四大基础部件在纯电动汽车上的结构布局

综合运用汽车、电机和控制三大基础理论，本文提出基于四大基础部件的电动汽车最佳结构。汽车业应联合电机、电控和电子等行业，共同协作潜心于核心技术及其基础研究，制定最佳结构的各零部件标准化。

未来电动汽车新产业链的变化和对其要求

从传统汽车向电动汽车的转变，如同普通机床向数控机床的演变，其结构的机械与电气所占复杂系数比例将发生根本变化。未来电动汽车也需充分利用快速响应性的电子、电机等元器件来取代大量响应滞后、庞大而笨重的机械、液压装置，使结构发生脱胎换骨的变化。而且电气产品价格逐年下降的趋势也恰与机械相反。所以未来电动汽车的最佳结构应当采用能充分发挥电子、电机各种技术优势的四大基础部件。这有利于利用标准化、成组技术优化工艺以实施专业化流水线生产，并提高整个供应链的精益优化程度。掌握该四大核心部件的关键技术是提升未来汽车业竞争力的基本前提。电动汽车是我国汽车业赶超世界先进的绝好机遇，我国应借助新技术发展和企业成本优势，改变过去用市场换技术的发展方式，利用汽车龙头产业来带动整个国民经济腾飞。

如目前我国电动自行车就已成为全球最大的出口国，其原因值得借鉴。据“深圳第25届世界电动车大会暨展览会”报道，此次涌现出较多低速微型电动车，在没享受到国家优惠政策，甚至在相关政策节节限制下，该低速电动车的顽强生命力让世人吃惊，充分证明了市场需求。被以为是实现赶超世界“弯道超车”的独特有效途径。目前，欧美国家已为低速电动车立法，在欧洲也有国家为低速车型专门划分了行驶车道。可庆的是：即将出台《新能源汽车产业发展规划》的意见征询稿中也提到“要建立和完善小型低速纯电动汽车标准法规体系”。说明国家已切实体验到：纯电动微轿车即有适合我国家庭小型化的市场优势，又可打开纯电动汽车能量不富裕的瓶颈口。对纯电动汽车车速和续驶里程两项指标，按现有技术，它与电机功率和蓄电池容量确是一对矛盾。两项指标提高必增加车载自重和成本，且车载自重增加也使动力性能大打折扣，引起相应的恶性循环。而所提出的由四大基础部件组成电动汽车最佳结构的优点之一是简化结构而减轻车重，相对动力性起到相应的良性循环。所以该两项指标的提升也应遵循技术与市场经济须互为促进的规律。回顾当初发动机技术还不成熟时，其车速也均较低。反过来目前要人们再来接受较低车速确有难度，但在城市区域现可行驶的实际车速也只能是60km/h。即按实际可能行驶路况，对车速和续驶里程相对电机功率和蓄电池容量的匹配应有最佳选择，且恰如其分的匹配对节能起到更直接的效果。

随着新能源汽车及相关技术的发展，其产业的结构链也将发生重大变化。如由四大基础部件构成的电动汽车。所需新增的上游产业有电池、电机、电子（集成芯片）、传感测量、电气控制等科研企业，要求紧随其需要与之配合，就能得到相应同步发展；而钢铁、部分机械（包括发动机、齿轮箱、万向节等机械传动件以及为发动机配套的各类辅助装置）等产业将会受到冲击或需作相应调整。对下游产业更要求充电或换电的配套设施、配有刷卡自助充电设施的停车场、相应的售后服务和交通管理等均需紧随其后而得到相应发展；而传统汽车维修服务、石油及其加油站等产业将会受到冲击或需相应调整。对于上下游产业链中将受影响的部门，可能会因其利益而进行阻挠，而有眼光的决策者就能及时调整来适应市场变化。作为与多个行业关联度极大的机电一体化新兴产物，为确保其有效顺利推广应用，电动汽车从研发生产到销售使用，每个环节都需要新产业链的上下游企业密切配合。因此，新型汽车产业链的上下游企业也需尽快得到合理的重新组合。

对产业链的上游企业不仅是日后正常的配套提供，更须在研发、试制及改进的初期予以紧密配合。为此首先需选择合适的科研企业建立完善的协作机制，就四大基础部件研发特别需要电机、电子（集成芯片）、微机控制和传感测量等多家密切配合，各家也要求汽车厂家及时提供并经共同研讨，确定合理可行的具体技术方案、结构原理、控制要求以及各相关规格参数等。为全面提高电动汽车性价比，各大部件还需由专业厂以流水线方式加工、装配来生产，再由整车厂经流水线将各部件与底盘、车身、内饰等装配而成。为此需通过联合协作研发建立完备而永固的友好合作关系，为确保新产业链各相关企业从联合攻关研制到长期协作均能高效有序进行，还须制定切实可行、合理有效的长期合作协议，做到分工有序、各展己长、同心协力、资源共享、有赏转让、共享成果，并避免重复研究、重复引进。通过联协攻关即可极大地加快研制步伐，使各项工作有计划地同步展开、有序衔接、连续进行。也可充分利用各协作单位现有科技力量和设备，以相对较小投入来获得极高地效益。通过联合协作研发在加快电动汽车普及商品化的同时，即使各相关产业长期共享电动汽车产业链的大蛋糕，也能尽快掌握电动汽车最佳结构的核心技术。

对于产业链的下游企业要求及时做好售后服务及充换电配套设施等对其推广应用至关重要。对此，除了利用现有传统汽车维修站进行相应的技术配套改进外，更需为解决纯电动汽车最棘手的续驶里程问题，通过分析研究制定出一套合理有效的综合性解决措施。根据蓄电池可用快、中、慢三种充电以及整体更换电池的方法。快速充电影响其寿命不宜频繁采用，中、慢速充电不适在现有加油站实施，而最适宜在加油站普及推广的应是快速换电法。为此对我国销量最大的私家车采用电动汽车提出了综合性解决方案：①采用上述四大基础部件以优化其结构和尽可能采用轻型优质材料等措施来极大减轻车载自重。②结合交通问题和我国家庭小型化特点提出节源环保型三人座电动微轿车作为普及型私家车，来进一步减小载荷引起的滚动阻力和随车宽减小的迎风阻力。③通过优选电机类型和结构来充分发挥电机驱动应有优势，利用电机较高的短时过载能力来满足上坡和加速两种较大短时阻力。④按市区实际可行驶车速合理确定指标等方面来减小电机功率以减轻车重，也使车载自重与动力性起到良性循环。⑤利用电机快速响应性等优势通过四轮驱动与四轮转向及降低汽车质心高度来确保（因车辆尺寸和重量减小）汽车具有更好的操控性、安全性和稳定性。⑥采用少装蓄电池即能轻载快跑还便于快速更换。通过综合运用上述技术措施，使电动微轿车采用三块约体积为400mm×300mm×70mm（如同厚坐垫）、质量为18kg的锂电池，由专用器具更换，2min就可完成，在现有加油站只需少量投资设施就可配套服务，还能对所换下的电池及时维护以延长寿命，和尽可能采用谷时充电。即确保续驶里程，还可极大降低汽车售价和运行费用。同时在住宅、单位及有关公共场所的停车场配以谷时自控和刷卡自助两种充电设施，对此可采用与房产商、住宅物管委及单位进行联营销售，通过买房送车等优惠方式来扩大销路的同时，在其所在地车库设置上述充电设施，及售后维护服务站，以全面解决对新能源汽车购车者的后顾之忧。为扩大其应用可增设电动微轿车自助租用服务，凭具有数年无相关违章驾驶记录的驾照和身份证，预交相应保证金办理其自动租用信用卡，利用低廉的车价和比加油还快的蓄电池更换法就更便于实施，用户最终按所驶里程数缴纳租金，租用点主要设置在火车站、飞机场等地，该车须配有GPS导航系统，使外地游客也能方便地自驾游，为各种远途出行的换乘带来极大方便，即推广了电动汽车应用，也有利于资源共享和发展相应的服务产业。

专业化精益生产对各大部件的基础研究及标准化要求

随着科技进步和人类生活品质不断改善，消费者价值观念变化很快，消费需求也朝着多样化、多品种发展。从而引起产品寿命周期相应缩短，为适应市场需求变化，必将使多品种、中小批量、个性化生产成为制造业生产方式的主流。如何使最终产品即能以多样化、多品种来满足市场需求，又能使各零部件实现标准化、专业化的大批量流水高效生产，以极大地提高产品的性价比。为此，就要求其产业链的每一环节具有高度的专业化分工，各零部件均以专业化精益生产方式加工制作，随着数字化应用技术发展，汽车生产管理也应朝着模块化、集约化和标准化模式发展，由此带来的生产模式变革使汽车的生产结构趋向于如同组装PC机、手机，即按用户多样化需求合理选配各大部件进行相对较简单的拼装调试。这也将有利于企业分散风险，提高效益，促进企业顺利成长，如此相关行业间的联合协作、产业链的专业化与合理配套显得极其重要。

针对未来电动汽车即要满足用户多样化需求，又要达到专业化精益生产条件的这种最佳运行模式。为此前述由四大基础部件组成的电动汽车最佳结构就能符合该模式的运行，即电动汽车可按要求选配具有多种规格或功能要求的四大基础部件，再选择不同的车身、底盘与各种内饰就能组合成千变万化的车型，而多规格的各大部件又可按系列化产品流水加工生产。但要达到完善该专业化精益生产方式，目前还需要进一步加强对各大部件的基础性研究及其标准化的制定。改变以往我国汽车新产品仅由所谓“全能”的主机厂开发研制，汽车零部件企业存在重生产、轻开发弊端，使我国传统汽车及其零部件的关键技术几乎全被外资企业所垄断。而对于目前几乎还处于同一起跑线的电动汽车，欲抓住时机赶超领先，汽车业就更须联合电机、电子、电控等相关产业协作研发，以形成集群效应，电动汽车及其零部件产业须“潜心修炼”其核心技术和基础研究，并以适度超前发展。现结合所述四大基础部件中两个具体实例对专业化协作等相关问题进行说明。

以含多功能轮毂电机的车轮为例，它相当于传统汽车的引擎或数控机床的伺服系统，就数控机床加工效益和精度主要取决于数控伺服机构。根据各类汽车的动力要求电机功率需有多种规格，而电机又可按直流、交流、永磁无刷、变磁阻等多种原理运行，但究竟哪种方式最适合多变行驶工况的汽车要求，除了利用理论分析进行推测研究，最终更要求以实践来证实。更具体切实地讲，电机的定、转子各相关尺寸等的配合；电机绕组的线径、匝数以及驱动控制方式等对电机运行的实际功效均起着重要作用。所以对各大基础部件组成的零部件在制定标准化前，更需要大量行之有效的基础性研究以及对零部件的具体试制，通过实际运行测试来比较鉴定，以实践来最终确定电机类型、最佳结构及所需的几种规格。扎实地做好诸类基础性工作才能真正掌握其核心技术。有了诸类核心技术的积累，电动汽车的推广才能有效实施。所以真正务实的各级执政部门、行业协会、科研企业更应抓好其基础性研究和标准化制定，由电机、电子、电控、传感测量等相关产业配合汽车业共同开发协作，将有限的科研经费用在刀刃上。仅由汽车业独立研发的电动汽车不仅难以满足广大民众要求，也花费大量经费而仍未能真正掌握其核心技术，并延误其赶超时机。

又如数字化整车控制系统即类同于数控机床的数控系统，须由电气控制专业化部门研发制作。同一类数控系统可用于控制车、铣、镗、磨、钻等各种机床，机床厂仅作为数控系统与机床配套使用的二级用户，无需深入掌握系统内部技术，只需按用户手册，根据所控制机床的功能、控制轴数等选定相应插件板等配件，并按机床加工工艺及具体控制步骤流程编写满足机床特定要求的宏指令程序。与其类似，电动汽车数字化整车控制系统也可采用嵌入式IPC工业控制计算机。由一块通用主板来满足电动汽车常规所需的各项控制要求，而其他各种不同的特定功能可通过增加相应插件板或编制相应宏程序软件来实现。

而对于研制数字化整车控制系统的电控专业化部门只需要掌握电动汽车各项功能的大致要求，具体参数设定等均由整车厂家在联机调试与实际路况试运行中针对具体车型来确定。如此电控专业厂即可充分利用本行业熟知的电子元器件及制作工艺等，优选各种集成芯片、传感测量等元器件，以标准模块化设计制造为众多整车厂配套，从而即可按大批量流水作业，也能确保系统可靠性和达到高性价比要求。对此可以想象现有汽车厂家以单挑一方式研发，不仅成本居高不下，特别是系统可靠性也值得质疑，而存在有关车辆安全运行的可靠性又如何能投入实际应用。

结语

综上所述，未来节能环保的机电一体化电动汽车需要机械、电池、电机、电控、电子以及传感测量等众多行业的紧密配合协作，突破行业间封闭固守的产业化瓶颈，充分利用各行业的高新技术才能共同培育出新兴的领先产业，以形成电动汽车新产业链的最佳运行模式。由于未来电动汽车是具有产业链长、市场规模大、持续期长、带动能力强，并有引领未来先导性的战略性新兴产业。为此，各相关部门及行业协会在这重大技术变革的关键时机，更应充分做好各行业间的有效协调，抓住全球产业革命的历史机遇，使电动汽车产业转型升级成我国拥有诸多核心技术的新一轮产业革命催生的新兴产业，尽早抢占科技制高点以应对日趋激烈的全球竞争，以此提高国家的综合实力。 （续完）