電動(dòng)汽車-技術(shù)路線-可行性

1、電動(dòng)汽車"技術(shù)路線”可行性第一部分發(fā)展電動(dòng)汽車已成為國際汽車發(fā)展的新趨勢2005年，全國數(shù)百家企業(yè)的各種輕型電動(dòng)車（含電動(dòng)自行車）的總產(chǎn)量預(yù)計(jì)已經(jīng)達(dá)到900萬輛。綠源在過去的一年內(nèi)共生產(chǎn)各種輕型電動(dòng)車（包括電動(dòng)自行車）近20萬輛，一些關(guān)鍵的技術(shù)創(chuàng)新成果（如能量回收技術(shù)，新型節(jié)電模式，等等）也在產(chǎn)品中成功運(yùn)用，企業(yè)取得了比較好的經(jīng)營效果。在這個(gè)辭舊迎新的2006年春天，我們是不是需要再一次超越企業(yè)經(jīng)營者的本分，從業(yè)者的角度來思考一些新的理論問題，探討對(duì)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的新思路。在石油資源日益短缺的大背景下，如何減少交通對(duì)石油資源的不可循環(huán)的消耗，發(fā)展電動(dòng)交通工具，特別是促進(jìn)發(fā)展電動(dòng)汽

2、車（EV）是世界性的重大課題，不僅是中國社會(huì)關(guān)注的話題，也是國際社會(huì)十分關(guān)注的重大問題。最著名的電動(dòng)車促進(jìn)計(jì)劃就是PNGV計(jì)劃，早在1993年9月23日，美國總統(tǒng)克林頓，在白宮正式宣布美國政府開始實(shí)施“新一代汽車合作計(jì)劃”（PartnershipforaNewGenerationofVehicles）簡稱PNGV計(jì)劃，為組織實(shí)施這個(gè)計(jì)劃，美國政府每年撥款3億美元，通用、福特、戴姆勒克萊斯勒三大汽車公司每年投入10億美元，該計(jì)劃由美國副總統(tǒng)戈?duì)栒娼臃止?，總體協(xié)調(diào)，參加的政府機(jī)構(gòu)有：能源部、交通部、國際部、商業(yè)部、航空航天局、環(huán)?？偸鸬?，還有地方州和市政府，參加的廠商遍及30個(gè)州，美國的許多名牌大

3、學(xué)，國家研究機(jī)構(gòu)、國家實(shí)驗(yàn)室也參加了這個(gè)計(jì)劃，參加的單位共453個(gè)，研究計(jì)劃包括758個(gè)子課題。每年春季由美國科學(xué)院研究委員會(huì)負(fù)責(zé)對(duì)該計(jì)劃的成果提出評(píng)審報(bào)告。據(jù)當(dāng)時(shí)的媒體報(bào)道，在美國總統(tǒng)克林頓看來，也許只有“阿波羅”登月計(jì)劃可以與此相媲美了。到了2002年9月，布什政府又制定了新的“FreedomCAR”計(jì)劃來取代PNGV計(jì)劃，其中CAR是CooperativeAutomotiveResearch（合作汽車開發(fā)）的縮寫，進(jìn)一步推動(dòng)清潔汽車的開發(fā)。美國總統(tǒng)布什在2003年1月28日發(fā)表講話公開支持FreedomCAR和氫燃料計(jì)劃的研究，并建議投入12億美元研發(fā)經(jīng)費(fèi)，同時(shí)，布什還進(jìn)一步建議在未來的

4、5年內(nèi)共投入17億美元針對(duì)以氫為燃料的燃料電池氫源基礎(chǔ)設(shè)施以及先進(jìn)車輛技術(shù)進(jìn)行資助。在日本，通產(chǎn)省于1991年制定日本的電動(dòng)汽車發(fā)展計(jì)劃，要求到2000年底在日本推廣20萬輛電動(dòng)汽車，2000年當(dāng)年的電動(dòng)汽車產(chǎn)量達(dá)到10萬輛。由于技術(shù)和成本的原因，日本的這一計(jì)劃未能完成。但是，日本政府仍然大力支持電動(dòng)汽車的研究及試用。96年又開始推動(dòng)“低公害車開發(fā)普及行動(dòng)計(jì)劃”，不僅對(duì)各種專項(xiàng)研究給予大規(guī)范政府資助，而且制定了各種旨在促進(jìn)清潔能源車輛推廣普及的補(bǔ)助和免稅行動(dòng)。有資料稱，1998財(cái)政年度，日本用于清潔能源汽車普及的金額約8億美元。政府對(duì)各種EV和HEV提供的補(bǔ)貼大約為每輛車90-380萬日元，按

5、車型不同有所區(qū)別，還輔之以各種減負(fù)稅收的優(yōu)勢政策。在歐洲，歐盟90年代初就制定了FP（FrameworkProgramme）系列計(jì)劃和燃料電池研發(fā)計(jì)劃（R&DD），旨在推動(dòng)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。1994年12月，法國政府公開表示支持推廣電動(dòng)汽車，95年5月9日頒布各種旨在促進(jìn)企業(yè)制造和消費(fèi)者購買的補(bǔ)助政策。到了2002年，法國政府又開始實(shí)施新的電動(dòng)汽車研究計(jì)劃“PREDIT1112002/2006”，總預(yù)算約5700萬歐元，這個(gè)計(jì)劃公布的電動(dòng)車輛購買補(bǔ)助首次包括了電動(dòng)自行車和輕型電動(dòng)車（510歐元），對(duì)電動(dòng)轎車的補(bǔ)助則高達(dá)3050歐元。其它歐洲國家如英國、瑞典等也十分支持電動(dòng)車的開發(fā)，限于篇

6、幅就不一一描述了?？傊?，從克林頓時(shí)期著名的轟轟烈烈的PNGV計(jì)劃，到布什政府的較為務(wù)實(shí)的FreedomCAR計(jì)劃，再從日本的“低公害車開發(fā)普及行動(dòng)計(jì)劃”到法國政府PREDIT111計(jì)劃，都體現(xiàn)出各國政府對(duì)EV產(chǎn)業(yè)的重金投入和官方主導(dǎo)性以及對(duì)EV產(chǎn)業(yè)的關(guān)切程度。我們不難看出，從上個(gè)世紀(jì)90年代初開始，經(jīng)歷了能源危機(jī)和關(guān)注環(huán)境污染危害的世界各國都十分期待電力交通時(shí)代的到來。這十幾年來，由于各國政府和民間力量的合力推動(dòng)，EV和HEV在技術(shù)上取得了一些值得稱道的成就，特別是在混合動(dòng)力的HEV方面，HEV已經(jīng)有一點(diǎn)商業(yè)化勢頭，目前，美國公布的節(jié)能目標(biāo)是百公里油耗小于3升，各大企業(yè)都有一些符合要求的產(chǎn)品可

7、以投放市場，但由于HEV仍然不能擺脫對(duì)石油消耗，被普遍認(rèn)為是屬于節(jié)能清潔型車輛的中間狀態(tài)，而不是最終目標(biāo)。作為真正的電動(dòng)汽車，純電動(dòng)的EV和BEV卻基本遭遇了嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)化失敗。純電動(dòng)汽車失敗的著名例子有兩個(gè)，一個(gè)是日本本田的Plus被停止開發(fā)，據(jù)科技日?qǐng)?bào)2002年6月報(bào)道，本田公司從80年代起就開始了電動(dòng)汽車的研究開發(fā)，1996年終于推出純電動(dòng)的EV車“Plus”，1997年“Plus”出租到美國，該車使用鎳氫電池，最高時(shí)速130公里，但這種純電動(dòng)汽車終于由于各種“難題”而失敗，本田公司已經(jīng)停止了進(jìn)一步的開發(fā)；另一個(gè)著名的例子是最著名的美國通用的EVI的無奈結(jié)束。2003年11月，科技日?qǐng)?bào)以醒

8、目標(biāo)題評(píng)論全電池電動(dòng)汽車的命運(yùn)：無奈，無奈，無奈！胎死腹中的全電池驅(qū)動(dòng)汽車，該報(bào)駐華盛頓記者張孟軍寫道：“今年是全電池電動(dòng)汽車的滅頂之災(zāi)年。不僅福特、戴姆勒克萊斯勒、豐田、本田和日產(chǎn)等汽車制造公司全面停止了全電池電動(dòng)汽車的生產(chǎn)，就連開發(fā)電動(dòng)汽車最積極的通用汽車公司，在生產(chǎn)了1100輛雙座EVI電池汽車后，也停止了電池電動(dòng)汽車的開發(fā)和生產(chǎn)計(jì)劃，并表示不再繼續(xù)提供EVI電動(dòng)汽車的出租業(yè)務(wù)。隨即通用汽車公司將大約100輛EVI車送到紐約，用于研究在寒冷氣候條件下電池性能，剩余車輛有些將送入博物館，有些將被作為廢金屬處理”?！巴ㄓ霉菊f，每生產(chǎn)一輛EVI要花費(fèi)8萬美元（包括研發(fā)成本），而出租這種車每日

9、的租費(fèi)為350美元，純屬虧本生意，只好停產(chǎn)?！敝链耍诿绹?，全電池電動(dòng)汽車尚未問世就已夭折。然而，同樣是這個(gè)對(duì)電動(dòng)車來說不平凡的2003年，在東半球的中國卻經(jīng)歷了另外一種截然不同的景象。中國一大批毫不知名的小企業(yè)，開始了自己的電動(dòng)交通的事業(yè)。1997年，從幾家企業(yè)起步，總年產(chǎn)電動(dòng)自行車不到2萬輛，到了2003年，參加企業(yè)近千家，總年產(chǎn)量一舉突破400萬輛，6年增長超過200倍。更富有戲劇性的事件是，中國電動(dòng)交通工具的事業(yè)一直是爭議中前進(jìn)，2002年北京市交通管理部門明確反對(duì)電動(dòng)自行車上路，2003年，福州禁止銷售電動(dòng)車。但輕型電動(dòng)車生產(chǎn)、創(chuàng)新、研發(fā)一直沒有停止，市場認(rèn)可度還有所提高。2003年

10、全國電動(dòng)車產(chǎn)量比2002年的170萬輛增長超過1倍，綠源公司2003年的產(chǎn)量也超過8.2萬輛，比初創(chuàng)時(shí)的1997年的0.3萬輛增加了27倍，比2002年的4.5萬輛增加了1.8倍。更重要的是，經(jīng)過2003年的發(fā)展，中國的輕型電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)開始強(qiáng)大起來，一大批原來從事摩托車配件生產(chǎn)的企業(yè)積極加入電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品款式快速的增長，新車型推出的速度極快。2004年開始，電機(jī)動(dòng)力性能和電子控制技術(shù)也飛速發(fā)展，電機(jī)功率從一開始的150W逐步上升成熟，到2004年底，額定功率500W，最大輸出功率1KW的高性能稀土永磁電機(jī)已經(jīng)低成本地大批量生產(chǎn)，極大滿足了人們的使用需要。輕型的電動(dòng)交通工具不僅可以滿足城市中低收

11、入居民的出行代步需要，而且也可以滿足農(nóng)村居民的生產(chǎn)生活需要，不斷降低的價(jià)格和不斷提高的性能為輕型電動(dòng)車贏得了實(shí)實(shí)在在的市場。為什么電動(dòng)車輛在美日會(huì)因技術(shù)原因遭遇商業(yè)上的死亡陷阱，而中國卻顯現(xiàn)出如此強(qiáng)勁的生命動(dòng)力呢？（1）市場條件是決定技術(shù)路線的關(guān)鍵因素：西方發(fā)達(dá)國家，特別是美國，是一些汽車文化高度發(fā)達(dá)的國家，它所面臨的主要問題是開發(fā)研究替代傳統(tǒng)汽車的電動(dòng)汽車。因此，無論是PNGV計(jì)劃還是FreedomCAR計(jì)劃，其技術(shù)路線的核心都貫穿于希望替代汽車的電動(dòng)交通工具達(dá)到或者接近傳統(tǒng)汽車的動(dòng)力性能。在美國，汽車總保有量已經(jīng)超過總?cè)藬?shù)，幾乎人人都是（或?qū)⑹牵┢嚨南M(fèi)者。如果某個(gè)公司制造一種“電動(dòng)汽車

12、”無法快速行駛或者加速性能較差，它就無法指望消費(fèi)者會(huì)認(rèn)同、使用和購買這種產(chǎn)品。因此，任何一種在性能上與傳統(tǒng)汽車有很大差距的“電動(dòng)車輛”在美國幾乎肯定是沒有市場的。但是，大家又必須面對(duì)一個(gè)嚴(yán)酷的現(xiàn)實(shí)，這就是，“電池的儲(chǔ)能效率與汽油相比實(shí)在是太低了”，美國通用公司研究發(fā)展中心的LawrenceJ.Oswald博士寫道：“電池中的能量只有汽油式柴油的1-2%”，以時(shí)速96Km/H行駛160Km，電動(dòng)汽車（EVI）的電池總能量為13.6kwh，電池總重量為395Kg，體積172064cm³，而汽油汽車耗油總能量為63.5kwh，重量只有5.7Kg，體積7190cm³，鑒于此，還鑒于

13、電機(jī)技術(shù)資源等其他方面的原因，要讓電動(dòng)車輛在近期內(nèi)達(dá)到傳統(tǒng)汽車的性能價(jià)格比水平是不可能的！因此，PNGV計(jì)劃實(shí)施了近十年時(shí)，美國乃至整個(gè)西方發(fā)達(dá)國家不得不放棄依靠電池的純粹電動(dòng)的理想目標(biāo)，放棄純電動(dòng)汽車在近期實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的努力，代之以鼓勵(lì)混合動(dòng)力型（HEV）來部分地達(dá)到節(jié)約能源和減少排放的目標(biāo)，也盡力從燃料電池上尋求技術(shù)突破，但不能夠指望近期商業(yè)化。中國的情況完全不同，與美國相比，我們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到“汽車社會(huì)”。雖然，近幾年來我國的私人汽車增長迅速，轎車快速進(jìn)入家庭的話題也引人關(guān)注。但是，這種增長與擁有13億人口的大局來比，仍然僅僅是一個(gè)小小的開始。媒體在2003年報(bào)道，我國的私人汽車總保有量達(dá)

14、到1200萬輛，北京2004年9月報(bào)道北京市私人汽車保有量已突破100萬輛，其中私人轎車65.6萬輛。因此，我們估計(jì)，到2005年底，全國私人汽車的社會(huì)保有量大約為1500萬輛，按北京的比例私人轎車的水平大約為60%估計(jì)，全國私人轎車的總保有量大約為990萬輛（尚不足1000萬輛），就以1000萬輛計(jì)算，與13億人口和3.5億個(gè)的家庭來比，我國私人轎車的人口比例和家庭比例分別為0.7%和2.8%。這是一個(gè)非常小的數(shù)字。相反，非機(jī)動(dòng)車和摩托車在中國的保有量卻是一個(gè)十分龐大的數(shù)字。在中國，有超過5億輛自行車，有近8000萬輛兩輪摩托車，有近2000萬輛電動(dòng)自行車和輕型電動(dòng)車，三者相加的總數(shù)超過6億

15、，面對(duì)這個(gè)龐大的人群中任何改善交通條件的努力都會(huì)受到熱烈歡迎。提供一種性能較好（但不及傳統(tǒng)汽車）同時(shí)又可以遮風(fēng)擋雨的廉價(jià)型低費(fèi)用的清潔交通工具，作為替代型的私人代步工具一定會(huì)具有現(xiàn)實(shí)而龐大的市場。有了這個(gè)市場，具有中國特色的微型電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)就能夠應(yīng)運(yùn)而生了。她所面對(duì)的市場不是傳統(tǒng)汽車的使用人群，而是一些也許“從來都沒有駕駛過汽車”的消費(fèi)者，這類消費(fèi)者美國沒有，所以美國就不具備發(fā)展這種產(chǎn)品的客觀條件。這類消費(fèi)者大量地存在于中國社會(huì)，所以中國就現(xiàn)實(shí)地存在著一個(gè)令世界矚目的絕佳的戰(zhàn)略機(jī)遇，就是“循序漸進(jìn)地推動(dòng)交通工具電動(dòng)化”的戰(zhàn)略機(jī)遇?？梢韵胂?，一旦中國式的微型電動(dòng)汽車商業(yè)化進(jìn)程啟動(dòng)，與之相關(guān)的各種

16、關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)在市場的強(qiáng)烈刺激下必然迅猛發(fā)展，在電池技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、控制器技術(shù)、輕量化車架技術(shù)等等技術(shù)領(lǐng)域會(huì)涌現(xiàn)出一系列巨大的自主技術(shù)創(chuàng)新成果，龐大的中國市場必然鑄就出一個(gè)輝煌的電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)，在解決中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與世界性石油緊缺的戰(zhàn)略問題上也會(huì)得到全世界的尊敬，未來汽車的產(chǎn)業(yè)中心也會(huì)隨之而向中國轉(zhuǎn)移。（2）市場進(jìn)程是技術(shù)成長的根本動(dòng)力 在令人振奮的前景下，我們還必須更認(rèn)真地探討實(shí)現(xiàn)中國式交通工具電動(dòng)化目標(biāo)的可行性問題。從輕型的電動(dòng)車輛（包括電動(dòng)自行車）的成長歷史來看，市場進(jìn)程是技術(shù)成長的根本動(dòng)力。早在1996年1998年期間，大多數(shù)人甚至包括我們這一批早期開發(fā)者，對(duì)“輕型電動(dòng)車的技術(shù)能否真正滿足市場

17、需要”的認(rèn)識(shí)確實(shí)是朦朧的。早期的電動(dòng)自行車，新電池充電一次只能行駛大約30公里，電池的壽命也很短，6個(gè)月后就出現(xiàn)嚴(yán)重衰退，行駛里程大幅度下降；另外，早期的電動(dòng)車電機(jī)，最大輸出轉(zhuǎn)矩大約只有14-18N.M，爬坡能力差，并且基本上是有齒輪減速器的碳刷電機(jī)，往往在一年左右就出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，需要全面更換零部件，服務(wù)工作量較大。然而，經(jīng)歷了一段市場歷程之后，企業(yè)之間的激烈競爭大大刺激了技術(shù)的進(jìn)步和新技術(shù)擴(kuò)散，全行業(yè)的技術(shù)水平大幅度提高，例如蓄電池壽命和容量大幅度提高，從1998年大約30wh/kg水平提高到目前接近40wh/kg，提高約30%；電機(jī)也從單一的有刷有齒電機(jī)發(fā)展成為無刷高效電機(jī)為主流，保用期壽

18、命從原來的一年多擴(kuò)大到3-5年，電機(jī)效率從原來的65-70%，上升到85%，提高了近30%，最大輸出轉(zhuǎn)矩也擴(kuò)大到40-50N.M，爬坡和載重能力提高約3.5倍，在性能提高的同時(shí)，制造成本也大幅度下降，初期電機(jī)的最大輸出功率大約300W，配套價(jià)格約600元，價(jià)格功率比為2000元/KW，目前，電動(dòng)自行車常用的無刷電機(jī)最大功率可達(dá)600W，價(jià)格260元，價(jià)格功率比下降為433元/KW，只是原來21%；另外，在控制器系統(tǒng)和充電系統(tǒng)發(fā)生的變化也很驚人，限于篇幅，恕不一一列舉?？傊?，市場進(jìn)程極大地促進(jìn)了各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步。我們有理由相信，現(xiàn)有的輕型電動(dòng)車市場激勵(lì)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)有利于形式“微型電動(dòng)汽車”初

19、期商業(yè)化所必需要技術(shù)環(huán)境的階段，只要建立良好的政府環(huán)境，及時(shí)消除一些人為的產(chǎn)業(yè)政策障礙，如前描述的前景就有可能實(shí)現(xiàn)。（3）轉(zhuǎn)變思路已經(jīng)刻不容緩我國科技部于2001年10月公布2001-2005年度的國家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃之電動(dòng)汽車專項(xiàng)（863計(jì)劃），這個(gè)計(jì)劃基本包括各項(xiàng)涉及電動(dòng)汽車的專題研究。但是，對(duì)于這個(gè)計(jì)劃，我們感到的問題是：該計(jì)劃強(qiáng)調(diào)的主要實(shí)施背景是“汽車生產(chǎn)企業(yè)”，仍然是汽車產(chǎn)業(yè)的電動(dòng)化，與美國PNGV計(jì)劃以及世界各國的類似計(jì)劃的風(fēng)格幾乎沒有區(qū)別，所以，這個(gè)計(jì)劃在我國實(shí)施5年的成果也是完成了一系列概念車的研究。特別是在我國目前主要汽車工業(yè)與國外著名公司合作合資的前提下，依靠現(xiàn)有汽車產(chǎn)

20、業(yè)來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的努力預(yù)計(jì)在未來的五年內(nèi)也難以取得突破性成就。依我之見，中國交通工具電動(dòng)化是一個(gè)整體的系統(tǒng)工程，自行車的電動(dòng)化和摩托車被輕型電動(dòng)車取代已經(jīng)構(gòu)成了年產(chǎn)量接近1000萬輛的規(guī)模，基于“非汽車群體”采用電動(dòng)化交通工具的積極性和市場現(xiàn)實(shí)性，國家產(chǎn)業(yè)決策部門應(yīng)該將發(fā)展中國電動(dòng)車的注意力調(diào)整到“在汽車企業(yè)之外尋求解決方案”，充分利用“中國還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是汽車社會(huì)”這一重大而獨(dú)特的機(jī)遇，以市場進(jìn)程促進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，在PNGV和FreedomCAR的陰影之外走出一條有中國特色的電動(dòng)車輛發(fā)展新路子。第二部分中國式交通工具電動(dòng)化的技術(shù)路線一、從輕型電動(dòng)車出發(fā)的技術(shù)路線總描述從1997年到2005年

21、，9年內(nèi)，中國完成了自行車電動(dòng)化的全部技術(shù)開發(fā)和全面市場啟動(dòng)，從2003年到2005年，較大功率的個(gè)人用輕型電動(dòng)車依靠前幾年的技術(shù)儲(chǔ)備和市場服務(wù)體系環(huán)境，突飛猛進(jìn)地開始商業(yè)化進(jìn)程，它的出現(xiàn)大大加快了自行車電動(dòng)化的進(jìn)程，而且也開始有能力與傳統(tǒng)摩托車展開激烈的市場競爭，在廣大農(nóng)村地區(qū)，在油價(jià)上漲的背景下，輕型電動(dòng)車的能源費(fèi)用僅為普通摩托車的10%，充電十分方便并可作為家庭備用電源，從而體現(xiàn)出十分強(qiáng)勁的競爭優(yōu)勢，因此，傳統(tǒng)摩托車產(chǎn)業(yè)也開始關(guān)注電動(dòng)化的進(jìn)程，摩托車被電動(dòng)化估計(jì)是未來幾年內(nèi)輕型電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的重要增長點(diǎn)。從輕型電動(dòng)車的技術(shù)特征來看，作為一種定位于城市慢車道（非機(jī)動(dòng)車道路）行駛的兩輪車輛，其最

22、主要的特點(diǎn)就是建議受到控制設(shè)計(jì)的最高時(shí)速（在最高電壓時(shí)）一般小于35km/h，大多數(shù)可以稱為“電動(dòng)自行車”的產(chǎn)品則最高時(shí)速一般小于30km/h，騎行者在道路上的平均時(shí)速一般小于20km/h（可以超過此速行駛的情況非常少見），正是由于這個(gè)原因，目前蓄電池水平尚可滿足使用要求。按照物理學(xué)定律建立模型，車輛的勻速運(yùn)動(dòng)功率等于速度乘以車輛的牽引力，車輛的牽引力則與車輛阻力相等，車輛勻速運(yùn)行的阻力主要由運(yùn)動(dòng)摩擦力和風(fēng)阻力組成，空氣動(dòng)力學(xué)的研究表明風(fēng)阻力的大小取決于受風(fēng)面積、風(fēng)阻系數(shù)以及運(yùn)行速度，并與運(yùn)行速度的平方成正比，因此，在確定的重量條件下，車輛運(yùn)行的總功率P與速度v的函數(shù)關(guān)系表現(xiàn)為：P=av bv

23、3（其中a，b0）?？梢钥闯?，提高車輛的速度將大幅度提高車輛的運(yùn)行功率，對(duì)于電動(dòng)車而言就是大幅地增加工作電流，對(duì)蓄電池的容量和壽命會(huì)形成較大的壓力和考驗(yàn)。另一個(gè)與車輛運(yùn)動(dòng)功率密切相關(guān)的物理量就是車輛自重和載重，兩者合計(jì)就是總重量，總重量增加會(huì)導(dǎo)致摩擦功率增加，加速功率增加以及爬坡功率的增加，總重量對(duì)蓄電池的容量和壽命也有較大的影響。毫無疑問，從輕型電動(dòng)車發(fā)展到微型電動(dòng)汽車，核心的技術(shù)問題就是提高電動(dòng)車的運(yùn)行功率和解決由此產(chǎn)生的一系列相關(guān)技術(shù)問題。從市場需求的反饋情況看，現(xiàn)階段消費(fèi)者對(duì)兩輪輕型電動(dòng)車是基本滿意的，但大多數(shù)消費(fèi)者仍然希望廠家進(jìn)一步提高車輛的功率儲(chǔ)備，特別是提高爬坡能力和載重能力，希

24、望延長車輛的一次充電行駛里程，部分消費(fèi)者希望適當(dāng)提高最高時(shí)速，最好能夠達(dá)到“燃油助動(dòng)車”水平。因此，筆者認(rèn)為，從電動(dòng)車輛技術(shù)進(jìn)步的長遠(yuǎn)利益考慮，應(yīng)該在保障交通安全的前提下，盡最大的努力來滿足消費(fèi)者的合理需求，在提高運(yùn)行功率的同時(shí)強(qiáng)化保障交通安全的有效技術(shù)手段，例如提高車輛的制動(dòng)性能、駕駛性能和緊急情況下的安全防護(hù)特性，等等。在輕型電動(dòng)車推廣過程中，有許多白領(lǐng)女性對(duì)車輛的款式、動(dòng)力性能和安全性均表示滿意，但她們對(duì)二輪車輛全部暴露的特點(diǎn)不滿意，如果能夠進(jìn)行合理包覆，使騎行者免受風(fēng)吹雨打，免受烈日暴曬和寒風(fēng)撲面之苦，給騎車人一個(gè)很小的個(gè)人空間，適當(dāng)隔離，那么，她們將很愿意接受電動(dòng)車作為日常代步工具，

25、推遲購買小汽車的計(jì)劃。這是一種值得關(guān)注的消費(fèi)意愿，說明超小型的簡單包覆的電動(dòng)車在中國已經(jīng)存在了客觀的市場需求。開發(fā)這種產(chǎn)品，并使之在國內(nèi)市場上流行普及起來，也許會(huì)成為促進(jìn)輕型電動(dòng)車向微型電動(dòng)汽車過渡的重要一環(huán)。事實(shí)上，個(gè)人用的包覆式兩輪輕型電動(dòng)車在技術(shù)上已經(jīng)沒有實(shí)質(zhì)性障礙，但由于其寬度將略寬于人體肩寬，交通管理部門能否允許其上路會(huì)是一個(gè)關(guān)鍵問題。成人在騎兩輪車時(shí)的最大展開寬度是手臂彎曲突出部的寬度，大約0.7-0.8m，整體包覆車輛的內(nèi)部空間寬度至少要大于這個(gè)寬度，并有一定裕量，預(yù)計(jì)車輛總寬度會(huì)增加到10%-15%。交通管理部門可能提出的理由是這種產(chǎn)品略多地占用了道路資源。但是，筆者認(rèn)為，盡管

26、如此，但適度發(fā)展一些單人包覆式的兩輪輕型電動(dòng)車是十分必要的，它可以吸引一批有汽車消費(fèi)能力的顧客及早地加入到電動(dòng)交通的行列中來，為未來的微型電動(dòng)汽車的面市儲(chǔ)備消費(fèi)基礎(chǔ)和營建市場環(huán)境。市場需求的進(jìn)一步提升就是“中國式的微型電動(dòng)汽車”，對(duì)此我們可以在現(xiàn)有的兩輪輕型電動(dòng)車的基礎(chǔ)上分兩步達(dá)到這個(gè)目標(biāo)：第一步目標(biāo)是將運(yùn)行功率擴(kuò)大到4-5kw，車輛寬度限制于1m左右，可座兩人的低速車輛（45km/h），限制于在“慢速道路”上行駛（非機(jī)動(dòng)車道或在路面的最右側(cè)），車輛允許包覆，主要用于日常個(gè)人交通和接送兒童上下學(xué)交通。對(duì)于這種車輛的各項(xiàng)技術(shù)要求，目前的技術(shù)水平已完全可以在短期內(nèi)（1-2年）實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵仍然在于是否

27、開放其使用環(huán)境的問題；第二步的目標(biāo)就是開發(fā)一種性能基本接近目前的微型汽車（小排量汽車）水平的微型電動(dòng)汽車，設(shè)計(jì)功率進(jìn)一步擴(kuò)大到10-20kw，平均行駛速度為40km/h，最大速度80km/h，可以行駛于城市的主要道路（非高速公路）。顯然，第二步目標(biāo)的產(chǎn)業(yè)化之日就是中國電動(dòng)汽車正式大規(guī)模普及之時(shí)，我們可以指望在5-10年內(nèi)達(dá)成這個(gè)目標(biāo)。二、中國式微型電動(dòng)汽車的技術(shù)指標(biāo)框算這是一種適合在中小城市和農(nóng)村道路上行駛的低速交通工具，最初的最高時(shí)速可能需要小于80km/h，（隨著技術(shù)水平的提高逐步上升），考慮到技術(shù)及成本因素，其配置的電池容量尚不能過大，因此，從最實(shí)用的角度可以確定的大綱為：速度30-50

28、km/h，一次充電至少可以行駛70-130km/h。從經(jīng)濟(jì)性和可循環(huán)的角度考慮，她仍然應(yīng)該采用鉛蓄電池作為儲(chǔ)能部件，鉛蓄電池的目前平均水平已經(jīng)可達(dá)到35wh/kg，優(yōu)秀的可達(dá)到40wh/kg，循環(huán)壽命大于350次。如及時(shí)發(fā)展先進(jìn)的蓄電池（如水平電池、雙極性電池等），則容量比可提高到50wh/kg。電池重量和使用成本：非寒地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)配置大約為200kg，總?cè)萘靠梢赃_(dá)到8kwh，先進(jìn)水平則達(dá)到10kwh。目前輕型電動(dòng)車使用的電池價(jià)格大約為20元/kg，微型電動(dòng)汽車的電池因?yàn)榭側(cè)萘枯^大而節(jié)約了部分生產(chǎn)成本，價(jià)格大約可以下降到18-20元/kg，約為3600-4000元。當(dāng)前，廢電池的回收價(jià)格約為5元

29、/kg，則總回收價(jià)格為1000元，消費(fèi)者在電池壽命期內(nèi)承擔(dān)的電池使用成本為2600-3000元。空車質(zhì)量：目前微型汽車空車質(zhì)量，以長安鈴木為例，大約為670kg。微型電動(dòng)轎車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱系統(tǒng)，將不含電池組的整車重量控制在600kg內(nèi)是可行的，含電池組的整車重量則可以控制在800kg以內(nèi)水平。運(yùn)行功耗的計(jì)算：以載重200kg和車輛額定總重量為1000kg為基準(zhǔn)來計(jì)算微型電動(dòng)汽車的功率消耗指標(biāo)?？疾煲惠v標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)自行車運(yùn)行情況，在總質(zhì)量120kg條件下以20km/h的速度在普通路面上行駛，按電池容量和行駛里程估算，其平均的總輸入功率為180w，設(shè)電機(jī)效率75%，則平均總驅(qū)動(dòng)功率為：N=180&

30、#215;0.75=135W，估算人體實(shí)際的迎風(fēng)面積為S=0.4×1.5=0.6m2，設(shè)風(fēng)阻系數(shù)K=0.6，則風(fēng)阻功率為：=（f1）=S·K··V3=×0.6×0.6×1.26×5.563=39W40W。其中為空氣比重為1.26kg/m2，V為車速為5.56m/秒。再推算用于啟動(dòng)的平均功耗占總功耗的15%，大約為20W，由此可以得出克服摩擦力的功耗大約為75W。（135w=40w 20w 75w）假設(shè)一個(gè)“電動(dòng)車輛克服摩擦力的功率消耗（摩擦功耗）是隨重量和速度而線性增長”的簡單數(shù)學(xué)模型，依據(jù)輕型電動(dòng)車的實(shí)證數(shù)據(jù)推算

31、，一輛總重量為1000kg的微型電動(dòng)汽車在20km/h時(shí)的摩擦功耗達(dá)到：75×1000÷120=625W，當(dāng)速度上升為50km/h時(shí)，摩擦功耗也上升為：6525×50÷20=1562.5W=1.5kw。再考慮風(fēng)阻的情況，參考現(xiàn)有的微型燃油汽車數(shù)據(jù)，取迎面面積為2m2，風(fēng)阻系數(shù)為0.3，計(jì)算得出，在時(shí)速為50km/h時(shí)的風(fēng)阻功率為：N=（f1）=S·K··V3=0.5*2*0.3*1.26*13.9*13.9*13.9=1015w即，約為1kw。當(dāng)時(shí)速提高到100km/h，速度提高一倍，風(fēng)阻功耗提高8倍，達(dá)到8kw；提高到12

32、0km/h時(shí)，上升為13.8kw；提高到150km/h時(shí)，達(dá)到27kw。相反的，當(dāng)運(yùn)行速度下降時(shí)風(fēng)阻功耗也將大幅度下降，例如，當(dāng)行駛速度下降為原來的50%時(shí)（25km/h），風(fēng)阻功耗僅為原來的12.5%,約為0.125kw。由此可以看出，最高時(shí)速與設(shè)計(jì)功率有很大的關(guān)聯(lián)，是最重要的技術(shù)參數(shù)之一。綜上所述，如果以時(shí)速50km/h來考核微型電動(dòng)汽車，在效率很高的能量回收系統(tǒng)（可以安裝超級(jí)電容器吸收系統(tǒng)）的支持下，忽略啟動(dòng)能量損耗，則平均總功耗僅為摩擦功耗和風(fēng)阻功耗之和，即1.51=2.5KW，設(shè)電機(jī)效率達(dá)到0.9，電池總?cè)萘繛?kwh，電動(dòng)車在良好路面上的續(xù)行駛里程則為：8×0.9

33、7;（2.5）×50=144km。當(dāng)電池容量下降至70%時(shí)，連續(xù)里程下降為100.8公里；當(dāng)行駛速度下降為40km/h時(shí)，摩擦功耗和風(fēng)阻功耗分別下降為1.2kw和0.5kw，總功耗也相應(yīng)下降為1.7kw，僅為50km/h的68%，連續(xù)運(yùn)行的續(xù)行里程為：8×0.9÷（1.7）×40=169.4公里，比50km/h速度條件下延長了17.6%。顯然，微型電動(dòng)汽車是一種比例適合低速運(yùn)行的車輛。值得注意的是，改進(jìn)蓄電池設(shè)計(jì)，如果比能量提高到50wh/kg，則總能量可達(dá)到10kwh，在50km/h速度下運(yùn)行，新電池的充電行駛里程可以增加到180公里；在40km/h速

34、度下運(yùn)行，可以達(dá)到211.7公里。電池衰退至70%的里程分別為126km（50km/h）和147.7km（40km/h），具有很強(qiáng)的實(shí)用性。設(shè)計(jì)功率的計(jì)算：考慮到啟動(dòng)、上坡、加速、超過額定負(fù)載等實(shí)際因素，微型電動(dòng)汽車的額定功率可取勻速工作功率的4倍，即大約為10kw；最高輸出功率可取勻速工作功率的8倍，最大輸出功率不超過20kw。制造成本：與普通微型汽車相比，微型電動(dòng)汽車減少了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，包括減速箱、啟動(dòng)機(jī)、水冷卻、油箱等部件，增加了驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制系統(tǒng)和充電系統(tǒng)，駕駛、制動(dòng)、燈光、儀表等系統(tǒng)基本不變，考慮到電動(dòng)車相當(dāng)于自動(dòng)檔，無需變速系統(tǒng)，從總體來看，微型電動(dòng)轎車的總制造成本（不含電池）應(yīng)

35、該略低于微型燃油轎車，最終價(jià)格大約可以控制在2-3萬元范圍。經(jīng)濟(jì)性對(duì)比：微型電動(dòng)汽車的使用費(fèi)用主要由“購買蓄電池的費(fèi)用”和“日常電費(fèi)”兩部分組成，電池組按容量8kwh和重量200公斤計(jì)算，壽命期內(nèi)的每公斤電池的使用消耗價(jià)值為13元，總使用費(fèi)用為2600元，設(shè)平均服役里程為3萬公里，則分?jǐn)偟矫抗锏碾姵厥褂觅M(fèi)為0.086元/公里；另外，設(shè)電機(jī)效率0.9,充電效率0.9,以50km/h速度和功率消耗2.5kw計(jì)算，微型電動(dòng)汽車的平均百公里電耗大約為：2.5*2/0.9/0.9=6.17度，以7度計(jì)算，并設(shè)電價(jià)為0.6元/度，則電費(fèi)消耗約為0.042元/公里，電池使用費(fèi)和電費(fèi)合計(jì)為0.128元/公里

36、，每100公里為12.8元。對(duì)比普通微型燃油汽車的情況，其100公里油耗按6升計(jì)算，汽油價(jià)格以4.2元/升計(jì)算，則100公里燃油費(fèi)用至少為25元，如果開征燃油稅30%，則上升為元32.7元。因此，在目前情況下，電動(dòng)微型汽車比普通燃油汽車節(jié)約費(fèi)用的比例大約為49%，以年平均行駛2萬公里計(jì)算，電動(dòng)微型汽車的節(jié)約價(jià)值為2440元；如果開征燃油稅30%，節(jié)約比例就達(dá)到60%，年行駛2萬公里的節(jié)約價(jià)值高達(dá)3980元。發(fā)展微型電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是十分明顯的。第三部分輕型電動(dòng)車技術(shù)發(fā)展對(duì)微型電動(dòng)汽車的主要貢獻(xiàn)點(diǎn)時(shí)下，在一些人的觀念中，電動(dòng)汽車屬于重要的高新技術(shù)產(chǎn)品，能登大雅之堂，而輕型電動(dòng)車則屬于

37、低技術(shù)含量的普通產(chǎn)品，特別看到大量的民間小企業(yè)也能夠方便地生產(chǎn)輕型電動(dòng)車之后，“輕型電動(dòng)車是屬于重要的具有自主技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)品”的想法被普遍認(rèn)為是天方夜談了。為什么輕型電動(dòng)車在中國會(huì)呈現(xiàn)看上去有些“混亂”的產(chǎn)業(yè)格局？為什么說輕型電動(dòng)車是我國交通工具電動(dòng)化的重要組成部分？輕型電動(dòng)車的產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展對(duì)微型電動(dòng)汽車有怎樣的貢獻(xiàn)？回答這些問題是十分必要的。一、立足于市場競爭是高新技術(shù)產(chǎn)品的生命活力電動(dòng)自行車和輕型電動(dòng)車完全是中國民間企業(yè)快速推動(dòng)的產(chǎn)業(yè)。一開始就基本是全方位國產(chǎn)化，雖然，日本一些著名大公司是電動(dòng)自行車的商業(yè)化的發(fā)動(dòng)者，但是，在這個(gè)領(lǐng)域，他們的技術(shù)和產(chǎn)品沒有明顯優(yōu)勢可言，至今無法批量進(jìn)入中國市

38、場，日本著名公司與國內(nèi)生產(chǎn)廠合作制造的產(chǎn)品也沒有好的市場表現(xiàn)。在歐洲和美國，雖然也有一些著名公司在制造電動(dòng)自行車和輕型電動(dòng)車，但他們的產(chǎn)品沒有任何優(yōu)勢可言，已逐步被淘汰。國內(nèi)企業(yè)在推動(dòng)整個(gè)電動(dòng)自行車和輕型電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷程中經(jīng)歷了明顯的三個(gè)階段。第一個(gè)階段是萌芽狀態(tài)的19961999年，國內(nèi)少數(shù)幾家研發(fā)性的企業(yè)自行開發(fā)技術(shù)，大力宣傳并四處游說管理部門允許其試驗(yàn)上路，這個(gè)階段是十分艱苦的，參與的企業(yè)幾乎全部處于“虧損”和“投入”狀態(tài)，關(guān)鍵技術(shù)部件的技術(shù)也不成熟，經(jīng)常遭遇市場的不信任。由于電動(dòng)自行車技術(shù)是世界性的新技術(shù)，沒有國際成熟產(chǎn)業(yè)可以引進(jìn)，大型家電或交通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)通過國家的重金投入引進(jìn)生產(chǎn)線

39、，一步到位地啟動(dòng)市場的可能性不存在，因此在第一階段發(fā)揮作用的企業(yè)基本上是不出名的小公司。雖然在這個(gè)階段也經(jīng)常聽到一些關(guān)于“某些大公司已經(jīng)投入重金開發(fā)電動(dòng)車了”的消息，但基本是新聞抄作。例如，某著名的大型家電上市公司，從98年開始，幾乎年年會(huì)向媒體公布自己準(zhǔn)備在電動(dòng)車領(lǐng)域大干快上，但幾乎年年都是泡沫，到目前為止，仍處于小批量生產(chǎn)狀態(tài)，其年產(chǎn)量僅相當(dāng)于一個(gè)超小型家庭工廠。第二個(gè)階段是企業(yè)數(shù)量快速上升的階段。從2000年開始，通過第一階段的艱苦努力，出現(xiàn)少數(shù)能夠贏利的整車企業(yè)，幾家企業(yè)的年產(chǎn)量突破1萬輛，個(gè)別企業(yè)的成功一方面吸引了更多的企業(yè)加入，另一方面也促進(jìn)了“關(guān)鍵技術(shù)部件”企業(yè)迅速發(fā)展，他們進(jìn)一

40、步向新加入的整車公司廣泛供應(yīng)已經(jīng)成熟的關(guān)鍵部件，部件廠擴(kuò)大業(yè)務(wù)的努力，客觀上使輕型電動(dòng)車在前四年積累的經(jīng)驗(yàn)成果被眾多的民間企業(yè)迅速分享，“小投資辦組裝廠就能快速贏利”變成事實(shí)而廣為傳播。第二階段的主要特征就是整車組裝廠數(shù)量猛增，以無錫為例，最高峰時(shí)，在一條街或一個(gè)鎮(zhèn)會(huì)存在幾百家各種品牌的“電動(dòng)車公司”，充分體現(xiàn)了中國經(jīng)濟(jì)“投資自由化”的活力，客觀上給人以“混亂”的感覺。但事實(shí)上，這些小型的自由競爭者的加入并沒有傷害電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的根本，相反的，完全競爭促進(jìn)了市場總量的迅速增長，整個(gè)產(chǎn)業(yè)被一大批中小企業(yè)的“闖入”和廣大消費(fèi)者的“跟進(jìn)”給激活了。在這個(gè)階段，一些有恒心、有眼光的企業(yè)也迅速壯大，到200

41、3年底，已經(jīng)涌現(xiàn)出一批產(chǎn)量超過8萬輛的骨干企業(yè)，成為新的領(lǐng)導(dǎo)者。第三階段是企業(yè)數(shù)量穩(wěn)定和少數(shù)企業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大的階段。從2004年開始，由于新興的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)是經(jīng)歷了嚴(yán)酷的市場競爭后脫穎而出的，他們一般具有較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新和市場創(chuàng)新能力，有良好的服務(wù)體系，有良好的配套體系，為了獲得牢固的市場地位，會(huì)發(fā)動(dòng)局部的“洗牌”來鞏固自己的強(qiáng)勢地位，相反的，一大批處于弱勢的企業(yè)則舉步艱難被迫退出。優(yōu)勢企業(yè)市場份額逐步增加，已經(jīng)形成5-10家年產(chǎn)量在20萬輛水平的重要企業(yè)，最終會(huì)發(fā)展出35家年銷量突破50-100萬輛的強(qiáng)勢品牌企業(yè)。至此，中國輕型電動(dòng)車行業(yè)的自由競爭性“洗牌”過程就基本完成了，將進(jìn)入平穩(wěn)的品牌競爭階

42、段。從上述的描述可以看出，在過去的近十年里，企業(yè)眾多和競爭激烈并不意味著輕型電動(dòng)車不是一個(gè)“高新技術(shù)產(chǎn)品”，事實(shí)上，與許多“陽春白雪”性的純技術(shù)產(chǎn)品不同，企業(yè)眾多和競爭激烈，恰恰有力地推動(dòng)了技術(shù)性產(chǎn)品的市場轉(zhuǎn)化，技術(shù)差異化戰(zhàn)略成為優(yōu)秀企業(yè)贏得消費(fèi)者、擴(kuò)大市場份額和獲得競爭利潤的主要手段，立足于“下里巴人”的高新技術(shù)是在市場競爭中有生命活力的高新技術(shù)。二、輕型電動(dòng)車的創(chuàng)新性進(jìn)步和重要意義總結(jié)輕型電動(dòng)車技術(shù)進(jìn)步中可能對(duì)發(fā)展微型汽車作出貢獻(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)，大致有以下四個(gè)方面。（1）、儲(chǔ)能技術(shù)水平取得明顯進(jìn)步1997年，電動(dòng)自行車剛剛面市，所采用的蓄電池的技術(shù)水平大約是：儲(chǔ)能水平30wh/kg，每千瓦時(shí)價(jià)格水平1000元/kwh，衰退至70%的深放電循環(huán)壽命約200次；2005年，輕型電動(dòng)車的電池儲(chǔ)能水平已可以達(dá)到40wh/kg，比1997年提高了33%，每千瓦時(shí)價(jià)格則下降為476元/kwh，比97年降低了52.4%，深放電循環(huán)壽命提高到300次水平，提高了50%。顯然，這項(xiàng)進(jìn)步的意義十分重大。以前面所計(jì)算，符合微型電動(dòng)汽車技術(shù)要求的電池組的總?cè)萘看蠹s為8-10kwh,重量需要控制在200公斤之內(nèi)，如果以1997年的水平衡量，這組電池的成本將達(dá)到8000-10000元，重量將達(dá)到266-330公斤，其“使用費(fèi)用”和技術(shù)性能是產(chǎn)業(yè)化的重大壁壘。相反的，如果以2005年