中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近100年前，亨利·福特和托馬斯·愛(ài)迪生這對(duì)好友計(jì)劃聯(lián)手制造電動(dòng)汽車的宏偉藍(lán)圖計(jì)劃落空，主要的原因是當(dāng)時(shí)的電池技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展到一定的水平。從此以后，所有的車輛幾乎全都是依靠石油為動(dòng)力，而這也直接讓我們駛?cè)肓巳蜃兣奈C(jī)?，F(xiàn)在，福特已經(jīng)加入到了由特斯拉和雪佛蘭等公司組建的電動(dòng)汽車聯(lián)盟中繼續(xù)追求的目標(biāo)。之前，豐田推出的油電混合動(dòng)力汽車普銳斯在全球掀起了一陣銷售熱潮，而特斯拉的Elon Musk則完全拋棄了碳?xì)浠衔镒鳛閯?dòng)力的方式，用Model S這樣一款純電動(dòng)汽車重新開(kāi)啟了一個(gè)新時(shí)代。而這種插電式的混合動(dòng)力就像二者的婚姻結(jié)晶，但是豐田的普銳斯和雪佛蘭Volt還是有所不同。那么究竟這些不同的電動(dòng)汽車技術(shù)之間有什么區(qū)別呢？讓我們一起來(lái)看看當(dāng)今最新的電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車技術(shù)。
什么是電動(dòng)汽車
電動(dòng)汽車最初的發(fā)展可以追溯到19世紀(jì)初期，不過(guò)第一輛真正意義上的電動(dòng)汽車則是在19世紀(jì)末由英國(guó)電動(dòng)汽車大王托馬斯·帕克發(fā)明。而在隨后幾年的世紀(jì)之交，電動(dòng)汽車迎來(lái)了一個(gè)小小的黃金發(fā)展期，并且在1912年達(dá)到了頂峰，當(dāng)時(shí)僅在美國(guó)地區(qū)電動(dòng)汽車的產(chǎn)量就達(dá)到了3.4萬(wàn)量，要知道這已經(jīng)想到與2002年全球混合、純電動(dòng)汽車的產(chǎn)量總和。這種電動(dòng)汽車由于操作簡(jiǎn)單而續(xù)航里程有限，在城市內(nèi)受到了熱烈的追捧，并且主要都是女性來(lái)駕駛。而伴隨著后來(lái)大量的石油被開(kāi)采發(fā)掘以及高速公里的修建，能夠?yàn)樘峁└L(zhǎng)行駛里程的燃油汽車又重新成為了主角。而到了1910年中期，除了像叉車和高爾夫球車這樣的特殊車型之外，大部分企業(yè)都停止了生產(chǎn)電動(dòng)汽車。
在此之后，電動(dòng)汽車的發(fā)展幾乎完全停滯，再有的就是像Henney Kilowatt這樣胎死腹中的嘗試。也的確有些研發(fā)尚在進(jìn)行，制造混合動(dòng)力汽車的一個(gè)早期嘗試是AMC1967年的Amitron：使用能源再生制動(dòng)的第一輛美國(guó)汽車。當(dāng)時(shí)的想法是使用制動(dòng)能量給汽車電池充電，奧迪、沃爾沃和其他品牌也的確在幾款試驗(yàn)車型上嘗試了這項(xiàng)技術(shù)。
將汽油這個(gè)“小魔鬼”重新裝回瓶子里并不簡(jiǎn)單，雖然現(xiàn)代的電動(dòng)車幾乎在各方面都更勝一籌。電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，因?yàn)樗鼈儾⒉恍枰獜?fù)雜的傳動(dòng)裝置、冷卻液和其他配件。另外電動(dòng)汽車也非常有效率，它能有效利用電池里90%的電力，這不知要比燃油車30至35％的效率甩出幾條街。事實(shí)上，電動(dòng)車的造價(jià)能做到僅僅是燃油車的零頭，但要除了一個(gè)部件：那就是電池，它造價(jià)昂貴，并且單位質(zhì)量可存儲(chǔ)的能量?jī)H是汽油的5%。
今天車用電池普遍采用的是鋰離子電池（和你的筆記本電腦上使用的差不多），它有良好的能量密度，但價(jià)格昂貴、高度易燃。例如，據(jù)估計(jì)，特斯拉Model S的電池成本是15000美元，這大約是其70000美元售價(jià)的五分之一。 （特斯拉希望在Gigafactory建成后電池成本能下降到8000元。）能使電池更高效更便宜的新技術(shù)看起來(lái)指日可待，但離商業(yè)化還有一段距離。
哪些廠商熱衷于混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車？
混合動(dòng)力的熱潮是由豐田的普銳斯首先開(kāi)啟，這款汽車在1997年首先開(kāi)始了在日本市場(chǎng)的宣傳（上圖中這位有些緊張的男士就是時(shí)任豐田總裁Hiroshi Okuda）。普銳斯在日本國(guó)內(nèi)取得了空前的成功，并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了豐田的預(yù)期，僅在第一年就銷售出了18000臺(tái)。除此之外，還有其它汽車廠商在1997年至1999年之間在美國(guó)也推出了純電動(dòng)的汽車，不過(guò)銷量并不盡如人意。本田曾在1999年在美國(guó)市場(chǎng)推出了一輛雙門(mén)Insight混合動(dòng)力汽車，另外豐田普銳斯隨后也登陸北美。
隨著Insight和普銳斯的走紅，混合動(dòng)力車成了追求綠色出行的人們最時(shí)髦的選擇。2009年普銳斯的銷量突破200萬(wàn)大關(guān)，其他品牌也緊隨其后推出混動(dòng)車型，包括福特、雪佛蘭、大眾等，甚至還有保時(shí)捷。
與此同時(shí)在2008年，PayPal大王Elon Musk推出特斯拉全電動(dòng)跑車，也是使用鋰離子電池的首個(gè)量產(chǎn)車。雖然特斯拉并沒(méi)有自建底盤(pán)（它用的是蓮花Elise的底盤(pán)），不過(guò)它仍然開(kāi)啟了一個(gè)時(shí)代。其他廠商如雪佛蘭也高調(diào)的表示要追求自己的商用電動(dòng)汽車。結(jié)果這一趨勢(shì)便一發(fā)而不可收拾。雪佛蘭Volt（混合電動(dòng)汽車）和日產(chǎn)Leaf（純電動(dòng)汽車）均在2010年推出，其次是沃爾沃C30電動(dòng)車、福特福克斯電動(dòng)車、寶馬Active E、豐田RAV4電動(dòng)車等。特斯拉自己也在2012年推出了Model S，它可以說(shuō)是一鳴驚人，在所有這些電動(dòng)車?yán)锩媸亲钪囊豢睢?
混合動(dòng)力汽車如何工作
目前所有的混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車都使用再生制動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)功率的回收，并且將其儲(chǔ)存在電池中。但也有一些混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車使用的是混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。一些并聯(lián)混合動(dòng)力汽車，比如本田的Civic和Insight，都是以汽油作為動(dòng)力，然后通過(guò)一個(gè)小電機(jī)連接到內(nèi)燃機(jī)上傳輸動(dòng)力。這樣的汽車適合在高速公路上連續(xù)穩(wěn)定的前行，但是走走停停的市區(qū)內(nèi)駕駛就不太適合了。
上圖中的雪佛蘭Volt是一“串聯(lián)”插電式混合動(dòng)力汽車的例子。這款車的動(dòng)力系統(tǒng)是純電動(dòng)的，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)僅僅通過(guò)一臺(tái)發(fā)電機(jī)給電池充電。由于充電過(guò)程中的效率損失，串聯(lián)式混合動(dòng)力車在高速公路上反而效率不高，而在啟停頻繁的城市駕駛中表現(xiàn)更好。最后，像豐田普銳斯這樣的汽車使用串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的組合，因此在城市和高速公路上都能游刃有余，不過(guò)它的成本也更高。雪佛蘭Volt和豐田普銳斯這樣的插電混動(dòng)汽車，都有一個(gè)充電口和足夠大的電池，以便在行駛距離更長(zhǎng)時(shí)依然保證全電動(dòng)駕駛。例如，普銳斯充三小時(shí)電就能跑11英里，而Volt充10到16小時(shí)就能跑38英里。
電動(dòng)車結(jié)構(gòu)
19世紀(jì)后期，以電池為動(dòng)力的電動(dòng)車后，鉛酸電池一度成為主要?jiǎng)恿┙o設(shè)備。后來(lái)出現(xiàn)的鎳鎘電池、鎳氫電池，鋰離子電池，燃料電池等都是根據(jù)現(xiàn)有科技水平的發(fā)展研發(fā)出來(lái)的電源動(dòng)力。相比混合動(dòng)力車型，電動(dòng)車的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單得多，不過(guò)它們的傳動(dòng)系統(tǒng)、電池和充電設(shè)計(jì)彼此非常不同。特斯拉Model S是采用異步感應(yīng)電機(jī)的后置引擎后驅(qū)車，而日產(chǎn)Leaf則是一輛使用同步電機(jī)的前置前驅(qū)車。更加極端的例子是，奔馳SLS AMG的電動(dòng)版有四個(gè)電機(jī)，每個(gè)車輪一個(gè)，一共產(chǎn)生740匹的馬力。
大部分電動(dòng)車用標(biāo)準(zhǔn)插座充電，一晚差不多就能充滿，240伏電則大約可以節(jié)省一半的時(shí)間。特斯拉Model S還有個(gè)可選的雙充電器，每充一個(gè)小時(shí)就能跑58英里。特斯拉還提供了103個(gè)免費(fèi)的超級(jí)充電樁，20分鐘就能將電池充個(gè)半滿。另外，在服務(wù)站點(diǎn)90秒就能更換一個(gè)充滿電電池。
為什么要重視新能源汽車
使用化石燃料類的汽車成為了全球變暖、海洋酸化及其它惡劣環(huán)境變化的最大原因之一。而它們也將美國(guó)變成了一個(gè)嚴(yán)重依賴石油進(jìn)口的國(guó)家，但是賣(mài)石油的國(guó)家對(duì)美國(guó)都不太友好。
但即使你并不關(guān)心政治，環(huán)保能源汽車一樣可以帶來(lái)許多實(shí)實(shí)在在的好處。由于電動(dòng)汽車的重量更輕、缺乏內(nèi)部燃燒，電動(dòng)汽車跑起來(lái)會(huì)比燃油汽車更安靜。電動(dòng)汽車的整個(gè)前部可以是一個(gè)潰縮區(qū)，這樣真遇到撞車也會(huì)更安全。而且你可以常常在HOV專用車道上合法駕駛你那輛電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車。
雖然混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車在本身的價(jià)格上要比傳統(tǒng)汽車高出不少（主要的成本都在電池上），但是像雪佛蘭Volt這樣的大多數(shù)電動(dòng)汽車都會(huì)獲得7500美元的聯(lián)邦免稅政策補(bǔ)貼。在加州甚至還有額外的2500美元電動(dòng)汽車補(bǔ)貼，或1500美元的混合動(dòng)力汽車補(bǔ)貼。例如，日產(chǎn)Leaf賣(mài)3萬(wàn)美元左右，不過(guò)算上減免補(bǔ)貼，其實(shí)2萬(wàn)美元就能買(mǎi)到。另外，5年內(nèi)你可以省下大約4000美元的燒油費(fèi)用，這樣價(jià)格其實(shí)就是16000美元了。那么維護(hù)費(fèi)用呢？這很難說(shuō)，因?yàn)殡妱?dòng)車總共上路也沒(méi)多長(zhǎng)時(shí)間，不過(guò)這些車子這么簡(jiǎn)單，維護(hù)起來(lái)應(yīng)該也不難。
關(guān)于爭(zhēng)議
對(duì)于電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車來(lái)說(shuō)，依然還有一些非常棘手的問(wèn)題。首先電池終究壽命有限，不僅廢棄電池難以處理，同時(shí)替換電池的費(fèi)用有非常昂貴。日產(chǎn)Leaf的耐熱電池組價(jià)值5500美元，特斯拉Model S要換個(gè)電池需要耗資12000至15000美元。這兩款車均有8年電池保修，不過(guò)幾年后電池性能會(huì)有明顯衰減。由于技術(shù)的不成熟，混動(dòng)電動(dòng)車和純電動(dòng)車維護(hù)起來(lái)都是費(fèi)用高昂。最后，電動(dòng)汽車環(huán)不環(huán)保還取決于你住在哪里。如果你家那塊電網(wǎng)是靠煤發(fā)電，而你又用電網(wǎng)給電動(dòng)車充電，那你仍然在給全球變暖做貢獻(xiàn)。核電廠則有另外一系列污染問(wèn)題。
隨著越來(lái)越多的電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車行駛在路上，電池和養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用也在不斷下降。特斯拉計(jì)劃在Gigafactory超級(jí)鋰電池工廠建成后將Model S的電池價(jià)格降低至8000美元左右。而像最近鋰電池陽(yáng)極化的電池科學(xué)也最終會(huì)被商業(yè)化，進(jìn)一步降低電池的重量與成本。在短短幾年內(nèi)，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車已經(jīng)有了相當(dāng)大的進(jìn)步。
目前關(guān)于電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車的一切現(xiàn)狀都得來(lái)不易，法規(guī)、退稅補(bǔ)貼和競(jìng)爭(zhēng)都使得整個(gè)汽車制造業(yè)在該領(lǐng)域不斷的良性發(fā)展。而未來(lái)新能源汽車的價(jià)格將繼續(xù)下探，最終會(huì)變得足夠便宜，直到政府徹底取消補(bǔ)貼和退稅。而這種情況一旦真的變成現(xiàn)實(shí)，那么人人都會(huì)成為贏家，環(huán)境也將進(jìn)一步改善。
