游鱼成龙 一飞冲天 互联网造车的可能性及问题分析

闻岩

【第一电动网】(特约作者 闻岩)2015年6月2日,国家发改委、中信部发布了《新建纯电动乘用车企业管理规定》。这一规定,为新设立电动车研发和生产企业提供了法律上的依据和保障。

在这一规定发布以前,新能源车相关企业只能通过兼并重组来获得生产资质。而这一规定降低了纯电动车企业的准入门槛,对于社会资本以及拥有技术创新能力的企业进行纯电动车的研发和生产是一个利好消息。

以互联网企业等非车辆厂家进入车辆业界为标志的“互联网汽车”,代表着车辆业界发展的新动向。本文将对这一动向产生的必然性,以及对业界的影响稍作分析和展望。

1. 新建电动车企业诞生的背景及电动车市场的发展趋势

传统化石燃料发动机(以下简称为“内燃机”)车的大规模生产,开始于距今100多年前。当时,福特汽车公司在生产T型车时采用了流水线式生产方式。这种生产方式,使大量生产和降低成本成为了可能,汽车制造成为了工业化、专业化的操作。

从那以后,虽然在20世纪60~70年代欧洲和日本汽车工业进行了很多的改善,但这种改善并没有带来汽车原理以及业界的革命性变革。相反,从福特公司的流水线式生产方式开始,汽车产业所及进行的种种改革,加深了汽车厂商对汽车行业的垄断,客观上巩固了自身的地位。随着汽车构造的复杂化,汽车本身的技术也越来越艰深、越来越专业化。比如:作为汽车中的关键零部件——发动机和变速器,其中的每一个零部件都是研发人员智慧的结晶,远远不是新建汽车厂家能够简单地研发出来的东西。可以说,从很大程度上,车辆技术发展的结果限制了新企业的进入。

在整个汽车行业逐渐走入一个相对闭塞的领域的时候,纯电动乘用车(以下简称为“电动车”)这种具有新型驱动原理的车辆登场了。这种以蓄电池为能量源,以电动机为动力源的驱动方式,所要求的技术是生产内燃机车的业界所不擅长的。另一方面,使用电动机作为动力源将使车辆的构造变得简单,这意味着降低了新企业进入车辆业界的门槛。

现在世界上,以特斯拉为代表的新建电动车厂家、以苹果公司为代表的电脑企业、以谷歌为代表的网络技术企业以及其它行业企业也纷纷进入,在为车辆业界带来一股新风的同时,也威胁到传统汽车厂家的生存。

在国内,移动互联网公司——小米、内容产业公司——乐视、生产用于城镇和农村的低速电动车的福田及新大洋等公司也纷纷进入电动乘用车领域。

后面将会详述,这些企业具有内燃机车生产企业所不具备的长处,那就是他们或者掌握电动机、蓄电池等汽车生产企业较少涉及的核心技术,或者拥有编程、数据分析等汽车生产企业所不擅长的软件开发能力。

这些企业在自身原有行业已经进入成熟期的情况下,在电动车这一领域独辟蹊径,在发挥自身特长的同时,还可以利用资金等方面的优势,从而成为车辆行业一支新兴力量。

据日本民间研究机构株式会社富士经济的发表的市场调查报告:纯电动轿车的世界销售台数2014年为19万台;而到2035年,这个数字将增长到435万台,20年间增加24倍以上。株式会社海野世界战略研究所的《世界战略报告》中则预测:2020年,中国企业生产的纯EV数量将达到2,000万台!据日本矢野经济研究所的发表:至2020年全世界车载电池市场规模,将达到120亿美元以上。

无论从哪方面看,电动车市场都是一个包含着强大活力的,有着巨大成长前景的市场。

2. 从原理上比较内燃机和电动机的能量转换方式

内燃机是一种通过燃烧燃料,将其中蕴含的化学能以热能的形式提取出来,然后将其转换为动能的机械。

以汽油发动机为例:在气缸内部将汽油与空气混合,用电火花塞点燃经压缩的混合气体,用混合气体爆炸的能量推动活塞产生动能(直线运动),通过曲轴将活塞的直线运动转换为旋转运动,然后用这种旋转运动推动汽车前进。

内燃机是一种非常复杂的机械。为保证发动机尽可能完美地运转,需要在正确的时间打开气门、启动电火花塞、推动活塞的运动和曲轴的旋转,每4个冲程完成一个工作循环。为可靠地、有效地将燃料的化学能转换为机械能,汽车厂家在发动机中倾注了无数的技术手段,致使发动机的构造越加复杂、越加精密。但与愿望相反,发动机的效率很难提高甚至有可能下降。

现在,效率最高的发动机,也只能将燃料所蕴含的能量的30%左右转换为动能,其余的70%左右都变成热能和噪音而被浪费。正因此,内燃机汽车被称为浪费能源的交通手段。

与内燃机相比,电动机是一种构造简单机械。只要通电,电动机就会将电能转化为旋转动能,并以此驱动车轮的旋转,带动车辆的行驶。同时,因电动车使用直流电源,也容易控制车辆的速度。使整车结构变得简单。

在内燃机中有着众多的可动零部件,而电动机中,只有转子在旋转。另一方面,电动机可以进行正转与反转的切换,所以电动车上不需设置倒车用的变速器。同时,使用电动机驱动,可以在车辆减速时将电动机切换为发电机,吸收车辆的动能发电。因此,电动机的效率要比内燃机高得多。据特斯拉公司的发表:该公司的电动敞篷跑车Roadster的效率达到88%!

也就是说,电动车的能源利用效率为内燃机车的3倍!

从原理上比较也可以看出,尽管目前电动车在市场上所占比例仍然较小,但是,电动车取代内燃机车将会是车辆技术发展的必然趋势。

从这一点看,美国的特斯拉公司一步到位,越过内燃机车而直接推出电动车是有一定的必然性的。

3. 从内燃机车转换为电动车的利点

如前所述,和内燃机车相比电动车最为显著的一个特点,就是所使用的零部件的数量大为减少。

一般内燃机车约有2~3万点的零部件,而电动车的零部件数大约只有内燃机车的1/10左右。

内燃机车转换成电动车后,零部件的组成将会有下列变化:

3.1 从汽车上削减掉的零部件

3.1.1 发动机相关零部件

○发动机缸体、缸头

○活塞及其配件

○喷油装置

○曲轴、凸轮轴

○润滑装置,冷却装置

○吸排气装置(化油器、进气歧管、增压器、涡轮增压器以及消声器)

○点火装置(启动器,点火插头)

○发动机缸盖

○发动机控制装置

○发动机冷却装置

3.1.2 变速器、传动装置及燃料相关零部件

○手动变速器(MT)

○自动变速器(AT)

○变速器用零部件

○离合器

○油箱及供油系统

大家知道,内燃机的转速是有一定的区域的,仅靠发动机本身不能做到非常低(如起步时)和非常高(如高速行驶时)的转速。特别是乘用车,必须考虑到经济性和环保性能。而内燃机的最大动力输出转速域、油耗最低转速域以及安静平顺转速域很窄,也并不重叠。因此,内燃机车上一定要配置变速器。

而电动机的转速域则非常宽,特斯拉Model S的最高转速达16,000转/分,而日产的聆风(Leaf)虽为两厢车,其最高转速也达到10,390转/分。因此,一般电动车上没有必要配置变速器。

当然,电动机在高转速下的功率输出会有所下降,所以在某些场合(如经常在高速公路上作超高速的复杂行驶的车辆)如果配置变速箱,会更好地改善车辆在高速环境下的加速性能。但首先这种状态并不是车辆的正常使用状态;另外,如果配置变速器则会增加额外的效率损失,对于以追求效率为天命的电动车来说还是得不偿失的。

作者:闻岩

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