對(duì)于中國電動(dòng)車當(dāng)下發(fā)展現(xiàn)狀的混亂、停滯以及由此產(chǎn)生的對(duì)它的不利言論，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師、上海交通大學(xué)校長助理、汽車工程研究院院長許敏憂心忡忡。2011年夏天，他在上海接受專訪時(shí)用他的新思維駁斥了外界對(duì)于電動(dòng)車的誤解。作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒領(lǐng)域以及長期致力于汽車研發(fā)工作的專家，他提出了電動(dòng)車前沿的、顛覆性的模塊化設(shè)計(jì)理念和商業(yè)模式，為電動(dòng)車工業(yè)未來技術(shù)的發(fā)展提供創(chuàng)新的思路，并預(yù)言電動(dòng)車技術(shù)的不斷創(chuàng)新將帶來汽車工業(yè)徹底的革命。
車體的結(jié)構(gòu)性變革和運(yùn)營新模式
問：從我們現(xiàn)在見到的電動(dòng)車看，這些車似乎與傳統(tǒng)汽車的樣子沒有多大差異，我們未來的電動(dòng)車設(shè)計(jì)還會(huì)延續(xù)傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)制造思路？
許敏：我的想法是革命性的。傳統(tǒng)的汽車四大工藝，沖壓、焊裝、涂裝、總裝，前三項(xiàng)成本最高，總裝主要是手工完成。前三大工藝都跟汽車的白車身有關(guān)。實(shí)際電動(dòng)汽車不一定需要白車身，可以用框架結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)白車身沒有任何好處。傳統(tǒng)白車身的焊裝工藝是固定的，無法靈活變化，把好幾百個(gè)沖壓件拼焊到一起，并且焊得天衣無縫，一旦焊成了以后，你的車型就很難改，只能是三年一小改，五年一大改。這樣的車身沒有任何的柔軟度及可變度可言，車重達(dá)1噸以上，你一個(gè)人開，也要帶著笨重的車身，非常耗能。
沒有白車身的話，安全怎么保證呢？白車身是唯一的安全保障嗎？
不是。F1賽車沒有白車身，就不安全嗎？那么快的速度，一般性的碰撞，賽車手都不會(huì)有大的傷亡，這是因?yàn)镕1的車全是框架結(jié)構(gòu)。你知道擠壓鋁型材吧？那個(gè)東西又輕、剛度又好，完全直角，用標(biāo)準(zhǔn)的連接件連接在一起的，手工就可以裝配。那種框架結(jié)構(gòu)比白車身要強(qiáng)得多。沒有白車身，但是它有車身，只是不起安全作用了。它像衣服一樣，就是一個(gè)罩子蓋上去的。你把那個(gè)蓋打開里面全是架子，這種架子實(shí)際上又輕又簡單。高檔跑車的車身全是碳纖維，為什么？這樣就可以做出各種各樣漂亮的外型，你說不安全嗎？比一般的車安全多了，因?yàn)槔锩嬗锌蚣埽?/p>
而且如果路上全是電動(dòng)車，完全可以讓車之間實(shí)現(xiàn)永遠(yuǎn)不碰撞。你說海里面的魚從來不會(huì)碰到的，它們是不停地在相互交流啊！現(xiàn)在各種先進(jìn)的傳感器和控制器在技術(shù)上完全可以實(shí)現(xiàn)永不碰撞。但是為什么做不到？因?yàn)閭鞲衅魈F了，汽車電子的器件和系統(tǒng)太貴了！這些東西老百姓平時(shí)用的很便宜，一用到車上就貴了。如果車用傳感器成本達(dá)到目前家用電器成本的水平，所有的車都可以實(shí)現(xiàn)低成本安裝如雷達(dá)、激光探測、車聯(lián)網(wǎng)這些東西，那么車跟車、車或物體之間用傳感器實(shí)現(xiàn)互相一直交流，就不會(huì)產(chǎn)生碰撞。以前，所有的人開著同樣的車，多少年不變，現(xiàn)在的人需要個(gè)性化；以前傳統(tǒng)的汽車沒法改，現(xiàn)在電動(dòng)車新的技術(shù)可以啟動(dòng)新的造車思路。這實(shí)際顛覆了以往的汽車制造理念。
電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)與生產(chǎn)將趨于模塊化，承載式鋁型材的框架，輕型環(huán)保材料的車身就像人的衣服一樣每天都可以換。造型和質(zhì)量跟蘋果產(chǎn)品一樣，把藝術(shù)、機(jī)械、電子融為一體的精品。然后，采購、制造全部都外包。制造和服務(wù)就采取跟麥當(dāng)勞一樣的品牌連鎖店形式進(jìn)行。
未來電動(dòng)車的設(shè)計(jì)思路應(yīng)該是采取更便宜的、節(jié)能的、柔性的、全新的材料及模塊化設(shè)計(jì)理念。它沒有生產(chǎn)線的概念，沒有大的投資，軟件、硬件全開放，應(yīng)用軟件可以自己開發(fā)，然后硬件也可以自己開發(fā)，插上就能用。這樣所有工業(yè)界都可以加入，不是汽車界的，其他行業(yè)什么的都可以進(jìn)來。汽車行業(yè)不再是獨(dú)特封的閉型行業(yè)，造車成本大大降低。這是新的汽車工業(yè)模式。
三種電池解決方案
不過，現(xiàn)在的電動(dòng)車太貴了。
許敏：所以我們要做低電動(dòng)車的成本。電動(dòng)車現(xiàn)在成本居高不下是因?yàn)榇蠹议_發(fā)電動(dòng)車的同時(shí)，也在開發(fā)全新的電動(dòng)車供應(yīng)商。他們找的基本是是863計(jì)劃培養(yǎng)的電動(dòng)車零部件供應(yīng)商，這些人在幾個(gè)五年計(jì)劃里，只投錢沒賺錢，好不容易有了市場，肯定想辦法把錢賺回來，不可能便宜。況且剛開始是產(chǎn)量不會(huì)大，還有一個(gè)不可忽視的原因就是，就是我剛才說的，現(xiàn)在多數(shù)電動(dòng)車都是在傳統(tǒng)汽車上改裝的，那么重的車身，電池和電機(jī)肯定大，成本就降不下來。
中國電動(dòng)車低成本出路在哪里？在每年的2000多萬臺(tái)電動(dòng)摩托車上面。電動(dòng)摩托車有電機(jī)又有電池，還有控制系統(tǒng)，而且市場充分競爭，價(jià)格非常便宜。怎么樣把它的技術(shù)水平提高，從而提高它的整體配套能力和體系，從而用到電動(dòng)車上就是我們實(shí)現(xiàn)低成本的主要出路。
除了你剛才設(shè)想的模塊化結(jié)構(gòu)，還應(yīng)該怎么辦呢？
現(xiàn)在全世界難點(diǎn)在哪里呢？電池必須有成百上千的單極電池成組才能供電動(dòng)車用，成百上千的電芯在一起管理控制太難了。一是電池本身質(zhì)量的一致性要求苛刻；第二，成組的技術(shù)水平要求很高，比如要求冷卻技術(shù)及時(shí)跟進(jìn)；第三，系統(tǒng)化管理控制的水平不行。目前，只要有一個(gè)電池壞了，整體電池就不能工作了。我們有新的電池解決方案，還是用目前電動(dòng)摩托車上的電池模塊，幾十個(gè)單體電池拼成組，都有自己的控制系統(tǒng)。哪個(gè)廠家生產(chǎn)的都可以用，我們把這些模塊拼成組，然后我們再用上一層的控制系統(tǒng)控制它們，哪個(gè)好，就讓哪個(gè)起作用。
如果有個(gè)別電池是壞的，電控系統(tǒng)將不用它。這樣，采取分層控制和分布式控制，就解決了成百上千電池在一起同時(shí)控制的難題。這樣，目前市場低廉價(jià)格的電池就能充分利用了，而且總成本很低。但是電池的根本問題還是沒有解決，比如頻繁充放電容易讓電池壽命減少。電池一開始就不應(yīng)該是拿來直接驅(qū)動(dòng)汽車?yán)锩骐姍C(jī)用的，干這個(gè)工作的應(yīng)該換成超級(jí)電容。電池原理是化學(xué)反應(yīng)，可以儲(chǔ)能，但是充電放電速度受化學(xué)反應(yīng)速率限制。它是很好的儲(chǔ)電裝置，就像油箱是裝油的一樣，電池是裝電的，它不適用于頻繁快速的充電和放電。
汽車的運(yùn)行工況變化很大，需要頻繁加速和減速。頻繁快速的充放電應(yīng)該是超級(jí)電容的長項(xiàng)，超級(jí)電容是物理反應(yīng)，充放電速度快，效率高，并且可靠性好，對(duì)控制系統(tǒng)要求不高。如果讓超級(jí)電容擔(dān)當(dāng)電能的頻繁輸出輸入功能，然后把電池放到超級(jí)電容后面，作儲(chǔ)備或吸取，這樣就把超級(jí)電容和電池各自的優(yōu)點(diǎn)都發(fā)揮起來了，電動(dòng)車對(duì)電池本身的苛刻要求因此就可以全部通過超級(jí)電容來避免。如果這樣，電動(dòng)車的很多問題似乎就解決了。
我們認(rèn)為，電池也好，超級(jí)電容也好，都有一個(gè)很大的問題，就是它們的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如現(xiàn)在使用的汽油和柴油。最好的鋰離子電池的能量密度也比汽油差十幾倍。你要把能量儲(chǔ)藏在車上，要么電池和超級(jí)電容太重太貴，要么續(xù)航里程太短，開不了多遠(yuǎn)。這就要思考這樣一個(gè)問題：為什么能量一定要儲(chǔ)藏在車上了？能源如果不需要放在車上，像有軌電車或動(dòng)車組一樣，從線路上或外部設(shè)施取電，那對(duì)車載電源的要求就會(huì)大大降低。這可能是電動(dòng)車的最終出路。比如用無線充電解決這個(gè)問題。地底下埋著線圈，車一邊在上面走一邊就充電了，因此解決了能源儲(chǔ)藏在車上成本過高的問題。
這個(gè)技術(shù)現(xiàn)在到什么程度了？
無線充電，我們現(xiàn)在能夠做到一米左右的距離，95%的傳輸效果，而且充得特別快，零點(diǎn)幾秒超級(jí)電容就充滿了，一個(gè)車經(jīng)過這個(gè)線圈，兩個(gè)線圈只要一合上，嘩——電就沖過來了。一條路有幾條車線和一條充電車線，人家看自己的電量沒有了，往上面一走就充上了。這個(gè)東西比充電站什么的投資低多了，又不占額外的地皮，只要在車道下埋根線就行了。它有一個(gè)弱電的感應(yīng)器，靠它來實(shí)現(xiàn)充電全程智能化操作。什么時(shí)候開始充，什么時(shí)候脫離，你充了多少電，都可以用它來控制，甚至你在哪里都知道，這等于還可以做智能交通用。無線充電系統(tǒng)投資要比設(shè)充電站成本低多了，因此這也將成為電動(dòng)車充電的最理想方式。這些都是很容易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，可惜現(xiàn)在大家都鉆在傳統(tǒng)思維的死胡同里沒有出來。
電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)變革
問：對(duì)于電動(dòng)汽車來說，似乎只有電機(jī)這一塊是最成熟的了？
許敏：現(xiàn)在很多人認(rèn)為中國電動(dòng)車的電機(jī)是成熟的，實(shí)際上中國工業(yè)的電機(jī)很成熟，但是汽車專用電機(jī)基本還沒開始做。未來電動(dòng)車可變功率電機(jī)將取代工業(yè)電機(jī)。目前，電動(dòng)汽車電機(jī)的設(shè)計(jì)都是秉承工業(yè)電機(jī)設(shè)計(jì)，其實(shí)電機(jī)應(yīng)該跟發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，需要做成全負(fù)荷范圍內(nèi)效率都很高，要做成應(yīng)用可變磁通量的電機(jī)。可變電機(jī)就像發(fā)動(dòng)機(jī)的可變排量，可以根據(jù)需要來產(chǎn)生相應(yīng)的軸功率，實(shí)現(xiàn)全工況范圍的效率最大化。這種電機(jī)可能是非對(duì)稱設(shè)計(jì)，在前進(jìn)方向優(yōu)化，就像傳統(tǒng)汽車動(dòng)力總成，在前進(jìn)方向有4—8檔，但倒車只要一檔。而通常的工業(yè)電機(jī)設(shè)計(jì)是對(duì)稱的，沒有進(jìn)行單方向的優(yōu)化。
還有什么需要改進(jìn)的地方？
中國電動(dòng)車發(fā)展一直是跟著人家屁股后面跑，很少搞創(chuàng)新。還有發(fā)動(dòng)機(jī)，我們現(xiàn)在搞增程式發(fā)電機(jī)，用現(xiàn)有的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)來發(fā)電，其實(shí)真正只是用來發(fā)電的話，發(fā)動(dòng)機(jī)就應(yīng)該大大簡化，因?yàn)槟阒辉谝粋�(gè)點(diǎn)運(yùn)行，在這一點(diǎn)，油耗排放要求都可以很容易達(dá)到，而通常使用的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是為在汽車運(yùn)行全工況范圍內(nèi)的高效率優(yōu)化設(shè)計(jì)的，非常復(fù)雜且成本高。所以我們就開發(fā)了一款非常小的發(fā)動(dòng)機(jī)。兩個(gè)活塞水平對(duì)置，振動(dòng)相互抵消，功率和1.2升三缸機(jī)差不多，但是體積和重量小二、三倍，部件數(shù)量也少很多，更不用說成本了。
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