科学视点

陈清泉院士:电动汽车赛道领航者

前不久,中国矿业大学成立了“陈清泉班”,这是由电气工程学院发起成立的荣誉班级,旨在继承和弘扬陈清泉院士不忘初心的爱国精神,敢于质疑、不断创新的科学精神,培养电气工程领域的拔尖创新人才。

“这么多年,我最大的感受就是要敢于艰苦奋斗,一定要把自己的命运和国家的命运联系起来。我虽然是87岁了,但是我认为,一名科学家是没有退休年龄的,只要心脏还在跳动,就一定要把自然界规律找出来,造福全人类。”采访时,陈清泉院士的这句话令现场的人无不动容。

“亚洲电动汽车之父”、中国工程院院士、英国皇家工程院院士、世界电动车协会创始主席暨轮值主席、香港大学荣誉教授……多重身份诉说着陈清泉的凌云壮志与纸短情长,他用一生书写着科技报国的动人故事。


中国工程院院士、香港大学荣誉教授、广东院士联合会会员陈清泉。


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01

赤子心归途梦


1937年,随着一声响亮的啼哭,一个新的生命降临在印度尼西亚。在第三代华侨家庭中成长的陈清泉,上学途中经过日本宪兵驻扎地必须鞠躬,否则就要挨打。

从那时起,陈清泉便深刻地认识到:只有祖国强大,华侨华人才可以真正地“站”起来。

经历幼年动荡时局的陈清泉,和当时大多数青年一样,热切地盼望着回归祖国的怀抱。

1949年10月1日,中华人民共和国成立。印尼华侨奔走相告传递着这激动人心的消息,陈清泉和同学们一起聆听班主任讲述中国共产党带领中国人民争取民族独立的事迹,同学们出版壁报,庆祝中华人民共和国成立。他们还争相阅读宣传介绍新中国的画册资料,走上街头庆祝新中国成立。

“那一刻,我最深刻的感受就是有母亲来保护我们了。”回忆起那段时光,陈清泉不禁感慨。

1950年4月13日,中国和印尼建立外交关系。不少华侨纷纷想办法回国,陈清泉也不例外。但当时他还在读高中,中国驻印尼大使馆的文化参赞建议他先完成高中学业,并且可以利用暑假时间到巴厘岛向那里的华侨宣传新中国。于是,陈清泉和同学们在巴厘岛举办新中国图片展,表演歌颂祖国的文艺节目。“能为祖国做一点儿事情,我们就有满足感。”他说。

1953年,16岁的陈清泉高中毕业,得到父母的同意后,他终于迎来了回到祖国的机会。1953年6月,陈清泉登上“芝利华”邮轮从印尼雅加达丹绒不碌港口经过8天的海上颠簸抵达香港,然后到香港尖沙咀火车站搭乘火车抵达罗湖。“过了罗湖桥,看到飘扬的五星红旗,看到解放军在岸边热情地欢迎我们时,大家都激动地流眼泪,我终于回到祖国母亲的怀抱了。”谈起那时的场景,陈清泉依然记忆犹新,感慨万千。

归国后,要报考哪所大学呢?在北京华侨学校学习时,一张宣传画引起了陈清泉的注意。题目是:把青春献给祖国。画上有一群靓丽的年轻人,其中有一位同学拿着探矿的仪器,正在祖国最艰苦的地方探矿。

那时,新中国成立不久,第一个“五年计划”开始实施,发展工业成为重中之重,而“煤炭是工业的粮食”,满怀着为祖国的工业化作贡献的热情,陈清泉考入了北京矿业学院(现中国矿业大学),并选择了自己喜欢的矿山机电系开始进行系统的学习。


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立科技报国之志


“从小,我经常问自己:‘你为什么来到这世界?这世界有没有你,会有什么不同?’这其实是要让自己产生一种使命感。”在接受采访时,陈清泉反复提到这个从小就经常问自己的问题。

正是这样的自省和价值追求,让他始终保持着为国家、为社会作贡献的不竭动力。

小时候学过荷兰语,后来又学习了日语、德语、英语,经历了殖民地的生活,终于回到祖国,开始使用汉语在大学学习,这些经历让陈清泉逐渐找到了自己的方向。

“我们挨打是因为落后,为什么落后?是因为在新中国成立之前,我们国家对科学和技术重视不够。”学好知识、钻研科学、掌握技术,用自己的努力为国家工业化作贡献,陈清泉给自己定下了目标。

1956年1月14日到20日,中共中央召开关于知识分子问题会议,周恩来总理在报告中指出,我国正“面临着一个新的科学技术和工业革命的前夕”,要根据时代发展潮流,适时提出“向科学进军”的号召。

“学习了报告的精神,我感到整个校园都沸腾了,我们大学生也能搞研究!”陈清泉和好友、采矿系1953级学生宋振骐积极响应,借鉴苏联大学学生的经验,创办了北京矿业学院学生科学技术协会,宋振骐担任主席,陈清泉担任副主席并兼任机电系分部主席。平时,他们会组织高年级同学一起,自己挖掘有研究价值的题目,并请老师作学术指导,还组织举办科学研讨会、报告会等。

陈清泉还跟着老师进行了矿山电机车的研究。“这个矿山电机车用的是电动机跟蓄电池,它就是行驶在矿山的电动汽车。”回忆起在母校的学习,陈清泉说,其实那时就打下了搞电动汽车研究的基础。

1957年,陈清泉从北京矿业学院毕业,因学习成绩优异,毕业后他留校担任助教,主讲电机学,其间还被保送到清华大学电机系读研究生班。

上世纪60年代,煤炭部派往欧洲的考察团带回来一台矿山自动提升机的样品。这个自动化的提升机减速时需要用低频发电机驱动,以便准确停车。当时煤炭部动力处的领导便找到会外文的陈清泉,给陈清泉布置任务进行低频发电机的研发。陈清泉带着极大的热情投入到研究中,凭借着简单的资料,他勇闯无人区,设计研发了低频发电机,为中国煤炭工业的自动化做了最初的尝试。此后,他又用6年时间,研制了中国早期的直线电机,包括用于发射鱼雷的直线电机加速器、自动绘图仪用的步进直线电机等。他还参与编写了中国第一部《煤矿电工手册》。

一次次的学习、研发、实践,陈清泉更加坚定了自己科技报国的志向。


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现代电动车学奠基人


“目标、勇气、勤奋、机遇、方法,这些都是科研道路上取得成功的因素。”回顾自己从事电动汽车研究的历程,陈清泉认为,立下了目标,要有敢为人先、“敢摸老虎屁股”不怕困难的勇气,要勤奋地付出、与困难作斗争,还要通过交流开拓视野、寻找机遇,更要遵循科学规律,使用正确的方法。

为照顾年事已高的父母,1976年,陈清泉前往香港,任香港电灯公司研究工程师,后又任教于香港理工学院。随后,他又攻读了香港大学哲学博士研究生。1982年,陈清泉博士毕业,开始在香港大学电机电子工程学系任教。

小时候,因为父亲从事汽车经营工作,陈清泉经常在车间见到汽车维修,那时的他总是好奇:“为什么漂亮的汽车到了车间维修时候总是乌烟瘴气的?它能不能不冒烟呢?”这份好奇心一直推动着陈清泉寻找答案。

19世纪末期,虽然电动车的发展略领先于燃油车,但是到了20世纪,内燃机步入飞速发展阶段,电池却没有较大的提升,随着1912年美国最后一家电动车公司底特律公司申请破产,电动汽车在历史的长河中被正式淘汰。

但是20世纪70年代的两次全球石油危机,让电动汽车再次引起美国汽车行业的关注。一直从事电机电子方面研究的陈清泉敏锐地意识到,电动汽车肯定具有广阔的发展前景。“汽车曾经改变世界,但是现在,汽车必须被改造。因为它的燃料来源——石油,是不可持续的。”

陈清泉预判出电动汽车的发展前景,决定将它作为自己的研究方向,并希望帮助祖国抓住这次技术革命的机遇。上世纪90年代,陈清泉设计了电动汽车概念车HKU2001,它采用高能量电池和智能化的电池能量管理系统,首先采用集成的动力总成,即电动机、电力电子控制器和变速传动器一体化或称三合一,承载了跨越时代的科技理念,一经亮相便引起全球瞩目,现在三合一已经演变为八合一或多合一。

这辆HKU2001电动车,有可靠的电力电子控制系统,采用高能量电池和智能化的电池能量管理系统,爬坡能力18度,最高一次充电可以行驶160公里,这在当时已经是最先进的指标。

多年来在电力驱动技术领域的研究和实践,加上哲学领域的学习,陈清泉创造性地将汽车技术、电机技术、电力驱动技术、电力电子技术和现代控制理论有机结合起来,形成了一门全新学科,为现代电动车学奠定了基础。他撰写的中文和英文专业著作,成为高等院校的经典教材或参考书,为现代电动车学科奠定理论基础。他多次荣获国际性科技成就奖,是世界电动车协会的创办人和轮值主席,被誉为“亚洲电动汽车之父”、“电动车三贤士”之一。

2001-2005年第十个“五年计划”期间,我国也开始对电动汽车进行有组织的大规模研究和开发。“在四五十年前,我把电动汽车的方向介绍给中国,国家又把电动汽车列为重大专项,然后进一步又将它列入国家的战略,成为战略性新兴产业的一部分。”谈起几十载的努力和收获,陈清泉最欣慰的还是中国抓住了电动汽车发展的机遇。

对陈清泉来说,技术转化至关重要。他总结出电动汽车快速健康发展的规律:一是创新驱动;二是政策和市场“双轮”驱动;三是依赖于好的产品、好的基础设施、好的商业模式;四是交通网、能源网、信息网和人文网的四网融合。他表示,我们应进一步运用颠覆性思维将物理世界、信息世界和人文世界深度融合,有效地将数据转化为信息、信息转化为知识,知识进一步转化为智能,将无序系统转化为有序系统,提高经济效益和环保效益,助推实现碳中和。

“希望有生之年,我能够亲眼看到,特别是首先在我的祖国,不单是汽车,轮船、飞机、高铁,都是电动。”虽已是耄耋老人,但陈清泉对祖国的爱愈发强烈,并将继续为新能源事业的未来奋斗不止。


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04

把教书育人放在第一位


作为1997年香港第一位当选为中国工程院院士的学者,陈清泉始终在思考如何推进香港加速融入国家发展大局,实现两地科研发展的珠联璧合。

“当前,我们正面对三个空前,一是国家对科技的需求空前,二是国家对科学家的爱护空前,三是科学家面临的挑战和机遇空前。”陈清泉说。

“新中国成立后,我的切身感受是,国家领导人非常重视科技发展。”回顾几十年的科研经历,陈清泉最大的感慨还是国家对科技的重视。

2017年6月,由陈清泉院士牵头,与香港其他23位院士一起,给习近平主席写了一封信,表达了香港科技工作者报效祖国的迫切愿望和促进科技创新的巨大热情,同时也期待国家能够帮助解决一些影响科研发展的问题。不到一个星期就收到了答复,信中提到的问题迅速解决,这让香港科技工作者振奋不已。

正是因为一直有祖国这一强大的后盾,陈清泉积极奔走,推动内地与香港的联系,足迹遍布祖国的大江南北。

一直以来,陈清泉非常关心教育的发展。他曾于2012—2015年受邀并获聘担任中国矿业大学原信息与电气工程学院院长;他和诺贝尔奖得主卡罗·鲁比亚在中国矿业大学创办可持续能源研究院,引领推动中国矿业大学电气、信息等相关学科的发展。他多次受邀回校作专题学术报告,引领师生关注前沿、紧跟前沿,激励师生保持对科学探索的热情,敢于创新,甘于吃苦。

陈清泉殷切寄语母校教师,要把教书育人放在第一位。“作为教师,首先是要教书育人。一方面要以个人修养引领学生,用自己的爱国情怀、文化修养、宽阔的知识教育学生;另一方面要以学生为中心,开展启发式教育,发挥学生主动性。此外,还要带领学生动手实践,为社会服务。”他说。

在陈清泉的支持下,中国矿业大学成立了“陈清泉班”,这是学校在人才培养上的新探索。“陈清泉班”通过深化教育教学改革、创新教学模式、丰富拔尖创新人才培养举措等,在增强学生爱国情怀、科学精神的同时,强化培养学生自主学习、自我管理、自主创新的能力。

陈清泉希望自己班上的学生要养成创新的习惯。他认为,创新需要三大要素:唯一性、颠覆性、追加性。

在班上,他倡导博雅教育。在他看来,博雅教育具有四个特征:一是具有广泛的人文基础,每个人都要学习历史、文化、哲学,提高学生的综合素质;二是做人第一,爱国爱乡,学习第二;三是要坚持终身学习;四是参加多种多样的课外活动。“毕业以后想要做大领袖,要先做小领袖。在学校里面积极参加学生会的各种活动,做好校领袖,走出社会才能做好大领袖。”他说。

“青年是国家的未来,要从小开始,让他们知道要创新,不要只是跟随他人的脚步。”陈清泉希望青年要敢于进入“无人区”,愿坐“冷板凳”,以“十年磨一剑”的科学精神,努力成长为有家国情怀、学术精神、高尚人格的创新型人才。


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