定西旅游业:单座电动汽车 全碳化纤维打造绿色使者

节源环保的中国“国民车”也是走向世界的“国民车”
【摘要】在当今油价持续飙升，节约资源和保护环境已成基本国策的现实情势下，中国“国民车”应是节源环保型的电动汽车。根据我国的人均可用交通资源甚少，改善交通必须设法减小交通工具载人的人均占用交通资源“面积?时数”的理论，和我国城市家庭呈小型化结构的特点。提出了交通资源利用率可提高一倍多的3人座电动微轿车作为私家车的多种款式，以适应予各层次人群的需要。并从车辆动力学等技术领域提出了多项改进车辆结构的措施。特别是采用了兼有电动、发电回馈和电磁制动功能的轮毂式电机专利技术，来实现4WD前后四轮独立驱动，使电动微轿车结构大大简化，即提高了传动效率，又利于节能减噪，并得以全面提高电动微轿车的各项性能指标和性价比。电动微轿车的推出对节能减排、改善交通、提高国民生活品质、尽快减小贫富差别、增强国力等等都大有好处。文章还分析说明了电动微轿车的推广和技术成熟将为开发高科技、高性价比的节源环保型电动汽车奠定必要的技术基础，同时说明了发展电动汽车的重要性，并作为“国民车”努力走向世界, 促进未来能源的综合利用, 带动整个国民经济腾飞的可能性。强调了需中央政府统筹规划,各科研机构、制造业多家同心协力联合开发的必要性。
【关键词】国民车、交通资源、面积?时数、电动微轿车、轮毂式电机
当今汽车业界围绕着“国民车”这一话题正展开了较广泛的讨论。所谓国民车应是能圆国民（大众）汽车梦的车，即能让所有老百姓充分享受汽车工业的文明，这是论坛专家权威的共识。并且业界都努力将打造“国民车”作为了自己的责任和使命。那么究竟怎么样的车型才能真正成为中国“国民车”？这有许多不同看法和争议……但我想在当今油价持续飙升，节约资源和保护环境已成为基本国策的现实情势下。中国“国民车”必须是节源环保型应是无可非议的，也就是说电动汽车必是其一款式。并且按我国实情（城市人均交通资源严重缺乏）要使“国民车”得以普及，其问题不仅是要节约能源，更主要还须节约交通资源。本文也就为即能极大地节约交通资源，又能按电动汽车现有水平，并如何通过技术上的改进创新，使过去曾多次提出的电动微轿车成为一款高科技、高性价比的节源环保型国民车，且即可商品化生产供国民享用。
一、使私家车对交通资源的利用率提高一倍多以此来改善交通2 p0 \( \3 q) [' l. J
近几年来城市交通发生拥堵的主要原因是私家车急剧上升。通过分析[1][2]可知我国的人均可用交通资源甚少(与国外相比差十几倍)，所以要改善交通首先必须设法减小交通工具载人的人均占用交通资源的“面积?时数”。由于我国城市家庭均为2～3人呈小型化结构等因素，在现实中可看到，私家车在上下班高峰期所载人数几乎均为1～2人，即车载率总是相当低，这无疑是对紧缺交通资源极大的奢侈浪费。为解决这种车内空车外堵的不合理现象，我们曾多次提出把私家车改型为电动微轿车来提高交通资源利用率:! ?# J- @, W/ ]% h5 W1 M
按现有马路的车道宽一般均为3.5～3.75M，由于它是按公交车或卡车宽(2.5M)来设置的，即其侧向净宽为1～1.25M。而小轿车车宽为1.6～1.8M，设想把电动微轿车车宽定为0.8～1M，即可把原车道一分为二，即车道宽减小为1.75～1.87M，这样对微轿车来说还有0.75～1.07 M的侧向净宽。
该电动微轿车所载人数完全按我国家庭呈小型化结构的人数设置即为3人，按车辆人机工程学[3]中对座椅宽定为370～420mm，其推荐值为400mm(并且这还是以操作者着冬装的因素所考虑的），因此0.8～1M的车宽在后排安排仅供家人乘坐用的2人座位是可以的。而前排只容驾驶员一人座位，并且由于驾驶座位就在车前正中央，对车两边的瞭望视觉也一致，更便于把握方向和安全行驶，驾驶室也有足够的空间为各种配套设施布局。
该车的长宽尺寸都大大缩小了，其占地面积约为普通轿车的1/3，更主要是使交通资源的利用率提高1倍多。并且如此在城市市区内即可把私家车与公交车的车道完全分开，私家车只在宽为1.75～1.87M的车道（我们给它美其名为“节源型车道”）上跑，公交车也就自然有其专用车道了。这样即为全力提高公交运行效率和服务水平提供了基本保证，并通过我们在文章[4][5]中对公交服务和设施的八条改进建议等措施，即可提高公交车的准点率、舒适性等服务指标，从而促进更多人次改用公交车作上下班交通工具，最后使缓解交通形成良性循环。另外这与限制小轿车实行单双号(该措施会引发做假牌照等弊端)上路相比，更具人心化，更有效率。并且该微轿车为解决市区停车难也必大有益处。去年借“无车日”之机发表的文章[6]中指出:通过“无车日”活动的这一手段，最终能达到“人人有车坐、家家有车开、天蓝空气好、交通又畅通”之目的。即只有通过提高私家车对交通资源的利用率，和改善公交服务的双管齐下，才能真正改善交通。并且交通不改善来谈普及型的国民车就如同皮之不存毛将焉附。# F& A, N& A5 r& s- W
根据各层次人群的特征和需求不同，建议还可设计推出多种款式的车型适用于在其“节源型车道”上行驶。作为抛砖引玉在此提出如下三种款式：
1、加长型   按部分家庭的需要可在前述车型基础上再在后面增加1排座位（在此顺便说明三排座的面包车车长只有3.3M，而普通两排座的轿车车长却有4.6M），即该类车载座人数仍为5人，车宽为0.8～1M，而车长可设定为3.3～4.3M，同样适于在“节源型专用车道”上行驶。也即提高了交通资源利用率，这在相关文章[2][7]中也分析说明了车长的增加对道路通行能力的影响系数要比与车宽的增加小的多。5 Y6 @  H3 V' _
2、皮卡型   通过结构上的改进，使得上述电动微轿车可由用户方便地改装成微型皮卡。以方便家庭购物，避免用（电动）自行车携带大量货物的危险情景，和逐步淘汰落后的三轮车。1 j, F$ g: _9 p5 z0 V
3、专车型   可设计一种供领导、老板用的私人专车：车的长宽尺寸基本不变，前后排均供一人专用。这样后舱也显得较宽敞，即可设施安排无线网络通讯、多媒体、可视电话等配套设备。这样车辆驾驶由前排司机（或兼秘书）专人负责。主人坐后排座位，一上车就可进行办公工作了，随时可在车上进行业务联系，商务谈判，召开电话会议，电话布置工作，网上了解信息……可以极大地节约领导和老板们的宝贵时间，提高工作效率。并且政府领导采用该节源环保型车上班工作，也给民众起了模范节源的带头作用。
以上三种款式车型仅作参考，想必厂家通过不断总结改进定能设计出更好更多款式的车型，适用于在其“节源型车道”上行驶。以经济实用、多功能的配备来适于各类家庭。使车即小巧玲珑，又有舒适、温磬的车内环境设施。并通过艺术、时尚的外观造型，让购车者具有一种享受时尚、前卫和高科技带来的魅力。% b+ x4 z; I; E% Y7 y# Y& y% Z/ V! S' m
近几年我国电动自行车生产技术迅猛发展的特点也值得为鉴，据网上资料表明我国轻型电动车的保有量已超过2千多万辆，其产销量已占到全球的90%以上，中国已经成为全球最大的轻型电动车生产国、消费国和出口国。而它的发展几乎是在没有任何政府资助,甚至在某些地方限制政策的压力下,顽强地发展起来的，这与中国老百姓的需求和我国的国情特点是有紧密联系的。而电动微轿车与电动自行车相比，其安全性、舒适性等都要好许多。并且它属于机动车即便于管理,就从车等红灯来说，坐在车内可免遭日晒雨淋及风吹尘土之苦，又能听听音乐广播，等待的心情自然会好许多。该车所占交通面积虽比电动自行车略高，但其安全车速和载坐人数都有提高，因此实际人均占用交通资源的“面积?时数”会比电动自行车或传统轿车等都要更经济。
二、从技术上改进车辆结构来全面提高电动微轿车的各项性能指标- z* x* R- |* Z. }
通过对国内外已研制的电动汽车的结构分析，可以发现其结构基本是在传统汽车的基础上改装而成。就纯电动汽车来说，即把原有的燃油发动机换成蓄电池和驱动电机及其控制器，而其余的结构就基本没变。这样从设计制造来讲是最简单不过了。但它由于未能根据电机驱动特点，从充分发挥电机驱动的各种技术优势，即从结构上还没有能使有突破性的发挥。因此其性价比也难以有突破性提高，即使其商品化来替代传统燃油汽车。  S8 J) u2 v' u- V
纯电动汽车由于单纯用蓄电池作动力，虽然按现有技术其车速和续行里程数都还不高。但由于本文所说的电动微轿车其载荷量小等特点，即适合于采用纯电动汽车结构。这一点被誉为世界电动车三大权威之一、亚洲电动车之父的陈清泉院士也在其论文集[8]中提到：纯电动汽车适合于城市区域内用的微型轿车。所以电动微轿车就按现有技术来讲更适合于从结构上作突破性的变革，即通过下述对汽车结构从技术上进行一系列的改进，即可大大提高电动微轿车的各项性能指标，从而使电动微轿车的性价比即可达到商品化要求。8 m0 K" O! P+ Q  g. k3 O# w% F, O
通过汽车动力学[9]的分析可知，车辆的侧翻阈值为B/2hg，其中B为汽车的轮距，hg为汽车质心高度，它表明汽车轮距B越大或质心高度hg越低，车辆的侧向稳定性越好。根据相关资料表明，豪华轿车的质心高度hg为51～61cm，轮距为154～165cm，侧翻阈值即为1.2～1.6g（g为重力加速度），而一般货车和客车其侧翻阈值仅为0.4～1.1g。而对于本文所说的微轿车来说，由于轮距B要减小一半，则必将严重影响其车辆侧向稳定性，如质心高度hg不变的话，其侧翻阈值也将减少一半，为0.6～0.8g，即相当于一般货车。
但由于电动微轿车可采用我们发明的专利——兼有电动、发电回馈和电磁制动功能的轮毂式电机[10]驱动，即采用高档越野轿车所采用的4WD前后轮驱动方式，其车辆的越野通过性和其他多项性能指标即可大大改善。又由于车辆的轮距和轴距都有较大的缩小，这也会使得由于道路凹凸不平而影响车辆通过性的可能性将减小，为此即可适当缩小车辆的离地间隙h（参考一般轿车的最小离地间隙h为12～25cm,建议此类微轿车的最小离地间隙h可为6～12cm）。另外由于电动微轿车采用了前后四只轮毂式电机驱动，汽车原有的发动机、变速箱、机械传动链以及许多辅助装置等都可取消了，而所需的蓄电池即可作配重物按尽可能降低车辆质心高度来布局（如安置于座位下面），以保证车辆的质心高度hg也能同时减小一半或更多，这即可确保车辆的侧反阈值不变或提高，也就是保证电动微轿车具有与豪华轿车相同或更好的侧向稳定性，而又有更好的操纵控制性能。  K9 U1 j. r  K; c/ c/ N. B# H
另外根据空气阻力和滚动阻力与车速的关系曲线图[11]可知，当车速小于60km/h时空气阻力对其影响不大，考虑电动汽车现有技术状况，目前可限于电动微轿车只在城市市区内运行，车速限制于60km/h也可以了。但为提高车速在此也顺便提出2点改进思路供汽车设计人员参考：
1、由于蓄电池可作配重物来布局，除了置于汽车底部以尽可能降低车辆质心高度外，对汽车的前后重心也要有所考虑，即要结合汽车外壳造型所确定的侧向风压中心来考虑，要求使汽车的侧向风压中心在其汽车重心之后，这样侧风对该汽车重心所产生的力矩，可以使将发生侧偏的汽车回位，汽车不易跑偏。
2、由于汽车高速行驶时容易产生很大的升力，升力将使汽车与地面的附着力减小而降低其汽车行驶稳定性等。因此汽车的前部和底部造型应使汽车底部的空气流压力尽可能小，以减小汽车底部下表面对车辆所产生的升力。当然汽车顶部、尾部的造型也应考虑适当使其空气流压力增大，来整体减小车辆的升力，以确保其汽车行驶稳定性等。7 K. V0 U$ V: u& r
由于轮毂式电机受体积结构的限制，按现有技术其驱动功率不能很大。因此电动微轿车适于采用所述专利——兼有电动、发电回馈和电磁制动功能的轮毂式电机驱动，即可方便地实现4WD前后四轮独立驱动形式，这不仅可实现小马拉大车，更主要的是大大减化了其机械传动结构，减轻整车重量，并由于取消了传统汽车中的发动机、变速箱、机械传动链以及大部分辅助装置等，使其制造成本大大下降。其驱动系统和整车结构布置十分简洁,传动效率高，对节能、减噪都有益。3 i# c5 N$ }5 H3 S% [
通过类比法估计该微轿车用四台约0.8KW的轮毂式电机即可驱动。由于该专利采用了结构简单、坚固可靠、制造成本低、调速性能好、效率高的变磁阻双凸极电机作为基本结构形式。在电动驱动车轮运行状态下，低速时可采用电流斩波控制 (CCC)以得到恒转矩调速；高速时可采用角度位置控制(APC)或称单脉冲触发模式，以实现恒功率调速；即可得到较好的调速特性。在降速或下坡运行时，通过转角位置检测和相应的控制方法，实现了发电回馈制动，并以脉冲形式反复给蓄电池充电。该转角位置检测装置通过对时间t的微分即可测出车轮转速。通过对电机结构的一系列改进，使得电机运行在电磁制动控制时，能对车轮有较大的制动力矩，避免频繁采用机械制动所固有的热衰退和水衰退现象，以提高汽车的制动效能及其恒定性，即提高了汽车的安全性能，并且该种电磁制动过程还类似于现代轿车中的防抱死制动系统（ABS）制动方式，有望提高车辆行驶的转向操纵性和稳定性。
通过对国内现有电动小轿车的生产成本及价格比较，该类电动微轿车估计其生产成本可在几千～几万之间，就按较经济实用型的电动微轿车来说，其售价可为1万元左右。而百公里耗电量约6度，合电费约3元，而现有小轿车的百公里油耗费却要60元之多，即光油耗费可节省近20倍。可见该类电动微轿车的推出，是广大国民所盼望的，也是利国利民的大好事。并且该电动微轿车不光取代传统私家车，也将取代争议较大的电动自行车。
按控制理论来说用先进的电气控制系统代替庞大的机械传动机构，即将使整体的快速响应指标大大提高。借助高度发达的现代微机控制技术,直接控制车轮转速,即通过电机四轮独立驱动系统不仅可提高其快速响应性,也能较容易地实现性能更好的、成本更低的防抱死制动系统ABS、驱动防滑系统ASR、牵引力控制系统TCS、车辆动力学控制系统VDC、四轮电子差速转向控制系统、红外线测距防撞控制系统、电子主动底盘以及巡行控制系统CCS等等一些在传统汽车上较难实施的功能。即能使汽车各项性能指标得到极大的改善，提高行驶与操纵稳定性、安全运行性,从而降低车祸率的发生。因此还须加强对该方面的一系列进一步研究。另外对于带定时器(自动削峰填谷)的蓄电池充电器及蓄电池管理系统、网络电脑峰谷调节器、各类环保型蓄电池等配套技术，也需由更多的专业科研机构进一步开发、研制、完善。
三、打破传统观念，增强人人自觉节约交通资源的理念
轿车的基本功能应是高速、高效的运输工具，每位城市私家车车主请您能设身处地想一想：您的爱车能高效吗？即车的满载率如何？如您的爱车主要是作为上下班的交通工具，其载坐率会超过3人吗？您的爱车在城市拥堵的马路上能达到高速吗？轿车高速、高效的基本功能还存在吗？
可能还会有人认为这种电动微轿车气魄太小，不易推广。并认为私家车不仅是作为交通工具，更要讲派头、阔气、豪华。但这已严重缺乏节源意识，在人均交通资源缺乏的前提下如何圆国民（大众）汽车梦？据说按目前中国城市化的发展趋势，到2030年中国城市人口将突破10亿。并随着经济发展，生活水平的提高，私家车的保有量也必将大大增加，到时豪华轿车还如何在拥堵的车道上摆阔气？
无故占用紧缺的交通资源，应被视为一种不道德行为（实为无奈），也是损人不利己甚至是损人又损己（增加油耗）的行为。这与穿名服、住豪宅（只要有钱即可向高层发展）不同。而交通的畅通是靠大家共同来维护的,所以增强人人自觉节约交通资源的理念是改善交通的基本保证。
为提高交通资源的利用率，有的城市政府将推出“禁止载坐率没达标的私家车在某些路段上行驶”的规定。这从维护交通全局秩序或提高运行效率是完全正确，并也是不得已的。但一经推敲就觉得这一规定的被动性：中国的家庭结构呈小型化，这一规定对私家车设计或制造者是怎么想的？购车时能宣传这一规定吗？买车后家里又没有同路同时同行人怎么办？因车是非营运性的，联系拼车又怕受非法营运之嫌，存在着非法性，并还隐藏着一旦遭遇交通事故后的责任划分与赔偿难题等法律风险。
电动微轿车的推出无疑是节约交通资源和能源的体现。对社会资源的使用权应是均等的，因此建议对私家车养路费应按车所占用交通资源数的适当倍数来收取，并且养路费对住交通资源紧缺的市中心应比住郊区也略有增加。另外还需设法通过合理、有效的方式，以收取“城交拥堵费”、“环境污染费”等来适当限制载满率（或交通资源利用率）较低的传统轿车。政府也应通过相关法规来促使轿车制造厂家从如何提高对交通资源的利用率来设计车身。
四、电动微轿车的推出须得到中央政府的全力支持. K% E% d) X5 _- ^) Z
如前所述该类电动微轿车对节能减排、改善交通、提高国民生活品质、尽快减小贫富差别、增强国力等等都大有好处。但它的实施涉及到传统交通法规的更改，城市交通设施的配套，汽车设计、研发改进、制造工艺完善等一系列的事项。即需要公安、交通、建设、科研、制造等多个政府部门的支持。所以首先需要中央政府——国务院的大力支持。
据有关资料[12]表明近来全世界每年有40～50万（就我国有近10万）人死于交通事故，人们已把交通事故称为旷日持久的“交通战争”。同时还说，上世纪80年代对美国主要城市的调查研究表明，由交通拥挤造成的年经济损失高达420亿美元，在巴黎每天由拥挤引起的损失时间相当于一个拥有10万人口城市的日工作时间。可见它的不幸几乎如同战争或天灾；反过来，交通运输业和汽车制造业的发展又能极大地促进国民经济的发展。所以要求各级政府对加强交通设施与管理是何等的重要，甚至可以说在某阶段对它的重视和投入应高于国防业，使其整个起到良性循环，即可强国富民；否则，任其发展造成恶性循环，也会祸国殃民。
截止2007年6月，全国机动车保有量为1.5亿多辆。其中私人机动车保有量为1.15亿多辆，其中私人汽车为3239万多辆，而私人轿车为1334万多辆。前述已分析说明了小轿车的油耗费如改用电动微轿车可节省近20倍。如此城市私家车改用电动微轿车，光油耗费每年就可节省近千亿元。这是一项节能减排的特大项目。
前面也曾提到了我国的电动自行车生产规模已达到了世界最大，其产销量占到全球的90%以上。可以毫不夸张地说我国轻型电动车的生产工艺及相关技术已达到了世界领先水平，由此相信我国电动微轿车通过努力也能很快达到世界领先水平。如果说轻型电动车生产工艺技术的成熟为电动微轿车的生产发展打下了一定基础，则电动微轿车技术的完善也将是促进电动汽车业发展的跳台。; h8 W: b+ V  B1 K) W* p' d) M
开发高科技、高性价比的电动汽车作为“国民车”，并努力逐步走向世界。是一项国家级的系统工程，还需要由中央——国务院来统筹规划。集中国内的优秀人才和技术力量，并牵头由各科研机构及汽车、电机、电气控制、蓄电池等制造业多家联合协作开发。其协作形式可参考过去经常采取的全国科技大会战和当今全球对重大科研项目（如遗传基因组分析、人造太阳）由多国联合协作攻关开发的方式。做到分工有序、各展己长、同心协力、资源共享、有赏转让，并还须避免重复研究、重复引进。因此这就需要中央政府机构来组织协调。
当然“国民车”应有多种款项，包括公用车、私有车，从车的功能到价格、油耗、空间、品牌以及外观、动力等都会有不少见解，需通过媒体、网络论坛等方式，从各抒己见到统一认识。最终需要从政府到制造商、科研机构、消费者，集中所有力量，齐心协力排除万难。并靠设计严谨、质量可靠、技术先进、工艺精良取胜,让中国的电动汽车走向世界。/ l/ A$ U( T8 ?8 H- V
五、节源环保型电动汽车是走向世界的国民车，其发展也将促进能源综合利用2 s- e6 w3 g1 }
按技术经济相互促进发展的良性循环规律，随着电动微轿车的推广应用，各科研机构与企业也将对其更加重视，从而使该技术和生产工艺进一步成熟，性价比进一步提高，如此良性循环必将促进电动汽车的进一步发展。同时这也是关系到在新一代汽车发展业中，中国能否进入主导地位。在传统汽车业上中国错失了很多机会，中国90%的汽车市场曾被外国公司占领。可以说电动汽车（也是一种未来汽车）是中国汽车工业赶超世界先进水平的绝好机遇。中国也有可能由此从汽车进口国转变为出口国。即过去中国用市场潜力换技术，中国市场世界车的阶段将被改变；中国将借助新技术发展和企业成本优势，进入世界市场中国车的时代。节源环保的中国“国民车”也将成为走向世界的“国民车”。并且交通资源的缺乏也是世界许多城市扩展中存在的通病，这种行驶于“节源型车道”的多款式电动微轿车随着性价比的提高，也有可能推向如印度、日本、新加坡等一些人口密集型的国家。汽车工业是一龙头产业，它的发展也必将带动整个国民经济的腾飞。
电动汽车的发展也为未来能源的综合利用开辟较好的前景。如蓄电池技术的发展也可为太阳能（以及风能、潮汐能、波能等许多由于时断时续特点，使以前无法利用的能源）的利用打下必要的基础。如有可能使太阳能电动微轿车得到普及应用，据说太阳能电池板价格已降到每平米200美元左右，如在电动微轿车顶上加装一块太阳能电池板，其成本估计再增加3千多元，这样在白天开车或停车时都可利用太阳能充电。设想该技术推广后，不仅可大大节约能源，同样按其规律会使太阳能装置的性价比进一步提高，即可能使太阳能用于更多的领域。同样随着电动汽车的广泛应用，也将使蓄电池性价比得到更大提高，这就有可能使“蓄电池蓄能供电”在我国得到应用。这也正是三年前我们曾提出《通过电动机车的发展来综合解决能源与环保问题》的初衷。即使大量蓄电池采取谷时充电，通过削峰填谷手段来解决电力盈缺现象，使电能得到充分利用。也就是说通过技术与政策等措施，使得家用电器、电脑等某些用电设备适于蓄电池供电，而所有蓄电池都自动在晚间谷时充电。这样在电能得到充分利用的同时也使日间峰时的实际用电量大大减少。这与政府在浙江安吉投资几十亿元所建的天荒坪抽水蓄能电站相比，不仅蓄能效率得到大大提高，更有众人拾柴火焰高，聚集民众力量好办事之意义。