电动汽车技术路线可行性

1、电动汽车 "技术路线 ”可行性 第一部分发展电动汽车已成为国际汽车发展的新趋势2005 年，全国数百家企业的各种轻型电动车 <含电动自行车）的总产量预 计已经达到 900 万辆。绿源在过去的一年内共生产各种轻型电动车<包括电动自行车）近 20 万辆，一些关键的技术创新成果 <如能量回收技术，新型节电模 式，等等）也在产品中成功运用，企业取得了比较好的经营效果。在这个辞旧 迎新的 2006 年春天，我们是不是需要再一次超越企业经营者的本分，从业者 的角度来思考一些新的理论问题，探讨对电动车产业未来发展的新思路。在石油资源日益短缺的大背景下，如何减少交通对石油资源的不可

2、循环的 消耗，发展电动交通工具，特别是促进发展电动汽车 <EV ）是世界性的重大课 题，不仅是中国社会关注的话题，也是国际社会十分关注的重大问题。最著名 的电动车促进计划就是 PNGV 计划，早在 1993 年 9 月 23 日，美国总统克林 顿 ， 在 白 宫 正 式 宣 布 美 国 政 府 开 始 实 施 “新 一 代 汽 车 合 作 计 划 ”<PartnershipforaNewGenerationofVehicles ）简称 PNGV 计划，为组织实施 这个计划，美国政府每年拨款 3 亿美元，通用、福特、戴姆勒 克莱斯勒三大 汽车公司每年投入 10 亿美元，该计划由美国副

3、总统戈尔真接分管，总体协调， 参加的政府机构有：能源部、交通部、国际部、商业部、航空航天局、环保总 署等，还有地方州和市政府，参加的厂商遍及 30 个州，美国的许多名牌大学， 国家研究机构、国家实验室也参加了这个计划，参加的单位共 453 个，研究计 划包括 758 个子课题。每年春季由美国科学院研究委员会负责对该计划的成果 提出评审报告。据当时的媒体报道，在美国总统克林顿看来，也许只有 “阿波 罗”登月计划可以与此相媲美了。到了 2002 年 9 月，布什政府又制定了新的 “FreedomCA”R 计划来取代 PNGV 计划，其中 CAR 是 CooperativeAutomotiveRes

4、earch< 合作汽车开发） 的缩写，进一步推动清洁汽车的开发。美国总统布什在 2003 年 1 月 28 日发表 讲话公开支持 FreedomCAR 和氢燃料计划的研究，并建议投入 12 亿美元研发 经费，同时，布什还进一步建议在未来的 5 年内共投入 17 亿美元针对以氢为 燃料的燃料电池氢源基础设施以及先进车辆技术进行资助。在日本，通产省于 1991 年制定日本的电动汽车发展计划，要求到 2000 年 底在日本推广 20 万辆电动汽车， 2000 年当年的电动汽车产量达到 10 万辆。 因为技术和成本的原因，日本的这一计划未能完成。但是，日本政府仍然大力 支持电动汽车的研究及试用。

5、 96 年又开始推动 “低公害车开发普及行动计划 ”， 不仅对各种专项研究给予大规范政府资助，而且制定了各种旨在促进清洁能源 车辆推广普及的补助和免税行动。有资料称， 1998 财政年度，日本用于清洁能 源汽车普及的金额约 8 亿美元。政府对各种 EV 和 HEV 提供的补贴大约为每辆 车 90-380 万日元，按车型不同有所区别，还辅之以各种减负税收的优势政策。在欧洲，欧盟 90 年代初就制定了 FP<FrameworkProgramme ）系列计划 和燃料电池研发计划 <R&DD ），旨在推动电动车产业发展。 1994 年 12 月，法 国政府公开表示支持推广电动汽车，

6、 95 年 5 月 9 日颁布各种旨在促进企业制造 和消费者购买的补助政策。到了 2002 年，法国政府又开始实施新的电动汽车 研究计划“PREDIT11 2002/2006”，总预算约5700万欧元，这个计划公布的 电动车辆购买补助首次包括了电动自行车和轻型电动车 <510 欧元），对电动轿 车的补助则高达 3050 欧元。其它欧洲国家如英国、瑞典等也 十分支持电动车的开发，限于篇幅就不一一描述了。总之，从克林顿时期著名的轰轰烈烈的 PNGV 计划，到布什政府的较为务 实的 FreedomCAR 计划，再从日本的 “低公害车开发普及行动计划 ”到法国政府 PREDIT111 计划，都体

7、现出各国政府对 EV 产业的重金投入和官方主导性以及 对 EV 产业的关切程度。我们不难看出，从上个世纪 90 年代初开始，经历了能 源危机和关注环境污染危害的世界各国都十分期待电力交通时代的到来。这十几年来，因为各国政府和民间力量的合力推动， EV 和 HEV 在技术上 取得了一些值得称道的成就，特别是在混合动力的 HEV 方面， HEV 已经有一 点商业化势头，目前，美国公布的节能目标是百公里油耗小于 3 升，各大企业 都有一些符合要求的产品可以投放市场，但因为 HEV 仍然不能摆脱对石油消 耗，被普遍认为是属于节能清洁型车辆的中间状态，而不是最终目标。作为真 正的电动汽车，纯电动的 EV

8、 和 BEV 却基本遭遇了严重的产业化失败。纯电动汽车失败的著名例子有两个，一个是日本本田的 Plus 被停止开发， 据科技日报 2002 年 6 月报道，本田公司从 80 年代起就开始了电动汽车的 研究开发，1996年终于推出纯电动的 EV车“Plus,” 1997年“Plus出租到美 国，该车使用镍氢电池，最高时速 130 公里，但这种纯电动汽车终于因为各种 “难题”而失败，本田公司已经停止了进一步的开发；另一个著名的例子是最著 名的美国通用的 EVI 的无奈结束。 2003 年 11 月，科技日报以醒目标题评 论全电池电动汽车的命运：无奈，无奈，无奈！胎死腹中的全电池驱动汽 车，该报驻华

9、盛顿记者张孟军写道： “今年是全电池电动汽车的灭顶之灾年。 不仅福特、戴姆勒 克莱斯勒、丰田、本田和日产等汽车制造公司全面停止了 全电池电动汽车的生产，就连开发电动汽车最积极的通用汽车公司，在生产了 1100 辆双座 EVI 电池汽车后，也停止了电池电动汽车的开发和生产计划，并表 示不再继续提供 EVI 电动汽车的出租业务。随即通用汽车公司将大约 100 辆 EVI 车送到纽约，用于研究在寒冷气候条件下电池性能，剩余车辆有些将送入 博物馆，有些将被作为废金属处理 ”。 “通用公司说，每生产一辆 EVI 要花费 8 万美元 包括研发成本），而出租这种车每日的租费为350 美元，纯属亏本生意，只好

10、停产。 ”至此，在美国，全电池电动汽车尚未问世就已夭折。然而，同样是这个对电动车来说不平凡的 2003 年，在东半球的中国却经 历了另外一种截然不同的景象。中国一大批毫不知名的小企业，开始了自己的 电动交通的事业。 1997 年，从几家企业起步，总年产电动自行车不到 2 万辆， 到了 2003 年，参加企业近千家，总年产量一举突破 400 万辆， 6 年增长超过 200 倍。更富有戏剧性的事件是，中国电动交通工具的事业一直是争议中前 进， 2002 年北京市交通管理部门明确反对电动自行车上路， 2003 年，福州禁 止销售电动车。但轻型电动车生产、创新、研发一直没有停止，市场认可度还 有所提高

11、。 2003 年全国电动车产量比 2002 年的 170 万辆增长超过 1 倍，绿源 公司 2003 年的产量也超过 8.2万辆，比初创时的 1997年的 0.3万辆增加了 27 倍，比 2002 年的 4.5 万辆增加了 1.8 倍。更重要的是，经过 2003 年的发展，中国的轻型电动车产业开始强大起 来，一大批原来从事摩托车配件生产的企业积极加入电动车产业，产品款式快 速的增长，新车型推出的速度极快。 2004 年开始，电机动力性能和电子控制技 术也飞速发展，电机功率从一开始的 150W 逐步上升成熟，到 2004 年底，额 定功率 500W ，最大输出功率 1KW 的高性能稀土永磁电机已

12、经低成本地大批量 生产，极大满足了人们的使用需要。轻型的电动交通工具不仅可以满足城市中 低收入居民的出行代步需要，而且也可以满足农村居民的生产生活需要，不断 降低的价格和不断提高的性能为轻型电动车赢得了实实在在的市场。为什么电 动车辆在美日会因技术原因遭遇商业上的死亡陷阱，而中国却显现出如此强劲 的生命动力呢？1）市场条件是决定技术路线的关键因素： 西方发达国家，特别是美国，是一些汽车文化高度发达的国家，它所面临 的主要问题是开发研究替代传统汽车的电动汽车。因此，无论是 PNGV 计划还 是 FreedomCAR 计划，其技术路线的核心都贯穿于希望替代汽车的电动交通工 具达到或者接近传统汽车的

13、动力性能。在美国，汽车总保有量已经超过总人 数，几乎人人都是 或将是）汽车的消费者。如果某个公司制造一种“电动汽车 ”无法快速行驶或者加速性能较差，它就无法指望消费者会认同、使用和购买这 种产品。因此，任何一种在性能上与传统汽车有很大差距的 “电动车辆 ”在美国 几乎肯定是没有市场的。但是，大家又必须面对一个严酷的现实，这就是， “电 池的储能效率与汽油相比实在是太低了 ”，美国通用公司研究发展中心的 LawrenceJ.Oswald 博士写道： “电池中的能量只有汽油式柴油的 1-2%”，以时 速96Km/H 行驶160Km，电动汽车EVI ）的电池总能量为 13.6kwh，电池总 重量为3

14、95Kg，体积172064cm3，而汽油汽车耗油总能量为 63.5kwh，重量只 有5.7Kg，体积7190cm3，鉴于此，还鉴于电机技术资源等其他方面的原因， 要让电动车辆在近期内达到传统汽车的性能价格比水平是不可能的！因此， PNGV 计划实施了近十年时，美国乃至整个西方发达国家不得不放弃依靠电池 的纯粹电动的理想目标，放弃纯电动汽车在近期实现商业化的努力，代之以鼓 励混合动力型HEV ）来部分地达到节约能源和减少排放的目标，也尽力从燃 料电池上寻求技术突破，但不能够指望近期商业化。中国的情况完全不同，与美国相比，我们还远远没有达到 “汽车社会 ”。虽 然，近几年来我国的私人汽车增长迅速，

15、轿车快速进入家庭的话题也引人关 注。但是，这种增长与拥有 13 亿人口的大局来比，仍然仅仅是一个小小的开 始。媒体在 2003 年报道，我国的私人汽车总保有量达到 1200 万辆，北京 2004 年 9 月报道北京市私人汽车保有量已突破 100 万辆，其中私人轿车 65.6 万辆。因此，我们估计，到 2005 年底，全国私人汽车的社会保有量大约为 1500 万辆，按北京的比例私人轿车的水平大约为60%估计，全国私人轿车的总保有量大约为 990 万辆尚不足 1000 万辆），就以 1000 万辆计算，与 13 亿人口和 3.5 亿个的家庭来比，我国私人轿车的人口比例和家庭比例分别为 0.7%和

16、2.8% 。这是一个非常小的数字。相反，非机动车和摩托车在中国的保 有量却是一个十分庞大的数字。在中国，有超过 5 亿辆自行车，有近 8000 万 辆两轮摩托车，有近 2000 万辆电动自行车和轻型电动车，三者相加的总数超 过 6 亿，面对这个庞大的人群中任何改善交通条件的努力都会受到热烈欢迎。 提供一种性能较好 但不及传统汽车）同时又可以遮风挡雨的廉价型低费用的清 洁交通工具，作为替代型的私人代步工具一定会具有现实而庞大的市场。有了 这个市场，具有中国特色的微型电动汽车产业就能够应运而生了。她所面对的 市场不是传统汽车的使用人群，而是一些也许 “从来都没有驾驶过汽车 ”的消费 者，这类消费者

17、美国没有，所以美国就不具备发展这种产品的客观条件。这类 消费者大量地存在于中国社会，所以中国就现实地存在着一个令世界瞩目的绝 佳的战略机遇，就是 “循序渐进地推动交通工具电动化 ”的战略机遇。可以想象，一旦中国式的微型电动汽车商业化进程启动，与之相关的各种 关键技术产业在市场的强烈刺激下必然迅猛发展，在电池技术、电机技术、控 制器技术、轻量化车架技术等等技术领域会涌现出一系列巨大的自主技术创新 成果，庞大的中国市场必然铸就出一个辉煌的电动车产业，在解决中国经济发 展与世界性石油紧缺的战略问题上也会得到全世界的尊敬，未来汽车的产业中 心也会随之而向中国转移。<2）市场进程是技术成长的根本动

18、力 在令人振奋的前景下，我们还必须更认真地探讨实现中国式交通工具电动 化目标的可行性问题。从轻型的电动车辆 <包括电动自行车）的成长历史来看， 市场进程是技术成长的根本动力。早在 1996 年1998 年期间，大多数人甚至 包括我们这一批早期开发者，对 “轻型电动车的技术能否真正满足市场需要 ”的 认识确实是朦胧的。早期的电动自行车，新电池充电一次只能行驶大约 30 公 里，电池的寿命也很短， 6 个月后就出现严重衰退，行驶里程大幅度下降；另 外，早期的电动车电机，最大输出转矩大约只有 14-18N.M ，爬坡能力差，并 且基本上是有齿轮减速器的碳刷电机，往往在一年左右就出现严重磨损，需

19、要 全面更换零部件，服务工作量较大。然而，经历了一段市场历程之后，企业之 间的激烈竞争大大刺激了技术的进步和新技术扩散，全行业的技术水平大幅度 提高，例如蓄电池寿命和容量大幅度提高，从 1998 年大约 30wh/kg 水平提高 到目前接近 40wh/kg ，提高约 30% ；电机也从单一的有刷有齿电机发展成为无 刷高效电机为主流，保用期寿命从原来的一年多扩大到 3-5 年，电机效率从原 来的 65-70% ，上升到 85% ，提高了近 30% ，最大输出转矩也扩大到 40- 50N.M ，爬坡和载重能力提高约 3.5 倍，在性能提高的同时，制造成本也大幅 度下降，初期电机的最大输出功率大约

20、300W ，配套价格约 600 元，价格功率 比为2000元/KW，目前，电动自行车常用的无刷电机最大功率可达600W，价格260元，价格功率比下降为433元/KW，只是原来21% ;另外，在控制器系 统和充电系统发生的变化也很惊人，限于篇幅，恕不一一列举。总之，市场进程极大地促进了各项关键技术的进步。我们有理由相信，现 有的轻型电动车市场激励已经进入了一个有利于形式 “微型电动汽车 ”初期商业 化所必需要技术环境的阶段，只要建立良好的政府环境，及时消除一些人为的 产业政策障碍，如前描述的前景就有可能实现。<3）转变思路已经刻不容缓我国科技部于 2001 年 10 月公布 2001-20

21、05 年度的国家高新技术研究发 展计划之电动汽车专项 <863 计划），这个计划基本包括各项涉及电动汽车的 专题研究。但是，对于这个计划，我们感到的问题是：该计划强调的主要实施 背景是 “汽车生产企业 ”，仍然是汽车产业的电动化，与美国 PNGV 计划以及世 界各国的类似计划的风格几乎没有区别，所以，这个计划在我国实施 5 年的成 果也是完成了一系列概念车的研究。特别是在我国目前主要汽车工业与国外著 名公司合作合资的前提下，依靠现有汽车产业来实现电动汽车产业化的努力预 计在未来的五年内也难以取得突破性成就。依我之见，中国交通工具电动化是一个整体的系统项目，自行车的电动化 和摩托车被轻型电

22、动车取代已经构成了年产量接近 1000 万辆的规模，基于 “非 汽车群体 ”采用电动化交通工具的积极性和市场现实性，国家产业决策部门应该 将发展中国电动车的注意力调整到 “在汽车企业之外寻求解决方案 ”，充分利用 “中国还远远不是汽车社会 ”这一重大而独特的机遇，以市场进程促进关键技术 创新，在 PNGV 和 FreedomCAR 的阴影之外走出一条有中国特色的电动车辆 发展新路子。第二部分中国式交通工具电动化的技术路线一、从轻型电动车出发的技术路线总描述从 1997 年到 2005 年， 9 年内，中国完成了自行车电动化的全部技术开发 和全面市场启动，从 2003 年到 2005 年，较大功

23、率的个人用轻型电动车依靠前 几年的技术储备和市场服务体系环境，突飞猛进地开始商业化进程，它的出现 大大加快了自行车电动化的进程，而且也开始有能力与传统摩托车展开激烈的 市场竞争，在广大农村地区，在油价上涨的背景下，轻型电动车的能源费用仅 为普通摩托车的 10% ，充电十分方便并可作为家庭备用电源，从而体现出十分 强劲的竞争优势，因此，传统摩托车产业也开始关注电动化的进程，摩托车被 电动化估计是未来几年内轻型电动车产业的重要增长点。从轻型电动车的技术特征来看，作为一种定位于城市慢车道非机动车道路）行驶的两轮车辆，其最主要的特点就是建议受到控制设计的最高时速在最高电压时）一般小于 35km/h ，

24、大多数可以称为 “电动自行车 ”的产品则最高时速 一般小于 30km/h ，骑行者在道路上的平均时速一般小于 20km/h 可以超过此 速行驶的情况非常少见），正是因为这个原因，目前蓄电池水平尚可满足使用 要求。按照物理学定律建立模型，车辆的匀速运动功率等于速度乘以车辆的牵引 力，车辆的牵引力则与车辆阻力相等，车辆匀速运行的阻力主要由运动摩擦力 和风阻力组成，空气动力学的研究表明风阻力的大小取决于受风面积、风阻系 数以及运行速度，并与运行速度的平方成正比，因此，在确定的重量条件下， 车辆运行的总功率 P与速度v的函数关系表现为：P=av bv3其中a, b 0）。可以看出，提高车辆的速度将大幅

25、度提高车辆的运行功率，对于电动车而 言就是大幅地增加工作电流，对蓄电池的容量和寿命会形成较大的压力和考 验。另一个与车辆运动功率密切相关的物理量就是车辆自重和载重，两者合计 就是总重量，总重量增加会导致摩擦功率增加，加速功率增加以及爬坡功率的 增加，总重量对蓄电池的容量和寿命也有较大的影响。毫无疑问，从轻型电动车发展到微型电动汽车，核心的技术问题就是提高 电动车的运行功率和解决由此产生的一系列相关技术问题。从市场需求的反馈 情况看，现阶段消费者对两轮轻型电动车是基本满意的，但大多数消费者仍然 希望厂家进一步提高车辆的功率储备，特别是提高爬坡能力和载重能力，希望 延长车辆的一次充电行驶里程，部分

26、消费者希望适当提高最高时速，最好能够 达到 “燃油助动车 ”水平。因此，笔者认为，从电动车辆技术进步的长远利益考 虑，应该在保障交通安全的前提下，尽最大的努力来满足消费者的合理需求， 在提高运行功率的同时强化保障交通安全的有效技术手段，例如提高车辆的制 动性能、驾驶性能和紧急情况下的安全防护特性，等等。在轻型电动车推广过程中，有许多白领女性对车辆的款式、动力性能和安 全性均表示满意，但她们对二轮车辆全部暴露的特点不满意，如果能够进行合 理包覆，使骑行者免受风吹雨打，免受烈日暴晒和寒风扑面之苦，给骑车人一 个很小的个人空间，适当隔离，那么，她们将很愿意接受电动车作为日常代步 工具，推迟购买小汽车

27、的计划。这是一种值得关注的消费意愿，说明超小型的 简单包覆的电动车在中国已经存在了客观的市场需求。开发这种产品，并使之 在国内市场上流行普及起来，也许会成为促进轻型电动车向微型电动汽车过渡 的重要一环。事实上，个人用的包覆式两轮轻型电动车在技术上已经没有实质性障碍， 但因为其宽度将略宽于人体肩宽，交通管理部门能否允许其上路会是一个关键 问题。成人在骑两轮车时的最大展开宽度是手臂弯曲突出部的宽度，大约 0.70.8m ，整体包覆车辆的内部空间宽度至少要大于这个宽度，并有一定裕量，预 计车辆总宽度会增加到 10%-15% 。交通管理部门可能提出的理由是这种产品略 多地占用了道路资源。但是，笔者认为

28、，尽管如此，但适度发展一些单人包覆 式的两轮轻型电动车是十分必要的，它可以吸引一批有汽车消费能力的顾客及 早地加入到电动交通的行列中来，为未来的微型电动汽车的面市储备消费基础 和营建市场环境。市场需求的进一步提升就是 “中国式的微型电动汽车 ”，对此我们可以在现 有的两轮轻型电动车的基础上分两步达到这个目标：第一步目标是将运行功率 扩大到 4-5kw ，车辆宽度限制于 1m 左右，可座两人的低速车辆 45km/h ）， 限制于在 “慢速道路 ”上行驶 非机动车道或在路面的最右侧），车辆允许包覆， 主要用于日常个人交通和接送儿童上下学交通。对于这种车辆的各项技术要 求，目前的技术水平已完全可以在

29、短期内 1-2 年）实现，关键仍然在于是否开 放其使用环境的问题；第二步的目标就是开发一种性能基本接近目前的微型汽 车 小排量汽车）水平的微型电动汽车，设计功率进一步扩大到10-20kw ，平均行驶速度为 40km/h ，最大速度 80km/h ，可以行驶于城市的主要道路 非高 速公路）。显然，第二步目标的产业化之日就是中国电动汽车正式大规模普及之时， 我们可以指望在 5-10 年内达成这个目标。二、中国式微型电动汽车的技术指标框算 这是一种适合在中小城市和农村道路上行驶的低速交通工具，最初的最高 时速可能需要小于 80km/h ，随着技术水平的提高逐步上升），考虑到技术及 成本因素，其配置的

30、电池容量尚不能过大，因此，从最实用的角度可以确定的 大纲为：速度 30-50km/h ，一次充电至少可以行驶 70-130km/h 。从经济性和可 循环的角度考虑，她仍然应该采用铅蓄电池作为储能部件，铅蓄电池的目前平 均水平已经可达到 35wh/kg ，优秀的可达到 40wh/kg ，循环寿命大于 350 次。 如及时发展先进的蓄电池 如水平电池、双极性电池等），则容量比可提高到 50wh/kg 。电池重量和使用成本：非寒地区的标准配置大约为 200kg ，总容量可以达到 8kwh ，先进水平则达 到10kwh。目前轻型电动车使用的电池价格大约为20元/kg,微型电动汽车的电池因为总容量较大而

31、节约了部分生产成本，价格大约可以下降到18-20 元/kg，约为3600-4000元。当前，废电池的回收价格约为5元/kg,贝U总回收价格为 1000 元，消费者在电池寿命期内承担的电池使用成本为 2600-3000 元。空车质量：目前微型汽车空车质量，以长安铃木为例，大约为 670kg 。微型电动轿车 没有发动机和油箱系统，将不含电池组的整车重量控制在 600kg 内是可行的， 含电池组的整车重量贝可以控制在 800kg 以内水平。运行功耗的计算：以载重 200kg 和车辆额定总重量为 1000kg 为基准来计算微型电动汽车的 功率消耗指标。考察一辆标准的电动自行车运行情况，在总质量 120

32、kg 条件下以 20km/h的速度在普通路面上行驶，按电池容量和行驶里程估算，其平均的总输入功率为180w，设电机效率75%，则平均总驱动功率为：N=180X 0.75=135W，估算 人体实际的迎风面积为S=0.4Xl.5=0.6m2，设风阻系数 K=0.6，则风阻功率为：=<f1）=S- Kp V3=X 0.6 X 0.6 X 1.26 X 5.563=39皿其0W p 为空气比重 为 1.26kg/m2 ， V 为车速为 5.56m/ 秒。再推算用于启动的平均功耗占总功耗的 15% ， 大约为 20W， 由此可以得出克服摩擦力的功耗大约为 75W。 <135w=40w 20w

33、 75w ）假设一个 “电动车辆克服摩擦力的功率消耗 <摩擦功耗）是随重量和速度而 线性增长 ”的简单数学模型，依据轻型电动车的实证数据推算，一辆总重量为 1000kg的微型电动汽车在 20km/h时的摩擦功耗达到：75X1000H20=625W， 当 速 度 上 升 为 50km/h 时 ， 摩 擦 功 耗 也 上 升 为 ： 6525X50吃0=1562.5W=1.5kw。再考虑风阻的情况，参考现有的微型燃油汽车数据，取迎面面积为 2m2， 风阻系数为 0.3，计算得出，在时速为 50km/h 时的风阻功率为：N=<f1 ） =S- Kp V3=0.5*2*0.3*1.26*1

34、3.9*13.9*13.9=1015w即,约为1kw。当时速提高到100km/h，速度提高一倍，风阻功耗提高 8 倍，达到8kw;提高到120km/h时，上升为13.8kw ;提高到150km/h时，达 到27kw。相反的，当运行速度下降时风阻功耗也将大幅度下降，例如，当行驶 速度下降为原来的50%时<25km/h ），风阻功耗仅为原来的12.5%,约为0.125kw。由此可以看出，最高时速与设计功率有很大的关联，是最重要的技 术参数之一。综上所述，如果以时速 50km/h 来考核微型电动汽车，在效率很高的能量 回收系统 <可以安装超级电容器吸收系统）的支持下，忽略启动能量损耗，则

35、平 均总功耗仅为摩擦功耗和风阻功耗之和，即1.5 + 1=2.5KW，设电机效率达到0.9， 电池总容量为 8kwh ， 电动车在良好路面上的 续行驶里程则为： 8X0.9 *2.5 ） X50=144km。当电池容量下降至 70%时，连续里程下降为100.8 公里;当行驶速度下降为 40km/h 时，摩擦功耗和风阻功耗分别下降为 1.2kw 和0.5kw，总功耗也相应下降为1.7kw，仅为50km/h的68%，连续运行的续 行里程为： 8X0.9*<1.7） X40=169.4 公里，比 50km/h 速度条件下延长了 17.6% 。显然，微型电动汽车是一种比例适合低速运行的车辆。值得

36、注意的是，改进蓄电池设计，如果比能量提高到 50wh/kg ，则总能量 可达到10kwh，在50km/h速度下运行，新电池的充电行驶里程可以增加到 180 公里;在 40km/h 速度下运行，可以达到 211.7 公里。电池衰退至 70%的 里程分别为 126km<50km/h ）和 147.7km<40km/h ），具有很强的实用性。设计功率的计算： 考虑到启动、上坡、加速、超过额定负载等实际因素，微型电动汽车的额 定功率可取匀速工作功率的4倍，即大约为10kw ;最高输出功率可取匀速工作功率的 8 倍，最大输出功率不超过 20kw。制造成本：与普通微型汽车相比，微型电动汽车减少

37、了发动机动力系统，包括减速 箱、启动机、水冷却、油箱等部件，增加了驱动电机、控制系统和充电系统， 驾驶、制动、灯光、仪表等系统基本不变，考虑到电动车相当于自动档，无需 变速系统，从总体来看，微型电动轿车的总制造成本 <不含电池）应该略低于微 型燃油轿车，最终价格大约可以控制在 2-3 万元范围。经济性对比：微型电动汽车的使用费用主要由 “购买蓄电池的费用 ”和“日常电费 ”两部分组 成，电池组按容量 8kwh 和重量 200 公斤计算，寿命期内的每公斤电池的使用 消耗价值为 13 元，总使用费用为 2600 元，设平均服役里程为 3 万公里，则分 摊到每公里的电池使用费为 0.086 元

38、/公里；另外，设电机效率 0.9, 充电效率 0.9,以50km/h速度和功率消耗2.5kw计算，微型电动汽车的平均百公里电耗大 约为：2.5*2/0.9/0.9=6.17 度，以 7度计算，并设电价为 0.6 元/度，则电费消耗 约为 0.042 元/公里，电池使用费和电费合计为 0.128 元/公里，每 100 公里为 12.8 元。对比普通微型燃油汽车的情况，其 100 公里油耗按 6 升计算，汽油价格以 4.2 元/升计算，则 100 公里燃油费用至少为 25 元，如果开征燃油税 30%，则 上升为元 32.7 元。因此，在目前情况下，电动微型汽车比普通燃油汽车节约费用的比例大约 为

39、49%，以年平均行驶 2 万公里计算，电动微型汽车的节约价值为 2440 元； 如果开征燃油税 30%，节约比例就达到 60%，年行驶 2 万公里的节约价值高达 3980 元。发展微型电动汽车的经济效益和社会效益是十分明显的。第三部分轻型电动车技术发展对微型电动汽车的主要贡献点 时下，在一些人的观念中，电动汽车属于重要的高新技术产品，能登大雅 之堂，而轻型电动车则属于低技术含量的普通产品，特别看到大量的民间小企 业也能够方便地生产轻型电动车之后， “轻型电动车是属于重要的具有自主技术 创新的产品 ”的想法被普遍认为是天方夜谈了。为什么轻型电动车在中国会呈现看上去有些“混乱 ”的产业格局？为什么

40、说轻型电动车是我国交通工具电动化的重要组成部分？轻型电动车的产业技术发 展对微型电动汽车有怎样的贡献？回答这些问题是十分必要的。一、立足于市场竞争是高新技术产品的生命活力 电动自行车和轻型电动车完全是中国民间企业快速推动的产业。一开始就 基本是全方位国产化，虽然，日本一些著名大公司是电动自行车的商业化的发 动者，但是，在这个领域，他们的技术和产品没有明显优势可言，至今无法批 量进入中国市场，日本著名公司与国内生产厂合作制造的产品也没有好的市场 表现。在欧洲和美国，虽然也有一些著名公司在制造电动自行车和轻型电动 车，但他们的产品没有任何优势可言，已逐步被淘汰。国内企业在推动整个电动自行车和轻型电

41、动车产业发展的历程中经历了明 显的三个阶段。第一个阶段是萌芽状态的19961999 年，国内少数几家研发性的企业自行开发技术，大力宣传并四处游说管理部门允许其实验上路，这个 阶段是十分艰苦的，参与的企业几乎全部处于 “亏损”和“投入 ”状态，关键技术部 件的技术也不成熟，经常遭遇市场的不信任。因为电动自行车技术是世界性的 新技术，没有国际成熟产业可以引进，大型家电或交通产业集团通过国家的重 金投入引进生产线，一步到位地启动市场的可能性不存在，因此在第一阶段发 挥作用的企业基本上是不出名的小公司。虽然在这个阶段也经常听到一些关于 “某些大公司已经投入重金开发电动车了 ”的消息，但基本是新闻抄作。

42、例如， 某著名的大型家电上市公司，从 98 年开始，几乎年年会向媒体公布自己准备在 电动车领域大干快上，但几乎年年都是泡沫，到目前为止，仍处于小批量生产 状态，其年产量仅相当于一个超小型家庭工厂。第二个阶段是企业数量快速上升的阶段。从 2000 年开始，通过第一阶段 的艰苦努力，出现少数能够赢利的整车企业，几家企业的年产量突破 1 万辆， 个别企业的成功一方面吸引了更多的企业加入，另一方面也促进了 “关键技术部 件”企业迅速发展，他们进一步向新加入的整车公司广泛供应已经成熟的关键部 件，部件厂扩大业务的努力，客观上使轻型电动车在前四年积累的经验成果被 众多的民间企业迅速分享， “小投资办组装厂

43、就能快速赢利 ”变成事实而广为传 播。第二阶段的主要特征就是整车组装厂数量猛增，以无锡为例，最高峰时， 在一条街或一个镇会存在几百家各种品牌的 “电动车公司 ”，充分体现了中国经 济“投资自由化 ”的活力，客观上给人以 “混乱 ”的感觉。但事实上，这些小型的自 由竞争者的加入并没有伤害电动车产业的根本，相反的，完全竞争促进了市场 总量的迅速增长，整个产业被一大批中小企业的 “闯入”和广大消费者的 “跟进 ”给 激活了。在这个阶段，一些有恒心、有眼光的企业也迅速壮大，到 2003 年 底，已经涌现出一批产量超过 8 万辆的骨干企业，成为新的领导者。第三阶段是企业数量稳定和少数企业规模迅速扩大的阶

44、段。从 2004 年开 始，因为新兴的领导企业是经历了严酷的市场竞争后脱颖而出的，他们一般具 有较强的技术创新和市场创新能力，有良好的服务体系，有良好的配套体系， 为了获得牢固的市场地位，会发动局部的 “洗牌 ”来巩固自己的强势地位，相反 的，一大批处于弱势的企业则举步艰难被迫退出。优势企业市场份额逐步增 加，已经形成 5-10 家年产量在 20 万辆水平的重要企业，最终会发展出3 5家年销量突破 50-100 万辆的强势品牌企业。至此，中国轻型电动车行业的自由 竞争性 “洗牌”过程就基本完成了，将进入平稳的品牌竞争阶段。从上述的描述可以看出，在过去的近十年里，企业众多和竞争激烈并不意 味着轻

45、型电动车不是一个 “高新技术产品 ”，事实上，与许多 “阳春白雪 ”性的纯技 术产品不同，企业众多和竞争激烈，恰恰有力地推动了技术性产品的市场转 化，技术差异化战略成为优秀企业赢得消费者、扩大市场份额和获得竞争利润 的主要手段，立足于 “下里巴人 ”的高新技术是在市场竞争中有生命活力的高新 技术。二、轻型电动车的创新性进步和重要意义 总结轻型电动车技术进步中可能对发展微型汽车作出贡献的关键点，大致 有以下四个方面。<1）、储能技术水平取得明显进步1997 年，电动自行车刚刚面市，所采用的蓄电池的技术水平大约是：储能 水平30wh/kg，每千瓦时价格水平 1000元/kwh，衰退至70%的

46、深放电循环寿 命约 200 次； 2005 年，轻型电动车的电池储能水平已可以达到 40wh/kg ，比 1997年提高了 33%，每千瓦时价格则下降为476元/kwh，比97年降低了52.4% ，深放电循环寿命提高到 300 次水平，提高了 50%。显然，这项进步的意义十分重大。以前面所计算，符合微型电动汽车技术 要求的电池组的总容量大约为 8-10kwh,重量需要控制在200公斤之内，如果以 1997 年的水平衡量，这组电池的成本将达到 8000-10000 元，重量将达到 266330 公斤，其 “使用费用 ”和技术性能是产业化的重大壁垒。相反的，如果以 2005 年底的水平衡量，壁垒被消除了，电池的计算成本可下降为 3808-4760