电动汽车会取代内燃机吗？

晨枫

德国可能在2030年前禁售所有汽油机和柴油机汽车，英国则是2040年。Volvo在2019年就开始，只生产电动和混动汽车。内燃机汽车的末日要到了吗？

+ t+ M" ^5 z. S8 D' k看到《航空周刊》上关于涡扇和电动的文章，对几个数据很感兴趣：
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从全系统来看，当前电池技术在200瓦-小时/公斤水平，2035年可以达到500瓦-小时/公斤，尽管1000瓦-小时/公斤还是很遥远的目标。也就是说，以A320或者波音737为例，改为电动的话，即使电池技术达到1000瓦-小时/公斤，也需要170吨重的电池，而现在这两种飞机的最大起飞重量（包括燃油）也不过80吨左右。相比之下，航空煤油的能量密度为12000瓦-小时/公斤。汽油和柴油没有数据，估计是在同一数量级的。换句话说，就储能而言，电池技术在可预见的将来没有可能超过碳氢燃料。

回到汽车，汽车对重量没有飞机那么敏感，但汽车越轻，能耗越低，制造中的材料消耗也越少，这还是肯定的。偷懒一下，假定汽油和柴油与航空没有具有相同的能量密度（实际上汽油应该低一些，而柴油高一些？），那通常的大众高尔夫一级的小车具有40公斤左右的燃油容量。以2035年技术水平为参照，需要960公斤的电池，而高尔夫的总重才1.4吨不到。相比之下，Tesla S的重量为2.25吨，小号的Tesla 3也达到1.8-1.9吨。这样的估算还是靠谱的。
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  b! E7 a1 k7 X9 E5 q# ^Tesla 3的行程达到350（标准型）到500公里（增程型），这对入门级的电动汽车很了不起了。但高尔夫这样的小车，汽油车随随便便就可以有600公里以上的行程，柴油车达到800公里以上也不稀奇，还是在实际条件下，而不是Tesla那样的实验室条件下（适中的温度、平整的路面、无空调）。这也是为什么内燃机汽车等效到电动汽车会需要那么大的电池包，降低到350公里自然就可以降低差不多一半的电池重量。
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那么，全电汽车会取代内燃机汽车吗？这要看汽车怎么用了。以城市为主的话，日常行程几十公里，每天晚上可以充电，全电的300-400公里的行程能行，即使单程100公里以上的通勤都可以对付，只要不需要空调或者暖气，不需要爬山，不需要car pool。但是周末出去跑个海滩，进个山，就有点犯怵，不是哪里都有充电站的，不是哪里的充电站都有位置可以让你一占用就是几个小时的。
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这样看来，插电混动可能还是最有潜力的，问题要掌握好插电行程与内燃机性能的平衡。插电行程应该对主要的日常通勤够用，这样日常实际上是全电；但内燃机性能只要能适应主要的高速公路行驶和不太严峻的爬山越岭就可以了，这对马力的要求不太高，还有一点余力可以充电。爬大山越峻岭有电动助力，不过这只有短期有电，一直这么开，到电用完了，单靠内燃机就不够力了，这是一个问题。但内燃机功率过大，死重也大，需要平衡。
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个人认为，全电的未来未必光明，还是要混动，这是由电池和碳氢燃料的能量密度差别决定的。

晨枫

holycow 发表于 2017-8-11 17:48
Volvo就是在赚吆喝，Volvo根本没有全电车技术，插电混动的T8也是一塌糊涂，还好意思出来吹电动平台？再说人 ...

) z! c! B3 S5 Q啊，对，是2019年之后的新型号，不是已经量产的型号，多谢纠正。

不管怎么样，这是一个信号，但个人对信号的解读是：全电的时代还是没有到来，还是插电混动，尽管混动的用意已经与一开始不一样了。

晨枫

然后203 发表于 2017-8-11 20:21
, Y( S6 N; D9 b* n, D* Q) A/ v6 E* S关注电池能量密度之余，汽车轻量化技术也值得关注。

: d  q/ @2 N& i是的，那样电池的重量问题就更加突出了

晨枫

库布其 发表于 2017-8-11 20:13
( Z8 U2 Y  H7 Q% z! m/ ]: @8 z" Q- ZTesla Model S的85度电池重量是544公斤，EPA里程426公斤。
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( C1 L, A" C6 K5 g5 |Model 3的75度电池长腿版本整车重量1720公交，5 ...

. w3 q* p( _- P  z' k0 i+ e$ N是的，我忽略了能量转换效率的差别，这对全电有利，但电池还有容量损失（电池充不上电的所需时间比内燃机磨损要短得多）。

晨枫

冰蚁 发表于 2017-8-11 19:52
电动车的未来不是电池能量密度如何（虽然也很重要），而是充电如何。如何到处可以充电，而且是快冲，几分 ...

快速充电需要30分钟？一般加汽油只需要不到3分钟？而且加一箱油的能量相当于至少两次快速充电？这样，要达到同样的能量补充密度，充电站的密度需要至少两倍于加油站的密度？输电损耗、设施损耗、设施管理和投资，这些怎么算？

能直接使用碳氢的燃料电池当然好，要是还是氢氧，那就算了，问题比充电站还大。

晨枫

r52097 发表于 2017-8-11 19:10
刹车时的能量回收；
' L- v( a5 p5 q2 j! j电池包整体替换的新商业模式；
有人驾驶时的良好驾驶体验；

. ^5 f0 e9 C, t( I* P刹车能量回收混动已经做到了；电池包整体更换的商业问题远比想象的大；有人/无人驾驶与全电还是内燃机无关；电能相比于碳氢在采集、运输上更加便利？那储存呢？

晨枫

冰蚁 发表于 2017-8-11 21:47
现在的快充还是不行。特斯拉号称30分钟充差不多80%。全部充满要80分钟的样子。这个速度显然不行，所以目 ...

& g4 C0 N( J6 f, r3 S0 W& V无线充电的辐射、场能量且不说损耗，还有对人和动物的健康的威胁。如果手机是否致癌都能争论这么厉害，大功率电磁场就可想而知了。已知的事实是：人类在进化中，从未受到过这样强的电磁场的持续照射。也就是说，人体构造不是为承受强电磁场而“设计”的。
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' O4 {: y( @8 k4 u( N' ?# e无人机充电，嘿嘿，蚂蚁龙先登火星吧。

晨枫

冰蚁 发表于 2017-8-11 21:54
4 U9 |8 D& }* w. J不过也还有一个可能，就是人工智能车的广泛使用。这个使得在大城市里自己保有车辆并不方便。就好比共享单车 ...

4 S5 r* O% Y- O; {0 M& Y人工智能、共享与全电与否没有关系，内燃机也可以与人工智能、共享相容。不是因为有了共享汽车公司了，充电就自动解决了。

晨枫

大黑蚊子 发表于 2017-8-12 08:03
其他地方不好说，国内一二线城市电动汽车取代传统燃油汽车的速度可能会超出大家的想象。
: X  ], J( G4 W  M' P6 R一是国内电动汽车 ...

  g1 b0 c7 R5 `& c+ ^" m短程、频繁停车、有固定充电点的，这些是全电的天然土壤，市内公交正是这样。但家用轿车的使用不符合这个模式，上下班可能还行，周末出行就有问题了。
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政府用车不好说，使用模式太繁杂。警车、救护车较难全电化，因为出动的时候并不能确定这一下子到底需要开多远，不能因为出了电池行程就“等我充一下电先”。
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* ]: P  d; ?& |+ s- `充电桩大电流的长期影响现在还不好说。个人在工厂里接触大电流的经验表明，即使在维护良好的工业环境下，大电流依然猛于虎。中国居民小区动辄几千上万人，汽车普及化后就是至少上千辆汽车，家家要晚上充电就需要上千个充电桩。且不说用地，维护和安全是很大的隐患。忘记拔出就开车、电缆、接头磨损、风吹雨淋、车撞、猫狗啃、鸟粪腐蚀，每年每个小区累计几百上千次应该不高估，如果维修跟不上，想想会出多少事吧。

晨枫

tanis 发表于 2017-8-12 07:50
晨大，你多长时间加一次油？

" J3 A' E7 J0 e* R: j. n; U* a如果开电车，每天在公司可以充，下班在家一夜都可以充。貌似快速充 ...

! T8 v1 L: m8 B* W9 m我每星期加一次油。但按照实际用油量，实际需要是1.5到1.8个星期加一次油。周末买菜正好方便，就把油加了。

7 a: [% `+ g9 |  L/ O/ [, b6 v公司和家里充电正是插电混动的切入点，但快速充电还是需要的。大部分时候，公司里一停车，不到下班不会动它，但有时候要开个会，出去跑一个事情，就需要动了，这时没电就麻烦了。没错，这可能只是5%的时间，但个人的工业经验表明，5%的unavailability对R&D说起来很容易接受，对用户实际上是无法接受的。自控系统要是5%的unavailability，那一年里因为自控系统就要损失3个星期的生产时间，绝对不可接受。个人体验实际上也是一样的。有人抱怨xxx牌子的汽车可靠性太差，实际上一年里也就坏那么个位数的次数，每次花费一两天时间去修，但那个怨声载道！

家里充电有车库问题不大，路边停车充电就有问题了。公司充电有另外的问题：我们这里倒是公司停车场基本上都有插头，冬天给发动机保温用的，但是shopping mall的停车场基本上没有，美国那边的公司停车场我也没有怎么见到有插头，要全面加装，这不仅是一笔开支，还有公司福利分配的问题。有人没有插电车，享受不到这样的福利，就会抱怨，而回答不能简单的“你也去买插电车啊”，it doesn't work that way in the companies。那时如何再平衡免费充电这样的变相福利就是个问题。

5 L' x* F) U) H- [% ~2 {而且这样的变相福利在打税的时候是不是算作员工perk，又是问题。因为没法分别计算谁充了多少电来计税，一刀切肯定要激起反弹，因为有些人根本就没有插电车。但不计税税务局不答应，这和免费使用公司车、在公司免费加油一样的，要算入变相收入。

晨枫

tanis 发表于 2017-8-12 07:46
hahaha~ 突然想起来当年和晨大关于柴油和电机的赌~~ 晨大显然是输了~~~ 不过我也没赢。。。当时只预 ...

7 I- ]0 f) O/ R& k3 Q0 h当年看好柴油机，这是看走眼了。不过个人对全电的未来还是存疑，因为除了气候温和的地方，太冷、太热的地方都还“非行驶耗电”太大。个人在西班牙痛苦地发现，stop start的Polo一旦停车，空调风扇还在转，但空调停了，那叫一个难受。汽油车要省油都这么极端，全电车更是可想而知了，除非空调取暖技术也出现革命，极大地降低耗电。
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+ n2 _9 ^) l9 l4 q老车厂的秘方在全电时代失效的主要是动力系，从发动机到变速器，但悬挂、车身装配、packaging，这些还是管用的。Tesla现在正在风头上，人们的热情依在。但就像谈恋爱一样，5分钟热度过去后，到了柴米油盐酱醋了，细节为王。在这一点上，Tesla做得并不好，这还是全电的领头羊呢。

共享、自驾，可能还有车际网、cooperative driving，这些都与全电还是内燃机无关，反正要发展的技术。
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2 J" m7 s! ~! X' K氢最大的问题是安全。化工上用氢100多年了，可算不惜工本，还是如履薄冰，很难想象粗手大家的一般用户大量用氢而不出安全问题。奇怪，核动力汽车人人谈虎色变，但氢汽车似乎轻松自若？

晨枫

五月 发表于 2017-8-12 07:44
) s- X- w: u. w" B! s- V1 N5 d别说还真有可能。
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比如以后开车回家。到家后下车关车门就不管了。无人驾驶的智能车自己找地方去停车+ ...

这里还是存在一个误解：在家门把全电车交给共享公司了，全电车的充电就自动解决了。从家门到充电点，全电车怎么自己过去呢？如果家门附近就有充电点，那本来就可以自己充电啊。

晨枫

r52097 发表于 2017-8-12 05:25
据开过特斯拉的人说，电动车的驾驶乐趣比内燃机车大。安静，发动机响应更快，维护简单。
; t$ c% t" }: f' {另外对于中国而 ...

( U% L1 a$ i8 z. B6 t( _# Y6 g# A如果安静、加速快是驾驶乐趣的全部，Lexus早把德国大三加Porsche打回零件状态了。

! \" ]. [8 a% {* t9 K+ L3 O全电的长期维护影响还不知道。工业上大电机和大电流系统的维护一点不简单。

晨枫

冰蚁 发表于 2017-8-12 00:06
怎么会，车体就是个法拉第笼，而且现在的无线充电的时候，人都是离开车的，谁在车里呆几十分钟？除非以后 ...

法拉第笼需要接地？人都离开车了，那就是在固定的充电点？那无线和插头有什么差别？

手机充电才多少功率？量变引起质变啊。我也不知道无线充电已经成为手机充电的主流了，我家和我周围的人都是插头充电。

大功率无线充电在技术上不是难点，难点在技术之外。大功率非接触的感应供电想没有可观的辐射，这是不可能的。

晨枫

大黑蚊子 发表于 2017-8-12 09:53
) s. x! c7 k* a1 a) c我开过Tesla， Model S P90D，时间不长，但觉得比同价格的汽油车开的爽（BMW 740Li或者上一代的Benz S350 ...

7 N7 h  H; y( U- L. _0 l全电的加速优势无可置疑，但加速就是唯一指标的话，摩托车早把轿车干翻了。

晨枫

冰蚁 发表于 2017-8-12 09:12
iPhone迟迟不加无线充电功能都被骂死了。总算 iPhone 8要上了。无线充电是高端手机标配了。以后会逐步过 ...

我的理解：公交用“辫子”充电，而不是地面拉线，可能有某种capture装置，不清楚。
9 |" w2 ]/ ]# Y& G% {
  H! _' E, y/ c; P你给说说吧：大功率非接触无线充电是怎么个原理避免辐射还能达到90%的充电效率（怎么定义的？）的。

晨枫

大黑蚊子 发表于 2017-8-12 09:44
为什么说我把视线局限在深圳，因为这个城市有两大特点适合电动
7 H3 `+ G, U1 f! M" R2 [1、气温较高，基本不需要考虑冬天，这对电 ...

+ O7 B0 d- ?5 L深圳公交里有空调吗？还是开窗就行？

晨枫

五月 发表于 2017-8-12 17:42
& U" g9 Y0 q" C0 m我的意思是这个电车共享模式需要有无人驾驶的技术配合。
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用户回到家，下车后结束自己的共享计时。电车 ...

无人驾驶也需要有足够的电力才能开到充电点，或者下一个用户啊。

晨枫

冰蚁 发表于 2017-8-12 18:14
不是靠辫子，而是车底下有块接收器板，这个和手机的无线充电的基本模块是一样的，不过是功率会达到千瓦级 ...

大功率变压器的电磁辐射问题，查一下吧，不是新问题，和高压线差不多的意思。居民区的变电站与住房有最小距离要求，“不确定”的健康影响未必不是原因之一。

晨枫

五月 发表于 2017-8-12 18:40
这个肯定会在调度软件中设置好啊，保证客户用完车的时候还有充足电量行驶到附近有空闲的充电点。

( C1 a4 h8 z5 L$ Y) `) Z一个 ...

2 N7 w& N- k0 Y6 F这些在技术上都可能实现，但在实用上问题多多。比如说，客户在有足够的电力到家时，是很少会考虑还有多少电到下一点的。另外，有多少人愿意周末血拼回家路上换车呢，还要把一包包东西从一辆车搬家到另一辆？前面其他人也提到，这要求共享公司大量增加备用车，提高成本。