最近,美國特斯拉電動(dòng)汽車進(jìn)軍中國市場(chǎng)的新聞屢屢登上媒體頭條。那么,特斯拉有何過人之處?它是否符合汽車發(fā)展的潮流?其安全系數(shù)如何?作為先后混跡于美國三大汽車公司(福特、通用、克萊斯勒)的工程師,筆者也想談?wù)勛约簩?duì)特斯拉的看法。
在討論特斯拉之前,先簡單介紹一下電動(dòng)汽車相關(guān)的背景知識(shí)。這篇文章中所說的電動(dòng)汽車,單指自帶驅(qū)動(dòng)電源的純電動(dòng)車,不包括混合動(dòng)力汽車和有外接電源的車輛(如有軌電車)。
如果拿人走路打比方的話,發(fā)動(dòng)機(jī)和電池相當(dāng)于輸出能量的心臟,中間的傳遞系統(tǒng)相當(dāng)于傳遞能量的骨骼和肌肉,最后帶動(dòng)雙腳——車輪前進(jìn)。如上圖所示,電動(dòng)車和汽油車都有“心臟、骨骼、肌肉、雙腳”,但兩者的能量傳遞路線是不一樣的。
電動(dòng)車不產(chǎn)生尾氣
電動(dòng)車的優(yōu)點(diǎn)不少:
第一是節(jié)能。眾所周知,傳統(tǒng)汽車的能量來源是石油。相對(duì)于其他主要能源形式,石油儲(chǔ)量少且不可再生。盡管近幾十年來,圍繞“剩余石油還夠開采多少年”這個(gè)問題,專家們展開了多次爭論,但是原油儲(chǔ)量不斷減少,并且產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到峰值卻是不爭的事實(shí)。相信車主們面對(duì)不斷攀高的油價(jià),一定會(huì)認(rèn)同這一點(diǎn)。
同時(shí),由于主要石油產(chǎn)地(中東地區(qū)、俄羅斯、中亞國家)和主要石油消費(fèi)地(美國、西歐、東亞)的不一致,圍繞著石油的控制權(quán),數(shù)十年來各相關(guān)國家展開了激烈的政治、經(jīng)濟(jì)甚至軍事博弈。這個(gè)問題對(duì)我國來說也至關(guān)重要。2013年,中國超過美國,成為世界最大的石油進(jìn)口國,石油對(duì)外依存度逼近60%。因此,發(fā)展電動(dòng)汽車,降低石油對(duì)外依存度,對(duì)中國的經(jīng)濟(jì)安全、地緣政治安全有重大意義。
電動(dòng)車用的是二次能源——電能。電能的來源十分廣泛,除了儲(chǔ)量比石油豐富很多的煤以外,還有可再生的水能、風(fēng)能、太陽能,以及潛力巨大的核能。因此,如果電動(dòng)車能廣泛普及,不僅會(huì)對(duì)人們的生活方式產(chǎn)生重大改變,對(duì)全球地緣政治格局也會(huì)有所改變。
電動(dòng)車的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是幫助對(duì)付霧霾。汽車尾氣是城市霧霾的重要來源。目前,各國對(duì)汽車尾氣排放的標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)。而電動(dòng)車在運(yùn)行時(shí)自身不排放尾氣,在城市的空氣污染治理方面優(yōu)勢(shì)明顯。就總的污染量來說,雖然燃煤發(fā)電也會(huì)有污染物,但是用大型發(fā)電廠和分散的內(nèi)燃機(jī)汽車相比,能源利用效率更高,發(fā)電廠對(duì)于廢氣的集中處理也能讓廢氣排放量降低。
第三點(diǎn)是傳動(dòng)和控制的優(yōu)勢(shì),這一點(diǎn)涉及電動(dòng)車傳動(dòng)的一些特點(diǎn)。舉例來說,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在上千攝氏度、幾十個(gè)大氣壓的惡劣工況下,需要精密的制造技術(shù)、控制技術(shù),和復(fù)雜的潤滑系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)(散熱系統(tǒng)還不停地把寶貴的汽油燃燒的熱量白白散發(fā)到大氣中)。發(fā)動(dòng)機(jī)需要定期保養(yǎng),換機(jī)油。而且發(fā)動(dòng)機(jī)需要通過復(fù)雜的變速箱、傳動(dòng)軸、減速器,才能把能量傳遞給車輪。大部分傳遞過程都是通過金屬的齒輪和軸承的“硬連接”。所有的部件都需要復(fù)雜的制造工藝并且容易損壞(想想各大車廠因?yàn)樽詣?dòng)變速箱出問題搞了多少次召回)……
所有這一切的麻煩,在電動(dòng)車這里都不是問題。電動(dòng)車的電池、電動(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)熱,但是比起內(nèi)燃機(jī)的散熱要容易處理得多。電動(dòng)車的能量傳遞也不需要復(fù)雜易損的“硬連接”,“軟”的導(dǎo)線就好了。由于電系統(tǒng)的控制技術(shù)相對(duì)更為成熟,電動(dòng)車的控制相對(duì)來說容易很多。
比如,很多人都知道,電動(dòng)車加速性能比汽油車要好。這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)調(diào)節(jié)功率比內(nèi)燃機(jī)容易。再舉個(gè)例子,電動(dòng)車可以比較容易實(shí)現(xiàn)在每個(gè)輪子上都單獨(dú)裝一個(gè)電動(dòng)機(jī),分別控制每個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速。這樣車的轉(zhuǎn)向性能會(huì)產(chǎn)生飛躍。而由于傳動(dòng)問題,這在傳統(tǒng)汽油車上幾乎無法實(shí)現(xiàn)。

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