长期来看,电动汽车是否一定会彻底取代燃油汽车?
一、动力系统
首先对于动力系统而言,分为内燃机驱动,电机驱动,和电机内燃机协同驱动三个种类。
在动力系统这一点上我认为电气化的趋势是十分明朗的,电机作为动力输出单元,相对内燃机有如下几个优势:
1. 成本优势:同一最大输出功率水平下,电机本身的成本非常低,这也是特斯拉性能爆棚但售价相对于性能车较低的原因。所以用电动机作为峰值功率输出,纯电动力系统是较低的
2. 效率优势:电机在输出过程中,单在这个过程中效率变化不大并且非常高(90%左右),非常适合频繁启停的任务要求。
3. 保养、寿命优势:优质电机的保养间隔时间在30,000小时左右,与内燃机有数量级上的差别
4. 整车结构、体积优势:同样输出功率下,电机体积非常小,并且可以实现轮毂附近布局的形式,将整个传动系统极度简化,换句话说,奥迪花了几十年引以为傲的quattro四驱系统,在电机车中是一个程序升级就能解决的问题。其实能看出来电动系统的平台和传统汽车的平台构建逻辑是非常不同的,电动力系统的结构可以相对简化,所以在传统汽车平台上替换电机,是会牺牲一部分优越性的。
Model X 是没有前后传动系统的
Q5 混动的传动系统就极其复杂
5. 控制、安全优势:首先电机的反应速度极快,电信号能够直接转化到机械信号,而传统汽车的启动加速停止每一环都有一个控制误差的Loop,紧急情况下反应就慢了。还有就是,自动驾驶或者程序辅助驾驶难度更大,在电机动力系统的控制与反馈就非常灵敏,为了达到安全标准和反应速度,汽油车的自动驾驶反应速度不可避免地会收机械系统拖累,现在做自动驾驶的也基本上是电车,所以电动力系统跟自动驾驶是相辅相成的。
宝马和雪弗莱以及特斯拉跳出去的联合创始人(Ian Wright - Wrightspeed)推出的解决方案是:串联式混动,用烧油引擎给电池充电(因为只需要匀速工作,可以达到理论最高效率),并且纯电里程达到能够满足大部分日常需求(100km左右)。以宝马i3为例,这样一个低功率引擎的终端售价只要$3850但是能满足巡航充电需求(实际上小汽车只有10kw左右)。目前的调查表明,直接补贴充电站和纯电动汽车在美国都是不划算的,因为基础建设费用太高,这样看来是不是应该拿有限的补贴,到纯电里程100km左右,但是配合一个低功率轻重量的发电机的车型,如Volt和i3上应该是更为优化的解决方案。
对于增程,我觉得有如下优点:
1. 保有电动汽车的驱动系统的优越性(燃油经济性,动力系统易于保养,安全)
2. 研发成本可以控制:内燃机有广阔的市场规模,发电用微型燃气轮机结构并不复杂。在需要optimize的参数只有发电效率的情况下,可能研发成本并不高
3. 能够利用现有基础设施石油网络,并且在绝大部分情况适用纯电模式。满足续航的同时,由于电池包的减少甚至可以降低成本(记得电池的成本高昂,还不如换个引擎哦)。
写在最后
我一直觉得现在电动汽车的发展阻力在于社会层面而不在于技术层面,无限电站+电池的暴力政策手段或许在现在并不适合电动汽车占领市场。
那么综上所述,在现阶段,采用模块分离的增程式电动在我看来是一个非常综合的解决和过渡方案,甚至可以做到“Cleaner than EV”,哪怕以后增程系统换成燃料电池,具有优势的电机动力系统仍然得到了保留。将动力系统和增程模块区分开,统一充电功率比统一电池规格容易太多,利用夜间充电和低功率(平均功率)内燃机增程,是一个非常值得尝试的路径,中国EV百人会的杨裕生院士一直在做相关的报告,非常值得一读。