【理念】小型电动汽车如何重新定义城市绿色交通与电力
未来城市汽车应具备下列特征：电动化、小型化、轻量化、低速化、智能化、共享化和清洁化。电动汽车不仅是信息互联网的重要入口，也是能源互联网的重要环节。...
本文作者为工学博士，山东大学电气工程学院副教授，山东省电动汽车工程实验室副主任，从事电动汽车及其充电网络的研究和开发。
4月14日，国家标准化管理委员会正式对拟立项国家标准《四轮低速电动乘用车技术条件》公开征求意见。
据统计，目前全国共有低速电动车生产企业超过100家，产能超过100万辆，产业规模近年来持续快速增长。山东省2015年低速电动汽车产量达到34.7万辆，同比增长85.6%。长期以来，小型低速电动车因为价格便宜，使用方便，受到广大城乡消费者的欢迎。但是由于缺乏相关标准和管理法规，导致产业无序发展，企业经营外部风险高，不敢投资研发，制约了技术升级。由于低速电动车在大部分城市没有路权，无法挂牌，越来越多无牌甚至无照上路的车辆，给交通安全带来了很大压力。
即使排除那些劣质产品，小型电动汽车的安全性仍然常常受到质疑。对比目前二轮摩托车，三轮车都能够合法上路甚至是上高速公路的事实，小型低速电动汽车不安全的说法实际上缺乏依据。实际上，根据山东省保险业统计数据，低速四轮电动汽车的事故率仅为传统燃油汽车的10%。因此，有了相应的技术标准和交通分类管理法规，小型电动汽车会是一种方便、安全并且环保的出行工具。
历史上汽车在英国出现时，人们认为汽车上路不安全，因为汽车喇叭会使马受到惊吓而导致交通事故。直到汽车出现50年后，英国的交通法规仍然限制汽车，而给予马车更优先的路权。
事实上，在欧洲和北美，各国政府一直在为低速四轮电动车制订和完善相关技术标准，给予合法的路权。低速电动车适合我国国情，有旺盛的市场需求。它不仅是人民群众的休闲代步工具，也已经成为快递、送餐等服务从业人员的生产工具。当前，我国正推动实现制造业升级和“互联网+”，大力发展电动汽车产业。而要想制造出消费者欢迎的产品，就必须立足本地实际，走创新的技术和产业发展之路。而不是沿袭传统燃油汽车的老路，片面要求大投资，大规模，高技术门槛，高速度和高续航里程。实际上，产品要做成什么样子，应该更多的交给市场和消费者去选择。那政府的职责是什么？是发布标准，确保安全，统一接口；制订法规，规范市场竞争秩序。因此，面对当前小型低速电动汽车良好的市场势头和产业基础，制订小型低速电动汽车的中国国家标准不仅必要而且急迫。这对产业持续健康快速发展，进而走向国际市场，具有重要意义。
传统城市交通体系倾向于追求更高的车速，更宽的道路，更多的立交桥。事实是城市不停地修建道路和立交桥，但是拥堵和污染仍旧越来越严重，大中城市平均车速已经低于30公里/小时，车辆平均承载人数不到2人，很多车主已经连停车位都找不到了。所以我们必须要思考，很多常规其实并不合理。建立在传统汽车基础上的交通系统难以解决未来城市交通和能源问题，我们必须要有创新的解决方案。利用小型低速电动汽车，构建“长途高速”与“短途低速”衔接的绿色交通体系，是解决城市交通问题的一个替代方案。依据这一思路，未来城市汽车应具备下列特征：电动化、小型化、轻量化、低速化、智能化、共享化和清洁化。
1.电动化
电力驱动的汽车至少在交通环节使二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒等大气污染物的排放降到近似为0的水平。因而电能替代燃油是环保绿色交通的有效途径。但是在2015年，我国仍有73.1%的电力是来自燃煤的火电厂，考虑从一次能源开采运输，到发电，再到驱动汽车的整个能量转换过程，目前能够挂牌上路的很多电动汽车，其平均能效水平低于传统燃油汽车，而平均碳排放水平高于燃油汽车。这也是有人批评电动汽车“伪环保”的一个理由。
相比较，小型电动汽车由于重量轻，携带电池少，其能效显著高于燃油汽车，具有绝对的经济性和环保效益。
在整车组装环节，电动机、控制器、电源和电池，取代了传统汽车的发动机、变速箱和油箱。电气设备的模块化程度比机械设备更高，因而组装工艺更加简单。
同时，由于电气设备的可靠性更高，磨损更小，相对于燃油汽车，其维护成本更低。
2.小型化
传统的汽车一般是五门四座，但是大多数情况下在车里只是坐着一两个人而已。表面上看起来很多车在路上，但实际运送的人数却远不像人们想象的那么多。这就提醒我们，衡量交通系统的效率，应该是计算某个区域单位时间通过的人流，而不是车流。毕竟城市是为人存在而不是为车存在的。
更加小型的设计，例如乘坐两人的电动车，占用道路面积和停车面积只相当于五门四座传统汽车的二分之一甚至三分之一。因此具备了提高道路输送效率和停车空间利用率的先天优势。当然，提高交通系统效率还要依靠加强管理。
小型电动车续航里程在100至150公里，完全能够满足城市日常短途出行的需求。它带来的额外好处是，不用安装那么多的电池。我们实验室对新研发的小型电动车动力平台进行了城区道路工况路试，即使采用最重的钣金车架和铅酸电池方案，小型电动车整车载人百公里耗电平均只需要5千瓦时，按工商业电价计算只需要6元钱，按居民电价计算只需要2.7元。
3.轻量化
传统汽车主要是用钢板制造车架和车身。因此很多消费者通过钢板厚度来衡量车的安全性，当然这是片面和不科学的。在电动汽车上大量采用高分子和碳纤维等非金属材料，一方面大大降低车重，另一方面，其强度和安全性通过科学的结构设计和材料工艺得到保证。我们实验室设计的碳纤维承载式车身，采用分布式轮毂电机驱动，最高时速已经超过150公里。当然，这时驱动不是问题，制动是一个问题。
轻量化的好处不光在行驶环节可以提高能效，在制造环节也会显著改变传统汽车的制造工艺，例如，减少冲压和钣金加工环节，有可能降低单位产能的投资额，同时降低制造环节的能耗。
我们在实验室研究了一种支持规模化生产的开源小型电动汽车平台，基于开放的设计，统一的标准和质量控制体系，能够实现电动汽车的本地化制造、销售和服务。这与传统的大工厂集中制造，建设大的销售服务网络是完全不同的模式，我们对这个模式充满期待。
提到工业4.0，人们往往想到更豪华的工厂，更多的机器人。但是颠覆性的创新往往是从不那么豪华起步的，比如，在某一间车库里。
很多互联网汽车采用网络直销的方式，包括特斯拉，意图是革4S店的命。我们对4S店可能有很多微词，但是，不能为了革命而革命，用户购车往往还是需要实地看一看、试一试的。所以我们要很用心的从用户角度出发，摸索一套线上线下结合的销售模式，可能这个“改良”的思路更值得尝试。
4.低速，慢充
城市交通是一个复杂系统，追求局部的高车速并不能显著提升整个城市的交通效率，有时反而适得其反。你一定有过在高架路上一路狂奔，然后堵在下桥口的经历吧。经过优化的交通系统，应该是主干道的跨区高速公共交通与分支道路的区域低速交通互补。相对于单纯的拓宽道路和建设高架立交桥来说，基于小型低速电动汽车，发展最高时速40公里左右的先进低速交通系统，不仅能提升城市整体交通系统的效率，而且能够使城市变得更加人性化，使社区商业更加繁荣。实际上，我们也应该把电动三轮车，电动自行车整合到低速交通体系里来，而不是简单的排斥他们。
充电桩取代了加油站为电动汽车补充能量。目前投资建设了大量直流快速充电桩，单台充电额定功率一般超过30千瓦，出租车充电桩可超过100千瓦。而电网末端供电能力往往不能支撑大量电动车同时快速充电。为什么要这么高的功率呢？因为车上驮的电池多，充电电量大，所以要求充的电流就大。不过即使电流大，充满电至少也要1个小时以上，不可能像加油那么短暂。当然，你很可能被允许在充电站抽颗烟，不过这段时间是充不满电的。而直流快充的代价是，充电桩本身造价高，建设成本高，而且相应的供电线路和配电网的投资都相应提高。怎么算都有点得不偿失。
与之相比较，小型电动汽车因为携带电池较少，采用220V交流慢充，充电功率1至2千瓦，即可满足日常出行需求。充电桩占地面积小，进线一般用2.5平方毫米电缆就够，可以装在路边，或者店门口，因地制宜，比家里壁挂空调安装还简单。充电以停车场“目的地充电”为主，不用专门前往充电站等待充电完成。考虑一下，我们日常上班下班，开一辆车，有多少时间是在路上，又有多少时间车是停在单位或小区？因此，在停车场有足够的时间慢慢充电，既不用专门跑去充电站排队充电耽误工作，又不耽误用车，看场电影，逛个商场，都可以随用随充。既延长了电池寿命，又减小了对电网的冲击。还真是一举多得。
5.智能化
汽车的智能化，包括互联网汽车，甚至无人驾驶汽车，大家都已经看到很多介绍。不管是车还是智能信息系统，都是为人服务的，是为了让人生活地更舒服，而不是反过来，让人生活地更操心。各种车载影音娱乐系统，甚至拉风的17寸大屏，是否让人们在车里更舒服了？还是说更危险了？
安全是电动汽车第一需要。例如，增强现实技术，可以在挡风玻璃上投射导航和辅助驾驶信息，通过图像识别，提示新司机交通信号和导向车道的变化。或者利用语音识别技术与驾驶员交互，不需要一只手握方向盘，一只手在屏幕上指指点点。这些智能化技术都让出行更加安全，而不是让生活更加麻烦。
我们在实验室里做的智能化应用基础研究，不只局限在车内，还延伸到充电系统，利用远程数据分析，动态设定充电电压电流，确保充电过程的安全。车联网的首要目标就是提高安全性。
6.共享化
基于分时租赁的城市交通系统在世界范围内都有很多的实践。共享经济也是我们国家重点发展的方向。在这方面，可以说，小型低速电动汽车是最适合分时租赁的。随着技术和商业模式的不断磨合，人们会发现，拥有车并不是目的，更方便快捷和舒适的出行才是目的。
7.能源互联
我们现在所讨论的小型电动汽车，已经不是前些年大家印象中的老年代步车了。他不仅是信息互联网入口，还是能源互联网的重要环节。
电动汽车成为电网储能单元，停在停车场，接入充电桩，在后半夜充电，消纳风电。退役电池还可以在储能站二次利用，在高峰期向电网回馈电能。这样就能够发挥电动汽车充电与电网间歇性电源协同调度的作用，降低电网的峰谷差率，提高风电、光伏发电和水电等可再生能源发电的上网电量，降低煤电、核电等不可再生能源发电量占比。
小型电动汽车储能电量和功率虽然很小，虽然很分散，但是它的数量未来会很大。考虑10万辆电动汽车，数量上可能只占目前城市总汽车保有量的10%，但是总的充电功率就相当于火电厂的一台发电机组了。所以，基于电动汽车和光伏发电这样的分布式资源，有可能在城市里构建一个能源的互联网，改变100多年来的电力系统集中式的物理结构和运营模式。这也是实验室研究的一个重点方向。
当然，这样强大的小型电动汽车会更好地为老年人代步。
山东省电动汽车工程实验室以绿色交通和电力发展需求为导向，研究小型低速电动车平台技术和充电网络调度控制技术，不断促进未来城市短途交通的电动化。使电动汽车成为未来能源互联网的重要组成部分，帮助电网削峰填谷，消纳风电和光伏发电。我们愿与业界同行共同努力，实现绿色交通与绿色电力的协同发展。
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