尽管纯电动车的出现并没有受到所有人欢迎,但不可否认的一点是,当前纯电动车的出现,更像是一场汽车的自我进化,从机械燃油时代向电子电器时代的进化。
有朋友表示1900年电动车都已经满大街跑了,当前电动车的出现应该是一种返祖现象。其实并不能这么理解,因为一百多年前的电动车,并没有太多电控技术,感应电机的功率大小也完全依靠机械开关,所以他的功率上限非常有限。
而在IGBT被开发出来之后,电动机功率才可以有更大上探空间,低内阻SiC的出现,更是给电动机功率以及转速提升提供了更大发展空间。因此,我们可以说一百多年前电动汽车的原理和当前电动车原理一样,但具体到技术环节,其实跟当前汽车与第一台燃油车的差距一样,不可同日而语。
车辆从外燃机也就是蒸汽机时代过渡到内燃机时代,其最大的改变就是能量利用率直线提升。
在内燃机时代,为提升内燃机效率,分电器被ECU指令替代;为精确控制空燃比,拉线油门被电子油门替代;为提高涡轮响应速度,严重依赖废气驱动的被动式涡轮,逐渐被当前先进的电子涡轮替代。这些发展共同指向一个方向,就是机械控制正逐渐被电子控制所取代。
那么,为什么会发生这种变化?根本原因就是电子控制相比机械控制,能量损耗几乎可以忽略不计,但在控制灵敏程度上,却能得到百倍提升。
内燃机的进化也是一样,内燃机作为以往复运动供能的核心部件,我们不能否认他的伟大之处,但民用市场内燃机效率极难超过50%的事实,我们也应该看清。当然,实验室里的内燃机,仍具备达到60%热效率的能力。
而内燃机效率难以提升的根本原因就在于燃烧,只要燃烧就会发热,发热就会造成能量损耗。此外,发动机内部众多零部件之间的传动也在很大程度上造成了摩擦损耗,而这些因素共同导致内燃机效率不高。
但感应电机和同步电机直接简化了机械传动,以往内燃机需要燃烧才能做工的情况,在电机上只需要电和磁之间的转化感应就能驱动转子转动输出动力,并且这种转化效率极高,除线圈存在内阻会消耗一部分电能以及少部分磁损外,整个动力系统几乎没有能量损耗,摩擦部件也只有固定转子的端子部分,这相比内燃机的摩擦部件已经减少太多太多。也正是因为这些原因,所以电动机效率很轻松就能做到85%以上,极致一些的车用电机,其能量利用率往往超过95%。
超高的能量利用率,注定了这场电动化之路会继续前行,只是电动车的发展严重依赖半导体技术,所以我国半导体的发展状况在很大程度上也直接影响了电动车发展。至于我们担心的补能时长以及火力发电污染问题,这些也都在逐步改善,固态电池和风电、光电的逐步普及以及燃料电池成本的逐步下降,将会让纯电动车走向真正的清洁能源。
说到这里,应该还有一部分朋友不能接受电动车的发展趋势。但如果对卡尔·本茨的原始客户有所了解,朋友们应该会对此释然。卡尔·本茨发明汽车后,他的第一个客户是神经病,第二个客户有自杀倾向,他的客户情况明显比当前电动车用户情况更不理想,但燃油车正是在这种开局不利的情况下,强盛发展了一百三十多年。
总结:
在燃油转向纯电的时代,我们会怀念奥托、铭记卡尔·本茨、感谢狄赛尔,也始终不忘汪克尔带来的激情。但时代终会转变,由尼古拉·特斯拉在百年前就已经开启的高效电磁感应设备,百年后终于等到了跟他全面配套的设施可以高效用在汽车身上,而汽车作为交通工具的本质其实一直没变,变的只是瓦特、奥托和特斯拉对不同时代的高效指引。