中國工程院院士陳清泉:未來汽車將不僅僅是交通工具
圖為在位於重慶市兩江新區的賽力斯汽車超級工廠,AI智能檢測系統在檢測車輛關鍵部位的螺栓鬆緊程度。新華社記者 黃偉攝
陳清泉,電動汽車及智慧能源專家,香港大學榮譽教授,香港理工大學杰出教授,香港首位中國工程院院士,英國皇家工程院院士,世界電動車協會創始主席,被譽為“亞洲電動汽車之父”。主要從事電動汽車、電力驅動、智慧能源、“四網四流”融合領域研究。榮獲中國工程院光華工程科技獎、香港特區政府金紫荊星章、英國皇家工程院菲利普親王勛章等。
連續9年產銷量居全球首位,2023年售出950萬輛、佔全球新能源汽車銷量的60%以上……如今,我國已成為新能源汽車大國。
在我國新能源汽車發展的過程中,被譽為“亞洲電動汽車之父”的中國工程院院士陳清泉作出了重大貢獻。
早在20世紀80年代,陳清泉即開始專注於電動汽車研究,為的是盡早看到中國制造的電動汽車跑遍世界,推動中國成為世界電動汽車大國。如今,這一夢想已變成現實。
2023年3月,陳清泉榮獲“感動中國2022年度人物”。頒獎詞這樣寫道:“汽車曾經改變世界,而你要改變汽車。中國制造,今天車轍遍布世界,你是先行者,你是領航員。在新能源的賽道上,馳騁了四十多年,如今,你和祖國,正在超車。”
“科學家是沒有退休年齡的,隻要心臟還在跳動,就要盡己所能,造福全人類。”前不久,87歲的陳清泉在接受科技日報記者採訪時說,“兒時我曾與父親約定‘造一輛不冒煙的汽車’。未來汽車將不僅是交通工具,還將成為人們的第三個生活空間。”
矢志造一輛“不冒煙”的汽車
記者:您被譽為“亞洲電動汽車之父”。您當初為什麼選擇這一研究領域?
陳清泉:我出生在印度尼西亞的一個華僑家庭,父親從事汽車生意。我從小就有機會接觸汽車,每天放學后會去車廠溜達。在車廠,我看到漂亮的車子一啟動就排出大量煙氣,工人因為修車弄得全身油污。那時我就萌生一個念頭:如何讓汽車不冒煙也能跑?
電動汽車是實現這個目標的路徑。19世紀末期,電動汽車的發展略領先於燃油車,但是到了20世紀,內燃機步入飛速發展階段,電池卻沒有得到較大提升。1912年,美國最后一家電動汽車公司底特律公司申請破產,電動汽車慢慢淡出歷史舞台。
20世紀六七十年代,隨著全球石油危機的爆發,電動汽車再次引起汽車行業的關注。我一直從事電機、電子方面的研究,因此在那時意識到,汽車曾經改變世界,但是現在,汽車必須被改造。電動汽車肯定具有廣闊的發展前景,因為傳統汽車的燃料來源——石油,是不可持續的。於是我下定決心研究電動汽車。
記者:您是全世界最早研究電動汽車的科學家之一,這是不是意味著很多研究要從零開始?
陳清泉:1953年,我考入北京礦業學院機電系。當時有門課程叫“礦井電機車”。課上提到,礦井用車不用內燃機,而是用電動機作為動力來源。這不禁讓我思考,這樣的方式可不可以用在汽車上?畢業后我留校任教,做了一些電動機車方面的研究,不過我那時研究的是在礦上行走的有軌車。
后來,我到香港大學讀博士。1982年,我博士畢業留在香港大學任教,開始專注於電動汽車研究。以前的電動汽車多採用直流電機驅動,我大膽提出用感應電機驅動電動汽車,並在研究中採用了新的異步電機數學模型,即用兩個解耦的分量來表達電機的轉矩和轉子磁通,實現在相當大范圍內獨立控制電機的轉速和電機內磁場。這種控制系統不僅有很大的調速范圍,而且有很強的耐用性。
我們是國際上最早嘗試用交流電驅動電機的團隊之一,在當時具有很強的創新性。1986年,香港大發公司提供了一輛汽車,我帶著研究團隊將這輛汽車的發動機換成了異步電機,做出第一輛電動汽車Mark1,隨后又不斷改進,做出了Mark2。
1987年,我牽頭在香港大學成立國際電動汽車研究中心。Mark1、Mark2都是現成的車換裝電機做成的,Mark3則是我們做的第一輛整車,採用的是當時最新的永磁電機技術。做出這輛車后,我信心倍增。
要做跟別人不一樣的科研
記者:我在香港大學地鐵站附近看到過一張您與電動汽車U2001的合影,這輛車有何特殊意義?
陳清泉:1993年,我們研制出電動汽車概念車U2001。它充一次電最多可以行駛160公裡。這是當時最先進的水平。
我一直覺得,做科研,就要做和別人不一樣的。我們在對當時的電動汽車發展做了很多調研后,在U2001上率先採用“三合一”動力總成,即電機、電控和變速器一體化“三合一”集成。由於跨時代的科技理念,這輛車一經亮相便引起全球矚目,“三合一”動力總成理念也沿用至今,現在已經發展成“八合一”或“多合一”了。
從研究電動汽車開始,我就主張將汽車、電機、控制等技術融合成一門新興交叉學科,這為現代電動汽車學科奠定了理論基礎。
記者:1993年研發出的車,為何叫U2001?
陳清泉:名稱中的2001不是代表年份,而是指要迎接21世紀第一輛車。U代表Unite(聯合),這輛車得到了很多公司的支持,是產學研聯合的產物。我雖然做研究出身,但是不能隻做研究,寫寫論文就交差了。我要把科學轉化為技術,再轉化成產品,造福人類。這就需要產學研結合,將技術、政策、產業、市場、金融聯系起來,形成完整的產業鏈。
記者:您牽頭成立世界電動車協會,也是這樣出於這一目的吧?
陳清泉:1988年,在加拿大舉辦的第9屆國際電動車大會上,我被推舉為亞洲代表,和美洲、歐洲的另外兩位代表一起組成了世界電動車協會籌備組,牽頭籌備世界電動車協會,並擔任輪值主席。成立世界電動車協會的目的是把將美洲、歐洲、亞洲的電動汽車行業聯接起來。
這裡有個背景,1969年,美國聯邦政府面對能源危機,通過立法支持電動汽車發展。同年,第一屆國際電動車大會(EVS-1)在美國鳳凰城召開,隨后國際電動車大會就一直在美國召開,直到20世紀80年代左右,才在德國、法國等國家和地區召開。而隨著電動汽車的發展受到越來越多的關注,國際電動車大會的規模也越來越大,下一屆大會的召開地便成了經常引起爭論的問題,因此迫切需要成立一個世界電動車協會來協調相關事宜。
一開始,很多國家不願意加入世界電動車協會,比如當時僅次於美國的汽車大國日本。那時出於技術保密等考慮,日本並不願意加入世界電動車協會。但如果不加入世界電動車協會,就無法得知協會討論制定的一些標准,繼而影響電動汽車出口。經過勸說,日本后來同意加入世界電動車協會。1990年,我在香港主持召開第10屆國際電動車大會,並向全世界宣布世界電動車協會正式成立。
國產電動汽車有競爭力
記者:我國電動汽車連續多年全球產銷量第一。但是我們也看到,很多國際燃油汽車巨頭陸續進場,未來國產電動汽車還有優勢嗎?
陳清泉:從保有量來看,我國已成為電動汽車大國,產品線覆蓋乘用車、商用車、重卡等,技術已涉及智能網聯、無人駕駛等前沿領域。在技術研發、基礎設施建設等方面,我國已經形成整體優勢。以電機為例,我們的設計能力走在了國際前列,現在國外進行電機研究的很多都是中國人。
跟國外的電動汽車相比,國產電動汽車雖然在材料、工藝等方面尚有差距,但仍有競爭力,而且我國在相關政策、技術、市場等方面積累了豐富的經驗。目前,已經有多個東盟國家希望借鑒中國經驗,發展電動汽車產業,例如,印度尼西亞有關部門曾專門邀請我分享中國電動汽車產業發展經驗。
記者:在您看來,我國電動汽車發展在哪些方面需要改進?
陳清泉:主要有三點。一是當前國內電動汽車的發展過分依賴補貼。很多企業貪圖補貼紅利,在缺乏必要核心技術的情況下,依靠東拼西湊的底盤、發動機和動力電池組裝產品,這是純粹的投機。二是我國電動汽車的核心技術創新能力不強,例如,車規級芯片、全棧式軟件、操作系統等方面還存在短板。三是充電基礎設施建設不夠完善,一二線城市的充電焦慮雖然已經得到緩解,但三四線城市及鄉村地區的充電基礎設施建設仍較滯后,這是制約電動汽車大規模進入市場的一個重要因素。
記者:今年以來,一些國際品牌陸續撤回或縮減電動汽車計劃。比如,蘋果公司取消了做了十多年的電動汽車項目。您覺得電動汽車前景還樂觀嗎?
陳清泉:蘋果公司放棄做電動汽車項目,並不是因為電動汽車不是未來的發展方向,而是因為美國沒有像中國一樣完整的電動汽車產業鏈,做電動汽車可能競爭不過中國,賺不到錢。雖然新能源汽車產業全球化合作受到阻礙,延緩了電動化的進程,但是我們也應該看到,應對氣候變化,綠色發展是全球共識,電動化終將是汽車產業的發展方向,全球化是大趨勢,不可逆轉。
汽車革命已進入下半場
記者:對於未來電動汽車發展,您有什麼預期?
陳清泉:電動汽車與普通人的日常出行密切相關,這就要求它不僅在技術方面要有創新突破,還要能“落地”成產品。要實現商品化,進而達成產業化,不僅需要解決材料、工藝、成本問題,還要考慮用戶需求和市場接受度等。以U2001為例,其應用的“三合一”動力總成因為符合市場需求,很快成了主流,現在已發展到了“多合一”。我還提出過用半導體制冷,以替代有污染的冷卻劑,雖然這是一個好的理念,但由於半導體成本比較高,至今未能實現產業化。
在理論向技術和技術向產品的轉變過程中,市場的接受度是決定轉變能否發生的重要因素。此外,電動汽車行業高質量發展離不開好的產品、好的基礎設施和好的商業模式,這樣才能讓使用者買得起、用得方便、用得安全。
記者:您曾提出,汽車革命已進入了下半場,具體有哪些表現?
陳清泉:汽車革命的上半場是電動化,其主要核心技術是車體輕量化、高性能動力總成一體化、高性能安全電池包等。汽車革命的下半場是智能化、網聯化、共享化。未來汽車將不僅僅是交通工具,還會逐漸轉變為智能移動出行空間。
記者:所以,您提出了“四網四流”概念,能否展開說說這一概念?
陳清泉:“四網”是指能源網、信息網、交通網、人文網﹔“四流”是指能源流、信息流、物質流、價值流。汽車革命不能孤立進行,其既依賴汽車產業發展,又遠超汽車行業發展,需要芯片、軟件、操作系統、信息、能源等多個行業協調發力。舉個例子,如果發展電動汽車,但使用的電全部來自煤炭資源,未來也是不可持續的。
目前,我得到聯合國開發計劃署的支持,在廣州南沙建設零碳經濟示范區,努力把“四網四流”概念變成現實。
記者:如果這能實現,未來我們坐汽車會有什麼樣的新體驗?
陳清泉:最簡單的一點是,汽車將成為我們生活的第三空間。第一個空間是家裡,第二個空間是辦公室,第三個空間則是汽車。未來你在汽車上可以做各種各樣的事情,娛樂也好,辦公也好,都可以在汽車裡進行。
致青年科技人才
青年科技人員要用“六隻眼睛”看世界,不斷拓寬自己的眼界﹔要beyond the limit(超越你的極限),不斷把自己的邊界往外推。第一隻眼要有前瞻性,看到前方別人看不到的東西﹔第二隻眼要看到后面,吸取歷史教訓﹔第三隻眼要向上看,要有整體的思想和全局的思維方法,多交朋友﹔第四隻眼要向腳下看,要能夠落地,一定要將科研成果落地﹔第五隻眼要看西方,因為文藝復興是在歐洲,第一次工業革命在英國,科學也先在西歐發展,然后再到美國﹔第六隻眼要看東方,例如日本、韓國等國家。橫向縱向都看,全方位地看,思路才會拓寬。
——陳清泉
(記者 姜 靖)
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