这次回国,坐上一位朋友的比亚迪“宋”级混合动力越野车,很惊异地发现和我在加拿大的Lexus RX400h不一样。比亚迪能用外源电充电,能选择单独电驱,油驱或自动模式(由电脑决定何种驱动),而Lexus不能外源充电,只能用自动模式。
走在中国道路上,常能看见一种标着“曹操专车”的车子(“嘀嘀”的在线出租竞争者),据说是全电能汽车,在高速路上速度和加速性能一点不让汽油车。这使我对电动汽车的发展刮目相看,看来下一辆车该买电动车了。虽然不是专业人士,但就凭高中的一点物理知识,再加搜索能力和常识,让我来理解一下现代电动汽车的现状和发展,给自己也给大家作为参考。因为是外行,肯定有错误之处,也请指正!
小学里就有篇课文,描写瓦特是怎样从水烧开后顶起壶盖的现象得到启示,发明了蒸汽机。其实这是扯蛋,蒸汽机在瓦特出生前就有了,只是无法产生持续的可运动的动力,只能用作举重机之类。瓦特的贡献是通过发明活塞和一系列联动机械装置,使蒸汽动力可以转化为持续运动力。活塞是个天才的发明,一个棒状物在一个腔室内自由运动,不但不卡住,还不漏气,自然界类似的东西只有性交活动。如果真有什么事启发了瓦特的话,那肯定不是壶盖,而是他爸妈的抽插活动!
自蒸汽机后,人类又发明了汽油柴油等内燃机,除了活塞,又发明了涡流(高压气体驱动一串蜗轮),喷气反冲等传动方式。但这都属于使用高压膨胀气体机械传动的模式,直到电动机的出现,才是一种全新的传动方式。学过高中物理就知道,切割磁力线可以产生电流,如果旋转切割,则是交流电;反之,在磁场中的电圈中通电,电圈就会运动,通入交流电,电圈就作旋转式运动。这种运动的本质,是由通电线圈产生的磁场,与外围磁场相互作用,同性相斥,异性相吸引起的。交流电会实时变化磁场极性,自然会动;直流电则通过人工频繁改变正负极,也会按所要求的方向和速度运动。
自电机发明之后,因为其明显的优点,在很多方面取代了气压动力机。有些现在还能看到的气压动力机,其实只是作为发电机为电机提供电力了。比如拉列车的柴油机头,只是柴油发电由电机驱动,再比如美国核动力航母和潜艇,只是用核能烧开水蒸汽发电,也是直接用电机驱动的。汽车上,其实也缺不了电机了,除了驱动轮子,其它如各种带子,风扇,空调都是电驱动的,有一种加力引擎(Turbo),实际上是汽油引擎外加一个电引擎,起到助力省油的作用。
汽车为什么不早想到用电动的?一来汽油柴油机用得很好,价格也不算贵,二来汽车只能用电池,电池的发展远远落后于电机的发展了,电池驱动的直流电机功率也远不如内燃机,各种原因加起来,电动汽车的发展缺乏动力,远远滞后了。
最近二十年来,由于油价总体上升,特别是环境保护的要求,各国政府纷纷倡导和资助绿色能源,电动车开始发展起来。但很长时间内,电动车只是作为一个补充动力,大多数人不看好。直到特斯拉造出一次充电能跑三百公里,速度能达到时速二百公里,又静又酷的电动车后,才让世人刮目相看。
特斯拉卖得那么贵,拥有了什么独门绝技?一般认为,除了它配有大功率电池,更重要的是使用了交流电机。由于电池提供的是直流电,因此大多数电动车或混合车都用的直流电机,速度上不去,动力也不足,根本无法和内燃机比。而交流电机则不同了,其澎拜的动力早在其它领域闻名遐迩,用到汽车上也不虚其名,而且电机还天生的可以真正无极变速,省去了变速箱这个内燃机必需的大件。当然,把直流变交流的转换器是必须的。以后其它厂家也如法炮制,现在连吉利造的车也能跑上百公里,时速不亚于特斯拉了,看来电车的时代真要来了!
但是,但是,充电站还是太少,充电还是太慢。市场上能高速跑百公里以上的都是纯电车,混合车纯电只能最多跑50公里,还速度不快。有个外行都能想到的方案:以高功率电机为主力,輔以汽油发电机的混合汽车,不是很理想吗。当电池没电了,就用汽油发电驱动电机。为什么市场上就没有这样的车呢?
我们外行想到的,厂家当然想到了。大功率交流电机已经占了很大体积了,再加一个大电池,已经无法再容下一个大汽油发电机和油箱了,技术上遇到瓶颈了。短时间可能无法出现这样一种混合车的另一个原因是,一种更有前景的电动车已经腾空出世,不久可能让所有前面提到的电动车都成为历史的陈迹,这就是氢电动车。
你的第一反应可能以为让氢内燃产生动力,错!这里氢气和氧气不是燃烧,而是在一个特殊装置內产生氧化反应,发生电子的转移,也就是发电,再用电驱动电机。氢是重要的化工原料,美国一年生产近亿立方,也很容易液化储藏和运输,成本差不多0.5美元一升,一升约能行驰20公里。这项技术已经越来越成熟,现在缺的就是加氢站了。
这么一圈下来,我对电动汽车现状的理解是:要想跑得象汽油车那么快,目前只有纯电动车,还是有续航里程,充电和电池替换成本的问题;混合车,电马达只是个补充,无法达到汽油车的功率,包括本文开头提到的比亚迪。如果不是太急,还是等等氢电动车吧,我认为在十年之内,氢电厂必将成为王者!