鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:419次 | 2022年01月05日
從混合動(dòng)力到燃料動(dòng)力電池,TSLA"超級(jí)廠"對(duì)電動(dòng)汽車到底意味著什么?
萬(wàn)眾矚目的TSLA超級(jí)廠七月底在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州舉辦了盛大的開張儀式。目前只有14%的大規(guī)模結(jié)構(gòu)已經(jīng)建成,其余項(xiàng)目將于2020年完成,總投入達(dá)50億美元。
據(jù)TSLA稱,電池生產(chǎn)將于2017年開始,到2018年,超級(jí)廠將能為50萬(wàn)輛Model3s供應(yīng)電池。TSLA要建立超級(jí)廠的很大一部分原因在于它供應(yīng)的鋰離子電池生產(chǎn)的費(fèi)用較低。
"超級(jí)廠是現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的奇跡,是一臺(tái)制造機(jī)器的機(jī)器,"馬斯克說(shuō)。除了散熱外,它還為鋰離子電池生產(chǎn)供應(yīng)了前所未有的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益,將價(jià)格從2016年四月的每千瓦時(shí)190美元降低到每千瓦時(shí)130美元。巨大的生產(chǎn)規(guī)模,以及減少浪費(fèi)和大幅減少的供應(yīng)鏈,大大節(jié)省了成本,最終使電池生產(chǎn)成本減少30%。
超級(jí)廠被認(rèn)為是馬斯克變革汽車行業(yè)夢(mèng)想的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。電動(dòng)汽車和鋰離子電池現(xiàn)狀如何呢?
2015年全球銷售的汽車總數(shù)約為7237萬(wàn)輛。電動(dòng)汽車占該數(shù)量的約0.8%(54萬(wàn)輛),比2014年銷售的約37.6萬(wàn)輛有大幅新增,但仍低于全球銷售汽車總量的1%。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
其實(shí)在全球售出的電動(dòng)汽車中,TSLA的ModelS也只占有了10%不到的比例。TSLA賺得了眼球,然而還是傳統(tǒng)汽車廠商真正在賺錢。雷諾日產(chǎn)一年內(nèi)賣出了10萬(wàn)輛LEAF電動(dòng)汽車,是TSLA賣出所有電動(dòng)汽車的兩倍多。福特、寶馬、奔馳、奧迪、豐田等大汽車廠則主攻混合動(dòng)力汽車。
今天就讓我們來(lái)盤點(diǎn)一下市場(chǎng)上重要的電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車:
電池電動(dòng)汽車(BEV)
電池電動(dòng)汽車僅依靠電池組為發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)動(dòng)力,這意味著行駛范圍通常相當(dāng)有限。TSLA就是個(gè)例外,他們的modelS已經(jīng)達(dá)到約430公里的行駛距離。我們對(duì)此持保留態(tài)度,因?yàn)樗艽蟪潭壬先Q于各種外部因素,電池組的大小,開車的速度,天氣和是否使用空調(diào)等都會(huì)影響行駛范圍。
市面上其他汽車廠商制造的電動(dòng)汽車還有寶馬的i3,雪佛蘭的SparkEV,三菱的i-MiEV和日產(chǎn)的LEAF。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
BEV最大的問題在于充電站的缺乏,以及充電過程漫長(zhǎng)的等待時(shí)間。TSLA正在建設(shè)他們的超級(jí)充電站網(wǎng)絡(luò),但其他汽車品牌目前不能使用TSLA充電站。當(dāng)然你要是只是拿來(lái)通勤,行駛范圍似乎不是什么大問題。
電動(dòng)汽車高昂的價(jià)格也是人們觀望的另一個(gè)原因,盡管TSLA推出平價(jià)版電動(dòng)汽車Model3,仍然要掏3.5萬(wàn)美金。(在我國(guó)人看來(lái)好像也不算什么了)。
插電式混合動(dòng)力汽車pHEV
除了擁有電池組,插電式混合動(dòng)力車還具有常規(guī)的氣體或柴油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)?;旌蟿?dòng)力受歡迎的原因是它們兼具長(zhǎng)途行駛和短途低能耗的優(yōu)點(diǎn)。
pHEV可以從插座充電,電池組可用于短距離。一旦電源耗盡,司機(jī)可以依靠發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)駕駛。當(dāng)然,pHEV不像全電動(dòng)汽車和燃料動(dòng)力電池電動(dòng)汽車那樣環(huán)保,但比起傳統(tǒng)汽車污染顯然大幅減小。寶馬i8,雪佛蘭Volt,豐田priusplug-in和三菱OutlanderpHEV是市場(chǎng)上知名的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)
傳統(tǒng)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的常規(guī)混合動(dòng)力實(shí)際上不被認(rèn)為是"電動(dòng)汽車",因?yàn)樗麄儾荒軓碾娋W(wǎng)再充電,完全由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和再生制動(dòng)供電。最著名的HEV的例子是豐田prius,第一個(gè)真正成功的混合動(dòng)力車,還有本田的Civic,豐田的Camry和福特的Escape。
燃料動(dòng)力電池電動(dòng)汽車(FCEV)
燃料動(dòng)力電池電動(dòng)汽車通常通過將氫氣轉(zhuǎn)化為電力來(lái)為電動(dòng)機(jī)供應(yīng)動(dòng)力。氫氣到電的轉(zhuǎn)換過程只出現(xiàn)水和熱,這意味著FCEV是唯一可歸類為零排放的電動(dòng)汽車。
FCEV和BEV車輛之間有一個(gè)重要差別,也是BEV的致命弱點(diǎn):行駛范圍太短。FCEV的現(xiàn)代燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和加油相同容易,大約五分鐘就可充滿燃料動(dòng)力電池。那么為何今天人們不更多的開FCEV呢?
該技術(shù)是相對(duì)新的,這意味著FCEV缺乏燃料基礎(chǔ)設(shè)施,當(dāng)然,由于車輛生產(chǎn)數(shù)量目前低,汽車單價(jià)高。在目前市場(chǎng)上的少數(shù)FCEV中,現(xiàn)代Tucson僅可出租。最暢銷的FCEV豐田Mirai,售價(jià)大約在58,000美元。
除此之外,還有許多和氫的生產(chǎn)和儲(chǔ)存相關(guān)的問題,我們以后可以慢慢討論。
是什么在制約電動(dòng)汽車的發(fā)展?
豐田從1992年開始開發(fā)FCEV技術(shù),并于2015年開始銷售豐田Mirai。足足過了23年。這是很常見的汽車模型達(dá)到7-8年的年齡,才得到整容,這可能只是在引擎蓋下的一個(gè)小改動(dòng)。
回頭看看TSLA,2003年成立,2008年就推出了Roadster。盡管馬斯克自己也承認(rèn)了Roadster的失敗,僅僅5年就推出第一款車型是令人佩服的。那之后僅僅8年,TSLA就相繼推出了頗受好評(píng)的ModelS,ModelX。
和此同時(shí),傳統(tǒng)汽車制造商大多是基于成熟的技術(shù)對(duì)舊模型的進(jìn)行小修小補(bǔ)。而TSLA一下子帶來(lái)了完新的汽車模型和高度復(fù)雜,未經(jīng)市場(chǎng)檢驗(yàn)的科技。沒有TSLA在這條路上勇敢探索,電動(dòng)汽車的進(jìn)程將會(huì)放慢很多。
能源存儲(chǔ)一直以來(lái)都被人們忽視。風(fēng)和陽(yáng)光本質(zhì)上是不穩(wěn)定的能量來(lái)源,因?yàn)樘?yáng)不會(huì)全天發(fā)光,風(fēng)也不會(huì)源源不斷的吹來(lái),這要能量存儲(chǔ)裝置來(lái)平衡能源的輸入。在過去267年間,電池技術(shù)的小規(guī)模、漸進(jìn)式的改進(jìn)還不足以滿足不斷上升的全球需求。
化石燃料具有遠(yuǎn)超電池的能量密度,這意味在鋰離子電池迎頭趕上之前,汽油動(dòng)力汽車將不會(huì)消失。即使電池技術(shù)的不斷升級(jí)和改進(jìn),鋰離子電池也很重,并且容量惡化,導(dǎo)致電動(dòng)汽車用戶必須在5-10年內(nèi)更換電池組。TSLA自己也承認(rèn),電池組容量在使用4-5年時(shí)開始退化,到第8年,電池組容量預(yù)計(jì)下降30%。更令人擔(dān)憂的使,電池組替換的價(jià)格目前最少也要12,000美元。
1991年推出的第一款索尼制造的鋰離子電池相比,目前的鋰離子電池的能量是其能源的兩倍以上,這源自25年間不間斷地研究。學(xué)界的共識(shí)認(rèn)為關(guān)于鋰離子電池來(lái)說(shuō),能量密度最多還能挖掘30%的增量。這意味著鋰離子電池永遠(yuǎn)不會(huì)是解決方法。
那為何TSLA仍要把所有的雞蛋放在鋰離子電池這個(gè)籃子里呢?作為一個(gè)行動(dòng)派,鋰離子電池是目前TSLA"秘密宏圖"計(jì)劃最具成本效益的解決方法。
電動(dòng)汽車的未來(lái)
總有一天,鋰離子電池的時(shí)代將會(huì)過去,鋰離子電池的局限性意味著必然出現(xiàn)更好的替代品。假如我們回頭看前面討論的四種類型的電動(dòng)汽車,只有一種不依賴于電池技術(shù):燃料動(dòng)力電池電動(dòng)汽車。
在FCEV中使用的燃料氫氣,是自然界非常豐富的元素。利用可再生能源出現(xiàn)氫氣的過程是驚人的0碳排放。汽車行業(yè)中有一批專門的FCEV信徒,豐田也許是最熱心的。豐田和本田一直熱衷于開發(fā)他們的FCEV車型。
然而很多人都不這么認(rèn)為,原因很簡(jiǎn)單:成本太高。且不談儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移氫氣的問題還沒有完全解決,就連生產(chǎn)氫氣的過程都是多此一舉。消耗大量電能來(lái)出現(xiàn)氫,而實(shí)際上,那些電能就可以直接被用來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車。
那么電動(dòng)汽車的未來(lái)到底在哪里呢?混合動(dòng)力電動(dòng)汽車嗎?他昂貴,同時(shí)裝有兩套驅(qū)動(dòng)設(shè)備,導(dǎo)致沉重的體型極大的削減了行駛范圍。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),鋰離子電池會(huì)統(tǒng)治電動(dòng)汽車的未來(lái)。
TSLA是目前唯一擁有勇氣的汽車制造商,他一直走在最前面推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展,而其他汽車制造商似乎對(duì)開發(fā)混合動(dòng)力車這樣的小打小鬧抱有希望。實(shí)際上,即使TSLA入了鋰離子電池"超級(jí)廠"的坑,當(dāng)另一種技術(shù)開始超越鋰離子電池時(shí),伊隆·馬斯克也會(huì)毫無(wú)猶豫的出現(xiàn)在那里。