从技术到应用,解读低速电动车超乎想象的进化之路
从技术到应用,解读低速电动车超乎想象的进化之路【特约研究员 冰封之城】在中国,电动车冰火两重天的局面正在持续:一方面高速电动汽车风风火火奔向更远更快更强,政策频出、各地新项目热火朝
将新能源汽车强行分为“高速”、“低速”两种形态,这种从技术指标上的划分是否合理?低速电动车在城市交通及短途交通等应用场景下优势在哪里?低速电动车只是处于初级阶段,其发展的最终形态到底是怎样的?还有多少的进化空间和可能性?本期周报将尝试做一个分析。
一、按速度划分新能源汽车的合理性产品是指能够供给市场,被人们使用和消费,并能满足人们某种需求的任何东西,包括有形的物品、无形的服务、组织、观念或它们的组合。消费者购买的是产品的实体以及产品的核心利益(即向消费者提供的基本效用和利益)。
“速度”作为电动汽车产品的一项技术指标,只是消费者采购产品时期望的一系列属性和条件之一。从这个角度讲,按照“速度”划分产品不是一种市场观点,而按照消费者期望得到的效用来划分,显然更为合理。或者可以认为:“凡是被消费者,只按照低速场景来使用,或只发挥了低速属性效应的电动汽车产品,都应该被称为低速电动车”。
在当前的市场上,时常有高速电动车“冒充”低速车的情况发生,如果继续用产品的技术属性代替消费属性,这种现象只会越来越多。
二、低速电动车在城市及短途交通应用中的优势在城市交通和短途交通应用中,小型低速电动车显然有更多的优势,并能有效解决很多现实的问题。每一种产品都有他在特定场景中的优势,看完下表,也许会得出这样的结论:“应当限制高速车在高速公路以下的场景中的应用,因为太快、太大、效率太低、经济性性太差。”
城市应用场景中各类车型属性对比表
道路限速
国内现状
《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第四十五条:在没有限速标志、标线的道路上,机动车不得超过下列最高行驶速度:(一)没有道路中心线的道路,城市道路为每小时30公里,公路为每小时40公里;(二)同方向只有1条机动车道的道路,城市道路为每小时50公里,公路为每小时70公里。
高德地图在2016年度中国主要城市交通分析报告中指出,目前国内道路平均车速最高的城市为鄂尔多斯,也仅仅达到32.3Km/h。多数一二线城市的道路平均车速在25Km/h左右。
传统燃油车
长期低速行驶、怠速状态,燃烧不充分。
高速电动车
电机不在最高效率区间运行。
低速电动车
在满足城市道路速度情况下,对能源的消耗最经济。
目标里程
国内现状
北京市交通委第五次城市交通综合调查结果显示:工作日每辆车平均要跑41.5公里;
传统燃油车
加注一次燃油,可行驶里程在500km以上
高速电动车
装着能跑300km的电池包,日常平均不到45km里程,不经济
低速电动车
100km可满足日常短途通勤应用,且经济性最高
空间占用
国内现状
城市道路拥挤和停车难问题日益突出。在道路资源不变的情况下,减小体积、增加流量,显然是有效方法。
传统燃油车
通常车库按小轿车车位占地要求为:净宽不小于2.4米、净深不小于5.3米,约12个平方
高速电动车
低速电动车
一个停车位可以停放2-3辆。
经济性
国内现状
一般汽车大多内设4个座位,但大部分时间只有2个人使用,其他座位的利用率不到20%,这个意味着大量的能源成本浪费。
传统燃油车
一辆燃油车车重约等于20倍人的体重
高速电动车
帝豪EV装45度电池,90k电机
低速电动车
一台帝豪EV的电池、电机材料,可以造8台低速车
显然在未来城市交通工具中,低速电动车因其小型化、轻量化、占据空间更小、耗能更低,完全能够满足城市安全便利性,有效地实现个人交通所需的要求。虽然现在的低速电动车还是一个极简功能化的产品,但随着电气化控制与无线互联等新技术的发展,必将使之进化到一个全新的状态。
三、国外低速电动车的进化方向 1.功能集成更方便电动汽车没有发动机和变速器的装置,电池组件及动力总成等会被集成设计成一块底板或是其他形状,可以根据车辆风格和性能的要求把它们设计在最佳位置。大家非常熟悉的特斯拉,正是如此。
宝马i3,则更近一步,将全车功能集成划分为“Life”和“Drive”两个独立的模块成,“Life”代表乘员舱部分,采用超轻量化并且高强度的CFRP碳纤维复合材料构成,而“Drive”则将悬架、蓄电池组、驱动系统和碰撞防护结构纳入整个模块中。
通用发布的AUTONOMY,更是将这一概念推到极致,它将所有部件安装在一块“滑板”内,在这块“滑板”之上任何的车体外形设计都是被允许的。
低速电动车因车型小,功能件的功率、容量、尺寸等更小,反而更适应这样一种技术平台。美国的Trexa公司,发布了一款开放性电动车底盘“Trexa EV”概念。主体由钢和铝合金构成,轴距有1.625m,2.032m,2.438m三种,正是一个低速车尺寸的平台。
日本TGMY公司也发布了一款超小型纯电动汽车底盘,该平台尺寸为长2480×宽1290×高1230mm,可以提供给整车厂商,由各厂商在上面安装车身。
对生产者而言,类似模块化的设计有利于降低成本,提高生产率;对消费者而言,只需花很少的钱便可以对整车外壳进行更换,如同换了一部新车;对驾驶乐趣而言,通过调低推力系统在底盘车架内部的高度,驾驶者可以享受到重心较低的跑车感受,却同时拥有SUV的宽阔视野。
2.更适合轮毂电机应用落地轮毂电机驱动系统可以灵活地布置于车轮中,直接驱动轮毂旋转。与内燃机、单电机等传统集中驱动方式相比,其在动力配置、传动结构 、操控性能、能源利用等方面的技术优势和特点极为明显。
但是轮毂电机尚存在高速下失稳、非簧质量大,高密封环境下的散热难、制动集成问题、能量管理待优化等诸多问题,使得其在高速电动车领域的规模化应用受到了一定的限制。而低速电动车功率小,一般来说3~4kw 比较常见,那么非簧质量大、高速失稳等大功率、高速度工况下遇到的问题,在低速车上就不存在了。因此,轮毂电机最适合在低速电动车平台上应用落地,而这一技术的应用,也会给产品形态带来新的变化。
比如,若对轮毂电机驱动的车辆进一步导入四轮转向技术(4WS),即可减小其转向半径,进而实现零半径转向。日本恩梯恩公司在2011年制造了一款Q’mo原型电动概念车,四个车轮均装有轮毂电机,巡航速度在60公里/时,可以以自身为圆心自转,也可以像螃蟹一样横向移动。
3.线控技术操作更智能由于动力控制由硬连接改为软连接,能通过电子控制器,实现各轮毂从零到最大速度之间的无级变速和轮毂间的差速要求。因此可以通过线控系统,独立操作每个车轮,实现良好的全向转向、稳定移动和牵引控制。
采用线传操控技术之后,油门、刹车踏板都可以取消,所有操纵系统都可以集中在底盘,底盘与车身之间只是接口连接,将车厢内驾车者的操纵信息传送至底盘内的操纵系统。
在这样的变化下,车门幵启方向不再局限为两侧,可以实现从汽车四周出入,例如采用前后方向作为乘客的上下车和取物方向,能够大大降低停车需要的空间,提高停车场的利用率,也能提高安全性。尤其对于行动不便的老人,这样的上下车方式更加方便。比如,日产开发的一款Pivo 2概念车,就包含了这个理念。
4.城市应用效率更高无论从 还是经济的角度,微型化都是未来汽车的趋势之一。传统汽车大多内设4个座位,但大部分时间汽车只有2个人使用,其他座位的利用率不到20%,这就意味着大量的能源成本。低速电动车因其更小的车型、更灵活的座椅排布方式,更能适应未来高效率利用的需求。
无线互联技术通过在车体内部外部以及道路、桥梁、收费站、停车场等各种交通基础设施上安装感应器,实现车与车、车与道路之间的无线互联。该技术能让不同的车沿着同样的路线向相同的目的地行驶。预想当乘坐少于2人时,可以只出动1辆车,需要乘坐2人以上时,通过无线互联,2辆微型车之间隔着很小的距离前后或者并列行驶,这样能够满足多种乘坐需求,既减少了能源消耗,又增加了原本有限的续航里程,而且可以实现更多更灵活地停车方式。
德国人工智能研究中心(DFKI)所属的不莱梅机器人创新中心研发的螃蟹车就是这种思路研究的结果。这款迷你电动汽车EO Smart 2,尺寸只有2500mmX1570mm,仅有一排座位,重量750公斤,时速也只有65公里/小时,完全就是低速电动车的标准配置版本。
在这款车的设计预想之中,EO Smart 2可以智能连接,形成编组,如果遇到特殊路况,能组成一部卡车或一部家用MPV来使用。
EO Smart 2是德国面向未来城市交通而规划的概念,从技术指标上讲,是一款不折不扣的“低速电动车”,但相信没有人去质疑其技术含量。
因此从应用场景上讲,低速电动车有非常大的优势,从技术方向上看,也有很大的升级进化空间,如果仅因为现阶段的产品形态低,就否决其发展,无疑堵上了一条极可能发展成功的路线。
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