混合动力及电动汽车的前世今生

　　近100年前，亨利·福特和托马斯·爱迪生这对好友计划联手制造电动汽车的宏伟蓝图计划落空，主要的原因是当时的电池技术还没有发展到一定的水平。从此以后，所有的车辆几乎全都是依靠石油为动力，而这也直接让我们驶入了全球变暖的危机。现在，福特已经加入到了由特斯拉和雪佛兰等公司组建的电动汽车联盟中继续追求的目标。之前，丰田推出的油电混合动力汽车普锐斯在全球掀起了一阵销售热潮，而特斯拉的ElonMusk则完全抛弃了碳氢化合物作为动力的方式，用ModelS这样一款纯电动汽车重新开启了一个新时代。而这种插电式的混合动力就像二者的婚姻结晶，但是丰田的普锐斯和雪佛兰Volt还是有所不同。那么究竟这些不同的电动汽车技术之间有什么区别呢？让我们一起来看看当今最新的电动及混合动力汽车技术。

　　什么是电动汽车

    　电动汽车最初的发展可以追溯到19世纪初期，不过第一辆真正意义上的电动汽车则是在19世纪末由英国电动汽车大王托马斯·帕克发明。而在随后几年的世纪之交，电动汽车迎来了一个小小的黄金发展期，并且在1912年达到了顶峰，当时仅在美国地区电动汽车的产量就达到了3.4万量，要知道这已经想到与2002年全球混合、纯电动汽车的产量总和。这种电动汽车由于操作简单而续航里程有限，在城市内受到了热烈的追捧，并且主要都是女性来驾驶。而伴随着后来大量的石油被开采发掘以及高速公里的修建，能够为提供更长行驶里程的燃油汽车又重新成为了主角。而到了1910年中期，除了像叉车和高尔夫球车这样的特殊车型之外，大部分企业都停止了生产电动汽车。

　　在此之后，电动汽车的发展几乎完全停滞，再有的就是像HenneyKilowatt这样胎死腹中的尝试。也的确有些研发尚在进行，制造混合动力汽车的一个早期尝试是AMC1967年的Amitron：使用能源再生制动的第一辆美国汽车。当时的想法是使用制动能量给汽车电池充电，奥迪、沃尔沃和其他品牌也的确在几款试验车型上尝试了这项技术。

　　将汽油这个“小魔鬼”重新装回瓶子里并不简单，虽然现代的电动车几乎在各方面都更胜一筹。电动汽车动力传动系统非常简单，因为它们并不需要复杂的传动装置、冷却液和其他配件。另外电动汽车也非常有效率，它能有效利用电池里90%的电力，这不知要比燃油车30至35％的效率甩出几条街。事实上，电动车的造价能做到仅仅是燃油车的零头，但要除了一个部件：那就是电池，它造价昂贵，并且单位质量可存储的能量仅是汽油的5%。

　　今天车用电池普遍采用的是锂离子电池（和你的笔记本电脑上使用的差不多），它有良好的能量密度，但价格昂贵、高度易燃。例如，据估计，特斯拉ModelS的电池成本是15000美元，这大约是其70000美元售价的五分之一。（特斯拉希望在Gigafactory建成后电池成本能下降到8000元。）能使电池更高效更便宜的新技术看起来指日可待，但离商业化还有一段距离。

　　哪些厂商热衷于混合动力及电动汽车？

　　混合动力的热潮是由丰田的普锐斯首先开启，这款汽车在1997年首先开始了在日本市场的宣传（上图中这位有些紧张的男士就是时任丰田总裁HiroshiOkuda）。普锐斯在日本国内取得了空前的成功，并且远远超出了丰田的预期，仅在第一年就销售出了18000台。除此之外，还有其它汽车厂商在1997年至1999年之间在美国也推出了纯电动的汽车，不过销量并不尽如人意。本田曾在1999年在美国市场推出了一辆双门Insight混合动力汽车，另外丰田普锐斯随后也登陆北美。

　　随着Insight和普锐斯的走红，混合动力车成了追求绿色出行的人们最时髦的选择。2009年普锐斯的销量突破200万大关，其他品牌也紧随其后推出混动车型，包括福特、雪佛兰、大众等，甚至还有保时捷。

　　与此同时在2008年，PayPal大王ElonMusk推出特斯拉全电动跑车，也是使用锂离子电池的首个量产车。虽然特斯拉并没有自建底盘（它用的是莲花Elise的底盘），不过它仍然开启了一个时代。其他厂商如雪佛兰也高调的表示要追求自己的商用电动汽车。结果这一趋势便一发而不可收拾。雪佛兰Volt（混合电动汽车）和日产Leaf（纯电动汽车）均在2010年推出，其次是沃尔沃C30电动车、福特福克斯电动车、宝马ActiveE、丰田RAV4电动车等。特斯拉自己也在2012年推出了ModelS，它可以说是一鸣惊人，在所有这些电动车里面是最著名的一款。

　　混合动力汽车如何工作

　　目前所有的混合动力及电动汽车都使用再生制动进行制动功率的回收，并且将其储存在电池中。但也有一些混合动力及电动汽车使用的是混合动力传动系统。一些并联混合动力汽车，比如本田的Civic和Insight，都是以汽油作为动力，然后通过一个小电机连接到内燃机上传输动力。这样的汽车适合在高速公路上连续稳定的前行，但是走走停停的市区内驾驶就不太适合了。

　　上图中的雪佛兰Volt是一“串联”插电式混合动力汽车的例子。这款车的动力系统是纯电动的，燃气发动机仅仅通过一台发电机给电池充电。由于充电过程中的效率损失，串联式混合动力车在高速公路上反而效率不高，而在启停频繁的城市驾驶中表现更好。最后，像丰田普锐斯这样的汽车使用串联和并联系统的组合，因此在城市和高速公路上都能游刃有余，不过它的成本也更高。雪佛兰Volt和丰田普锐斯这样的插电混动汽车，都有一个充电口和足够大的电池，以便在行驶距离更长时依然保证全电动驾驶。例如，普锐斯充三小时电就能跑11英里，而Volt充10到16小时就能跑38英里。

　　电动车结构

　　19世纪后期，以电池为动力的电动车后，铅酸电池一度成为主要动力供给设备。后来出现的镍镉电池、镍氢电池，锂离子电池，燃料电池等都是根据现有科技水平的发展研发出来的电源动力。相比混合动力车型，电动车的结构要简单得多，不过它们的传动系统、电池和充电设计彼此非常不同。特斯拉ModelS是采用异步感应电机的后置引擎后驱车，而日产Leaf则是一辆使用同步电机的前置前驱车。更加极端的例子是，奔驰SLSAMG的电动版有四个电机，每个车轮一个，一共产生740匹的马力。

　　大部分电动车用标准插座充电，一晚差不多就能充满，240伏电则大约可以节省一半的时间。特斯拉ModelS还有个可选的双充电器，每充一个小时就能跑58英里。特斯拉还提供了103个免费的超级充电桩，20分钟就能将电池充个半满。另外，在服务站点90秒就能更换一个充满电电池。

　　为什么要重视新能源汽车

　　使用化石燃料类的汽车成为了全球变暖、海洋酸化及其它恶劣环境变化的最大原因之一。而它们也将美国变成了一个严重依赖石油进口的国家，但是卖石油的国家对美国都不太友好。

　　但即使你并不关心政治，环保能源汽车一样可以带来许多实实在在的好处。由于电动汽车的重量更轻、缺乏内部燃烧，电动汽车跑起来会比燃油汽车更安静。电动汽车的整个前部可以是一个溃缩区，这样真遇到撞车也会更安全。而且你可以常常在HOV专用车道上合法驾驶你那辆电动或混合动力汽车。

　　虽然混合动力和纯电动汽车在本身的价格上要比传统汽车高出不少（主要的成本都在电池上），但是像雪佛兰Volt这样的大多数电动汽车都会获得7500美元的联邦免税政策补贴。在加州甚至还有额外的2500美元电动汽车补贴，或1500美元的混合动力汽车补贴。例如，日产Leaf卖3万美元左右，不过算上减免补贴，其实2万美元就能买到。另外，5年内你可以省下大约4000美元的烧油费用，这样价格其实就是16000美元了。那么维护费用呢？这很难说，因为电动车总共上路也没多长时间，不过这些车子这么简单，维护起来应该也不难。

　　关于争议

　　对于电动和混合动力汽车来说，依然还有一些非常棘手的问题。首先电池终究寿命有限，不仅废弃电池难以处理，同时替换电池的费用有非常昂贵。日产Leaf的耐热电池组价值5500美元，特斯拉ModelS要换个电池需要耗资12000至15000美元。这两款车均有8年电池保修，不过几年后电池性能会有明显衰减。由于技术的不成熟，混动电动车和纯电动车维护起来都是费用高昂。最后，电动汽车环不环保还取决于你住在哪里。如果你家那块电网是靠煤发电，而你又用电网给电动车充电，那你仍然在给全球变暖做贡献。核电厂则有另外一系列污染问题。

　　随着越来越多的电动和混合动力汽车行驶在路上，电池和养护的费用也在不断下降。特斯拉计划在Gigafactory超级锂电池工厂建成后将ModelS的电池价格降低至8000美元左右。而像最近锂电池阳极化的电池科学也最终会被商业化，进一步降低电池的重量与成本。在短短几年内，电动汽车和混合动力汽车已经有了相当大的进步。

　　目前关于电动及混合动力汽车的一切现状都得来不易，法规、退税补贴和竞争都使得整个汽车制造业在该领域不断的良性发展。而未来新能源汽车的价格将继续下探，最终会变得足够便宜，直到政府彻底取消补贴和退税。而这种情况一旦真的变成现实，那么人人都会成为赢家，环境也将进一步改善。