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特斯拉改进电动车

2024-03-21 11:12:52   来源:易车网阅读量:9263   

从本质来看,一台大型民用交通工具最关键的部件就是提供动力的发动机。发动机的性能和效率高低,决定了这台汽车的技术水准。几乎从各个维度来看,用电驱动的电机都比用燃油驱动的内燃机要更加优秀。在高性能车领域,电机相对于内燃机的优势会展现得更加明显。若要打造一款超跑级的燃油车,你要斥巨资研发出拥有6个到8个气缸的超大马力内燃机,它会占用车厢内的较大空间,还很容易挑战环保部门的油耗法规和“排放红线”。而打造一款拥有同等性能的电机则没那么困难。所示为各车型的市场参考价与百公里加速时间对比。

跳出汽车领域,站在更广阔的世界中看,电机的应用范围远比内燃机广泛。小到电动牙刷、电扇、电灯,大到计算机、电视、电梯、高铁列车,电机几乎在驱动着整个物理世界。

有待电机开垦的土地,只剩下汽车、工程机械、飞机、轮船、坦克等几个有限的品类了。实际上,部分汽车、火车、轮船也已经使用电机驱动了。发明创造是人类进步的关键行为。但具体到某种方法或者工具的发,并非完全基于资源充足或者人类的需要,许多发明创造存在很大的偶然性。当中国人率先发明火药和制造大船的技术时,肯定不会料到,这两项技术并没有在中华大地上发扬光大,而是由若干年后的欧洲人率先实现了规模化应用。当大清重臣李鸿章访问德国,洽谈购买大口径火炮和重型战舰时,不知心里作何感想。

德国奔驰品牌近年来在广告中自称为“汽车发明者”,这个头衔背后的历史事实是,卡尔·本茨先生在1886年造出了世界上第一台内燃机驱动车辆。20世纪以来,马路上绝大多数的车辆都是由内燃机驱动的,直到近年来电动车才开始逐渐普及,以致很多人误以为电动车是个刚被发明的产物。实际上,电动车的发展比内燃机车更早。美国人托马斯·达文波特于1834年就制造出了世界上第一辆由直流电机驱动的电动车。从19世纪后期到20世纪早期,电动车有过自己的春天,因为排放没有气味、动力平顺、噪声低,在市场上拥有重要的地位。

当时,蒸汽机车还没有完全退出历史舞台,新发明不久的内燃机车还没有成熟,再加上电动车,市场呈现“三足鼎立”的混战格局。

此后,内燃机技术被证明是汽车行业的最佳选择,动力和可靠性兼具、更长续航、补能便利,完全摧毁了另外两种技术路线。直到20世纪末,由于电池技术的进步和环保方面的压力,这个行业才开始重新审视电动车的第二个春天是否将要到来。

马斯克和他的特斯拉所做的,并不是发明电动车,而是在合适的时间,合适的地点,以合适的方式重新包装了电动车,为它找到了在人类社会再次出山的契机。

电机比内燃机强这么多,那为何电动车还没有取代燃油车呢?因为它一直未能摆脱一位“猪队友”——电池。实际上电动车在100多年前就已经被发明了,但这种“电机+电池”驱动的车辆成了内燃机车的手下败将,在历史长河中被长期“冰封”。经过漫长的迭代,直到21世纪前夕,随着电池技术的不断发展,汽车企业重拾电动车技术,电池重新回到汽车行业舞台。在特斯拉问世之前,通用汽车在1999年打造的第二代EV1,是近年来世界上存在过的最先进的电动车,尽管车身造型非常注重空气动力学,它也只有177km的续航里程,大概相当于同期普通燃油车的三分之一。电池占据了普通纯电动车接近一半的零部件成本,导致一台日产Leaf电动车的价格几乎是同尺寸日产燃油车的两倍。同时,无论是能量的重量密度还是体积密度,比起化石燃料都差得很远。扛着540kg巨大电池包的特斯拉Model S,续航里程还不如装满56L油箱的本田雅阁,尽管后者的油箱加满燃油的总重量只有前者的十分之一,体积也小很多。

当然,电池并非一无是处,只是电动车的批评人士有时候会忽视这种技术的独特潜力。

首先,电能是全球应用最广泛的一种能源。而化石能源的供应则远没有这样分散,人们通常需要移动几千米远,才能找到自己家附近最方便的加油站。汽油管道并没有像电线一样连通每一座工厂、办公楼和住宅。一旦电动车趋于普及,在理论上,它的能源补给极有可能比燃油车更加方便。就像现代人类从来不必担心如何为自己家的空调、电视和智能手机供电。

其次,我们应该看到电池技术正在持续进步。虽然进步速度远不及半导体行业的“摩尔定律”,但在过去十几年中,平均来看,电池的进步幅度可以达到每年7%至10%,明显高于内燃机的进步速度。2010年问世的日产Leaf续航里程只有不到200km,7年之后的第二代产品就具备了接近400km的续航里程,假如第三代Leaf延续这样的进步速度,它将在2025年拥有超过800km的综合续航里程,同时售价更加合理。

尽管汽车动力电池技术在持续进步,但依然有一朵庞大的“乌云”始终笼罩在特斯拉乃至全球电动车行业的头顶之上。

虽然特斯拉在全球范围内还只是一颗汽车行业的新星,保有量大约72万台,但被统计的车辆燃烧已达50次左右。据特斯拉官方披露,平均每行驶2.7亿千米发生一次燃烧。几乎每次特斯拉车辆发生燃烧,都会不可避免地占据媒体。除了特斯拉,其他品牌电动车也难以摆脱自燃的困扰。在中国2019年的初夏,特斯拉、蔚来、荣威等电动车陆续出现自燃事件,让公众对整个电动车行业的信心出现些许动摇。其中最使人震惊的,莫过于一台特斯拉Model S在上海某住宅地库突然爆燃。监控录像显示,在短暂冒烟过后,这台静止不动、并未处于充电状态的Model S突然自爆,还连累了身边的好几台豪华汽车。

公众曾经被三星手机内的锂电池爆炸震惊过,再加上特斯拉等电动车的自燃事件,人们有理由对电动车充满担忧:每台电动车都携带了重达数百公斤的动力电池,能量巨大,一旦它们由于碰撞、短路、老化等原因导致内部热管理失控进而自燃,破坏力是惊人的。

事实上,电动车的燃烧确实是汽车行业需要面对的新课题。为了应对燃油车可能的自燃,车主都会在汽车后备箱中常备灭火器。但这类常规灭火器对于电动车的自燃就不起作用了。常见的干粉灭火器和二氧化碳灭火器只能扑灭其表面明火,而持续释放的热能会使电池多次复燃。要想彻底灭火,就必须吸收锂电池散发的大量热能,从根源上解决起火因素。因此,特斯拉在官方紧急应对手册中注明:如果电池组起火或破损,请使用大量的水对电池进行降温处理!

这就不是普通人能够操作的了。首先,你需要找到消防车或者消防栓,提供充足的水源;其次,你要保护好自己,穿戴专业的绝缘、防护设备。所示的是一辆特斯拉Model S在比利时安特卫普省的特斯拉超级充电站充电时着火,整辆车被完全烧毁。训练有素的当地消防队员把这台车的残骸放到了一个水箱里保存,以避免电池复燃。尽管每年全球范围内都有数以万计的燃油车发生燃烧,尽管保险行业专门为燃油车的自燃属性设置了一款名为“自燃险”的商业保险,你却很少看到有燃油车的自燃会吸引媒体和公众的注意力。据一位在某大型保险公司任职的陈先生透露,燃油车自燃险出险的概率其实达到了万分之二至万分之三。这与上海消防机构发布的数据统计比较吻合:2011年上海与汽车燃烧有关的火警有900多起,当年上海的保有车辆总计285万辆左右,由此可推算出当年汽车燃烧的险情超过了万分之三。

无论从中国还是美国的数据来看,目前都没有任何有力的证据能说明:电动车比燃油车更容易自燃、燃烧的破坏力更大。但公众对于这个社会里的新生事物,更多的怀疑和挑剔是合情合理的。当人们看到燃油车自燃时,就像一起生活多年的老夫老妻互相看到彼此缺点,早已“熟视无睹”。而人们见到电动车自燃,就像初次约会时看到了对方的难堪之处,势必引发内心波澜。

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