新能源汽车经历了怎样的三生三世?

1)蒸汽机汽车-电动汽车阶段(1881-1885)

——在这一阶段,烧汽油柴油的内燃机汽车,还没诞生呢!

其实说来说去,汽车里的元老应该是用蒸汽机汽车,第一辆实用的原型车是RichardTrevithick在1800年左右发明的,还算是具有一定的实用性。该类汽车在后来曾经与电动汽车一起繁荣过,在下一部分会说。

另外一句题外活,汉语“汽车”中的“汽”字,就是从蒸汽机来的哟~

Sylvester_Roper_steam_carriage_of_1870

其实还是电动汽车可能大家更感兴趣一些:

19世纪里,在电池-电学领域的几大重要发展标志性事件为:

后来我们使用的各种充电电池技术,都或多或少的参考了铅酸电池这个储能电池里的“祖宗级技术”。

不仅如此,铅酸电池从诞生到现在,其结构与原理一直没有什么实质性变化,当然这是因为电化学学科的特殊性决定的。

伴随着铅酸电池的使用,使用铅酸电池的可以充电的电动汽车就诞生了。

1881年,法国的G。Trouve就用Plante发明的铅酸电池发明了第一辆可充电的电动汽车,这个车型是三轮车,用了两人个西门子的马达,车重是160kg,时速可以达到12km/h(嗯,速度挺慢的)。而在1882年,英国的WilliamAyrton发明了性能更优的铅酸电池驱动的电动汽车,大概是装了1.5度电的电池,可以有最大40km的续航里程。

而且,铅酸电池一直伴随着汽车的发展,使用到了现在,当然可能不一定是做为主要动力源——更多的是用在燃油汽车启停电源上,为什么用铅酸,锂电目前还用的少。而铅酸其实也一直在纯电动汽车领域里占有重要的位置,尤其是低速电动车领域,原因无它,便宜。

扯了一堆铅酸电池,回到汽车正题:注意了:这会儿比CarlBenz发明燃油汽车(1885)还早好多年呢。在接下来的几年里,比利时,美国等国都开始开发电动汽车,但是性能也都差不多,时速20km/h左右,续航也远不了(几十公里),比现在的电动汽车性能要差的多。但是这些电动车有照明能力,而且逐渐车型也有了现代汽车的雏形,比如四座,各种其它功能等。而且电动汽车也开始在实际市场中有了应用,比如出租车(市内通勤,短距运输,频繁停/启,还有机会充电)。

其实说来说去,这些特点与现代电动汽车的应用风格很像。

2)蒸汽机汽车-电动汽车-燃油汽车并行阶段(1885-1925)

——三足鼎立的时代

蒸汽机汽车在1880-1920年间改进也很大,这与电动汽车的进步,燃油汽车的进步其本是同时的。因此这个阶段是三种汽车并行阶段。

大家知道,燃油汽车是卡尔·本茨于1885年发明的,第一辆是以汽油内燃机为引擎三轮汽车。但是当时的燃油汽车技术简陋,燃油汽车性能很差——本茨的汽车总是抛锚,被别人冷嘲热讽为“散发着臭气的怪物”,直到后来他老婆开着车去了一百多公里外的探望亲戚,才逐渐让大家开始认可。

当然了,一大关键原因仍然是燃油汽车因为化石燃料先天的高能量密度带来的续航上的竞争力,这也是现在电动汽车一直被诟病的核心原因。

而在此过程中,电动汽车并没有多少技术进展,成本还要高,因此市场规模不断萎缩。在1920年代,电动汽车生产厂商要么破产,要么开始转过头来做燃油汽车。电动汽车行业开始了凋零……蒸汽机汽车也是一样的惨淡,因此进入了下一个阶段——

3)燃油汽车独霸阶段(1925-1960)

——没啥太要解释的,蒸汽机汽车和电动汽车都几乎要淡出舞台了

在这个阶段,就是燃油汽车大发展,全世界广泛应用,电动汽车,蒸汽机汽车也逐渐淡出了舞台。但是也有几个有趣的例外:A)日本——战时油料管制,所以二战期间电动汽车用的比较多。B)在一些地区局部应用领域,电动汽车仍然用于一些近距运输用途。

在这个阶段,燃油汽车技术不断发展完善,世界石油供应充足,大家还不关心环保,电池等新能源技术也没有明显进步;而蒸汽机汽车因为使用的是外燃机技术,效率先天残疾……打不过内燃机,自然汽车几乎完全是以燃油汽车为主了。

比如二战中美帝的各种吉普车:

——多因素下,电气化、新能源化、甚至智能化等新趋势,影响汽车行业发展

二战后,从60年代开始,电动汽车开始重新受到注意,汽车电气化逐渐重新受到重视。大型汽车公司很多都开展了对于电动汽车的研发(GM,FORD等),当然大都是基于燃油汽车改装成电动汽车的。

因为笔者是材料-能源背景,介绍几个自己比较熟悉的成果。

1、燃料电池汽车-燃料电池的诞生可以追溯到1801年,但是第一辆燃料电池现代汽车是一量Allis-Chalmers农场拖拉机,其由15KW的燃料电池驱动。1966年GM则推出了第一辆上路的燃料电池汽车ChevroletElectrovan,用的是质子交换膜燃料电池(PEMFC),续航里程有120英里。

2、电池技术—混动汽车/纯电动汽车其实就是电气化,让油电灵活配合,甚至是完全把油取代只用电,而在此环节中,核心技术之一就是电池

A)首先第一个重要的角色是镍氢电池(Nickel–metalhydridebattery)

这种电池的研发始于1967年,然后在70年代受到的重视增多,1989年第一款消费者用的镍氢电池问世。

镍氢电池的主要优点是功率、能量、寿命、安全等性能比较均衡。在20世纪末,镍氢电池用在了很多企业的纯电动车型。当然了,让镍氢电池真正大放异彩的,必需要提丰田的明星混动PRIUS。

这款车在2017年全球销量已经破千万!!!!其厉害之处当然就在于混动车带来的极佳的燃油经济性。电池负责回收制动回收能量,并且可以在起步阶段介入,尽可能减少发动机在低速区的工作占比。在这个过程中,镍氢电池优秀的综合性能自然功不可没。但是随着电池技术的发展,人们发展纯电动车需要追求能量密度与续航,后起之秀锂电池开始崛起受到更多的重视。因此镍氢电池目前主要局限于混动车型,在纯电动领域其本已经让位于锂电。

B)第二个要介绍的自然是锂电了

锂电诞生必须要提到两位大神:

1、吉野彰先生。1985年发明了C/钴酸锂电池体系。

所以这么算来,锂电其实在电化学领域是个年轻人,属于“80后“,但是实际上,锂电工作的原理仍然没有摆脱电化学最为经典的理论体系。虽然近来似乎有些新技术,但是总体来说现在电化学学科其本的原理一直没有变过,这可能也是电池技术进步速度不是那么快的一个原因吧。

锂电池始于LICO2-C的体系——对的,大家现在手机里用的仍是这种电池,只不过是经过优化综合性能更好了。然后经过努力,磷酸铁锂正极、锰酸锂正极、三元材料正极、钛酸锂负极,以及其它更偏科研导向的材料(此处略)陆续被推出,锂电池的性能也不断走高。

锂电池受到重视的一个关键原因就在于其工作电压高(3.7V上下),相应的也就带来了较高的能量密度,以及相比于低电压电池更少的用量以及成组上的简便性。(其它电池各种1~2V电压,心累……)而且其有多个反应体系,有反应速率快的,也有能量密度高的……反正可以搭配出几条技术路线,各有优劣(当然也各有扯皮……)而锂电池近年来快速发展,尤其是在纯电动汽车领域里独霸的主要原因自然还是在于能量密度高,高于其它大多种类的二次电池。

当然了,我们对于锂电池寄予厚望,尤其是在能量密度提升方面——追求续航,此时三元材料可能是现阶段比较好的出路。而功率方面锂电池经过材料选择与优化,结构设计,也是可以达到不错性能的,但是注意:盲目追求快充是不可取的。

参考:光说几分钟充满,其它性能都不说的快充技术,都是耍流氓-知乎专栏但是目前锂电池也有几个问题:能量密度提升速度落后于预期,成本下降速度落后于预期,安全方面也不能让我们满意,MODELX还刚刚烧了一辆。不过话说回来——锂电不行,其它电池综合性能更差——所以还是加大研发投入力度,多一点理性来发展电动汽车行业吧。

C)说说锂电技术支撑的几种车型

主要是插电混动(PHEV),增程式(EREV),纯电动(EV)。

——插电混动(PHEV)插电混动就是带上电池,还可以给电池充电,油电可以混动的车型啦。比起普通混动HEV,它电池带的更多,比纯电动EV,它可以烧油。

刚才我自己搜了一下都下了一跳:虽然之前很多企业都有过对于插混汽车的研发,有过不少原型车(比如装了一堆铅酸的PRIUS+),但是世界上第一款大量生产的插电混动是BYD在2008年推出的F3DM(纯电里程60KM,总里程480KM),而GM的大名鼎鼎的BOLT是在2010开始生产的,看来这方面中国人还是走在了世界的前面呢…………

在接下来的几年里,各种PHEV车型都涌现,主要有三菱的PHEV欧蓝德,PHEV版普锐斯(普通版多加电池……),当然了还有BYD的秦,唐。在之前几年,全球范围PHEV的销量一直是高于纯电动EV的。截止到2016年低,全球PHEV保有量已经达到了80万量。但是这几年纯电动EV的增势也很猛,大有超越之势。

至于未来的发展,我觉得一要看电池技术的进步,二要看政策支持的情况咯(北京不上插混牌,上海上牌,造成的区别就可见一斑啦)

——增程式(EREV)

增程式电动车也要烧油,但是它烧燃料是用来带动发电机来给电池充电的,而不是利用其直接带动内燃机来驱动汽车,因此“增程”也就是利用“烧油”来为电池电动机补充电量。增程式电动车的电池装载量一般也不少,与PHEV差不太多(有几十KM的纯电续航)——相应的,也需要能够给这些电池直接从电网充电,因此这些能充电的EREV也是PHEV。此外还要补充一点,就是用燃料电池来提供增程电力的车,实际上也可以算作EREV。

EREV需要电池能够支持足够的功率和续航里程,因此对其性能要求也比较高,这一点上仍然和PHEV很像。因此目前也只有锂电技术相对更为适合。而对于磷酸铁锂和三元来说,其实在这个场合,能量密度要求不算特别高,磷酸铁锂劣势并不大,不像纯电动里面我们必须努力追求最高的续航。

EREV主要有两款有影响力的车:通用的VOLT以及BMW的I3。VOLT的概念车于2007年北美国际汽车展上推出,在2011年开始在美国出售,并在15年已经有了第一次升级改款,燃油经济性非常不错。而BMW的I3名气就更大,在中国也比较多一些(我们学校里就能看见)。I3来自于BMW的I计划(始于2011年),主要是为了建造一条新的插电混动的产品线。I3本来是纯电动(有60AH/90AH的锂电),续航大概是160KM,但是可以通过追加增程式发电机来为增加里程,可以达到300KM左右的续航。在2015年11月,I3的非增程版当时位列全球纯电动销量第三。而16年7月时,全球I3销量已经达到了50000量,是一个非常可观的数目。

说句题外话,I3是宝马近几年来车型中少有的比较有个性的一款(我喜欢这车的设计,哈哈,纯主观感受。)

EV完全不依靠传统的内燃机,就靠电池+电机来驱动汽车,因此这对于汽车设计,能量供应都提出了很高的挑战。因为电池能量密度总是不够高,因此饱受里程焦虑困扰的EV都把轻量化-电池高能量密度化做为核心发展方向。

因此锂电在EV里接近一统天下就不足为奇啦,而三元最火也就很好理解了。

现代的电动汽车的真正重新兴旺始于1990年代,那时美国加州制定了很多关于排放的政策,其中比较有名的一项就是追求ZEROEMISSIONVEHICLES零排放汽车。为了达成这个目标,以及在污染,石油等因素的影响下,几大汽车公司都开始开发纯电动汽车,主要有:ChryslerTEVan,FordRangerEV,GMEV1,S10EV,HondaEVPlus,NissanAltraEV,ToyotaRAV4EV。当然这些车型大家现在一看都会懵——他们最后都挂了,但是相应的也积累了经验,加之后来电网、电池、电控等技术的成熟,在它们的研发基础上,逐渐诞生了实用化的纯电动汽车。

而另外一个特别要说明的则是NISSAN的LEAF,其一直是世界上最畅销的电动车型,在2015年12月累计销量达到了20万辆。该车型一直使用的是LMO体系的锂电池,而且日产还为车主提供了更换电池(要花钱)服务。此外,换下的电池还被积极的用作储能试点,可以说这是动力电池很重要的一个发展方向——梯次利用与回收。

而在这几年中,中国的纯电动车也在快速崛起,三元VS铁锂之争好戏不断,出现了很多重要车型,比如EV200,BYDE5/E6,DENZA,吉利帝豪,江淮IEV等等。可以说技术的进步与政策的推进共同导致了中国纯电动汽车行业的繁荣,但是未来会怎样呢?拭目以待吧。

结语

关于汽车电气化的未来,我觉得很大程度还是要看核心技术——电池,电控等技术的发展速度。如果技术不能有质的突破,那真想支持纯电动汽车大规模取代燃油车应该是比较难的。对于现在的技术水平,混动相对比较实际。

THE END
1.电瓶品牌排行榜十大品牌新帕萨特电瓶 7509电池 200v4 yuasa电池 超威电池6 dzm 12 150电瓶 电瓶多少钱一个 森雅风帆电池 骆驼汽车电瓶 吉林省优质水电瓶 马自达电瓶 400AH 博世55D23L 比亚迪s6电瓶 悠骑jq R8101 电动大巴电池 汽车动力电池 雷诺塔利斯曼 2421电池 天梭手表维护 https://www.jd.com/phb/6728d76ea5f9d4bd73d4.html
2.汽车电瓶大概多少钱一个?此外,品牌也是影响汽车电瓶价格的一个重要因素。市场上知名的品牌包括瓦尔塔、博世、骆驼、风帆和统一等,这些品牌的产品往往价格相对较高。例如,风帆的EFB H5 6QW60启停蓄电池上门安装价格约为499元,而博世的EFB 60 12V汽车电瓶价格大约为538元。 购买渠道同样会影响电瓶的价格。在4S店更换电瓶的价格大约在500至1000https://www.yoojia.com/article/8643405848040032980.html
3.汽车手册(下)一般车主都会产生疑问:每年花那么多钱在汽车维修上,其中有多少是被不老实的修车店滥收或骗取的?有多少是花冤枉钱?与修理厂打交道,如何才能做一个精明的客户呢? 谨防四大骗招 把小毛病说大。在某些不诚实的修车店,修理工就会告诉你电脑坏了,需整台更换让你花大笔冤枉钱。业内人士认为,最好将车送往原出售的http://www.360doc.com/content/14/0226/01/15647480_355728390.shtml
4.JEEP汽车换电瓶多少钱自从汽车成为人们日常生活中必不可少的交通工具以来,电瓶作为汽车的重要部件之一,也备受关注。JEEP作为一家历史悠久的汽车品牌,其电瓶的价格也备受消费者关注。下面是关于JEEP汽车换电瓶多少钱的一些重要信息。 JEEP汽车换电瓶需要多少钱 JEEP汽车换电瓶的价格因车型、电瓶类型和市场行情而有所不同。通常情况下,JEEP汽车http://www.jeepcn.cn/wen/818.html
5.汽车换一块电瓶多少钱车友交流懂车帝提供汽车换一块电瓶多少钱的车友交流详细内容,懂车帝是一个汽车资讯平台,懂车更懂你。我们提供最新汽车报价,汽车图片,汽车价格大全,行情、评测、导购等内容,看车选车买车就上懂车帝。https://www.dongchedi.com/tag/ugc/10555749
6.燃油汽车(燃油汽车换电瓶多少钱)汽车热闻2、燃油车就是驱动汽车使用的能量是汽油或者柴油燃油汽车,需要储存一定数量的汽油或者柴油燃油汽车,来保证汽车有相当远的续驶里程,与以电力作为能量的新能源汽车有很大的区别。燃油车是目前市场上最多的,随着资源的缺乏新能源汽车逐渐开始普及,两者之间有着很大的区别。 https://www.saifu888.com/qcnews/17897.html
7.电动车的电机坏了,换个需要多少钱?比亚迪奥迪A6L这个还是要看一下你具体是什么样的电动车如果是电动自行车的话更换一个电机价格在400块钱就可以了。如果是新能源电动车的话,一般更换一个电机价格要在3000块钱左右,但是还是要看一下具体车型,像一些高端新能源车型的话,电机价格就会相对高一些但是费用的话基本上不会超过一万块钱的而且像电机的话都是在三电系统当中https://m.qcds.com/chat/talk/1912/2200657974
8.坚决选择燃油车电瓶电池电车总成电动车汽车行业修车师傅提醒:最长五年时间,电车就得换电瓶了,价格是8一10万;而油车换个电瓶才300元! 虽然说现在的道路质量今非昔比,但城市有些路段的减速带设置实在有点离谱,特别是学校、公园、工业区门口,尤其是有陡坡的地方,车子减速一颠,磕底盘的现象就相当普遍了。 https://www.163.com/dy/article/IA3AC4LR055219Q6.html
9.燃油汽车电瓶没电了怎么办如果您的燃油汽车的电池没有电力,您可以尝试以下方法: 1. 使用跳线启动器:如果您有一辆有良好电池的车辆,您可以使用跳线启动器来为您的汽车提供临时电力。这通常需要一条跳线和两个人来完成操作。将两个电池的正负极连接到一起,然后尝试启动您的汽车。一旦发动机启动,您可以重新连接两个电池,然后为您的汽车充电。https://m.yiche.com/baike/707565.htm
10.纯电动汽车电瓶多少钱?纯电动汽车电瓶三万到五万左右,新能源汽车电池使用注意事项:1、避免大电流放电,新能源汽车在起步时,需要注意加速的状态,尽https://3g.china.com/auto/mip/134440.html
11.奔驰e300保险一年多少钱奔驰e300保险一年多少钱汽车点烟器是车上一些用电设备经常使用的,要合理使用点烟器,以免出现异常事故。点烟器是所有汽车都有的一个部件,用于方便车主吸烟时点烟的火源。点烟器,就是用来点烟的一个东西。但是我们常说的点烟器又分为从电源里面取电的那种!有的厂家生产的点烟器就不是用来点烟的,只是用来从汽车上面引电出来的!点烟器一般最http://www.kaojiazhao8.com/news4349124/