浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 王貴明 華數(shù)數(shù)字電視交通節(jié)目部 王金懿

3 未來(lái)電動(dòng)汽車新產(chǎn)業(yè)鏈的變化和對(duì)其要求

隨著電子、電機(jī)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來(lái)電動(dòng)汽車需充分利用極高快速響應(yīng)性的電子、電機(jī)等元器件來(lái)取代大量響應(yīng)滯后、龐大而笨重的機(jī)械、液壓裝置，使結(jié)構(gòu)發(fā)生脫胎換骨的革命性變化。所以采用能充分發(fā)揮電子、電機(jī)各種技術(shù)優(yōu)勢(shì)的四大基礎(chǔ)部件即是未來(lái)電動(dòng)汽車最佳結(jié)構(gòu)，也更便于利用標(biāo)準(zhǔn)化、成組技術(shù)優(yōu)化工藝以實(shí)施專業(yè)化流水線生產(chǎn)，并提高整個(gè)供應(yīng)鏈的精益優(yōu)化程度，通過(guò)精益管理模式來(lái)極大提高性價(jià)比。電動(dòng)汽車是我國(guó)汽車業(yè)趕超世界先進(jìn)的絕好機(jī)遇，我國(guó)應(yīng)借助新技術(shù)發(fā)展和企業(yè)成本優(yōu)勢(shì)，改變過(guò)去用市場(chǎng)潛力換技術(shù)，將中國(guó)市場(chǎng)世界車轉(zhuǎn)換成世界市場(chǎng)中國(guó)車，從而利用汽車龍頭產(chǎn)業(yè)來(lái)帶動(dòng)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)騰飛。

隨著新能源汽車及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)鏈也將發(fā)生重大變化。如由四大基礎(chǔ)部件構(gòu)成的電動(dòng)汽車。所需新增的上游產(chǎn)業(yè)有電池、電機(jī)、電子(集成芯片)、傳感測(cè)量、電氣控制等科研企業(yè)，要求緊隨其需要與之配合，就能得到相應(yīng)同步發(fā)展；而鋼鐵、部分機(jī)械(包括發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱、萬(wàn)向節(jié)等機(jī)械傳動(dòng)件以及為發(fā)動(dòng)機(jī)配套的各類輔助裝置)等產(chǎn)業(yè)將會(huì)受到?jīng)_擊或需作相應(yīng)調(diào)整。對(duì)下游產(chǎn)業(yè)更要求充電或換電的配套設(shè)施、配有刷卡自助充電設(shè)施的停車場(chǎng)、相應(yīng)的售后服務(wù)和交通管理等均需緊隨其后而得到相應(yīng)發(fā)展；而傳統(tǒng)汽車維修服務(wù)、石油及其加油站等產(chǎn)業(yè)將會(huì)受到?jīng)_擊或需相應(yīng)調(diào)整。作為與多個(gè)行業(yè)關(guān)聯(lián)度極大的機(jī)電一體化新興產(chǎn)物，為確保其有效順利推廣應(yīng)用，電動(dòng)汽車從研發(fā)生產(chǎn)到銷售使用每個(gè)環(huán)節(jié)都需要新產(chǎn)業(yè)鏈的上下游企業(yè)密切配合。因此新型汽車產(chǎn)業(yè)鏈的上下游企業(yè)也需盡快得到合理的重新組合。

對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的上游企業(yè)不僅是日后正常的配套提供，更須在研發(fā)、試制及改進(jìn)的初期予以緊密配合。為此首先需選擇合適的科研企業(yè)建立完善的協(xié)作機(jī)制，就四大基礎(chǔ)部件研發(fā)特別需要電機(jī)、電子(集成芯片)、微機(jī)控制和傳感測(cè)量等多家密切配合，各家也要求汽車廠家及時(shí)提供并經(jīng)共同研討，確定合理可行的具體技術(shù)方案、結(jié)構(gòu)原理、控制要求以及各相關(guān)規(guī)格參數(shù)等。為全面提高電動(dòng)汽車性價(jià)比，各大部件還需由專業(yè)廠以流水線方式加工、裝配來(lái)生產(chǎn)，再由整車廠經(jīng)流水線將各部件與底盤、車身、內(nèi)飾等裝配而成。為此需通過(guò)聯(lián)合協(xié)作研發(fā)建立完備而永固的友好合作關(guān)系，為確保新產(chǎn)業(yè)鏈各相關(guān)企業(yè)從聯(lián)合攻關(guān)研制到長(zhǎng)期協(xié)作均能高效有序進(jìn)行，還須制定切實(shí)可行、合理有效的長(zhǎng)期合作協(xié)議，做到分工有序、各展己長(zhǎng)、同心協(xié)力、資源共享、有賞轉(zhuǎn)讓、共享成果，并避免重復(fù)研究、重復(fù)引進(jìn)。通過(guò)聯(lián)協(xié)攻關(guān)即可極大地加快研制步伐，使各項(xiàng)工作有計(jì)劃地同步展開(kāi)、有序銜接、連續(xù)進(jìn)行。也可充分利用各協(xié)作單位現(xiàn)有科技力量和設(shè)備，以相對(duì)較小投入來(lái)獲得極高的效益。通過(guò)聯(lián)合協(xié)作研發(fā)在加快電動(dòng)汽車普及商品化的同時(shí)，各相關(guān)產(chǎn)業(yè)能長(zhǎng)期共享電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈的大蛋糕，盡快掌握電動(dòng)汽車最佳結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)。

產(chǎn)業(yè)鏈的下游企業(yè)要求及時(shí)做好售后服務(wù)及充換電配套設(shè)施，這對(duì)其推廣應(yīng)用至關(guān)重要。為此，除了利用現(xiàn)有傳統(tǒng)汽車維修站進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)配套改進(jìn)外，更需為解決純電動(dòng)汽車最棘手的續(xù)駛里程問(wèn)題，通過(guò)分析研究制定出一套合理有效的綜合性解決措施。蓄電池可用快、中、慢三種充電以及整體更換電池的方法?？焖俪潆娪绊懫鋲勖灰祟l繁采用，中、慢速充電不適在現(xiàn)有加油站實(shí)施，而最適宜在加油站普及推廣的應(yīng)是快速換電法。為此對(duì)我國(guó)銷量最大的私家車采用電動(dòng)汽車提出了綜合性解決方案：①采用上述四大基礎(chǔ)部件以優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和盡可能采用輕型優(yōu)質(zhì)材料等措施來(lái)極大減輕車載自重。②結(jié)合交通問(wèn)題和我國(guó)家庭小型化特點(diǎn)提出節(jié)源環(huán)保型三人座電動(dòng)微轎車作為普及型私家車，以進(jìn)一步減小載荷引起的滾動(dòng)阻力和隨車寬減小的迎風(fēng)阻力。③通過(guò)優(yōu)選電機(jī)類型和結(jié)構(gòu)以充分發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)有優(yōu)勢(shì)，利用電機(jī)較高的短時(shí)過(guò)載能力來(lái)滿足上坡和加速兩種較大短時(shí)阻力。④按市區(qū)實(shí)際可行駛車速合理確定指標(biāo)等方面減小電機(jī)功率以減輕車重，也使車載自重與動(dòng)力性起到良性循環(huán)。⑤利用電機(jī)快速響應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)通過(guò)四輪驅(qū)動(dòng)與四輪轉(zhuǎn)向及降低汽車質(zhì)心高度以確保(因車輛尺寸和重量減小)汽車具有更好的操控性、安全性和穩(wěn)定性。⑥采用少裝蓄電池即能輕載快跑還便于快速更換。通過(guò)綜合運(yùn)用上述技術(shù)措施，使電動(dòng)微轎車采用三塊約體積為400×300×70mm(如同厚坐墊)、重量為18公斤的鋰電池，由專用器具更換2分鐘就可完成，在現(xiàn)有加油站只需少量投資設(shè)施就可配套服務(wù)，還能對(duì)所換下的電池及時(shí)維護(hù)以延長(zhǎng)壽命，和盡可能采用谷時(shí)充電。同時(shí)在住宅、單位及有關(guān)公共場(chǎng)所的停車場(chǎng)配以谷時(shí)自控和刷卡自助兩種充電設(shè)施，對(duì)此，可采用與房產(chǎn)商、住宅物管委及單位進(jìn)行聯(lián)營(yíng)銷售，通過(guò)買房送車等優(yōu)惠方式來(lái)擴(kuò)大銷路的同時(shí)，在其所在地車庫(kù)設(shè)置上述充電設(shè)施及售后維護(hù)服務(wù)站，以全面解決對(duì)新能源汽車購(gòu)車者的后顧之憂。為擴(kuò)大其應(yīng)用可增設(shè)電動(dòng)微轎車自助租用服務(wù)，憑具有數(shù)年無(wú)相關(guān)違章駕駛記錄的駕照和身份證，預(yù)交相應(yīng)保證金辦理其自動(dòng)租用信用卡，利用低廉的車價(jià)和比加油還快的蓄電池更換法就更便于實(shí)施，用戶最終按所駛里程數(shù)繳納租金，租用點(diǎn)主要設(shè)置在火車站、飛機(jī)場(chǎng)等地，該車須配有GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，使外地游客也能方便地自駕游，為各種遠(yuǎn)途出行的換乘帶來(lái)極大方便，既推廣了電動(dòng)汽車應(yīng)用，也有利于資源共享和發(fā)展相應(yīng)的服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

4 專業(yè)化精益生產(chǎn)對(duì)各大部件的基礎(chǔ)研究及標(biāo)準(zhǔn)化要求

隨著科技進(jìn)步和人類生活品質(zhì)不斷改善，消費(fèi)者價(jià)值觀念變化很快，消費(fèi)需求也朝著多樣化、多品種發(fā)展。從而引起產(chǎn)品壽命周期相應(yīng)縮短，為適應(yīng)市場(chǎng)需求變化，必將使多品種、中小批量、個(gè)性化生產(chǎn)成為制造業(yè)生產(chǎn)方式的主流。如何使最終產(chǎn)品即能以多樣化、多品種來(lái)滿足市場(chǎng)需求，又能使各零部件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化的大批量流水高效生產(chǎn)，以極大地提高產(chǎn)品的性價(jià)比。為此，就要求其產(chǎn)業(yè)鏈的每一環(huán)節(jié)具有高度的專業(yè)化分工，各零部件均以專業(yè)化精益生產(chǎn)方式加工制作，隨著數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)發(fā)展，汽車生產(chǎn)管理也應(yīng)朝著模塊化、集約化和標(biāo)準(zhǔn)化模式發(fā)展，由此帶來(lái)的生產(chǎn)模式變革使汽車的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)趨向于如同組裝PC機(jī)、手機(jī)，即按用戶多樣化需求合理選配各大部件進(jìn)行相對(duì)較簡(jiǎn)單的拼裝調(diào)試。這也將有利于企業(yè)分散風(fēng)險(xiǎn)，提高效益，促進(jìn)企業(yè)順利成長(zhǎng)，如此相關(guān)行業(yè)間的聯(lián)合協(xié)作、產(chǎn)業(yè)鏈的專業(yè)化與合理配套顯得極其重要。

針對(duì)未來(lái)電動(dòng)汽車既要滿足用戶多樣化需求，又要達(dá)到專業(yè)化精益生產(chǎn)條件的這種最佳運(yùn)行模式。為此前述由四大基礎(chǔ)部件組成的電動(dòng)汽車最佳結(jié)構(gòu)就能符合該模式的運(yùn)行，即電動(dòng)汽車可按要求選配具有多種規(guī)格或功能要求的四大基礎(chǔ)部件，再選擇不同的車身、底盤與各種內(nèi)飾就能組合成千變?nèi)f化的車型，而多規(guī)格的各大部件又可按系列化產(chǎn)品流水加工生產(chǎn)。但要達(dá)到完善該專業(yè)化精益生產(chǎn)方式，目前還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)各大部件的基礎(chǔ)性研究及其標(biāo)準(zhǔn)化的制定，改變以往我國(guó)汽車新產(chǎn)品僅由所謂“全能”的主機(jī)廠開(kāi)發(fā)研制，汽車零部件企業(yè)存在重生產(chǎn)、輕開(kāi)發(fā)弊端，使我國(guó)傳統(tǒng)汽車及其零部件的關(guān)鍵技術(shù)幾乎全被外資企業(yè)所壟斷。而對(duì)于目前幾乎還處于同一起跑線的電動(dòng)汽車，欲抓住時(shí)機(jī)趕超領(lǐng)先，汽車業(yè)就更須聯(lián)合電機(jī)、電子、電控等相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)作研發(fā)，以形成集群效應(yīng)，電動(dòng)汽車及其零部件產(chǎn)業(yè)須“潛心修煉”其核心技術(shù)和基礎(chǔ)研究，并以適度超前發(fā)展?，F(xiàn)結(jié)合所述四大基礎(chǔ)部件中兩個(gè)具體實(shí)例對(duì)專業(yè)化協(xié)作等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。

以含多功能輪轂電機(jī)的車輪為例，它相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的引擎或數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)，就數(shù)控機(jī)床加工效益和精度主要取決于數(shù)控伺服機(jī)構(gòu)。根據(jù)各類汽車的動(dòng)力要求電機(jī)功率需有多種規(guī)格，而電機(jī)又可按直流、交流、永磁無(wú)刷、變磁阻等多種原理運(yùn)行，但究竟哪種方式最適合多變行駛工況的汽車要求，除了利用理論分析進(jìn)行推測(cè)研究，最終更要求以實(shí)踐來(lái)證實(shí)。更具體切實(shí)地講，電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子各相關(guān)尺寸等的配合；電機(jī)繞組的線徑、匝數(shù)以及驅(qū)動(dòng)控制方式等對(duì)電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際功效均起著重要作用。所以對(duì)各大基礎(chǔ)部件組成的零部件在制定標(biāo)準(zhǔn)化前，更需要大量行之有效的基礎(chǔ)性研究以及對(duì)零部件的具體試制，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試來(lái)比較鑒定，以實(shí)踐來(lái)最終確定電機(jī)類型、最佳結(jié)構(gòu)及所需的幾種規(guī)格。扎實(shí)地做好諸類基礎(chǔ)性工作才能真正掌握其核心技術(shù)。有了諸類核心技術(shù)的積累，電動(dòng)汽車的推廣才能有效實(shí)施。所以真正務(wù)實(shí)的各級(jí)執(zhí)政部門、行業(yè)協(xié)會(huì)、科研企業(yè)更應(yīng)抓好其基礎(chǔ)性研究和標(biāo)準(zhǔn)化制定，由電機(jī)、電子、電控、傳感測(cè)量等相關(guān)產(chǎn)業(yè)配合汽車業(yè)共同開(kāi)發(fā)協(xié)作，將有限的科研經(jīng)費(fèi)用在刀刃上。

又如數(shù)字化整車控制系統(tǒng)即類同于數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，須由電氣控制專業(yè)化部門研發(fā)制作。同一類數(shù)控系統(tǒng)可用于控制車、銑、鏜、磨、鉆等各種機(jī)床，機(jī)床廠僅作為數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床配套使用的二級(jí)用戶，無(wú)需深入掌握系統(tǒng)內(nèi)部技術(shù)，只需按用戶手冊(cè)，根據(jù)所控制機(jī)床的功能、控制軸數(shù)等選定相應(yīng)插件板等配件，并按機(jī)床加工工藝及具體控制步驟流程編寫滿足機(jī)床特定要求的宏指令程序。與其類似，電動(dòng)汽車數(shù)字化整車控制系統(tǒng)也可采用嵌入式IPC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。由一塊通用主板來(lái)滿足電動(dòng)汽車常規(guī)所需的各項(xiàng)控制要求，而其他各種不同的特定功能可通過(guò)增加相應(yīng)插件板或編制相應(yīng)宏程序軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于研制數(shù)字化整車控制系統(tǒng)的電控專業(yè)化部門只需要掌握電動(dòng)汽車各項(xiàng)功能的大致要求，具體參數(shù)設(shè)定等均由整車廠家在聯(lián)機(jī)調(diào)試與實(shí)際路況試運(yùn)行中針對(duì)具體車型來(lái)確定。如此，電控專業(yè)廠即可充分利用本行業(yè)熟知的電子元器件及制作工藝等，優(yōu)選各種集成芯片、傳感測(cè)量等元器件，以標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)制造為眾多整車廠配套，從而即可按大批量流水作業(yè)，也能確保系統(tǒng)可靠性和達(dá)到高性價(jià)比要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，未來(lái)節(jié)能環(huán)保的機(jī)電一體化電動(dòng)汽車需要機(jī)械、電池、電機(jī)、電控、電子、傳感測(cè)量等眾多行業(yè)的緊密配合協(xié)作，突破行業(yè)間封閉固守的產(chǎn)業(yè)化瓶頸，充分利用各行業(yè)的高新技術(shù)共同培育出新興的領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)，以形成電動(dòng)汽車新產(chǎn)業(yè)鏈的最佳運(yùn)行模式，共贏所孕育著的巨大商機(jī)。由于未來(lái)電動(dòng)汽車是具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、市場(chǎng)規(guī)模大、持續(xù)期長(zhǎng)、帶動(dòng)能力強(qiáng)，并有引領(lǐng)未來(lái)先導(dǎo)性的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。為此，各相關(guān)執(zhí)政部門及行業(yè)協(xié)會(huì)在這重大技術(shù)變革的關(guān)鍵時(shí)機(jī)，更應(yīng)充分做好各行業(yè)間的有效協(xié)調(diào)，抓住全球產(chǎn)業(yè)革命的歷史機(jī)遇，使電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)成我國(guó)擁有諸多核心技術(shù)的新一輪產(chǎn)業(yè)革命催生的新興產(chǎn)業(yè)，盡早搶占科技制高點(diǎn)以應(yīng)對(duì)日趨激烈的全球競(jìng)爭(zhēng)，以此提高國(guó)家的綜合實(shí)力。

[1]王貴明、王金懿.兼有電動(dòng)、發(fā)電回饋和電磁制動(dòng)功能的可調(diào)速旋轉(zhuǎn)電機(jī)：中國(guó)，ZL200810062784.5[P]

[2]王貴明、王金懿.具有啟動(dòng)繞組的單相開(kāi)關(guān)磁阻式多功能電機(jī)：中國(guó)，200910152934.6[P]

[3]王貴明、王金懿編著.電動(dòng)汽車及其性能優(yōu)化[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.5

[4]王貴明、王金懿.基于直線電動(dòng)機(jī)控制轉(zhuǎn)向力的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：中國(guó)，200910152932.7[P]

[5]王貴明、王金懿.電動(dòng)汽車用四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向的電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)：中國(guó)，200910152933.1[P]

[6]王貴明、王金懿.基于四大基礎(chǔ)部件的電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)：中國(guó)，201010251890.5[P]