電動(dòng)車與內(nèi)燃汽車的競(jìng)爭(zhēng)已有百余年的歷史。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里,內(nèi)燃汽車發(fā)展一支獨(dú)秀,獲得近乎完美的長(zhǎng)足進(jìn)步。如今,電動(dòng)汽車在沉寂一段時(shí)間后,進(jìn)入到與內(nèi)燃汽車真正的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代,有人甚至提出了禁售燃油汽車的時(shí)間表。
近十幾年來,電動(dòng)車隨著電池技術(shù)的發(fā)展,從小到大穩(wěn)步發(fā)展,已經(jīng)占領(lǐng)多個(gè)領(lǐng)域,卻在電動(dòng)汽車領(lǐng)域遭遇瓶頸而止步不前。這些瓶頸效應(yīng)集中表現(xiàn)為里程焦慮、充電焦慮與電池焦慮。為了突破瓶頸,有政府政策傾斜、資金補(bǔ)貼整車產(chǎn)業(yè)的揠苗助長(zhǎng),有致力于動(dòng)力電池技術(shù)突破的科技產(chǎn)業(yè),也有另辟蹊徑動(dòng)力機(jī)構(gòu)創(chuàng)新。孰是孰非?經(jīng)歷多年的較量、對(duì)比,也逐漸清晰。
眾所周知,電動(dòng)車是動(dòng)力電池科技成果的產(chǎn)業(yè)化效應(yīng),動(dòng)力電池科技成果是因,電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)化是果,什么樣的因便有什么樣的果。從歷史上看,電動(dòng)車出現(xiàn)早于內(nèi)燃車,只是兩者技術(shù)發(fā)展的難度不同,電池技術(shù)停滯不前,內(nèi)燃機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展,導(dǎo)致內(nèi)燃車一支獨(dú)秀。如今,動(dòng)力電池有了長(zhǎng)足發(fā)展,可與內(nèi)燃動(dòng)力抗衡,便開始了電動(dòng)車與內(nèi)燃動(dòng)力車的競(jìng)爭(zhēng)局面。
從十幾年的電動(dòng)車發(fā)展史上看,電動(dòng)車一直在跟隨電池技術(shù)成果穩(wěn)步前行,如今在電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、專用小車方面得到廣泛應(yīng)用。在電動(dòng)汽車領(lǐng)域,城市公交大巴、自動(dòng)化港口運(yùn)輸車輛、企業(yè)內(nèi)部各種類型的運(yùn)輸車輛已普遍使用了電動(dòng)車。只是在私家車這個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)地中,受動(dòng)力電池技術(shù)限制,電動(dòng)汽車在艱難前行。這些都是電動(dòng)車的客觀發(fā)展規(guī)律。如今卻有不少主觀因素介入電動(dòng)汽車的發(fā)展,在動(dòng)力電池技術(shù)不成熟的時(shí)期,大量資金補(bǔ)貼、政策傾斜,揠苗助長(zhǎng),急功近利,做一些違反客觀規(guī)律的事。
與內(nèi)燃汽車相比,當(dāng)今電動(dòng)汽車發(fā)展中有揮之不去的三大焦慮,即里程焦慮、充電焦慮與電池焦慮。一次充電遠(yuǎn)小于內(nèi)燃汽車一次加油的行駛里程,低溫時(shí)行駛里程驟降,造成長(zhǎng)途出行不便的里程焦慮;充電時(shí)間過長(zhǎng)、充電站建設(shè)不易,頻繁、耗時(shí)的充電帶來的充電焦慮;電池壽命短、諸多因素影響電池效率、廢舊電池處理的潛在社會(huì)問題帶來電池焦慮。三大焦慮都在制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展,也是電動(dòng)汽車發(fā)展的三大難點(diǎn)。三大難點(diǎn)集中體現(xiàn)在動(dòng)力電池的技術(shù)攻關(guān)上,目前難度大、進(jìn)展緩慢(歷史上亦然)。
在三大焦慮中,行駛里程會(huì)隨動(dòng)力電池容量比的不斷增加有所緩解,但隨之而來的大負(fù)荷充電技術(shù)要求會(huì)給充電樁建設(shè)帶來巨大壓力,這也是當(dāng)前充電樁建設(shè)緩慢、使用不盡人意的主要障礙,充電焦慮的解決似乎更難。電池焦慮給車主帶來的是電池壽命、電池負(fù)荷受氣候影響等因素的焦慮,廢舊電池處理、電池中特殊材料的資源應(yīng)用,帶來的一些社會(huì)問題引起了專家們的注意。有專家指出,從純電動(dòng)車生命周期評(píng)估,二氧化碳的排放量未必少于汽油車;有專家質(zhì)疑在大規(guī)模推廣純鋰電電動(dòng)汽車后,鋰電資源產(chǎn)業(yè)化的可持續(xù)性。
如果仔細(xì)觀察,可以發(fā)現(xiàn),目前電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)化成功的領(lǐng)域,都是在解決三大焦慮中的發(fā)展成果。電動(dòng)自行車、電動(dòng)小車,沒有里程焦慮、充電焦慮。公交大巴、港口運(yùn)輸車沒有里程焦慮,用企業(yè)內(nèi)部充電式換電方式解決了充電焦慮與電池焦慮。
日益嚴(yán)重的環(huán)境污染,導(dǎo)致人們對(duì)電動(dòng)汽車的向往,在電動(dòng)汽車領(lǐng)域出現(xiàn)了空前繁榮的科技創(chuàng)新、觀念創(chuàng)新,并且在一些初級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域中取得了巨大進(jìn)展。然而,受制于動(dòng)力電池巨大的科技難題,以及應(yīng)用中一時(shí)難以化解的三大焦慮難題,電動(dòng)汽車領(lǐng)域一直難有突破性進(jìn)展。歷史上沒有哪個(gè)產(chǎn)業(yè)像電動(dòng)汽車那樣,并存有各具爭(zhēng)議、形形色色的解決方案。如整車方案的純電動(dòng)、混合動(dòng)力、加氫動(dòng)力,充電方式的快充、慢充與換電等,遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有出現(xiàn)主流技術(shù)與主流方案。與其競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)燃動(dòng)力,又是經(jīng)歷百年進(jìn)化,業(yè)已十分成熟的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,近年來在節(jié)能、減污方面也有了巨大進(jìn)展。以至有些專家質(zhì)疑電動(dòng)汽車在節(jié)能、減污方面出現(xiàn)的誤區(qū),即不能只考查行駛中的節(jié)能與零污染排放。有專家認(rèn)為,在對(duì)汽車二氧化碳排放量進(jìn)行“生命周期評(píng)估”時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)純電動(dòng)汽車的排放量未必少于汽油車?!?/p>
客觀上講,面對(duì)電池科技產(chǎn)業(yè)化的緩慢進(jìn)展、揮之不去的三大焦慮,電動(dòng)汽車(特別是私家車)距離產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程尚遠(yuǎn),但卻在國(guó)內(nèi)掀起了本不該出現(xiàn)的高潮。政府補(bǔ)貼、政策傾斜、拉動(dòng)消費(fèi),導(dǎo)致我國(guó)電動(dòng)汽車的畸形繁榮。有人形容,“如今買電動(dòng)汽車的人都是那些不想買電動(dòng)車的人”。
可喜的是,隨著動(dòng)力電池日益進(jìn)步,電動(dòng)汽車在不斷化解三大焦慮中前行,電動(dòng)汽車在許多域市交通、企業(yè)內(nèi)部、公共領(lǐng)域、集團(tuán)領(lǐng)域中正在穩(wěn)步前進(jìn)。
說到我國(guó)“繁榮”的電動(dòng)汽車市場(chǎng),不能不提特斯拉的拉動(dòng)效應(yīng)。特斯拉從事電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)有其特殊背景,不少汽車企業(yè)不了解其特殊性,大規(guī)模跟進(jìn),深陷其中,靠國(guó)家補(bǔ)貼、政策傾斜度日。一旦利好政策消失,企業(yè)便會(huì)陷入困境。
2003年,馬丁·艾伯哈德成立特斯拉(TESLA)汽車公司,目的明確是發(fā)展電動(dòng)跑車。當(dāng)年,它用數(shù)千塊鋰電池組裝了一輛電池包跑車,跑出了480公里續(xù)航里程。2004年2月,埃隆·馬斯克投資特斯拉,并擁有所有事務(wù)的最終決定權(quán)。
特斯拉沒有科技創(chuàng)新,更多是追求電動(dòng)跑車領(lǐng)域的電動(dòng)化嘗試。2006年,艾伯哈德在一篇博客文章中寫道,“特斯拉汽車是為熱愛駕駛的人們打造。我們不是為了最大限度降低使用成本,而是追求更好性能、更漂亮、更有吸引力”。其后,特斯拉的汽車業(yè)務(wù)發(fā)展并不順利,2014年未完成銷售目標(biāo),2017年2月1日,特斯拉汽車公司(Tesla Motors Inc)正式宣布將該公司的注冊(cè)名稱中含有“汽車”意義的“Motors”一詞去掉,改成Tesla Inc.。從艾伯哈德到馬斯克,特斯拉汽車更多體現(xiàn)為電動(dòng)汽車的票友行為。
受制于動(dòng)力電池難以突破的困境,在三大焦慮方面,特斯拉汽車沒有任何突破,馬斯克本人也并不十分看好電動(dòng)汽車,他利用多種經(jīng)營(yíng)改善公司盈利環(huán)境。在電動(dòng)汽車領(lǐng)域也在嘗試開拓公交汽車、大噸位卡車領(lǐng)域。在私家車領(lǐng)域進(jìn)軍中國(guó)市場(chǎng)實(shí)屬探索之舉。不明此中奧秘、不明電動(dòng)汽車兇險(xiǎn)環(huán)境的賈躍亭,想用法拉第轎車復(fù)制特斯拉的“輝煌”而深陷泥潭。
去掉主觀因素,按照客觀規(guī)律、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律發(fā)展,未來在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi),內(nèi)燃動(dòng)力與電動(dòng)力汽車會(huì)相向前行。這是因?yàn)殡妱?dòng)汽車三大焦慮難以迅速化解,內(nèi)燃動(dòng)力汽車優(yōu)勢(shì)難以撼動(dòng)。
內(nèi)燃動(dòng)力汽車經(jīng)過一百多年的發(fā)展,已十分成熟,幾近完美。近年來致力于節(jié)能減排也取得長(zhǎng)足進(jìn)步,在整個(gè)生命周期中的有較好的可預(yù)見性,沒有類似電動(dòng)汽車的三大焦慮。電動(dòng)汽車誕生于1873年,比內(nèi)燃動(dòng)力汽車誕生早了10年以上,并在電動(dòng)汽車與內(nèi)燃動(dòng)力汽車的最初較量中獲得可喜的成績(jī)。1900年美國(guó)制造的汽車中,電動(dòng)汽車為15 755輛,蒸汽機(jī)汽車1684輛,而內(nèi)燃動(dòng)力汽車只有936輛。但在后來的競(jìng)爭(zhēng)中,電動(dòng)汽車迅速衰敗,百年來內(nèi)燃動(dòng)力汽車成為一支獨(dú)秀。其根本原因是電池技術(shù)與動(dòng)力應(yīng)用環(huán)境制約,三大焦慮如影隨行。
隨著電池技術(shù)不斷進(jìn)步,近年來電動(dòng)車領(lǐng)域有東山再起之勢(shì)。在沒有主觀意志、市場(chǎng)干預(yù)的領(lǐng)域,在電動(dòng)自行車、摩托車、電動(dòng)運(yùn)輸車都取得了優(yōu)異的成績(jī)??梢钥闯觯陔妱?dòng)汽車領(lǐng)域,率先取得突破的都是成功化解了三大焦慮的那些領(lǐng)域。如城市公交,港口運(yùn)輸、公司物流等領(lǐng)域沒有里程焦慮;內(nèi)部充電,設(shè)充電樁容易,充電時(shí)間與行駛里程矛盾不大,集團(tuán)化的電池管理沒有充電焦慮與電池焦慮。
電動(dòng)汽車三大焦慮不是孤立因素。負(fù)荷越大、續(xù)航里程矛盾越大;續(xù)航里程越大、充電矛盾越嚴(yán)重。許多人在談及充電時(shí)間時(shí)沒有計(jì)算它對(duì)充電樁的充電電壓、充電電流要求。特斯拉前不久發(fā)布了載重量達(dá)36噸的電動(dòng)卡車,這款車充電30分鐘可行駛600多公里。有人計(jì)算,其充電機(jī)的功率應(yīng)該大于2.4兆瓦,如果用1000伏電壓充電,充電電流應(yīng)該大于或等于2 400安培。推算到私家車領(lǐng)域,與內(nèi)燃車相當(dāng)?shù)男旭偫锍?、加油時(shí)間時(shí),其充電電壓、電流有多大,其充電樁建設(shè)難度又如何。
如今,在我國(guó)電動(dòng)汽車領(lǐng)域取得的成績(jī),依靠的是企業(yè)與個(gè)人的補(bǔ)貼、政策的傾斜。如果沒有補(bǔ)貼與政策誘惑會(huì)是怎樣的一個(gè)局面?
而對(duì)難以逾越的三大焦慮,近年來出現(xiàn)的輪轂電機(jī),也許會(huì)另辟蹊徑。用汽油機(jī)發(fā)電,用電力驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī),從根本上消除三大焦慮,也不失為一種新的出路。
單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用2018年4期