电极-有序化膜电极的新进展,比较各种有序化膜电极制备方法的优缺点。目前有序化膜电极在铂族元素总载量为0.118 mg/cm²下取得的最好性能为861 mW/cm²@0.692 V,0.137 g/kW,成本降至5美元/kW,Q/ΔT值从2013年的1.9下降到1.45。从降低Pt用量及简化燃料电池发电系统、降低系统成本的角度看,自增湿有序化膜电极是未来膜电极开发的重要方向。

车用电机驱动变流器是电动汽车电机驱动的关键部件,大功率电力电子器件是其核心。对比分析了国内外电动车辆用电机驱动变流器的拓扑结构、变流器控制特点及体积功率密度等关键指标,指出车用电机驱动变流器的技术创新重点在于硅基绝缘栅双极性晶体管(IGBT)芯片及封装技术持续改进碳化硅(SiC)器件的应用。综述了硅基IGBT芯片的演进和IGBT模块封装技术的创新,介绍了碳化硅器件的技术特点。

动力电池作为电动汽车的核心关键零部件,其技术水平及产业发展对电动汽车的规模化应用意义重大。在研发方面,美国、日本、德国、韩国及中国分别制定了动力电池的国家发展规划,提出了动力电池技术的研发方向和相关指标;在产业方面,锂离子动力电池作为主流技术产品主要应用于纯电驱动汽车(包括纯电动汽车及插电式混合动力汽车)领域,中、日、韩3国电池企业是锂离子动力电池的主要供应商和竞争者,产品涉及不同的材料体系、不同的容量及不同的工艺路线,能量密度范围为89~245 (W·h)/kg,并形成一定的产业规模;在产业未来发展趋势方面,提出了锂离子动力电池预期实现产业化的材料体系及电池单体的相关技术指标,指出了动力电池产业面临的问题,表明在装备、材料、系统集成以及评价方面需要进一步加强。

北汽新能源C30纯电动汽车平台采用全新整车下车体平台结构,以动力电池布置为核心,集成整车安全性与可靠性,保证了优异的整车操稳性。通过高压集成系统开发与搭载,实现高压部件集成设计,简化机舱布置。基于系统效率进行整车性能匹配开发与优化,并进行轻量化设计开发,实现EV200比EV150减重80 kg。基于ISO26262和AUTOSAR4.0标准完成集成控制器自主研发,以整车控制策略的协同化、精细化及智能化为导向完善整车控制策略。依托整车需求,进行高能量密度电池系统和高效永磁同步电机及集成控制器系统的开发。自投放市场以来,C30平台已累计销售超过6748辆,覆盖私人、租赁、出租及物流用车多个领域。

上汽捷能汽车技术有限公司承担了上汽荣威550插电式混合动力系统的研发工作。该车自2014年初上市以来,以良好的性能,可靠的质量得到市场的认可。本文以车辆性能为切入点,重点对比了荣威550插电式混合动力系统的核心部件-电驱变速箱(EDU)和丰田Prius三代的混合动力系统(toyota hybrid system,THS),从原理和仿真分析两方面分析了荣威550插电式混合动力系统的效率等性能。

从特斯拉技术路线图及设计原由入手,剖析了特斯拉电动汽车产品在电池、电机、车身材质、安全性、智能化和充电几个方面的技术优势。从特斯拉开放专利的举措,探寻了特斯拉的企业愿景。

汽车共享是一种创新的商业模式。介绍了近年来全球汽车共享市场的发展概况、北美地区汽车共享业务的快速发展态势;引入法国AUTOLIB、中国EVCARD两个电动汽车共享商业运营案例,借助大数据分析,对其运营模式与消费者特征开展研究与比较,并重点对两者的电动汽车共享出行成本进行了较为深入的分析。相关计算结果表明,AUTOLIB与EVCARD在会员性别与年龄结构、单次平均租车行驶里程、单次平均行驶车速等方面均具有较大的相似性,而单日用车时间分布则体现了消费者用车需求的差异。此外,相比较出租车出行成本,单次出行时长超过25 min后,EVCARD的价格比较优势相当显著,仅为同城出租车价格的50%,AUTOLIB则保持在70%的水平,从某种程度上揭示了2个商业项目不同的发展特征与阶段。

在埃隆·马斯克(Elon Musk)45岁的人生里,似乎浓缩了几个神奇而精彩的片段,当然这也归功于他平均每周工作100个小时的付出和异禀的天赋。他是特斯拉、SpaceX、SolarCity3家公司的创始人和管理者,他是敢想、敢做、敢承担的天才,他是疯狂的"造梦"工程师。他热爱科技,他关心人类,他梦想科技带给人类更美好的未来。

中国汽车技术研究中心预计,2015年动力电池累计报废量约在2~4万吨左右。到2020年前后,中国仅纯电动(含插电式)乘用车和混合动力乘用车动力电池累计报废量将达到12~17万吨的规模。然而中国目前电池的回收率却不足2%,大量废弃的电池造成了资源能源浪费和环境污染。

2015年5月8日,国务院印发《中国制造2025》的通知。其中提到"继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展,掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术,提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力,形成从关键零部件到整车的完整工业体系和创新体系,推动自主品牌节能与新能源汽车同国际先进水平接轨。"彼时恰逢中国电动汽车百人会成立1周年。

2016年3月9日,谷歌围棋软件Al-phaGo与韩国九段棋手李世乭的人机对战如约而至,这场人机大战引发了科学界的热议,3月15日第5局对战结束后,AlphaGo与李世乭的巅峰之战最终以4比1落下帷幕,被称为"地球人最后一个智慧堡垒"的围棋,在这次对战中,被Alpha-Go攻破,人工智能能否超越人类的话题再次被掀起。

近期,AlphaGo与韩国著名棋手李世石5盘围棋比赛在韩国首尔四季酒店举行,最终AlphaGo以4:1的成绩战胜李世石。赛前,中国棋圣聂卫平和围棋天才柯洁都公开表态,认为李世石将轻易战胜AlphaGo。李世石代表人类表态道:必须5:0战胜它,输一盘也是失败。我感到了一种人性的落寞和莫名的恐惧。本文从几个方面谈论人工智能与人类的对决。

虽然人类下围棋已有上千年的历史,近期AlphaGo和李世石的人机巅峰对决,反映了人对围棋的理解还处于一个初级阶段,仍有提升的空间;而Alpha-Go对围棋的理解已经达到了一个新的境界,能够成为人类的老师。

曾与一位美国教授聊天,谈及审稿,这位教授说,给学术刊物审稿是记入工作量的,在职称晋升和年终考评中能发挥作用,所以他们保存了审稿记录。说者无心,听者有意,自此,我在电脑里新建了一个文件夹,专门存放审稿材料,包括编辑部送给我审阅的论文、我的批注稿以及审稿意见。3年过去了,文件夹里的文件满满当当。我平均每年审稿百篇以上,其中英文稿占了近一半。

2015年5月的一天,我作为评审专家,去中国科学院宁波新能源研究所参加博士生、硕士生毕业论文答辩。早上出发,深夜才回到家,第二天还照常上班。有个朋友不理解,说我浪费时间做些没用的事——参加毕业论文答辩并非自己的本职工作,有时间还不如多思考思考科研方向、整理科研论文。还有的朋友说我为了一点薄酬而来回奔波不合算。听了这话,我有点委屈。诚然,我的教学和科研工作很忙,也希望"杂事"能少一些。但通过这几年参加毕业论文答辩,我有了些收获。

科学的美丽与奥妙让人们无限憧憬,但科学本身所需要的几十年如一日的观察、假设、实验、计算和验证也让人们望而却步。此时,科普书籍的意义便显现出来,既可以让读者管窥科学的美丽,又避免了大量的复杂枯燥的选题、文献、论证、结论、公式与推理,让人在愉快的阅读中体验科学的美好。本·米勒(Ben Miller)所著的《世界第一好懂的科学课》就是这样一本科普图书,它是英国最受欢迎的科普读物,也是2010年伦敦国际书展的重点书目。作为"紫图图书项目"丛书系列中的一本,2014年7月它由北京联合出版公司出版,和你畅谈一些最酷的科学知识,让你同科学先生或科学小姐展开一场不动声色的热恋。