聊聊汽车的全面电动化
2018-12-26 08:05来源:我爱汽车网阅读量:

电动汽车还是汽车吗?

这是个很有趣的问题,因为这关系到了各国的语言文化。

在英语中,表示中文 “汽车”的单词无非就是Car,Vehicle,Automobile之类的单词,但如果再将这些单词翻译回中文,就又有了“车辆”之意。这里的车辆指的是四轮及以上的陆地交通工具,因此汽车和车辆两个词语本不矛盾,但随着“电动汽车”的出现,“汽车”和“车辆”的关系便从一种近乎等同的级别变为了包含关系,即“车辆”包含“汽车”。

“汽车”一词在国语词典的解释为:“四輪以上的內燃機動力車,通常用揮發性的油料與空氣混合,使著火爆發來產生原動力,主要在公路上行駛,用來載人或搬貨物。”

可以看出中文中的“汽”一字代表了汽车内燃机的工作方式,而电动汽车采用全新的动力机构,与“汽车”的工作方式完全不同;此外,国际上对纯电动车的叫法为EV,即Electrical Vehicle,电动车辆。

因此中文里的“汽车”是否还适用于电力驱动的车辆还值得推敲。

当然了,看到这里肯定就会有人说我是杠精,因为汉语也是根据时代发展而发展的,所以我又查到了关于“汽车”的另一种定义:“由动力驱动,具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆,主要用于:载运人员和(或)货物;牵引载运人员和(或)货物的车辆;特殊用途。”

这条定义摘自《汽车和挂车类型的术语和定义》(GB/T 3730.1—2001),是国家对于“汽车”一词的定义,去掉了词典中对内燃机的描述。

那么问题又来了,按照这样的定义,汽车便可以直接追溯到蒸汽机时代。

 

1769年,尼古拉斯·约瑟夫·居纽(N.J.Cugnot)制造了世界上第一辆由蒸汽机驱动的三轮车,虽然轮子的数量与定义不符,但由于卡尔·本茨的“奔驰一号”也是三轮车,所以也没必要在车轮数上太过纠结。除此之外,这台蒸汽车的特征便完全符合了国家对于汽车的定义,然而国际上所公认的第一辆汽车却是1885年由卡尔·本茨(Karl· Benz)发明的三轮内燃机车。

那么简而言之,内燃机车是汽车,蒸汽机车不是汽车,那么电动车是汽车吗?这个问题我不做回答,只是陈列了个人认为的矛盾之处,各位可以分享一下自己的看法。

电动汽车的技术难题?

在“汽车”一词没解释清楚前,日志君还是暂且先叫它“电动汽车”吧,以便和电动自行车之类的进行区分。

说到电动汽车的技术问题,无非就续航和充电两部分,归结而言也就是电池的技术。

电力的发现和普及远早于内燃机,世界上首台电动汽车的诞生也要早于内燃机汽车。

 

19世纪30年代,苏格兰人罗伯特·安德森(Robert.Anderson)就已经发明了由电动机提供动力,蓄电池提供能源的早期电动汽车;1873年,第一辆具有实用性的电动汽车已经被英国人罗伯特·戴维森(Robert.Davidson)所发明出来,这比“奔驰一号”要早了整整12年。

据统计,1890年全世界约4200辆汽车中,电动汽车占比38%,内燃机汽车占比22%,其余则为蒸汽机汽车。

一百多年过去了,三者中谁获得了最终的胜利大家有目共睹。究其根本,电动汽车从诞生之初,就吃了技术发展慢的亏,内燃机凭借着成熟更快的技术做到了当时乃至现在电动汽车都做不到完美的一点,即那种加了油就跑的便捷性。

起步比内燃机车早了半个多世纪的电动汽车在一百多年后的今天仍然还面临着几乎同样的问题,电动汽车的发展速度从长远角度上来看还真是很令人担忧的。

当然,我并不是在说电池技术没有发展,我是想表达相比于过去的电池,如今的电池技术的发展其实是巨大的,但是电动汽车需要去直面它的对手,它不是要和自己的过去相比,而是需要去挑战油车的那种便捷性,达到了甚至超过了油车的标准才可以被市场所认可,否则消费者除了政策因素外没有理由放弃油车去选择体验更差价格更高的电动车。

下面我们来看一组实际的数据,为了避免数据过多而看得头疼眼花,日志君在这里使用续航里程(km)与充能时间(min)的比值,来粗略地表达不同汽车在补充相同时间燃料下的续航情况,即数值越大表示在相同的充能时间内可以获得更长的续航里程,充电时间默认为为快充状态下的充满时间,数据以工信部为准。
 

 
 

2018款腾势500的该项数据大约为7.5(km/min),特斯拉Model S 100D则为2.1(km/min),这两款电动汽车都是目前市面上的第一梯队,代表了电动汽车技术的最前沿。而燃油车我选择了油耗较高的2013款劳斯莱斯幻影,加油时间按5分钟计算,那么得出的数据为136.1(km/min),电车和油车的差距可想而知。

这时可能又会有人站出来说,那超级快充呢?

那么我们就用“3分钟充电80%”的妙盛超级快充电动汽车来举例,202公里的续航里程乘以80%的结果为161.6公里,由此得出的数据也仅为53.9(km/min),仍然不及一台油耗很高的燃油车的数据。要是对劳斯莱斯没什么概念的话,那么我也可以列出2016款东风本田思域220 TURBO CVT来供参考,这台车的该项数据为329.8(km/min)。

顺便一提,温度对电池的容量和充电时间也是有着很大影响的,因此电动汽车在很多情况下甚至连上述的数据都达不到。

从数据可以看出电动汽车与燃油汽车在充能效率上还存在着巨大的差距,那么通过科学技术的发展,电池充电可以做到和加油一样快速吗?

事实上,做到这点是近乎不可能的,因为加油只是物理变化,燃油流进了油箱里,简单粗暴。而充电则是一个化学反应过程,充电电流越大,发热就越大,也就伴随着更大的能量损失。

另一方面目前的电池也耐受不了更大的电压和电流,否则会有可能引发危险,这也是为什么现有的电动汽车超级快充技术往往都只是用于救急而不是日常的充电。

简单来说,加油这个过程更像是给电动汽车换电池的过程,充电这个工作从根本上讲就不是与加油一个量级的。或许以后的加油站并不会被充电站所完全替代,而是被“快速换电池服务中心”之类直接更换电池的地点所取代。

电池技术除了上述的问题之外,还存在着一个很容易被忽略的隐患,那就是污染。电动汽车在以环保之名逐渐火热起来的同时,电池的污染却往往被人忽略。

是的,电动汽车在行驶时没有任何的排放,噪音污染相比于燃油车也是近乎可以忽略的,但是电力的产生呢?废旧电池的去向呢?这都是值得考虑的问题。


 

目前,各国都为自己的水力发电厂、风力发电厂、核能发电厂做足了宣传,让人们都觉得电力是最清洁最环保的能源。然而根据2017年的统计数据,中国的清洁能源发电量仅占到了总电量的28.21%,剩余71.79%仍然是通过传统的火力发电所得到的。其它国家也并不乐观,日本和印度的火力发电占比更是分别高达82.8%和81.97%,火力发电占比最低的美国也占到了62.33%。

所以目前电动汽车所谓的环保还是要加个引号,并且真正的噩梦还要在电池被废弃之后才开始。

其实目前不少厂商都已经有了关于电池回收的方法,不过很明显电池想要回收后100%再利用是不现实的,多多少少会产生一些废弃物,况且想要100%的电池都回收也是不可能的。2015年中国的动力电池回收率仅有可怜的2%,而最新的数据日志君还没能查到,不过估计也没有质的突破,不然肯定会有铺天盖地的新闻播报的。

就目前电动汽车的发展势头来看,到2020年或许会产生17万吨的报废电池,这样的基数,别说回收2%,就算只剩下2%的电池没被回收,所产生的污染都是极其可怕的。20克重的手机电池可以污染1平方公里的土地50年,那么数以吨计的电动汽车电池呢?

话已至此,电动汽车的环保似乎已然成为了一个伪命题。或许,电动汽车环保是假,替代化石燃料才是真,与其说人类大力宣传电动汽车是意识到了保护环境的重要性,不如说电动汽车是在化石燃料日益枯竭时所应运而生的一种逃避问题的方法。

相比于环境污染,电池本身的技术似乎已经算不上问题了,希望可以在大批废旧电池涌来之前找到更好的处理方法吧,千万别等到局面失控之时再来亡羊补牢。

基础设施的跟进困难?

我从来都不会怀疑祖国的基础建设,毕竟“基建狂魔”的外号不是白叫的。然而,面临电动汽车的大军突起,日志君也不得不为祖国的基建捏一把汗。

当然,其他国家也都面临着同样的问题,只是一些地广人稀的国家和地区在实行上会比人口较密集的地方容易一些。


 

我很欣慰能够看到在很多工作单位的停车场里都设有数量不少的充电桩,但是就目前的现状而言,每台电动汽车都至少需要一个固定车位才可以基本解决消费者对于续航里程的顾虑,而对于国内的汽车保有量来说这是极其困难的,很多小区的“停车难”问题还没解决更别奢望每台车都有固定车位了。

对于一些老小区而言,汽车都是停在路边,小区内无处可停便只能停在小区外面。由于空间的限制,想要对这样的小区进行改造可谓难上加难。若对老小区进行重新规划翻修,那工程量又不可估量的,颇有点捡到一个手机壳之后去为其配了一台手机的意思。不过老小区的重建都是迟早的事情,也希望国家可以对新建小区的充电车位做出规定,以防需要二次改造。

充电地点的问题就先说到这里,然而充电桩本身的普及也存在着不少的难题。

首先是利益的问题,现阶段充电桩主要是由三个方面建设的,一是车企自己,二是国家电网,三是第三方的充电桩供应商。前两者一个自产自销一个国家拨款,问题都不大,而充电桩供应商的日子则没有这么好过。

充电桩供应商和汽车生产商之间缺乏一个互利的商业模式,企业和充电桩供应商之间必须要形成一个可持续的盈利模式,先不说要盈利很多,至少要做到不亏损。第三方的供应商需要被鼓励和保护,因为在电动汽车时代,电能就像现在的石油一样,需要有严格的政策把控,若尖端的充电技术仅被少数几家汽车厂商所掌控,那么在全电动时代,动力用电坐地起价会是迟早的事情。

第三点问题则是出在电动汽车在电量用尽而抛锚的救援问题上。

首先传统的燃油车很少会发生燃料用尽的情况,因为燃油车的续航里程普遍较高,且加油相比而言更加方便。然而电动汽车由于目前的消费者还不习惯,以及续航里程短充电慢的自身因素而导致电动车的抛锚几率相比燃油车要大出不少。那么目前电动汽车一旦没电,被撂在了半路上,只能通过打电话叫救援拖车的方法回到充电站,这样一来又是一大笔钱不说,还耽误了更多的时间。

此外,也不排除电动车在日后替代燃油车后会有更多市场细分的情况。设想,一行人开着电动越野车来到野地宿营,第二天一早却发现由于室外温度过低,电池衰减严重,昨天还剩下几十公里的续航里程瞬间变成了个位数,而在这种宿营的条件下呼叫拖车显然是不现实的。若是燃油车,打电话叫朋友开辆车过来抽点油就万事大吉了;然而电动车,莫非是叫车过来就地充电?要是用另一台电动车进行拖车,怕不是两台车都出不来。

玩笑归玩笑,救援设施的跟进刻不容缓,除了常规的救援拖车外,还要增加移动充电车的配备数量,固定充电设备也不能少,并且要保证是可用的,有不少个人用户和媒体在用车时都出现过连接充电桩而不供电的情况。


 

再举一个日志君实际看到过的例子,南京市鼓楼区紫峰大厦下面有两个特斯拉的专用充电桩被建在了一个平台上,与道路相隔一个人行道和一级台阶,后来为了解决乱停车的问题,又加了一道护栏,使充电桩与道路完全隔绝开来。日志君也是经常拿这两个充电桩开玩笑说,要是车主开着续航只有五公里的特斯拉来到这里,看见这幅情景,可一点也不好笑。

或许,唯一不用担心的事情就是国家的发电量是否可以满足电动汽车的全负荷运转。

据统计,2017年全中国共有2.43亿辆汽车,若全部替换为纯电动汽车,按每台车的电池容量为50kw·h,每周充电一次,一年52周计算,每年电动汽车所要消耗的总电能为6318亿kw·h。而2017年国家的总发电量为62758亿kw·h,也就是说,即使路面上的汽车都被替换为了电动车,一年的耗电量也仅占到总量的10%,按照国家发电总量的增幅,这倒是完全可以满足的。

上述只是列举了部分日志君认为对于电动汽车发展阻碍比较大的问题,所以像是充电桩损坏赔偿之类比较容易应对或是熊孩子乱拔插头之类的次要问题也就不再过多展开了。

目前电动汽车的限制仍然太多,不敢跑长途,不敢涉水,不敢去荒无人烟的地区。就城市代步而言,电动汽车似乎已经足够,但是想要完全替代油车,还是任重而道远啊。如果电动汽车没电了,前来应援的却是一辆“来自过去”的油车,想一想还真是讽刺。

得到了什么?又失去了什么?

因为这是一篇从主观上就不看好电动汽车前景的文章,因此写法上就先扬后抑,先看看电动汽车能给我们的生活带来哪些改进。


 

首先便是电动汽车最大的标签——“环保”,虽然综上文所述,电动汽车的“环保”在目前看来是一个十足的伪命题,但是它至少在行驶时不会排放有害物质,一是对于电动汽车的使用者而言不会有“污染环境”的负罪感;二是污染源更加集中,后期的统一治理相对会更加方便。其它方面,电动机的能源利用率远高于汽油或柴油机,确实可以达到节能的目的。

另外电动汽车多在晚上的用电低峰时段进行充电,这样可以平抑电网的峰谷差,使发电设备得到充分利用。

而对于消费者而言,电动汽车的优势则在于低噪音带来的较为舒适的用车环境和相对简单的机械结构因而更不容易损坏的特性。

想了半天,似乎也只能想出以上这些优点了。接着来看看电动汽车的发展会让我们失去什么?或是对现在的汽车行业有着怎样的冲击?

首当其冲的便是安全问题,这里的安全并不仅仅局限于行车安全或是碰撞防护之类的安全,而是车辆智能设备的安全。

汽车的电动化确实带来了一些非常炫酷的副功能,例如特斯拉的全触控操作、全自动车门等等,电动汽车与高智能化有着密不可分的关系。不过这也与智能手机、电脑一样,高智能化的汽车也面临着网络安全的问题。

黑客Charlie Miller和Chris Valasek分别于2015年和2016年两次成功侵入了自己的吉普切诺基,并成功控制了这辆车的转向系统和刹车系统,使被控制车辆能在任何速度下转动方向盘、激活刹车,或是调整巡航控制设置。从理论上来讲,这样的操作会造成汽车偏离原先的车道或追尾。不过,这台被侵入的汽车由于是一台内燃机车,很多设备并非由电脑控制,因此黑客所能够控制的内容是有限的,并且黑客入侵汽车时需要进入到车内进行操作,因此这对绝大多是消费者而言是没有安全威胁的。

然而在2017年,科恩实验室宣布,他们以“远程无物理接触”的方式成功入侵了特斯拉汽车,也就是说,他们不用进入到车内,就可以成功入侵汽车并且能够在办公室远程控制被控车辆。

同上一个案例相比,科恩实验室的“入侵”可以接触汽车的核心车电网络,可以远程控制车辆实现解锁、开雨刷、开后备箱以及收起后视镜等操作,更为厉害的是,这一技术可以远程刹车,且刹车同时保持车门闭锁、刹车灯不亮。

可以想象,在未来的全电动时代,汽车的一切都是由车载电脑控制,那么一旦遭到黑客入侵,《速度与激情8》里的丧尸车潮和《看门狗》中随意控制任何车辆行驶的情景可能就不会仅仅只发生在电影或是游戏中了。


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