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Tesla狂飙之路（一）：若隐若现的身影 - OFweek智能电网

这是Tesla电动汽车的传奇，我们的知识触角将伸向Tesla的每一个角落，细致完整的了解目前汽车业、能源产业、尤其是电动汽车产业的格局。 当这一切娓娓道来之后，科技史上最为重要的一个支流的发展脉络就清晰可见。我们最终能够将眼光投向未来十年、二十年、甚至五十年。你会相信科幻小说中的一切都将走进自己的生活！ 你知道什么是电动汽车么？ Christie Nicholson经常会回忆起她第一次跟Elon Musk见面的情景，那是在1989年的一次聚会上。 「我相信，从他嘴里冒出来的第二句话就是『我对电动汽车想了很多。』然后他问我：『你知道什么是电动汽车么？』」 在当时的1989年，电力驱动车完全是一个位于人们视野之外的产品，不值得人们花哪怕一分钟来思考他。可是为什么在那时候，Musk对它如此感兴趣呢？这要从电力驱动车是什么，以及它是怎么工作的说起。 其实，与传统的燃油车相比，有一些其他类型的车子都认为是更加绿色环保的。它们分别是混合动力车、插电混合动力汽车，以及电动汽车（现在人们往往用EV来指代它）。除了这以外，还有其他一款车子引起了人们热烈的讨论，那就是氢燃料电池汽车，有时候我们简称为氢燃料汽车。但是不管是哪种车子，它们的共同点是都拥有一个电动机。 电动汽车的基本原理 电动机分两种，一种是交流异步电动机，另外一种是无刷直流电动机。鉴于我们的读者都不太可能舔着手指去翻阅长达三张的论述，来搞清楚这两种电机之间的区别。让我们直接了当地总结它们都是建立在一种非常基础的想法之上的： 其实，一个电动机的构造有点儿像猪肉卷，就是那种猪肉在中间，外面一层面包的食物。电就发送到外面的面包层部分，电流会让「热狗」部分（也称之为「转子」）旋转。转子联动着轮轴，轮轴带动着轮子旋转，具体方式可以参见下面的图： 在这两种电动机中，交流异步电动机是目前Tesla车子采用的电动机。交流电意味着电流的大小和方向随时间作周期性变化，而「触发」一词意味着在转子和定子之间不存在任何物理性的接触。定子上的电产生了一个旋转的磁场，能够通过电力传导机制进入到转子上面，并且使其转动。 定子通过发送电力，产生了旋转磁场，具体是经过三个阶段，可以参考一下下面的图示： 你可以看到有三种颜色的线条，正在做着前后往复的运动，如果你觉得眼花缭乱，你就紧盯着一种颜色看就行，很快你会明白它仅仅是在做前进后退的往复运动。但是它们产生的力恰好能够达到让转子进行完美旋转的目的。如果转子加入进来，那么整个旋转的磁场就会让其旋转起来。 转子永远无法达到它当下最想要去的那个位置，它永远在磁场中去追逐那个目标。也正是这种简单的想法，能够打造出来驱动汽车的电机组。交流引导电机组就是由NikolaTesla所发明的，也正因为如此，Tesla Motors的命名也是为了向这个发明人致敬。下面的三种车都是使用了一款电机组： 混合动力车：最典型的代表就是丰田的Piruis（普锐斯）。它既装有电动机，也装有一个内燃机。你不需要搞什么电线插到汽车上，本身的燃油就能给电池充电。同样电池还能通过电动机一种特别的机制「反馈制动」功能来得到充电。一般来说，汽车在前进过程中，如果汽车刹车了，那么这种动能就会转化热能丢失掉了。但是「反馈制动」的好处就在于，电动车能够将动能再次导入到电池中，使得焦耳能够贮存起来再次使用！混合动力车中因为有了电动部分的存在，取代了某些燃烧燃油的需求，加长了每加仑所跑的里程数，降低了汽车的排放量，同样也能给司机节省油钱。可以说，混合动力车是从普通燃油车向未来迈进的一大步！ 插电混合动力车：（有时候也称之为PHEVs）。这是一个更好的选择。插电混合动力车，代表作品就是ChevyVlot，FordFusionEnergi都能够让你在家里进行电池的充电。一般来说一块电池能够跑10英里到40英里不等的距离，等电力耗尽，燃油紧随其后跟了上来。其实10英里到40英里的距离已经满足了大多数人在一天里的需要，这也意味着这样的车很少会使用燃油作为动力补充。 所以我们现在还差一点，为什么我们直接就用电池算了，为什么不彻底抛弃燃油呢？！ 氢燃料车：它纯粹是由电来驱动的，但是它不需要电池。相反，它还有点儿像燃油车，得在一个站点将燃料加满才可以。但是这个燃料并不是燃油，而是一种经过压缩后的氢燃料。氢燃料将空气中的氧吸收进来，然后产生电，进而送入电动机给汽车提供动力。它不会排放任何的尾气，唯一的废料就是清洁的水！听起来是不是觉得很棒？！对吧？！ 氢燃料车？呵呵，并没有什么用！ 但是，在马斯克的眼中，氢燃料车按照他的原话来说就是「垃圾！」可是另一方面，很多大的汽车公司，比如丰田、本田还有通用都在下大力气，对氢燃料车的开发和应用投入大笔投资。我想要了解他们之间的分歧是什么，所以我阅读了有关它的12篇文章，赞成的反对的都有，最后，我不得不说氢燃料车并不一定比电动车更有优势，主要理由有以下的四个： 1）氢燃料的来源其实是通过天然气来提取。天然气在以前的章节中已经介绍过了，它不就还是另外的一种化石燃料嘛。只是相对而言清洁一些。而电动汽车是随着使用时间的递增越来越干净的，因为发电的整个过程会越来越清洁干净。 2）让我们再谈谈电力效率、最大里程数、以及成本。其实氢燃料所表现的上限值接近于目前电力汽车的现状，而电力汽车的电池表现还会随着时间而越来越强大。 3）氢燃料是一种带有某种危险，并且难于操作控制的物质。跟如今的电动汽车相比简直就像是噩梦了。 4）如果我们在实际行驶过程中，电力汽车完全可以在自己的车库就能实现充电，而氢燃料车还是像之前传统的燃油汽车一样在路上寻找加油站来给自己的氢燃料进行补充。 我曾经还跟马斯克有过邮件的往来，他在给我回复的邮件中是这么解释氢燃料汽车是很烂的： 「如果你是从太阳能面板中获取电力，然后给电池充电，那么你最后实现的能源利用率是90%！简单，便宜！相反，如果你现在利用电来分解水，使得氢元素能够分解出来，具有非常高的纯度，然后用高强度的压力使其逼进一个绝对疯狂的程度，然后再将其转移到一个巨大的氢燃料的储存罐中（一般是以液体形式而存在），然后再利用它跟空气中氧的进一步结合来产生电，那么在经过这么一长串的环节过后，你最终实现的能源使用效率不过20%。成本高、复杂、笨重、完全谈不上什么效率。它在战场上全方位的落败。如果再算是电力汽车能够进行电池快的拆卸更换，那么氢燃料汽车业会因为频繁的加氢燃料次数再次落败。」 是时候介绍下我们的主角电动汽车了！ 最后我们介绍的当然是本文的主角：电动汽车。以Nissan Leaf，BMW i3以及Ford Focus Electric，当然还有主角中的主角Tesla ModleS为代表。它们的能源使用方案干净、安全、高效，不涉及任何液体。 不管目前存在的争议有多么复杂，从理论上来说，电力汽车确实有存在的道理。让我们先忘掉其他的汽车吧，先来看看到底电力汽车为什么必然干掉内燃机燃油引擎？ 1在绝大多数的情况下，电力汽车比燃油汽车更加方便。 燃油汽车还得跑到加油站。电力汽车只需要在每天晚上给车子插上电源，就像是给自己的手机充电一样方便，不需要中途停下来跑到加油站。燃油车的引擎也比电力汽车更加复杂，拥有200多个部件，而电力汽车引擎的部件不超过10个。燃油汽车的引擎需要传动装置、尾气管、档位、以及其他一些乱七八糟的玩意儿，电力汽车根本不会涉及这些。引擎的复杂程度决定了这个车子需要保养的频率。这也意味着燃油汽车要比电力汽车接受更多的保养服务才可以。 电力汽车的花费远比燃油汽车要少很多。咱们先不说司机换机油、汽车维修这些费用，但就说燃料上面。传统汽车的燃油费用就远远比电要贵很多。让我们来做个算术题吧！平均下来，电力汽车每千瓦时能跑3英里。按照美国现在平均电费标准每千瓦时12美分来计算。这意味着电动汽车跑1英里的花费是4美分。 计算燃油汽车的成本就比较复杂了。因为燃油价格以及汽车燃油使用效率都各不相同。让我们假设出来最好的情况吧！就拿最便宜的燃油举例：一加仑1.4美金，然后汽车的燃油使用效率也是最高的，也就是35英里每加仑。在这种超级理想的情况下，它也能达到电动汽车每英里4美分的水平。但是因为这是最理想状况，几乎没有任何车主能够花4美分跑1英里。让我们再举例，咱们不说最糟糕的情况，就说一加仑是4美金，稍微低于平均水平每加仑跑15英里。在这个条件下，燃油车跑一英里是花费27美分。如果一年按照正常水平跑上12,000英里，说每年在燃油车上的花费要比电力汽车多3000美金！ 燃油引擎是造成目前气候变化两大罪魁祸首之一。我们之前已经讨论过了环境问题，运输业依赖的燃油燃烧构成了世界总碳排放量的三分之一，也让国家之间能源的相互依赖越来越严重。电动汽车不排放任何的碳。当然了，它所适用的电也也是以一种脏的方式制造出来的。这个我们按下不表，稍后再说。 这也是为什么马斯克会给Nicholson大谈特谈电动汽车的原因。很明显，电动汽车更加简单、便宜、从长远上来说是提供汽车动力的不二选择。 电动汽车存在的三大短板 但是在电动汽车在100年以前就已经登场亮相。在当时存在了一些非常严重的技术缺陷，阻碍了它成为市场上的主流选择。鉴于当时人们没有见时间和金钱投入到后续的开发商，它就此湮没在了科技长河之中。下面列出来的三点内容是电动汽车存在的严重缺陷： 可跑最大里程数 A电池的续航时间太短，不适合长途驾驶，只能供司机在城镇等小地方转悠转悠。 B如果我在路上跑着跑着没电了，我是否能够在附近找到一个充电的地方？如果没有是不是就彻底把我晾在路边了？ C就算我在路上找到了一个充电站，好吧，我是不是还得坐在跟前长达5个小时才能完成一次完整的充电过程？ 功能 如今主流的电动汽车就是那种小小的，跑在高尔夫球场的小车。这可无法刺激起来车主们的购买欲。没人愿意买一个慢的跟蜗牛一样的车子。如果人们想寻找那些跑的风驰电掣的车子，他们只会将眼光投向燃油车。 价格 从一开始，电动汽车的成本就比燃油车要高很多，这主要是因为电池的成本非常高。 让我们回到1910年，正是因为以上的三大原因，让电动汽车一败涂地，让促使了目前燃油汽车成为主流。在当时，燃油汽车也存在着自身的问题。但是Ford将其完美的解决掉了，在商业层面实现了可能。这些工作没有人能在电动汽车上完成。 我也曾经问过马斯克他是怎么看Henry Ford这个人的。他是这么说的：「Ford是这样一种人，当事情出现了问题，进度上出现了障碍，那么他总是能够找到方式解决掉它，或者绕开它另辟蹊径。他就是那种能把任何事情处理的妥善完美的人。他在当时非常执着专注于满足顾客所需要的一切，有些时候顾客甚至自己都不知道内心真正想要什么！」 马斯克在2003年开始停止了对电动汽车的浮想联翩，准备真正诉诸于现实。但是在当时，整个的产业环境并不是对他有力的。进入汽车行业的门槛实在是太高了，几乎在整整一个世纪的时间里，汽车产业中的每一家初创公司都是以失败告终。 碳排放出来肯定不会给公司带来什么成本的。所以当你想着去办一家电动汽车公司的时候，你就相当于是一个新人菜鸟站在篮球场上跟一帮在这个球场上打拼了几十年的老鸟们一起比赛一样，而且你身边这些人高马大的对手走步、二次、胳膊肘撞人推人完全不受惩罚！你怎么跟人家竞争？另外，石油行业的背景太过深厚，它所掌握的能量能够让任何的创新之举戛然而止。除了这以上的种种障碍，曾经一百年钱就出现了电动汽车的制造者，但是不是也是因为各种难题被清除出场了吗？人们普遍对这种技术没有什么信心。你要给人们信心，你首先得解决掉上面所陈述的三大技术瓶颈才可以。 说了这么多，即便电动汽车拥有无数无可辩驳，也无人能及的优势，但是它就是永无出头之日了吗？又或者仅仅是缺少一个正确的人？一个电动汽车界的Henry Ford？ 在下一章节，我们将沿着电动汽车的三大短板开始讲起，讲述Tesla是如何一步步的解决掉制约电动汽车发展的三大障碍的，敬请关注！

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