电动汽车可行性（二）市场进程是技术成长的根本动力
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***，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，*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，需要**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%，*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*大输出功率大约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*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2001-2005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**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工程，自行车的电动化和摩托车被轻型电动车取
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**，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。
**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**市场启动，从2003年到
2005年，较大功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
*主要的特点就是建议受到控制设计的*高时速（在*高电压时）一般小于35km/h，大多数可以称为“
电动自行车”的产品则*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），正是由于这个原因，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，部分消费者希望适当提高*高时速，*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**的前提下，尽*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**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**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**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，但由于其宽度将略宽于人
体肩宽，交通管理部门能否允许其上路会是一个关键问题。**在骑两轮车时的*大展开宽度是手臂弯
曲突出部的宽度，大约0.7-0.8m，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，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：**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*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；**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，*大速度80km/h，可以行驶于城市的主要道路（非高速公路）。
显然，**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，*初的*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，其配置的电池容量尚不能过大，因此，
从*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
，**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，则总回收价格为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则可以控制在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120kg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=180
×0.75=135W，估算人体实际的迎风面积为S=0.4×1.5=0.6m2，设风阻系数K=0.6，则风阻功率为：N=
（f1）=S·K·ρ·V3=×0.6×0.6×1.26×5.563=39W≈40W。其中ρ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 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：75×1000÷120=625W，当速度上升为50km/h时，摩擦功耗也上升为：6525×50÷20=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·K·ρ·V3=0.5*2*0.3*1.26*13.9*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，*高时速与设计功率有很大的关联，是*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：8×0.9÷
（2.5）×50=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：8×0.9÷（1.7）×40=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；*高输出功率可取匀速工作功率的8倍，*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，*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/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**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**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**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**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动车产业发展的历程中经历了明显的三个阶段。**个阶
段是萌芽状态的1996—1999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
门允许其试验上路，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。由于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**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。例如，某**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���相当于一个超小型家庭工厂。
**个阶段是企业数量快速上升的阶段。从2000年开始，通过**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，“小投资办组装厂就能快速赢利”变成事实而广为传播。**阶段的主要特征就是整车组装厂数量
猛增，以无锡为例，*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***。
第三阶段是企业数量稳定和少数企业规模迅速扩大的阶段。从2004年开始，由于新兴的领导企业是
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**和市场**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“**”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，*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“**”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**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**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266-330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元，扣除人工成本下降的因素
，达到3600-4000元是现实的，同样的，电池的计算重量大约为200-250公斤，稍加努力就可以达成200公
斤以内的控制目标。因此，我们可以乐观地估计，我国的电动车产业在“轻型”的轨道上再发展2-3年，
特别是凭借“建设新农村”的强劲东风，产品质量和性能将大规模地接受农村消费者高强度的使用考验
，届时，我们的蓄电池工业就完全有技术能力去接受“微型电动汽车”的重大挑战了。
（2）、驱动技术进步为BLDC进入微型电动汽车奠定基础
电机和电控系统是电动汽车的核心技术。目前国内外主要的有四大类，分别是直流电机电控系统、
高效感应系统、永磁同步电机系统和无关磁阻电机系统。四种系统各有优缺点，但从控制特性、体积、
效率等方面衡量，属于永磁同步电机系统的直流无刷电机（BLDC）被认为是电动汽车*具有竞争力的驱
动电机之一，在国外，BLDC技术发展由于永磁开发成本高和尚未解决高速性功率区的效率问题而长期举
足不前，在我国，由于轻型电动车的快速产业化，极大地刺激了BLDC的发展，客观上为微型电动汽车的
发展奠定了重要的技术基础。从2003年开始，BLDC成为轻型电动车的主流电机，设计结构、材料性能和
成本特性不断优化，稳居世界****水平，现有的BLDC升级为电动微型汽车的驱动系统已无技术难度
。*有可能采用的方案是构成独立的电动车轮，制动系统和能量回收系统集成其中将大幅度地简化车辆
的结构，柔性的双轮独立驱动控制还可以实现小半径转弯驾驶，适当降低*高时速指标则顺利避开了
BLDC在高速条件下的缺点。
另外，值得一提的是近年来，轻型电动车BLDC的不断优化已顺利解决了起动噪声大，起步不平稳等
技术难题，起动和低速性能较好，采用BLDC的微型电动汽车的驾驶性能将是十分**的。
（3）、驱动控制技术和能量回收技术已经成熟。
我国轻型电动车的控制技术从一开始的专用集成电路技术已经发展到广泛应用CPU的大规模集成电路
阶段，功率电子器件的性能也十分良好，并在这个领域形成了十几家年产量达500万套的专业的制造企业
，有较强的研发能力，大批量制造低成本高性能的微型电动汽车BLDC控制系统的产业条件已经具备。
*值得一提的是，有较高技术难度的基于BLDC能量回收系统也已广泛应用，绿源于2004年完成该系
统的研制，2005年已将其大量应用于产品之中，经过一段时间技术摩合，该项技术已经成熟，移值于微
型电动汽车没有实质性难度。
（4）、电池管理系统和快速充电技术
在轻型电动车商业化发展的进程中，*重要的技术问题莫过于解决消费者对电池服役时间的抱怨了
。一大批企业就是因为没有解决好这个问题而遭到频频曝光，产品质量和服务信誉遭受重创而退出这个
领域。
显然，从普通的小功率的电动自行车到较大功率的轻型电动车，电池寿命和容量是一道“坎”，从
轻型电动车进一步发展到更大功率的微型电动汽车，电池的容量和使用寿命又将经历一次严峻的考验。
经过多年的市场磨练，我们在运用“系统方法”提升电池寿命方面积累了比较丰富的经验。例如，
建立“电池管理系统（BMS）”进行均衡充电和均衡放电；应用基于CPU的充电系统进行快速充电并注意
及时消除电池的盐化和避免失水，运用计算机技术对蓄电池进行修复性充电，等等。总之，这个领域的
各种技术方案已经在轻型电动车得到应用，提升到“微型电动汽车”时可以直接发挥作用。显然，这也
是轻型电动车的重大技术贡献。