技術(shù)

電動車:與世界同步發(fā)展

ainet.cn   2009年02月23日

純電動車以蓄電池為能源系統(tǒng),不依賴石油,在行駛中達到零排放,但一次充電行駛里程不足夠長,需要充電設(shè)施;混合動力電動車以蓄電池和發(fā)動機為能源系統(tǒng),行駛里程長,可以不用公共充電站,但仍依賴石油,行駛中仍有較少廢氣排放,且同一輛汽車要安裝兩套動力系統(tǒng),加大了車身的重量,也增加了整體工藝、控制等方面的要求;燃料電池車,以燃料電池為能源系統(tǒng),不依賴石油,行駛里程長,無廢氣排放(如以氫氣為燃料排放物為水)或超低排放(如以甲醇為燃料排放物為二氧化碳),但成本高,仍在開發(fā)中,技術(shù)也還沒有完全過關(guān)。目前,電動車有純電池驅(qū)動電動車(BEV,簡稱純電動車)、混合動力電動車(HEV)和燃料電池車(FCV)三種類型。

 

目前以上三種類型的電動車中純電動車的技術(shù)相對最為成熟并已開始在很多領(lǐng)域小規(guī)模地使用或示范使用,但還存在初始成本高和行駛里程不理想的問題,其中主要原因是電池問題。有人認(rèn)為推廣電動車要等到新型電池有突破、解決行駛里程問題之后,而筆者的理解是:利用現(xiàn)有電動車的技術(shù),在其所能及的領(lǐng)域代替燃油汽車盡快推廣使用,就可以盡早在解決汽車排放物帶來的空氣污染等問題方面發(fā)揮作用。

 

揚長避短,滿足使用者的多元化交通需求

 

不同的使用者,或同一使用者在不同情況下對交通工具的需求是不同的:有需要長途的,也有需要中途、短途的;有需要快速的,也有需要中速、慢速的;有需要獨自出行的,也有可以與他人結(jié)伴出行的對應(yīng)不同的出行距離、路線、速度、路況、出行人數(shù)等交通需求,出行使用的交通工具也應(yīng)該是多元化的。面對多元化的交通工具需求,我們可以根據(jù)電動車現(xiàn)有技術(shù)的特點,有選擇性地將其應(yīng)用在能發(fā)揮它優(yōu)勢、滿足使用者需求的交通工具上。

 

目前電動車行駛速度和行駛里程都不能與燃油汽車相比,還不能滿足使用者遠程、快速的交通要求,但相當(dāng)多情況下的出行需求是不要求快速和遠距離的,中速、短途的交通工具就可以勝任。電動車的特點使它適合作為理想的小型、中速和短途的日常交通工具,可以廣泛應(yīng)用于社區(qū)、校園、場區(qū)等地,滿足使用者客運、貨運、巡邏及其他交通需求。而且電動車結(jié)構(gòu)比燃油汽車簡單,除了定期要更換蓄電池外,主要部件基本免維修,日常使用更加方便。

 

在電動車大范圍使用之前,為其建立廣泛分布的充電系統(tǒng)是很昂貴且困難的,而滿足短途出行需求的電動交通工具可以避免中途充電站的設(shè)立;出行距離較長但運行線路固定的電動車有建立集中的中途充電站、解決中途充電問題的優(yōu)勢和可能。因此,除上述各種小型的短途交通工具,公交車也是電動車的一個發(fā)展方向,現(xiàn)在電動公交車也已有量產(chǎn)并在我國部分城市正式運行。

 

造型靈活的電動車設(shè)計

 

實現(xiàn)交通工具造型設(shè)計的突破

 

好的產(chǎn)品要根據(jù)其具體的使用者、使用條件、使用技術(shù)和使用方式進行設(shè)計,任一條件的變化都可能影響產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)果。不僅多元化的交通需求引發(fā)多元化的交通工具設(shè)計,不同的動力源系統(tǒng)的采用也能帶來交通工具形態(tài)的改變。

 

燃油汽車的能量是通過剛性的聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的,而電動車的能量基本是通過電線傳輸?shù)?。電線是柔性的,因此車內(nèi)部件的放置相對具有很大靈活性,這給車的造型設(shè)計以較少的限制,使得電動車的造型可以根據(jù)自身部件特點設(shè)計而與燃油汽車有很大的差異,并可以根據(jù)不同需求產(chǎn)生不同的電動車造型。

 

目前處于技術(shù)研發(fā)甚至示范運行的電動車,外形多是和傳統(tǒng)的燃油汽車的造型相似或是相同,其原因筆者歸納如下:1、電動車和燃油汽車一樣需要在外形設(shè)計時考慮符合空氣動力學(xué)以減小行進阻力;2、試驗性電動車為節(jié)約成本,在現(xiàn)有燃油汽車基礎(chǔ)上進行改裝試驗;3、認(rèn)為現(xiàn)在燃油汽車的形象特點是人們已普遍認(rèn)同的機動車形象,試圖通過采用接近現(xiàn)有燃油汽車的車型來增加人們對電動車的認(rèn)同感;4、設(shè)計師頭腦中已對機動車造型形成思維定勢,將新的交通工具造型仍自我束縛在現(xiàn)有燃油汽車形態(tài)上。

 

交通工具的發(fā)展歷程中,有這樣一段和設(shè)計有關(guān)的史實:英國早期電車及軌道的建造者是制造馬車出身,所以在電車及軌道寬度上沿襲了自羅馬時期就開始使用的馬車寬度尺寸——拉車的兩匹馬屁股寬度之和。這個尺寸后又被從英國電車照搬到英國鐵路上,再從英國鐵路照搬到美國鐵路,形成了這些為人使用的現(xiàn)代交通工具的設(shè)計依據(jù)不是人的尺寸而是兩千多年前馬匹尺寸的不合理現(xiàn)狀。這個事情我們現(xiàn)在看起來很好笑,而現(xiàn)在盲目照搬照抄燃油汽車造型的電動車設(shè)計,未嘗不是在重蹈英國電車和鐵路設(shè)計的覆轍。

 

設(shè)計的相關(guān)因素變化了,設(shè)計的結(jié)果要隨之改變。如果電動車設(shè)計和制造都能擺脫傳統(tǒng)汽車設(shè)計的束縛,重新開始進行全新設(shè)計,電動車的優(yōu)勢能得到更充分的發(fā)揮,使用者的體驗也可能隨之有新的感受,如車身和底盤分開制造,在底盤不變的情況下根據(jù)使用者的喜好更換不同類型的車身,使交通工具個性化等等。

 

引導(dǎo)交通方式的變革

 

交通工具作為人的代步工具,最主要功能應(yīng)是提供給使用者以便捷的出行方式,而現(xiàn)在汽車(尤其是轎車)過度地被賦予象征功能,是否擁有私家車、擁有什么樣的私家車,都成為使用者財富、身份的象征。我國人口眾多,大城市人口密度高,機動車不斷增多導(dǎo)致道路擁擠不堪、車速緩慢,但人們(在經(jīng)濟能力允許的前提下)還是將轎車作為出門交通工具的首選,認(rèn)為轎車是最方便和最體面的交通工具。選擇什么樣的交通工具更合適,不僅要考慮個人需求更應(yīng)從全局出發(fā)、統(tǒng)籌規(guī)劃。

 

電動車高度電子化的特性使其比傳統(tǒng)汽車更易受計算機控制,車輛的管理因此可以更智能化和系統(tǒng)化。我們可以考慮新的交通方式和生活方式——車輛租賃系統(tǒng):將屬于租賃系統(tǒng)的汽車配備在地鐵站等特定地段,供大家共同租賃用于短距離移動,從而抑制汽車對環(huán)境的負(fù)荷,方便人們的生活。如設(shè)有模塊化的配套設(shè)施與自動計費裝置的新型租賃式單人公共交通服務(wù)系統(tǒng)”概念設(shè)計,通過提供電力驅(qū)動的單人交通工具,以解決公交車站、地鐵站和出發(fā)地或目的地之間的交通問題,實現(xiàn)公共交通的延展。

 

設(shè)計師可以通過設(shè)計引導(dǎo)使用者減少對“車型”的關(guān)注而更專注于“便捷的出行方式”本身,或者通過譬如更換車殼等方式對私人使用期間的租賃交通工具進行個性化處理;具有先進通信技術(shù)的車輛租賃系統(tǒng)可以對車輛整體資源進行有效管理和配置,從而降低汽車對環(huán)境的負(fù)荷。想通過電動車解決環(huán)保問題,就要從設(shè)計產(chǎn)品的層面上升到設(shè)計交通方式乃至生活方式的更高層面。設(shè)計時人們往往容易關(guān)注器物本身而忽略產(chǎn)生器物的原因和決定器物的內(nèi)在觀念。電動車的設(shè)計表面上看是交通工具的設(shè)計,其實是出行方式的設(shè)計和人們對出行工具的觀念體現(xiàn)。因此,了解現(xiàn)有出行方式的種類和存在的問題是首要任務(wù)。只有這樣才能全局性地解決交通問題,實現(xiàn)資源的有效利用和整合,從而真正地保護我們的環(huán)境。

 

我國原有汽車工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱,很難達到國外內(nèi)燃機成熟的系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)和工藝,國內(nèi)汽車企業(yè)大都直接購買外國的中、高端傳統(tǒng)技術(shù),設(shè)計上很少有自主開發(fā)的車型。目前針對中國市場的汽車設(shè)計主要有三種形式:一是根據(jù)中國消費者的審美和喜好進行國外原形車的改型設(shè)計,如韓國起亞的Accent改型為千里馬;二是將國外原形的兩廂車加一個尾部,以三廂車的形式吸引中國消費者,如富康到愛麗舍的轉(zhuǎn)變;三是請國外著名設(shè)計公司專門為中國設(shè)計,如賓法(Pininfarina)為哈飛設(shè)計的路波(Lopo)兩廂和賽豹三廂。即便是中國自己生產(chǎn)的汽車,也大都借鑒外國已有的造型,總是被動地“跟在人家后面跑”。

 

目前在電動汽車這一領(lǐng)域,我國與國外處于相近的起跑線,技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化的差距比較小;同時我國具有巨大、多元化的潛在市場,工業(yè)基礎(chǔ)比較完備,具備發(fā)展電動車的有利條件。因此,我們應(yīng)該給自己一個暫新的起點,做中國自己的汽車設(shè)計。從創(chuàng)建合理交通方式的角度出發(fā),拋開固有觀念的束縛,根據(jù)我們自己的國情來設(shè)計,是設(shè)計創(chuàng)新的根本所在。如前面提到的“新型租賃式單人公共交通服務(wù)系統(tǒng)”的概念設(shè)計,轉(zhuǎn)變了人們對私人交通工具個人占有的傳統(tǒng)觀念,而新的使用方式又賦予了產(chǎn)品新的外觀造型。作為未來主要的交通工具之一,電動車,將是減少出行困擾、享受出行樂趣的個性化方式的體現(xiàn)。

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