新能源歷經百年方興未艾 如今又“新”在何處?
鳳凰汽車評論 常有人談到電動車一百多年前就存在,不能稱之為新能源。依據在于,早在1904年美國電動汽車公司就已經達到67家,年產量達到了4000輛,所以說電動車很早之前就統治過汽車市場。而百年之后,純電動、混合動力都被稱為新能源,所謂的“新”,究竟有何意義?
談及新能源汽車的歷史頗有感慨,當下民眾乃至媒體對于新能源概念的認知存在諸多誤區(qū),對于新能源核心技術不了解,部分車企騙補也給整個新能源汽車添加無形負面資產,今天我們就談談新能源汽車到底新在何處。
電動汽車作為新能源(New Energy Vehicle)則是國人創(chuàng)造,聽起來既粗俗又容易產生歧義,國外稱之為電氣化(Electrical Engineering),更易理解此間的本意,新能源的本質是電能作為二次能源一個轉換和應用,這個方面理解了,我們才能真正理解新能源的本意,以及整個新能源發(fā)展的重要性、核心技術在何處。
科技的發(fā)展卻險些“革”了新能源的命
1839年,英格蘭Robert Anderson制造了第一輛電動汽車,這個時候的電動車與目前的電動車有著本質的區(qū)別,電池能量密度低、車重、續(xù)駛里程段、行駛速度低,這些描述數字現在你也能夠看到,只不過當時這些參數低的讓人發(fā)指,現在的參數基本上可以接受。
1889年前后,電池技術得到快速發(fā)展:H. Tudor改進了現代鉛酸電池、Edison and Junger發(fā)明鎳鐵堿電池,對,他就是我們耳熟能詳的大發(fā)明家愛迪生發(fā)明了能效更高的電池,1910年,愛迪生發(fā)明出電池的時候,上天和愛迪生開了一個不大不小的玩笑。正當他決定大規(guī)模生產這種堿性電池時,汽油開始走俏市場,汽油汽車取代電動汽車。
美國街頭啟動汽車的女司機
這個時候,真正取代電動車的是凱迪拉克,1912年凱迪拉克采用起動機來自動啟動汽車,解決了人力啟動的困難,相較而言,此時電動車啟動還要給電池加熱二十分鐘左右。汽油汽車迅速取代電動車,1913年電動車年產量下降到6000輛。而抄襲了凱迪拉克啟動裝置的福特Model T當年銷量就達到182809輛,此后發(fā)動機汽車統治了車市。
新能源汽車在環(huán)境危機中迎來了涅槃重生
1952年12月美國的一次光化學煙霧事件中,洛杉磯市65歲以上的老人死亡400多人,1966年,美國國會首次提出建議使用電動車來降低污染法案,這開啟了當代新能源汽車的開端。這期法案意味著美國新能源政策、市場、能源方面的準備已經進行了五十年,包括通用汽車等車企的新能源技術儲備早已經走在前面。
1969年,通用汽車首款混合動力汽車,GM512混合動力汽車發(fā)布,10mph以下純電動、10mph~13mph混合動力、13mph~40mph汽油機驅動,比普銳斯上市1997年,早32年。
1976年,美國國會頒布94-413法律:電動車、混合動力研究、開發(fā)和示范。該法規(guī)目的是推動電池、電機、電控以及其它混合動力部件的開發(fā)。中國官方提到的三電:電池、電控和電機,來源于美國此項法律,整整晚了三十多年,彎道超車從何談起?
1979年,Dave Arthurs花費1500美元將一輛歐寶GT改裝為混合動力汽車,采用400安培電機、6伏電池組、6馬力發(fā)動機,燃油可以達到每加侖75英里,被Mother Earth News報道,引起轟動,六萬讀者來信詢問相關情況。
1993年,克林頓總統發(fā)布新能源著名的“未來汽車合辦計劃(PNGV)”:目前廣泛應用的仿真軟件Advisor2002來源于此計劃,讓每一個新能源學習者受益,新能源汽車開啟國家戰(zhàn)略、聯合作戰(zhàn)。
1997-1999,通用汽車推出EV1純電動汽車,同年,豐田普銳斯發(fā)布,這兩家車企都受益于PNGV計劃,豐田汽車與通用汽車在混合動力汽車領域都采用了同一種技術路線:功率分流式電驅動技術,這也被認為業(yè)內最優(yōu)的新能源汽車技術。
豐田汽車單行星排
1997年 豐田推出第一代鏈傳動普銳斯,采用單行星排功率分流結構,是當時最為先進的混合動力技術,并基于單行星排雙電機功率分流式技術申請了多項專利,但是第一代技術并不成熟,分別與2004年推出第二代、2012年推出第三代、2015年推出第三代,2009年的代際并不明顯,很多人把2015年推出的THS技術稱之為豐田第三代技術,受限于通用針對雙星行排的專利,目前的豐田汽車THS技術只能針對雙電機單行星排進行設計。
豐田汽車THS第一代(左)與第二代(右)對比
通用汽車則采用發(fā)展多種新能源的思路,在電動車上推出量產EV1。由于當時電池技術的限制,純電動車型還是逃不出兩個夢靨,充電和續(xù)航里程。通用通過這次嘗試將諸多相對成功的技術也帶到了現實世界,隨之通用開始調整新能源車的發(fā)展思路。提出E-Flex理念,“E”代表電力驅動和“Flex”代表不同的電力來源,可以從汽油、乙醇、生物柴油或氫氣中獲得電能,可以根據不同地區(qū)客戶的不同需求,定制推進系統,以滿足特殊的要求和特定市場的基礎設施,這些燃料最終轉化成電能驅動汽車。E-Flex理念提出的靈活的二次能源轉化,也最終影響到了通用的新能源發(fā)展方向以及新能源汽車行業(yè)的發(fā)展方面。
推出E-Flex的同時,通用針對行星排雙電機系統進行了更為深入的研發(fā),就效率更高、動力性更好的雙星排雙電機、三行星排雙電機分別申請了相關專利,在功率分流這個最優(yōu)化的新能源電驅動系統平臺上。此時,通用與豐田二者獨占鰲頭,而通用的平臺及專利更優(yōu),不僅能夠滿足混合動力、更滿足PHEV、EREV,一定程度上,阻斷豐田的THS系統走向PHEV的路子,這也是豐田目前的尷尬之處。
2007年,雪佛蘭Volt概念車在底特律車展展出,搭載E-flex電驅系統,這款技術從三電出發(fā),專門針對電池、電機等強電部件進行全新的電器構架設計,被視為技術突破,時至今日,多家汽車制造商的新能源構架仍在傳統汽油機車輛基礎上,在布置、安全等方面存在隱患。
2011年,雪佛蘭Volt上市,搭載第二代電驅技術Voltec,Voltec技術是第二代通用汽車新能源動力總成構架,體積縮小一半,能夠實現四個模式:插電式混合動力模式、純電動模式、混合動力模式、增程式(EREV),Voltec被視為美國新能源汽車技術的驕傲。
2015年第二代雪佛蘭Volt(沃藍達)于1月在底特律北美車展首發(fā)。新車采用1.5升四缸發(fā)動機+兩臺驅動電發(fā)動機,最新的Gen2 Voltec電驅技術也首次應用于該車。全新驅動系統比老款輕了45千克,但效率提升12%,純電動模式下可續(xù)航80千米,與電動機配合后續(xù)航里程增至676km。96 km/h加速時間僅需8.4秒,比老款快7%。
2016年,通用汽車基于Gen2 Voltec電驅系統打造最新的電驅動系統,包括前驅與后驅兩個平臺,涵蓋HEVPHEVEREV等車型,基本上屬于電驅動系統無法逾越的技術高度,這實質上也是通用最早提出E-Flex理念的一種體現。為什么這樣說,會單獨一篇文章來對通用汽車第三代電驅系統進行詳細分析。
新能源之新在于“電氣化”解決國家能源安全戰(zhàn)略
百年歷史之下,各個國家政府投入巨資來提升新能源之“新”,這里面的關鍵之處便是電氣化。
1993年9月29日 克林頓總統發(fā)布新能源著名的“未來汽車合辦計劃(PNGV, Partnership for New Generation Of Vehicles ),政府機構組織、國家試驗室、大學、汽車協會、三大汽車公司及有關配套廠商參加,聯合開發(fā)研制美國新一代汽車,技術方向:混合動力、電動車、輕質材料、高性能發(fā)動機(直噴)、燃料電池。
2005年8月 布什總統簽署后《2005國家能源政策法》,2007年 美國國會通過《2007美國能源獨立及安全法》,規(guī)定到2025年時清潔能源技術和能源效率技術的投資規(guī)模將達到1900億美元,200億美元用于電動汽車和其他先進技術的機動車,200億美元用于基礎性的科學研發(fā)。
2008年 奧巴馬政府上臺后迅速促成《2009年恢復與再投資法》,規(guī)定將劃撥約500億美元用來開發(fā)綠色能源和提高能效,45億美元用于改造智能電網,64億美元用于清潔能源項目,經濟危機過程中新能源投資仍增加。
2009年 2009年6月,眾議院通過了《美國清潔能源安全法》,美國國會在新能源的議題上具有基本共識,美國當前能耗的69%用于交通業(yè),奧巴馬還要求政府投資6億美元促進消費者購買更加節(jié)能的車輛。
美國三屆政府先后持續(xù)為新能源汽車項目投入巨資,背后是致力于通過新能源汽車獲取更大的技術突破以及由此帶來的能源變革的觸發(fā)點。
當然,回頭看歷史,讓人唏噓不止,當代第一款量產電動汽車是1996年通用汽車研發(fā)出EV-1,續(xù)航里程140公里,累計生產2000多輛,由于時代的限制,并沒有得到大量推廣;2002年,結合時代的轉型,當年EV1的技術團隊成員開始分化,工程師艾爾·科科尼(Al Cocconi)在加州創(chuàng)建AC Propulsion電動汽車公司,它是特斯拉汽車最早的雛形,開創(chuàng)了電動汽車的新時代。另外一撥人,創(chuàng)造了新能源汽車另外一個制高點-通用汽車的”VOLTEC”系統。
應用于全新君越全混動、邁銳寶XL全混動的最新電驅系統,也是諸多努力誕生的典型成果,這款電驅動單元,整個控制模塊與兩個行星排、兩個永磁同步電機、雙電機控制器集成在一起,在功能上實現了“雙THS”功能,效率更高、動力性更好,而深度集成之后,整個系統僅有7升左右的體積,比上一代體積優(yōu)化了33%,遠優(yōu)于豐田THS系統,諸如此類技術,還有很多,新能源之新在于技術變革中起到的催化作用,下期我們再進行深度解析。
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