最近“有问必答”栏目组有幸采访了汽车电控方面的专家，美国福特公司首席研究员吕健波博士。我们就大家一直关心的几个问题，请吕博士谈谈自己的看法。以下是访谈录，我们想年轻的控制学子一定能从中得到许多启迪。我们也期待听到你们的反馈意见。如果读者有任何对控制理论与应用的问题，欢迎来信，我们将带着你们的疑问去采访相关领域的专家学者。毫无疑问，只要我们共同努力，自动控制的明天一定更加美好！
问（栏目组）：吕博士，您好！感谢在百忙之中抽空接受我们的采访。能否请您先谈谈，要进入汽车控制这一热门研究和应用领域需要学些何种课程，具备何种技能？
答（吕健波博士）：汽车控制应该是指所有汽车电子控制系统的集合。而这个集合中的每一个子系统都包含传感器 (sensor)，加力器/执行器 (actuator)，电控单元（electronic control unit – ECU），数模转换（D/A and A/D converter）等。控制的软件开发是汽车控制里面比较具有挑战性的工作,它又涉及到系统建模（system modeling），系统辩识（system identification），信号处理（signal processing），控制目的（performance index or target），控制算法（control algorithm），控制标定（control calibration），状态估计 (state estimation) ，系统容错 (system fault tolerance) 等。 因此汽车控制是一个系统概念，它总是与汽车系统或子系统联系在一起考虑的，同时也需要考虑到“人”这个既强大又特殊的控制器。
汽车控制是一个相对成熟的应用领城，很少有大起大落的现象发生。随着汽车智能化及无人驾驶汽车的出现，汽车控制目前可能正引来较大的关注。汽车控制在国内汽车发展了二十多年后的今天才获得一点关注，应该说不是很健康的一种现象。说它在国内成为热门，还言之过早。目前可以认为是国内车企对市场需求的一种微调，也是因为国内车企终于意识到控制系统(尤其是多种控制系统的集成)必须是自己开发的，买是买不来的, 抄是抄不到的。
从汽车技术发展来看，各种汽车硬件间的差別正在迅速减小，汽车性能与功能的优劣将越来越多地依赖于汽车电子及其集成。也就是说今后越来越多的汽车电子系统会直接影响到汽车的品牌及价格。而在汽车电子系统中，控制又是其中最重要的一环。因此，从长远来讲，汽车控制应该是一个朝阳技术，有非常广阔的应用前景，完全值得年轻学子去投入。
高校及科研机构如何在目前国内的大环境下，让控制系统的应用对中国汽车工业有所贡献、有所作为应该是一个颇具挑战的课题。一方面是汽车行业控制方面的专家少之又少，这使得许多应该上升到控制领域的问题变成了其它方面的难题而难以解决; 另一方面，车企沒能看到控制对解决汽车所面临的难题起多大作用，不愿在控制方面投资及引进人才。中国的文化又强调起点论，即不能落后在起跑线上。 控制人才一般不是汽车专业毕业，常会被认为是劣势。但是在现实中，终点超前及不落后在终点线上才是最重要的。控制人才一般受过良好的逻辑及系统科学的训练，往往是最有可能在起步落后的情况下率先到达终点。
汽车控制很少会像智能化和无人驾驶等引来极大的关注。这主要是因为它是一种隐性技术以及它的配角作用： 控制往往被当作功能实现的手段，而不是功能的主体。因此很多创新被划归为功能，而不归于控制。如果新功能是从控制系统的角度提出来，那么控制就成了创新的主力。所以你若想进入汽车控制领域，必须在深刻地认识被控对象以及被控对象与其它子系统之间的交互作用上下功夫。只有这样, 你才会有机会让控制成为创新的主体。我们常常只满足于建一个近似模型(如被控对象的线牲化模型)，然后花大量的时间去开发不同的控制算法，既不去比较不同算法的优劣，也不去研究这样控制的系统是否产生与其它系统的相互影响，是否产生假阳性或假阴性的控制结果。
从技能的角度看，控制算法是很重要, 年轻学子也应该在控制算法之外多下功夫。例如信号处理，系统识别，数字化控制，软件实现，系统建模，状态估计等。因为这些技能往往会帮助解决许多最常遇到的汽车控制问題。
年轻学子应该从了解汽车控制的实际需要出发，先找一两个方向来解决实际问题。在选方向时，新瓶老酒，老瓶新酒，新瓶新酒，都是很有意义的课题组合。在有了一定的可信度之后，再向问题的深度与广度方面发展, 再去创新。
问：您觉得汽车电动化、新能源化、汽车自动化（国内更多用“智能化”）的关联与区别（各自的特征）是什么？发展趋势是什么？控制在这种过程中的重要性和瓶颈在哪，控制技术上需要什么突破？
答：这几个"化"或多或少都与电气化有关。虽然电的发明已有好几百年的历史，它的商业用途仅仅在一个多世纪前才开始。电的商业化的一项关键技术是电力的传输技术。有了电力的传输，人类的大规模电气化才真正地开始。电气化铁路是电力及其传输在铁路运输中的成功范例。
汽车的电气化不能依赖电力的传输，但却要依赖另一项关键的技术-电池。只有在充电电池的发明与批量生产后，汽车的电气化才开始普及。早期的汽车电气化注重于照明。随后渐渐地将电气化拓广到汽车电子控制中。其重点就是用电子控制系统来取代液压或机械系统从而得到减轻重量，增加效率，提高可控度，增加反应度，提高性能等。再后来汽车电汽化进一步扩展到人机对话，车内饰，安全系统等。当越来越多的汽车子系统开始电气化的进程，充电电池又一次成为关键的技术。
电气化在英文里翻译为 electrification。广义地讲，汽车电气化是一种战略。当将电气化用于汽车各个不同子系统时，就会有不同的电气化概念。电制动系统和电动助力转向系统都可被认为是底盘系统的电气化（electrified chassis或chassis electrification）。混合动力，插入式混合动力，纯电动动力总成也都可被认为是动力总成电气化（electrified powertrain 或 powertrain electrification）。
汽车“电动化”应该是指用电机来代替传统的引擎以达到驱动汽车的目的，也即让动力总成电机化 （motorization）, 这就是一种动力总成电气化。我更倾向于用“电气化”概念来替换“电动化”概念，因为后者太过狭窄。电气化的核心就是将系统中的机械子部件/系统的功能用电子系统的功能来代替。
新能源化中的“新能源”实际上是一点也不新。电能在已经被用了一百多年后还被称为是新能源，这多少有点滑稽。燃料电池，天然气，太阳能也都不是新能源。这些都是可再生能源，也被称为绿色能源。除非真的有新型的能源被发明及用在汽车上，比较确切的说法应该是现有能源在汽车上的新应用—可再生能源汽车或绿色能源汽车。可再生能源化应该是指如何制造与研发可以用这些非传统汽车燃料来驱动的车辆。可再生能源化应该专注于研发与生产用纯电力, 燃料电池，天然气，太阳能等的车辆，这当然也包括这些车辆与电池的混合动力系统。对纯电力汽车来讲, 好的电池是必要条件, 却不是充分条件。特斯拉的成功并不仅仅依赖于电池就是一个很好的例子。
自动化在英文里翻译为automation， 它常与automatic control （自动控制）等同地使用。我们都知道自动化的重要性，但往往无视自动控制的重要性。虽然自动化有智能性的一面，用智能化来代替自动化也有失偏颇。智能化的根本是用电气化系统来模拟人的行为或人的决定。获取信息并将其以快捷，优化，人性化的方式展示出来供人来使用也是一种智能化，但它没有自动控制的功能。
汽车电气化、可再生能源化、自动化、智能化都不是新技术，只不过它们目前都处于快速发展阶段。而且它们都是建立在传统汽车技术基础之上的。要想在这几化中有所建树，在传统技术上打下深厚的基础以及真正理解汽车的功能，性能与要求，都是必不可少的。
汽车控制在这种过程中的瓶颈并不突出。如果真的去找瓶颈，应该是在如何以快捷与优化的方式去处理日渐复杂的信息以达到优化与智能化汽车控制的目的。
汽车控制技术上需要突破的地方应该在于汽车控制技术的系统化。控制技术必须要能够管理与控制目的相关的各个子系统，并能用所能获取到的一切可用信息为汽车的控制功能服务。
问：汽车电控系统从基础研究到产品要经过哪些历程？高校与企业应该是如何分工与合作的？
答：汽车控制是一种重要的功能实现手段（enabler）。它往往需要某个汽车功能的利益相关者（stakeholder）去定义功能及其要达到的目标。有了这个目标，构建控制系统才不会无的放矢。这就为什么在不需要创新的地方，汽车控制技术往往不大会有用武之地，因为不再有新的功能被提出，也不再需要新的控制系统。也正是由于这个因素，汽车行业亟需既懂得汽车系统又懂得控制系统的人才。这样的人才可以在没有既定控制对象的情况下，创造新的功能与控制对象。
在清楚了汽车的控制功能后，控制系统的开发应该遵循系统工程的方法与思路。传感器，执行器，电控单元，控制算法，软件实现，控制区域网络，数模转换器，人机对话等的选择与设计都应该属于控制系统的设计。设计控制算法时也需要用到信号处理，系统识别，数字化控制实现，系统建模，状态估计, 系统容错等。
考虑到对研究，创新，教学往往有不同的侧重，高校与企业应该有不同的技术分工。 高校是教学第一，研究第二，创新第三， 而企业是创新第一，研究第二，教学第三。这样的排序也就决定了技术创新的主力应该在企业。而从研究的角度来看，高校与企业研发也各有侧重。高校可以在深度上下功夫，企业却需要在广度与一定的深度上同时下功夫。从这个角度来看, 企业在高校与企业的合作中, 企业必须起领导作用。让羊去带领一个由狮子组成的团队只能取得羊队的成果, 而让狮子去带领一个由羊组成的团队却可能取得狮队的成果。在企业缺乏汽车控制人才的时候, 高校必须将为企业输送合格的汽车控制人才当成自已的要务之一。
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