电动汽车谁主沉浮

随着环境保护和能源节约的呼声越来越强,电动类机车近些年在全世界各地快速发展,并被认为是取代燃油车的必由之路.事实上,电动汽车并不是新近产物,今年75岁高龄的陈清泉院士在研究电动机车的道路上已经铿锵四十余载,几多探索,几多发现,被誉为“亚洲电动车之父”的他在引领亚洲乃至世界电动车的研制与开发中所做的工作真正主宰了电动车发展的沉浮.

生于海外长于中国

与多数人不同,祖籍为福建漳州市的陈清泉出生在一个印尼华侨家庭,父亲是当地的华侨企业家,从事汽车行业生意,因此他从小就接触汽车,对汽车构造有直观地认识和了解.那时印尼还属荷兰殖民地,在多国文化的背景下长大,也为日后陈清泉成为东西文化桥梁奠定了基础.

上学后陈清泉勤奋好学,在学校受到了良好的教育.随着新中国的成立和中国印尼建交,祖国的建设发展对广大的海外华侨特别是年轻一代的华侨产生了巨大的吸引力,在师长们的鼓舞下,1953年,十六岁的陈清泉下定决心回到祖国学习深造,为建设祖国出力.

回到国内,陈清泉凭借从小学习多种语言的天赋,很快熟悉了中文,适应了新的生活环境,顺利考进北京矿业学院（现中国矿业大学）机电系,师从当时矿业学院机电系系主任、中国工程院资深院士、著名矿山机电专家汤德全教授.汤教授严谨的治学态度、渊博的学科知识,特别是他开发的高效通风机在矿山上得到了广泛应用,都对陈清泉日后在电机学科领域的发展起到了很好的启蒙作用.1957年他以优异的成绩从矿业学院毕业,留校任教至1971年.在学校工作期间,为了解决矿山提升机自动化的关键设备低频发电机的技术难题,陈清泉带头设计制造出了国内首台矿山低频发电机,后经不断地改进完善,形成了矿用低频发电机系列产品,该系列产品一直沿用到今天,填补了当时的国内空白.

1971年陈清泉调往上海先锋电机厂工作,负责厂里的电机新产品设计,并加入了上海交通大学教学改革小组,参与了当时的《电工学》课程的教学改革,还参加编写了著名的《电工手册》.1976年移居香港后,他一边在香港理工学院（现香港理工大学）担任讲师,一边在香港大学梁维新教授门下攻读博士研究生课,1982年获得了香港大学的哲学博士学位.从1982年开始,陈清泉任教于香港大学电机电子工程学系,直到退休,这期间是陈清泉进行电动车研发的黄金时期.

当工程与哲学产生碰撞

上世纪八十年代电力电子技术高速发展,使得电动汽车的驱动系统产生了革命性的进步.陈清泉在香港大学任教不久,就把电动汽车作为研究方向,四十余年的潜心钻研和不懈奋斗,使他在当今电动汽车、电气传动领域成为泰山北斗.

合而攻之：电机系统的研发

电动机驱动系统是电动汽车的心脏,它将电能转化成机械能,从而驱动车辆运动.早期的电动汽车多采用直流电机作驱动,针对这种现状,陈清泉大胆地提出采用感应电机作电动汽车的驱动电机,以便采用最新的电力电子技术实现对电机的大范围调速.他创新地将现代非线性控制理论中的控制方法应用到异步电机的调速中,这种控制系统不仅有很大的调速范围,而且具有很强的鲁棒性.

陈清泉也先后研制出多款高性能的电动汽车专用的特种电机.1994年,他提出了一种针对电动汽车的新型高功率密度永磁电动机驱动系统,所采用的电动机为多相多极方波永磁无刷直流电动机.该电动机具有功率密度大、效率高、动态性能好等优点,非常适合于电动汽车驱动.1998年陈清泉又提出和实现了容错式永磁无刷电动机恒功率运行的新型效率优化控制方法；2000年提出了一种新型五相表面嵌入式永磁无刷直流电动机驱动系统.该电动机结构和运行原理都非常特别,具有永磁无刷直流电动机和串励直流电动机的优点.实验证明,该电动机驱动系统在现代电动汽车应用中具有很强的生命力.

陈清泉的这些研发在电动车电机的特种结构和优化设计这个国际性难题上取得了突破,创立了永磁电机高效率宽调速理论和方法,从理论上提出了电动车用异步电机及其控制系统的设计规律,把经典电机设计理论在新条件下进行修正.他发展的电动车专用开关磁阻电机及其模糊控制,进一步在高性能图形工作站上研究开发了智能化电机电磁场温度场分析和优化设计软件包,所设计的电动车特种电机达到国际同类电机的最高性能指标,该种电机已为德国BMW公司的电动车（E1）、日本本田电动车（EVPlus）及港大电动车（U2001）所采用.相应的优化设计成套软件被多个公司和大学采用,有关论文被IEEE标准列为主要参考文献.该项研究为电动车特种电机的理论和分析设计方法奠定了坚实的基础.陈清泉也先后主持设计了二十多台不同类型的电动汽车,许多试验概念车的性能都达到了国际先进水平,多次在国际电动汽车的竞赛中获奖.

此外,针对当时世界范围内关于发展清洁、节能汽车的倡议,陈清泉发表了题目为“道路电动车辆”的论文在1984年出版的《香港工程师杂志》及随后的《美国电机电子工程师学会能工业电子学报》上,详细说明了他自己正在从事的电动汽车研究项目.除了电动汽车领域,陈清泉还十分关注用于工农业生产的新型特种电机的研制和发展.1987年他在《美国电机电子工程师学会能量转换学报》上发表了题为“轴向磁场电机”的论文,该文论述了轴向磁场电机的性能、设计和制造特点及应用前景.同年,他还发表了论文“廉价变速磁阻电动机”,对小功率变速驱动系统中的单相开关磁阻电动机的设计特点、驱动电路及其性能进行了论述.

陈清泉是一个哲学博士,将工程与哲学相结合,他提出了电动车研究的核心和总体指导思想.他认为电动车是一个有机整体,必须通过系统集成优化技术达到各子系统之间的最佳配合及最佳能量转换,并特别要确保电动车在恶劣路面及气候下、在大幅度变化的交通状况下整体性能的优质、高效和可靠,因此电动车的电机及其控制与传统的电机及其控制有本质的区别,必须采用全新的设计思想以满足电动车的特殊要求.在此指导思想下,他提出电动车各子系统间和零部件之间的相关度矩阵,以及根据电动车各种运行工况及其出现概率,来确定最佳的电机规格和参数要求的整套方法.从香港大学退休后,陈清泉仍然带着一份责任一份热忱耕耘在科技教育领域.为鼓励青年学者为中国科技发展刻苦专研,他自费在华南理工大学和合肥工业大学设立了“陈清泉教授奖学金”.1988年陈清泉被聘为上海大学荣誉教授；1990年被母校中国矿业大学聘为荣誉教授；1995年被合肥工业大学荣誉教授；1995年被浙江大学聘为客座教授；1995年被东南大学聘为访问教授；1996年被上海交通大学聘为顾问教授；1998年被东南大学聘为名誉教授；2002年任清华大学教授、哈尔滨工业大学杰出教授和电动汽车研究所名誉所长；2003年重庆大学的外聘院士；2004年任武汉大学名誉教授和校长特别顾问；2005年被华南理工大学聘为广东省电动汽车研究重点实验室名誉主任及广东省电动汽车研究学术委员会委员；2008年被大连理工大学聘为汽车学院名誉院长和新能源车辆研发中心名誉主任；2010年受聘担任临沂大学名誉校长、中国矿业大学信息与电气工程学院院长.2012年受聘担任神华集团首席科技顾问.陈清泉每年都会抽出宝贵的时间到他担任荣誉教授或访问教授的学校去亲自开设学术讲座,指导学生,并对学校的学科建设提出宝贵建议.

在国际上,陈清泉是国际公认的“电动车三贤士”之一.1990年,陈清泉担任了第十届世界电动车大会（EVS―10）总主席,并创立世界电动车协会,成为其轮值主席；1992年被美国电机电子工程师学会评为特级会员（IEEEFellow）,1993年获乌克兰敖德萨大学荣誉科学技术博士,1995年获日本国家环境研究学院杰出院士奖,1996年获匈牙利电工技术学会优秀成就奖,获选香港工程科学院院士,1997年获选英国皇家工程院院士、中国工程院院士和乌克兰工程科学院院士,2000年获英国电机工程学会国际杰出学术演讲奖,2001年获选英国剑桥大学丘吉尔学院院士,更获《亚洲周刊》评选为“亚洲最佳科技先驱”；2006年获得由印度联邦政府首席科技顾问R.Chidambaram博士颁授的“电动汽车技术之祖（PitamahaofElectricVehicleTechnology）”荣誉称号；同年被聘为美国加州奥克兰（Oakland）市特别工作小组顾问,参与起草关于2020年前实现世界上第一个不依赖汽油的城市的法律.2007年获美国汽车工程师学会环保交通卓越成就奖；2008年获英国洛夫堡大学（LoughboroughUniversity）荣誉技术博士学位.

今年7月至10月,应好友CarloRubbia教授（1984年物理诺奖得主）的邀请,陈清泉远赴德国波茨坦高等可持续发展研究院（InstituteforAdvancedSustainableStudies,Potsdam）任资深研究员.该院是新成立的高等研究院,以曾经有不少诺奖得主（包括爱因斯坦、杨振宁、李政道等）学者的美国普林斯顿高等研究院（InstituteforAdvancedStudy,Princeton）为榜样,汇集全球精英,提供自由宽松的环境,研究前沿科学技术.陈清泉欣然答应了CarloRubbia教授的盛情邀请,在那里静心和专注地思考能源和信息的内在联系,并利用此原理提出电动汽车智能充电,处理好人的行为、能源和信息的协调,以达到汽车企业、电力企业、电池企业和各参与方的共赢.陈清泉还协助高等可持续发展研究院筹划国际高层次研讨会,邀集美洲、欧洲、亚洲著名学者,取长补短,共商全球可持续发展重大问题.

四十年惊回首,昨日的付出换来明天的发展,如今电动汽车已逐渐开始遍布大街小巷,而陈清泉依然辛勤奋斗在致力于电动汽车的研究创新上,他像一汪不竭的清泉,流淌之处万物复生,不为民众的欢呼喝彩,只为在有限的生命中为社会、为国家留下无尽的福祉.