細(xì)心的人會發(fā)現(xiàn),近幾年,北京交通大學(xué)的電氣樓外,立起了兩個一米左右高的樁子,這便是用于電動車的充電樁,校園里不時有世界知名品牌的轎車寶馬、普雷斯、豐田等的電動車在運行。今年下半年,北京交通大學(xué)將迎來100輛純電動汽車,用于區(qū)域配電網(wǎng)電動汽車充電和光伏接入的微網(wǎng)實驗。促成新能源電動車、充電樁在北京交通大學(xué)成為風(fēng)景線的人,正是該校電氣工程學(xué)院院長、年紀(jì)不到40歲的姜久春。
難忘第一次參與科研
”我們經(jīng)常坐火車,住在車上,有時一個車廂都是我們這些人。”提到第一次參與科研的經(jīng)歷,姜久春記憶猶新。
那是在上世紀(jì)90年代中期,北方交通大學(xué)汪希時教授主持了一個名為”列車超速防護(hù)系統(tǒng)”的國家科技攻關(guān)項目,由于項目比較大,學(xué)校電子、電氣、機械等多個相關(guān)專業(yè)的博士、碩士研究生參與其中,做一些具體的工作。剛剛讀碩士研究生的姜久春也是其中之一?!蹦嵌谓?jīng)歷對我來說非常重要。有30多個人共同做一個項目,大家在一起培養(yǎng)了團(tuán)結(jié)合作的精神”。姜久春說。
姜久春的父母是老師,像許多上世紀(jì)70年代以后出生的人一樣,他的青少年時光主要是讀書、考大學(xué),至于報考哪所大學(xué)、哪個專業(yè)則由父母一手包辦,到北京交通大學(xué)(當(dāng)時為北方交通大學(xué))之前,姜久春甚至不知道學(xué)校是在北京。
因為成績優(yōu)秀,姜久春大學(xué)畢業(yè)后順利保送讀碩士研究生。很快,他就體會到研究生學(xué)習(xí)與之前學(xué)習(xí)的不同。
第一次參與科研,姜久春做的是運行記錄器,即數(shù)據(jù)記錄、采集及編析,需要將列車在運行中整個控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄下來,然后傳到計算機上,并在計算機上分析處理。這是一個枯燥卻不簡單的工作。當(dāng)時的計算機和現(xiàn)在的不能同日而語,通訊更不用說,數(shù)據(jù)傳送也非常復(fù)雜。舉個最簡單的例子,從車上記錄下數(shù)據(jù)后,卻找不到足夠大的U盤保存,他只能自己想辦法通過各種方式保存并傳送出去。
這個數(shù)據(jù)記錄工作,姜久春做了兩年,最初還有一個師兄帶了他幾次,之后他就獨自在京九線、邵武線等幾條線上跑,20歲出頭的姜久春到過的地方包括阜陽、邵武、武夷山、鄭州、武漢等。這對實際上剛剛大學(xué)畢業(yè)的姜久春來說很新鮮,從小學(xué)到大學(xué),學(xué)習(xí)的都是書本上的知識,研究生階段第一次接觸到實際的東西?!逼鋵嵤前褧旧侠碚撆c實際相結(jié)合。通過在現(xiàn)場的了解,才能對科研的對象有真正的理解?!苯么赫f。
初識電動車
上世紀(jì)90年代中期,姜久春在廣東汕頭的國家電動汽車運行試驗示范區(qū)里,第一次看到了新能源汽車,豐田、通用等世界知名品牌的10輛電動車當(dāng)時國內(nèi)甚至沒有一輛自己生產(chǎn)的電動車?!蔽业谝淮谓佑|電動車。那個車?yán)锩嬗泻芏鄸|西,我們在那里學(xué)習(xí),看了又看”。姜久春說。
1996年,姜久春讀博士伊始,導(dǎo)師周希德承接了國家”九五”科技攻關(guān)項目”電動車應(yīng)急多路充電站”。當(dāng)時正是電動車、充電等日漸提到國家需求的層面上,該充電站項目是第一個立項的有關(guān)充電的項目。
雖然國家開始重視電動車,但是經(jīng)費不多,條件有限,做得很辛苦,很多事都得自己動手?!蹦菚r,我在汕頭基本每天晚上都做到凌晨兩三點鐘,連續(xù)兩三個星期,直到把一個事做完,因為學(xué)校沒有實驗條件,只能去現(xiàn)場做,和現(xiàn)在完全不一樣”。姜久春回憶那時的情形,很是感慨。
項目具體涉及兩方面,一個是電力電子裝置本身,一個是控制問題。在研發(fā)過程,他們遇到的困難更為具體,他們設(shè)計出了系統(tǒng)方案,只能找到有能力的相關(guān)工廠進(jìn)行加工,與他們合作做出設(shè)備,再將設(shè)備拿到另一個城市進(jìn)行實車測試試行,不合適再重來,反反復(fù)復(fù)來往于幾個城市之間,其中辛苦不言而喻。
博士畢業(yè)后,姜久春留校任教,繼續(xù)搞充電及電池管理研究,并在這個領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位。2002年,29歲的姜久春被聘為副教授,兩年后成為特聘教授,是北京交通大學(xué)最年輕的教授。
為北京奧運助力
2008年北京奧運會,新能源汽車成為亮點之一。世界規(guī)模最大的純電動汽車充電站在奧運村建立。
無疑,任何一種新的交通工具的出現(xiàn),都會帶動基礎(chǔ)設(shè)施的問題。燃油汽車的推廣大概也花了幾十年,加油站的建設(shè)使得汽車得以更快發(fā)展。新能源電動車技術(shù)成熟后,制約它的另外一個關(guān)鍵因素就是充電站的建設(shè),這是一個大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的問題。不用說,能源供給模式的改變,不是一個很簡單的事情。
而且,一輛車的充電與幾十輛車的充電是不同的概念,一輛車充電涉及的問題很少,而幾十輛車的充電站就需要把充電機及站內(nèi)設(shè)備連接起來,并建立一個網(wǎng)絡(luò),監(jiān)控充電站的所有信息,這才是真正意義上的充電站。
2004年,姜久春和他的合作伙伴張維戈在北京西黃莊設(shè)計完成了一個可容納20輛公交車進(jìn)行充電的充電站,這也是國內(nèi)真正意義上的第一個充電站。奧運村的純電動汽車充電站幾乎將西黃莊的設(shè)計完全照搬過去并從系統(tǒng)上進(jìn)行了全面的提升。2010年上海世博會的純電動汽車充電站亦是用了姜久春他們提出的監(jiān)控系統(tǒng)、充電站裝置、通訊模式等。廣州亞運會期間,姜久春成為充電站設(shè)計的技術(shù)顧問,每周飛往廣州兩次。
讓電動車跑得更久
和燃油汽車不同,電動車解決了充電問題,還有一個關(guān)鍵問題是電池消耗。電池由最初的鉛酸電池到鎳氫電池,再到后來的鋰電池。最初的試驗中,姜久春他們發(fā)現(xiàn),3個月后電動車就只能達(dá)到初始的70%行駛里程。就是說,本來可以跑100公里的車,3個月后只能跑70公里了。然而單個電池卻沒有問題,如何使串起來的電池仍然發(fā)揮其應(yīng)有的功能,是姜久春他們研究方向之一。
電動車簡單地說,就是由上百塊的電池串聯(lián)在一起為汽車提供動力。在做完應(yīng)急充電項目后,姜久春對電動車也有了清晰的認(rèn)識,明確了自己的研究方向為電池管理,顧名思義,就是在保證電池的壽命和電池安全的同時,怎么樣更高效地利用電池。
”電池管理研究最開始清華大學(xué)在做,現(xiàn)在國內(nèi)還有很多高校和研究院所也在進(jìn)行研究,但從產(chǎn)品應(yīng)用來說,交大的技術(shù)占據(jù)了主導(dǎo)地位,國內(nèi)去年8000多輛新能源汽車,大概有一半采用我們的電池管理技術(shù)?!苯么赫f。另外,他們在電池管理研究中申請了二十幾項專利。
目前交大的電池管理主要競爭對手是國外的一些公司?!本碗姵毓芾磉@塊來看,和日本、韓國、美國及歐洲基本在同樣的水平上。在很多車廠競爭中,我們并不比他們差?!苯么盒判臐M滿。
對付困難的辦法就是堅持
從1996年開始研究,到2008年北京奧運會充電站的正式實施,姜久春與電動車打了12年的交道。對于沒有海外留學(xué)背景的姜久春來說,能走在國內(nèi)電動車充電及電池管理研究的前列,憑的是堅持不懈、踏實努力。
去年,姜久春的一個學(xué)生把論文拿給他看,姜久春問學(xué)生,論文中的數(shù)據(jù)是怎么出來的,學(xué)生說前面的數(shù)據(jù)是做實驗一點點得出的,后面數(shù)據(jù)是自己想出來的。姜久春讓他接著往下做,看會出來什么情況。結(jié)果跟最初想的不一樣。姜久春說,很多時候,從細(xì)節(jié)問題著眼,就能發(fā)現(xiàn)一些新東西,這種仔細(xì)認(rèn)真探索的精神,是現(xiàn)在學(xué)生最缺乏的。
姜久春說自己能作出一些成果,與國家的政策支持分不開,比如讀博士做的項目就來自國家的課題,否則他也不會走上這條路。事實上,1996年姜久春作充電站研究前后,正是國家開始新能源汽車發(fā)展之時。從中國國情來說,電動車能更大程度解決能源緊缺的問題。
雖然在”九五”到”十二五”期間國家投入了大量的科研經(jīng)費,但發(fā)展電動車的戰(zhàn)略也不是一蹴而就的,”九五”、”十五”確定了發(fā)展電動汽車,然后逐漸明朗。其間還經(jīng)歷了混合動力之爭,即純動力還是燃油電池;以及低速純電動和高速純電動之爭等等。
2000年,姜久春所面臨的一個很大困難是沒有科驗經(jīng)費?!蹦莻€時候開始做電池管理了,我也沒有什么名氣,大家也不會來找我,所以科研項目也很少?!苯么赫f。這種情況到2002年開始扭轉(zhuǎn)。
”困難是很多,最大的問題是你自己有沒有恒心堅持下去。選對一個方向,就堅持做下去?!苯么焊嬖V作者。怎么知道選沒選對?姜久春有自己的想法:”像新能源汽車,不管國家怎么想,政府怎么想,畢竟代表了一種方向,這肯定是沒有問題的,只不過是發(fā)展快慢的問題。另外一個問題就是你要堅持,不要遇到挫折就不干了。我不贊成有些研究人員的做法,找到一個項目就做一個項目,不管有無持續(xù)性。這些年,我只做電動車這一塊,只跟電池、充電站相關(guān)。別的項目一概不做,找到我們也不做。”
考慮到中國配電網(wǎng)存在的問題,姜久春目前正在作的是充電站的微網(wǎng)研究和建設(shè),前面提到的100輛轎車即用于這項研究。
盡管在電池管理方面能與國際同行比肩,但姜久春還是明白自己的劣勢,采訪中他兩次說自己”是工程師,不是科學(xué)家”。姜久春說自己受專業(yè)所限,研究并解決的更多是”技術(shù)”問題,而對于像電池特質(zhì)和特性這類的基礎(chǔ)性問題就知之甚少。對此,姜久春希望能有更多學(xué)科的博士加入他的團(tuán)隊作研究。另外,”我現(xiàn)在也在彌補,買一些設(shè)備,聘請一些人來作這些測試”。姜久春說,”沒辦法,你必須做,不做就又會落后,所以我的博士都在作基礎(chǔ)研究”。
學(xué)術(shù)名片:
姜久春,1999年北方交通大學(xué)博士畢業(yè),2004年1月成為北京交通大學(xué)特聘教授,2011年5月任北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院院長。
姜久春從事電動汽車電池管理及充放電基礎(chǔ)設(shè)施方面研究工作。研制了電池管理系統(tǒng),在動力電池成組應(yīng)用方面作出了開創(chuàng)性的工作,2011年占國內(nèi)市場50%以上;設(shè)計了北京奧運、上海世博以及廣州亞運會充電站等國內(nèi)的大型充電站以及基于多種電力來源(可再生能源、儲能)的北京乘用車以及上海漕溪示范充電站。其創(chuàng)新成果為首都重大科研項目以及節(jié)能減排、低碳環(huán)保、建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會作出了卓越貢獻(xiàn)。在國內(nèi)外刊物以及學(xué)術(shù)會議上發(fā)表論文60余篇;獲國家科技進(jìn)步獎1項,省部級科技進(jìn)步獎2項。
( 編輯/李艷嬌 )
來源:科學(xué)時報
作者:溫新紅 袁芳
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