电动汽车的几种模式和比较

电动汽车比较学术的说法是新能源车。目前来说新能源车主要就是电能驱动的汽车。人类的机械化动力从最早的蒸汽机到内燃机到电动机。这里面只有内燃机最适合运用在汽车上,因为蒸汽机需要大量的煤炭,电机需要电源。电动汽车技术含量其实并不高,但是在电池技术不够发达的时代,电动车很难有广泛的实用价值。随着电池的能量密度不断提升,电动车开始成为可能。我们目前有幸处在这样一个大变革的时代,在新时代来临之前,一定是有一段过渡的,混合动力就是为这一阶段而生的。下面分别介绍。

纯电动车

纯电动车没什么好说的,原理跟小孩玩的遥控车没啥本质区别,马达电池就能跑。马斯克的特斯拉将纯电动车发扬光大,因为特斯拉不仅能跑,还是一个智能平台,可以自动驾驶,这部分才是最有价值的地方。

混动车

混动车就复杂了,根据动力提供和充电方式的不同分为好几种。

混合电动汽车

这种车的逻辑是普通的燃油车都会接发电机,但是燃油车的用电并不多,因此加多一个大容量的电池收集多余的电能,再用电动机作动力补充。这是一种提升能效的方法,而且电动机的动力输出很容易做到大排量内燃机同等水平,因此节约了能源还提升了动力。

插电混合电动汽车

这种就是在前面的混动汽车的基础上接出来一个充电口,也就是你可以直接给电池充电,然后用电机来跑,因为电动力更省钱,所以这样的小改造就可以让汽车摆脱汽油,享受纯电动的体验。当然你也可以用纯汽油,总之自由度非常高,买一辆车顶两辆。

增程式电动汽车

前面说到咱们当下还是在时代更替的夹缝中。如果用纯电动车,是有非常大的续航焦虑。虽然未来加油站会变成换电站,但是在当下,电动车没电了就还是只能老老实实充,或者即使可以换电,也没有足够多的换电站。于是另一种天才的设想就产生了,电动车背个汽油发电机跑,没电了就加油自己发。但是稍稍懂点热力学的同学应该会提出质疑,不管事汽油转化动能,还是电能转化动能,都是有能量损耗的。增程式汽车的能量转化路径是 汽油->动能->电能->动能。这里面每一层转化都带着损耗,怎么看都是赔钱的买卖。但是增程式汽车总体能效是高过普通燃油车的,或者说比传统燃油车更节能。下面详细解析这个原理。

我们稍稍懂点初中物理学就会明白,让物体保持匀速直线运动是不需要任何外力的,也就不存在能量损耗。咱们忽略现实世界中无法避免的各种阻力摩擦力,只要不用加速减速,一定是能量损耗最小的方式。这个原理在转子的运动中也是一样的,转子匀速转动的能量损耗只需要克服各种阻力即可。如果内燃机不做动力输出,也就不会受刹车,停车,加速等影响,只需要匀速的发电,所以这个能效转换是非常高的。而且驱动发电机的动力也不需要太大排量,而电动机的马力又足够的强,因此只需要小排量即可达到大排量的驾驶体验。

我们再把这个能量转化的视角放大来看,中国大部分的发电厂还是火力发电的,所以不管是纯电动车还是增程式电动车,源头还是化学能。但是从发电厂再经过输电线路到充电站,这过程也有损耗。增程式电动车发电机出来直接充电,也避免了这层损耗。因此增程式电动车不管从车主来看还是大局来看,都是更节能的。

氢燃料电动车

首先氢燃料电动车也是电动车,用电机作为动力输出。我们知道电解水可以生成氢气和氧气,这个化学反应的逆反应就可以释放电能。利用催化技术,氢气和氧气产生水和电,这个排放只有清洁的水,因此对环境非常友好。而且这个氢气转化电能的效率可以达到非常高的60%+,把这个电存起来驱动电机就是氢燃料电动车。但是,氢气这东西又是怎么来的呢,实际上制氢的成本还是很高的,虽然氢气的能效非常高,但是氢气大概比汽油贵100倍。所以这种技术这么好,却也是很难提供民用。

其他的思考

就像iPhone对手机的颠覆,过去的手机只是打电话的,而现在的手机反而电话越来越少。特斯拉是对汽车的颠覆,汽车过去是交通工具,未来更多的是一个智能平台。汽车可以联网,可以提供智能驾驶辅助,甚至可以自动驾驶。但是汽车毕竟也是一种平民可以掌握的杀人工具,这里面如果存在网络漏洞,算法漏洞,也将带来非常严重的后果。不过对自动驾驶,我还是非常有信心的,因为绝大部分的交通事故都是分心驾驶和不遵守交通规则导致的,自动驾驶的算法是不会出现这种问题的,所以总得来说,自动驾驶的安全等级是高很多的,但是如果因为算法漏洞导致事故,也会让人感觉更冤。

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