——我国著名电动汽车专家孙逢春教授专访
这是一个细心的人。当记者赶到位于北京理工大学的电动车辆工程技术中心时,茶几上已经摆放着刚刚沏好的热茶。
这也是一个忙碌的人。办公室里略显凌乱,地板上是半开的行李箱,书桌上散放着几本翻开的书籍。
这更是一个杰出的科学家。窗台上一幅简单的奥运电动客车样图照片,凝结着他多年的心血。
1989年回国,从一个仅有三十平米的实验室起步,一路稳步走来,他主持研制了我国第一辆电传动特种车辆,提出驱动电机续流增磁控制理论和方法,成功研制我国具有完全自主知识产权的系列电动客车……
在我国电动汽车发展历程中,“孙逢春”是个可以铭刻在里程碑上的名字。
清瘦,热情,平易近人,说起话来极有条理性。幽默和毫不做作的语言,使得采访更多地成为一次充满趣味的谈话。
人生路上最关键的几步——两位老师的教诲
1958年,孙逢春出生在湖南临澧县的一户普通人家。这里位于湘西北部,历史悠久,钟灵毓秀,从这里走出了林伯渠、丁玲等中华优秀儿女。
出生时,孙逢春正赶上三年自然灾害,“我现在这么瘦,都是因为小时候没吃饱。” 他幽默的调侃使略显拘谨的气氛一下子在笑声中轻松起来。
1966年到1974年,在孙逢春读书的八年间,在那个崇尚“白卷英雄”的年代,学校里能学到的知识少得可怜。然而,他成长的道路上,曾有两位老师的教诲和帮助,使孙逢春受益一生。
初中阶段,他遇到了自己的第一位恩师——胡金香老师。她对待孙逢春如母亲般慈爱,冒着风险把自己的藏书借给孙逢春阅读。初中毕业时,孙逢春患了肝炎,是胡老师将瘦弱的他背进考场,完成考试后,又将他背回到自己的宿舍里休息。多年后的今天,提起这段当年事,他仍然感动不已。
那一年,孙逢春顺利地考上了县四中。在那里,他遇到了人生道路上的第二位恩师——傅衣校老师。
如果说胡金香老师给予了孙逢春慈母般的关爱,那么傅衣校老师给予他的,则更多的是严师的教诲。傅老师重视知识,重视实践,他送给孙逢春一整套大学教材,包括数理化和电工等实践课程。在“文化大革命”愈演愈烈的时期里,是他把孙逢春“关”在实验室中,启蒙了他的创新思想。
胡金香老师和傅衣校老师是孙逢春成长道路上铭刻在心的两位指路人。直到今天,每次回到家乡,他总会特地去看望两位老师。
1977年,恢复高考的第一年,孙逢春考取了湖南大学的数学力学专业,两年后分专业时,孙逢春又选择了力学。这为他打下了深厚理论的基础,大学毕业时,他一举考取了北京理工大学的车辆动力学方向的研究生。
采访中,孙逢春非常感谢四年的本科生涯。数学和力学的专业教育,使他掌握了从事理科学术研究应有的逻辑思维和判断方法。扎实的理科基础,为他后来从事工程研究带来了更多的灵感。当解决问题过程中遇到困难时,能够用另一种思维方式来开辟解决问题的途径。
6000马克与92块人民币
1987年,孙逢春考取了第一批联合培养,赴德国攻读联合培养博士学位。在柏林工业大学学习期间,孙逢春抱着为祖国学习、争光的理想,凭着扎实的理论基础,熟练的实验技能,顽强的拼搏精神,刻苦钻研,克服了语言上的障碍,在短短一年多的时间里就完成了需要四五年时间才能完成的博士论文。
毕业后,德国大众汽车公司技术开发中心主任曾商请孙逢春筹建大众汽车公司驻北京办事处,对此,孙逢春谢绝了。
他的导师主动提出要孙逢春继续留在德国,担任自己的助手。要知道,这可是一个有着几十名竞争者的职位,月薪高达五六千马克。然而,他同样婉言谢绝了导师的好意。
他说,我要为中国的汽车工业做点事情。
1989年5月,孙逢春如期回到了祖国。他带回了知识,带回了技术,也带回了为祖国贡献力量的决心。所有的衣服和杂物都被他扔在了德国,行李箱里满是沉甸甸的资料和文件。
怀着满腔的雄心壮志,孙逢春开始了自己的科研抱负。当时已经是“七五”末期,不可能申请到大的科研项目。没有项目,没有经费,没有实验条件……,甚至,连生活都成了问题:按照政策规定,每个月只有92元人民币的工资。“当时真有点撑不下去了”,回想起当年的窘迫,孙逢春不无感慨。
怎么办?
他不等、不靠,在仅有三万元回国人员基金的条件下,积极开辟新的研究领域,开始了艰苦的创业历程。在他的作息时间表里,没有一个周末和节假日,全部业余时间都用在了实验室里、用在了课题研究上。
“机会只留给有准备的人”
在德国留学期间,德国科研工作者坚忍不拔的科学态度和对创新执着的追求,这使孙逢春收益匪浅,也使他不墨守成规,敢于大胆提出新思路、尝试新方法。
一次,在做轮胎动力学实验期间,实验结果始终无法符合理论研究结果。孙逢春因不慎砸伤指甲而休息在家,却无法停止对实验的思考:理论上应该能做到的结果,实验中却做不出来,到底是因为什么?他想到了惯性问题,提出改造实验台,改变实验台的运动轨迹。这个建议使其他德国同事大吃一惊,因为当时的实验台已经用了几十年,从未有人提出过异议。在孙逢春的坚持下,实验室按照他的建议改造了实验台,果然获得成功,仅用十五天就完成了全部实验。这次成功使德国同事对孙逢春刮目相看,自那以后,导师宣布:只要是孙逢春提出的建议,实验室全部配合。
在德国,博士毕业后必须在企业工作五年左右才能任教授职位,教授还要带领学生去工厂实习,因此,学校科研与企业需求的结合非常好,科研项目与企业的要求紧紧挂钩,工程类项目与经济紧密相连。在那里,孙逢春奠定了自己做电动汽车的基础——理论与实践两方面的基础。
1994年,原国防科工委与美国洽谈一项军转民项目,开发研制下个世纪的重要交通工具——电动汽车。在即将赴美考察谈判之际,科工委领导请北京理工大学派一位懂汽车、英文好,且对发达国家电动汽车业有所了解的学者做翻译。
孙逢春被选中了。
美国一行,国防科工委的将军们对如何搞中国自己的电动汽车有了初步的打算。一路上,孙逢春以广泛的专业兴趣、扎实的学术功底、勤恳朴实的工作作风赢得了科工委领导的信任。
1994年8月,孙逢春参加第一次电动汽车科研协调会,会议共有7名将军参加,会上,孙逢春被任命为国防科工委电动汽车管理委员会委员和技术部主任,国防科工委电动车辆技术开发中心主任,电动客车研制开发项目总设计师。这也是项目组中最年轻的领导者。
“机会只留给有准备的人”,回国初期的艰苦和坚持,如今,化为了科研中的深厚底蕴。
不久,发生在项目中的一件事,带给了孙逢春极大震动。
项目进行期间,国防科工委和美国国防部合作研制成功了电动客车,整个车的总体系统由孙逢春教授负责,核心系统即动力系统则由美国西屋公司提供。两年后,该项目通过了国家级鉴定,并被列入“九五”重大科技产业攻关计划。
当时香港某公司要买这种电动客车,并把电动客车的订金——30万港币提前汇了过来,两辆汽车已在购买计划之中。然而,合作方的美国公司突然将动力系统提价,将4万美金一套的动力系统提高到了10万,相当于整车售价的一半,生产计划无法进行,只有把香港公司的订金无奈地退了回去。
这件事深深震动了使孙逢春,他暗暗下决心:一定要有属于我们自己的核心技术和核心创新能力!
四张桌子、四把椅子、一台电脑、一间不到三十平方米的办公室兼实验间、三万元经费,在这个简陋得不能再简陋的小格子间里,孙逢春开始了对核心技术的挑战,我国电动车辆技术研发开始起步……
助跑绿色奥运
十余年的攻关、研发、期待——电动汽车垂掩已久的盖头飘然掀起。
在北京2008年奥运会和残奥会上使用电动汽车,是我国申办时的承诺之一,使用具有自主知识产权的电动汽车是“绿色、科技、人文”奥运三大理念的体现。
孙逢春教授正肩负着这项历史使命!
在过去的几年间,他研制成功了我国具有完全自主知识产权的系列电动客车,为世界大学生运动会绿色车队服务并出色地完成了载客运行的任务。
他还创建了我国第一个电动客车产业化生产基地,为科技奥运开发生产的电动公交车在北京规模示范运行。2006年,“电动客车产业化集成创新及关键技术”成果通过鉴定,“总体技术达到国际先进水平,能耗指标具有国际领先性”。
北京2008年奥运会和残奥会期间,将投入50辆左右纯电动大客车,分别在奥运村内环线(全长2.7公里)、北部赛区内部环线(全长6.2公里)以及媒体村内环线(全长1.5公里)三条线路上提供服务。奥组委交通部和技术部已经初步编制了奥运电动大客车运行规划图。 这是全世界首次大规模使用电动汽车。
这也是一次万众瞩目的实战演习。
时代的重托,未来的企望,千钧重担,集于一身。
“万无一失”的承诺,是保障,是目标,更是责任。为了这份责任,孙逢春付出了很多,也舍弃了很多。
2003年严冬,科技奥运电动汽车小批量生产,时间紧、任务重,他每天下班后要分别赴密云、通县和云岗三家生产厂指挥生产电动客车,常常深夜才能回家。短短一个月,他的车行驶里程就将近1万公里。
他知道,自己手中所掌握的,不仅是电动汽车在奥运会期间的运行,更重要的,是我国电动汽车产业化的未来。 “让开大道,占领两厢”——电动车发展前景
假如电动汽车真正驶入我们的生活,会是怎样的情形?
当电动汽车从身边经过时,听不到嗡嗡的发动机噪音;
当能量运转一个循环之后,纯电动汽车可以达到完全无污染;
当计算耗能费用时,按照北京晚间低谷的充电优惠政策,充100度电才20多元钱,相对于传统公交车来说,一天可以节约近200元;
……
然而,电动汽车的魅力还远不止这些。
电动汽车的战略意义更在于,中国有希望在汽车产业的大发展中重新洗牌,调整位次,在世界汽车业界争得一席之地。
在传统汽车业上,中国错失了很多机会,目前90%的中国汽车市场被外国公司占领。而今,许多国家都将以电能为动力、无污染、噪音低的电动汽车的研发提上日程。谁抓住机遇,抢占先机,占领技术制高点,谁就有可能在新一代汽车业竞争中脱颖而出。
因此,在电动汽车领域实现跨越式发展,培养自主开发能力,对中国来说是个难得的发展机遇,可以使我国的汽车工业在下一轮竞争中取得优势。
动力系统——电动汽车的心脏
孙逢春教授一直致力于纯电动汽车的研究。纯电动汽车单纯依靠蓄电池提供动力源,可以达到零排放,但存在动力系统、电池、能量管理系统等技术难关。
他研究了多个国家的电动汽车动力系统,从无轨电车的串激系统中得到启发,这套系统低速转矩大,但效率较低,只能达到70%左右。而稀土电机的效率较高,我国稀土资源丰富,缺点则是低速时转矩小。
能不能把无轨电车这套控制系统和我国稀土永磁电机的高效率借鉴过来,用到电动汽车的电机里面?
这种设想从原理上说是可行的,然而课题组随后发现,除了有永磁磁场以外,它需要用外接的电源来制造另一个磁场,装置很庞杂,也要耗电,且不好控制。
反复实验后,他们开始质疑这个方案。随后,孙逢春教授又发现,在低速的时候把电流斩波成一段一段的。假设1秒钟,低速的时候有0.1秒是有电的,另外0.9秒则是不给电的。没有电以后,电机和控制器续流回路中有感应电流,这种电能不能用来增加磁场呢?而且它的励磁电流又正好符合车的励磁电流的理想曲线。
灵感就这样产生了:只需要把电机励磁绕组接在续流回路中,在电动汽车低速时,增加磁场和增加电机输出转矩就不需要消耗外界的电,在同样电流大小的情况下,可以把低速时的扭矩增加一倍以上。换句话说,假设电机电枢电流是300安培,加这个控制之前产生1000Nm的转矩,加上这种控制以后,可以达到2000Nm以上。而功率是扭矩乘转速,相当于低速时的效率也提高了一倍。在高速的时候,它可以自动弱磁,电机的输出特性也符合电动车辆对动力的理想需求。
这就是孙教授带领的课题组首创的驱动电机续流增磁理论及控制方法。这套系统仅用了2只大功率电子器件IGBT,比美国要用7只这种昂贵管子的交流系统成本低得多。
这套动力系统是我国完全原创性的发明,形成了相对完整的、具有自主知识产权的技术成果体系,适合多种类型的电动车辆。
这套系统问世之后,成为独立于世界其它动力系统之外的新的动力系统。
目前,这套动力系统已成为纯电动大客车的核心技术——续流增磁稀土永磁电机及控制系统,并获得了2004年度国家技术发明二等奖。现在,以它为动力系统的电动豪华旅游客车、纯电动低地板公交车、纯电动准低地板公交车、纯电动中巴车等4种电动客车已经诞生。
电池系统——电动汽车的动力之源
电池被认为是电动汽车的技术瓶颈,不仅在中国如此,在全世界都是一个棘手的难题。目前世界上电动汽车采用的电池,始终无法解决比能量低、续驶里程短两大缺陷。
比能量低,意味着电池功率低;续驶里程短,意味着充一次电跑不了多少里程。这两个问题如果不解决,电动汽车就只能停留在“概念车”的阶段。
要解决比能量低和续驶里程短两大“掣肘”问题,锂电池无疑是最佳选择。
对比试验表明,锂离子动力电池技术先进,具有比能量高、续驶里程和循环使用寿命长等优点,它也是国内外动力电池发展和应用的趋势,适合作为纯电动大客车的动力电池。
2004年10月,“必比登”国际清洁能源汽车挑战赛在上海举行,孙逢春领队研制的锂离子动力电池客车——北方豪华旅游客车和京华低地板公交车,在比赛中一举夺得2座冠军奖杯和13个单项奖牌,名列国内外参赛单位榜首。这两款车型最高时速可达到80km/h以上,一次充电行驶里程200公里以上,行驶每百公里所需电费仅为人民币不到三十元,为同类型燃油车燃料费用的六分之一。这一成果奠定了团队在电动汽车研究开发、产业化和推广应用的国际先进地位,得到国内外同行的高度评价。
2006年10月,我国自主研发和生产的车用锂离子动力电池通过了国家动力电池检测中心检测。2种装载锂离子电池的纯电动大客车获得国家汽车产品公告。
采访中,孙教授为我们算了一笔帐:传统大客车一辆车价值110万,未配电池的电动车价值100万。目前的锂电池售价60万,批量生产后价格可以控制在30万元左右。单从价格上比较,似乎传统客车更有优势。然而投入运行之后,同样是12米长的客车,传统客车每百公里耗油30-40升,合人民币200元;电动客车每百公里用电110度,仅合30元左右。而一组锂电池的寿命可以持续8万-10万公里。
因此,假如抛开热岛效应、环境排放等因素,单从经济上考虑,在未来纯电动客车也占有很大优势。
完善奥运期间车辆安全运行管理系统,还需要尽早开展锂离子电池租赁与电池组快速更换模式的试运行。
加油站是支撑传统燃油车能够普及或不普及的系统和平台。电动汽车的发展也需要这样一个能够支撑汽车自由自在运行的服务体系。
目前设想的方案是:电动汽车行驶到一家充电站,机械手将汽车底盘里的电池组取出,随即换入充满电的电池组。“只需不到10分钟,和加油的时间差不多”。在换电池的过程中,系统就会自动地把相关数据用无线传输和管理中心交换。
这套系统非常简单,可行性强,且使用费用不高,目前尚在讨论中。
孙逢春教授借用毛主席打仗的思路,将电动汽车在中国发展的思路描述为“让开大道,占领两厢”:轿车是技术密集型、资本密集型的大工业,批量很大,对电动汽车来说是非常困难的,因此,电动汽车的发展要避开这条拥挤的“大道”。两厢,其中一厢是指城市公交用车,另一厢则是指在城市里面各种各样的工业用车、生活用车等。他认为,目前来看,电动车的发展国际趋势还没有脱离这种模式。这是由电动汽车的技术条件和城市特点所决定的。因此,占领城市用车市场将是未来电动车发展的主要目标。
不同角色 同样成就
汽车专家之外,孙逢春还有另一个身份——北京理工大学主管教学工作的副校长。在这个与汽车专业迥然不同的岗位上,他同样做出了出色成绩。上任几年来,他积极探索以人为本、因材施教的多模式人才培养途径,启动了北京理工大学“大学生研究创新训练计划”,积极组织参与教育部大学英语改革工程项目。2004年,在第二次全国普通高等学校本科教学工作会议开幕式上,北京理工大学作为6所大会发言的院校之一,介绍了大学英语改革的经验,得到教育部周部长和吴启迪副部长的好评,在全国引起较大反响。
孙逢春是位热爱生活的人,跑步是他多年坚持的爱好,阅读历史读物和诗歌也是闲暇时的放松方式之一。可是,随着工作越来越繁忙,身上的担子也越来越重,责任感使他无法卸下肩头的这份信任和嘱托。这么多年来,属于他的业余时间实在是太少太少。“我每年只休息一天,就是大年三十的下午和大年初一的上午。”
为了让地球上所有的人都能呼吸到新鲜空气,为了我们能健康地栖息在和谐的家园里,为了在子孙后代的视野里,地球永远是一片清山秀水……在这些美好的愿望背后,是孙逢春和他的同事们默默无闻的奉献。
孙逢春 1958年6月出生,湖南临澧县人。北京理工大学教授,博士生导师,教育部首批“长江学者”特聘教授,全国劳动模范。
1978年-1982年湖南大学工程力学系工程力学专业学习并获理学学士学位,1982年-1984年北京理工大学车辆工程系研究生并获工学硕士学位;1984年起在北京理工大学车辆工程系攻读博士学位,1987年赴德国攻读联合培养博士学位。1989年回国参加工作,历任北京理工大学车辆工程学院振动研究室室副主任、主任,国防科工委“电动汽车中心”主任,车辆与交通工程学院副院长、院长,电动车辆工程技术中心主任,2002年8月至今任北京理工大学副校长。
出版《电动汽车》等著作7部;在国内外发表学术论文180余篇, 2000日本国际电动车辆大会特邀首场报告人,获专利多项,培养博士和硕士研究生30多名。
现任职务:车辆工程国家重点学科点教授、国家首批“长江学者”特聘教授,德国柏林工业大学客座教授,北京市政府顾问,北京市“科技奥运”电动汽车开发、产业化及示范运行重大专项首席科学家,“十一五”863计划节能与新能源汽车重大专项专家组专家,中国兵工学会理事,《兵工学报》常务编委,《北京理工大学学报》编委,教育部科技委委员;科技部科技奖励推选专家,国家电动车辆专业委员会副主任,国家“武器类本科专业教学指导委员会”主任委员。 (出处:《科学中国人》2007年第八期) [推荐给朋友] [关闭窗口]
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