中國儲能網(wǎng)訊：近100年前，亨利·福特和托馬斯·愛迪生這對好友計劃聯(lián)手制造電動汽車的宏偉藍(lán)圖計劃落空，主要的原因是當(dāng)時的電池技術(shù)還沒有發(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)浠衔镒鳛閯恿Φ姆绞剑肕odel S這樣一款純電動汽車重新開啟了一個新時代。而這種插電式的混合動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汽車技術(shù)之間有什么區(qū)別呢？讓我們一起來看看當(dāng)今最新的電動及混合動力汽車技術(shù)。
什么是電動汽車
電動汽車最初的發(fā)展可以追溯到19世紀(jì)初期，不過第一輛真正意義上的電動汽車則是在19世紀(jì)末由英國電動汽車大王托馬斯·帕克發(fā)明。而在隨后幾年的世紀(jì)之交，電動汽車迎來了一個小小的黃金發(fā)展期，并且在1912年達(dá)到了頂峰，當(dāng)時僅在美國地區(qū)電動汽車的產(chǎn)量就達(dá)到了3.4萬量，要知道這已經(jīng)想到與2002年全球混合、純電動汽車的產(chǎn)量總和。這種電動汽車由于操作簡單而續(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駕駛。而伴隨著后來大量的石油被開采發(fā)掘以及高速公里的修建，能夠為提供更長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)電動汽車。
在此之后，電動汽車的發(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，制造混合動力汽車的一個早期嘗試是AMC1967年的Amitron：使用能源再生制動的第一輛美國汽車。當(dāng)時的想法是使用制動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車型上嘗試了這項技術(shù)。
將汽油這個“小魔鬼”重新裝回瓶子里并不簡單，雖然現(xiàn)代的電動車幾乎在各方面都更勝一籌。電動汽車動力傳動系統(tǒng)非常簡單，因為它們并不需要復(fù)雜的傳動裝置、冷卻液和其他配件。另外電動汽車也非常有效率，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。事實上，電動車的造價能做到僅僅是燃油車的零頭，但要除了一個部件：那就是電池，它造價昂貴，并且單位質(zhì)量可存儲的能量僅是汽油的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，但價格昂貴、高度易燃。例如，據(jù)估計，特斯拉Model S的電池成本是15000美元，這大約是其70000美元售價的五分之一。 （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力及電動汽車？
混合動力的熱潮是由豐田的普銳斯首先開啟，這款汽車在1997年首先開始了在日本市場的宣傳（上圖中這位有些緊張的男士就是時任豐田總裁Hiroshi Okuda）。普銳斯在日本國內(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。除此之外，還有其它汽車廠商在1997年至1999年之間在美國也推出了純電動的汽車，不過銷量并不盡如人意。本田曾在1999年在美國市場推出了一輛雙門Insight混合動力汽車，另外豐田普銳斯隨后也登陸北美。
隨著Insight和普銳斯的走紅，混合動力車成了追求綠色出行的人們最時髦的選擇。2009年普銳斯的銷量突破200萬大關(guān)，其他品牌也緊隨其后推出混動車型，包括福特、雪佛蘭、大眾等，甚至還有保時捷。
與此同時在2008年，PayPal大王Elon Musk推出特斯拉全電動跑車，也是使用鋰離子電池的首個量產(chǎn)車。雖然特斯拉并沒有自建底盤（它用的是蓮花Elise的底盤），不過它仍然開啟了一個時代。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汽車。結(jié)果這一趨勢便一發(fā)而不可收拾。雪佛蘭Volt（混合電動汽車）和日產(chǎn)Leaf（純電動汽車）均在2010年推出，其次是沃爾沃C30電動車、福特?？怂闺妱榆嚒汃RActive E、豐田RAV4電動車等。特斯拉自己也在2012年推出了Model S，它可以說是一鳴驚人，在所有這些電動車?yán)锩媸亲钪囊豢睢?
混合動力汽車如何工作
目前所有的混合動力及電動汽車都使用再生制動進(jìn)行制動功率的回收，并且將其儲存在電池中。但也有一些混合動力及電動汽車使用的是混合動力傳動系統(tǒng)。一些并聯(lián)混合動力汽車，比如本田的Civic和Insight，都是以汽油作為動力，然后通過一個小電機(jī)連接到內(nèi)燃機(jī)上傳輸動力。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)”插電式混合動力汽車的例子。這款車的動力系統(tǒng)是純電動的，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)僅僅通過一臺發(fā)電機(jī)給電池充電。由于充電過程中的效率損失，串聯(lián)式混合動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，不過它的成本也更高。雪佛蘭Volt和豐田普銳斯這樣的插電混動汽車，都有一個充電口和足夠大的電池，以便在行駛距離更長時依然保證全電動駕駛。例如，普銳斯充三小時電就能跑11英里，而Volt充10到16小時就能跑38英里。
電動車結(jié)構(gòu)
19世紀(jì)后期，以電池為動力的電動車后，鉛酸電池一度成為主要動力供給設(shè)備。后來出現(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)出來的電源動力。相比混合動力車型，電動車的結(jié)構(gòu)要簡單得多，不過它們的傳動系統(tǒng)、電池和充電設(shè)計彼此非常不同。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的電動版有四個電機(jī)，每個車輪一個，一共產(chǎn)生740匹的馬力。
大部分電動車用標(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)省一半的時間。特斯拉Model S還有個可選的雙充電器，每充一個小時就能跑58英里。特斯拉還提供了103個免費的超級充電樁，20分鐘就能將電池充個半滿。另外，在服務(wù)站點90秒就能更換一個充滿電電池。
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。而它們也將美國變成了一個嚴(yán)重依賴石油進(jìn)口的國家，但是賣石油的國家對美國都不太友好。
但即使你并不關(guān)心政治，環(huán)保能源汽車一樣可以帶來許多實實在在的好處。由于電動汽車的重量更輕、缺乏內(nèi)部燃燒，電動汽車跑起來會比燃油汽車更安靜。電動汽車的整個前部可以是一個潰縮區(qū)，這樣真遇到撞車也會更安全。而且你可以常常在HOV專用車道上合法駕駛你那輛電動或混合動力汽車。
雖然混合動力和純電動汽車在本身的價格上要比傳統(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)電動汽車都會獲得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美元電動汽車補(bǔ)貼，或1500美元的混合動力汽車補(bǔ)貼。例如，日產(chǎn)Leaf賣3萬美元左右，不過算上減免補(bǔ)貼，其實2萬美元就能買到。另外，5年內(nèi)你可以省下大約4000美元的燒油費用，這樣價格其實就是16000美元了。那么維護(hù)費用呢？這很難說，因為電動車總共上路也沒多長時間，不過這些車子這么簡單，維護(hù)起來應(yīng)該也不難。
關(guān)于爭議
對于電動和混合動力汽車來說，依然還有一些非常棘手的問題。首先電池終究壽命有限，不僅廢棄電池難以處理，同時替換電池的費用有非常昂貴。日產(chǎn)Leaf的耐熱電池組價值5500美元，特斯拉Model S要換個電池需要耗資12000至15000美元。這兩款車均有8年電池保修，不過幾年后電池性能會有明顯衰減。由于技術(shù)的不成熟，混動電動車和純電動車維護(hù)起來都是費用高昂。最后，電動汽車環(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題。
隨著越來越多的電動和混合動力汽車行駛在路上，電池和養(yǎng)護(hù)的費用也在不斷下降。特斯拉計劃在Gigafactory超級鋰電池工廠建成后將Model S的電池價格降低至8000美元左右。而像最近鋰電池陽極化的電池科學(xué)也最終會被商業(yè)化，進(jìn)一步降低電池的重量與成本。在短短幾年內(nèi)，電動汽車和混合動力汽車已經(jīng)有了相當(dāng)大的進(jìn)步。
目前關(guān)于電動及混合動力汽車的一切現(xiàn)狀都得來不易，法規(guī)、退稅補(bǔ)貼和競爭都使得整個汽車制造業(yè)在該領(lǐng)域不斷的良性發(fā)展。而未來新能源汽車的價格將繼續(xù)下探，最終會變得足夠便宜，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，那么人人都會成為贏家，環(huán)境也將進(jìn)一步改善。
