這次回國,坐上一位朋友的比亞迪“宋”級混合動力越野車,很驚異地發現和我在加拿大的Lexus RX400h不一樣。比亞迪能用外源電充電,能選擇單獨電驅,油驅或自動模式(由電腦決定何種驅動),而Lexus不能外源充電,隻能用自動模式。
走在中國道路上,常能看見一種標著“曹操專車”的車子(“嘀嘀”的在線出租競爭者),據說是全電能汽車,在高速路上速度和加速性能一點不讓汽油車。這使我對電動汽車的發展刮目相看,看來下一輛車該買電動車了。雖然不是專業人士,但就憑高中的一點物理知識,再加搜索能力和常識,讓我來理解一下現代電動汽車的現狀和發展,給自己也給大家作為參考。因為是外行,肯定有錯誤之處,也請指正!
小學裏就有篇課文,描寫瓦特是怎樣從水燒開後頂起壺蓋的現象得到啟示,發明了蒸汽機。其實這是扯蛋,蒸汽機在瓦特出生前就有了,隻是無法產生持續的可運動的動力,隻能用作舉重機之類。瓦特的貢獻是通過發明活塞和一係列聯動機械裝置,使蒸汽動力可以轉化為持續運動力。活塞是個天才的發明,一個棒狀物在一個腔室內自由運動,不但不卡住,還不漏氣,自然界類似的東西隻有性交活動。如果真有什麽事啟發了瓦特的話,那肯定不是壺蓋,而是他爸媽的抽插活動!
自蒸汽機後,人類又發明了汽油柴油等內燃機,除了活塞,又發明了渦流(高壓氣體驅動一串蝸輪),噴氣反衝等傳動方式。但這都屬於使用高壓膨脹氣體機械傳動的模式,直到電動機的出現,才是一種全新的傳動方式。學過高中物理就知道,切割磁力線可以產生電流,如果旋轉切割,則是交流電;反之,在磁場中的電圈中通電,電圈就會運動,通入交流電,電圈就作旋轉式運動。這種運動的本質,是由通電線圈產生的磁場,與外圍磁場相互作用,同性相斥,異性相吸引起的。交流電會實時變化磁場極性,自然會動;直流電則通過人工頻繁改變正負極,也會按所要求的方向和速度運動。
自電機發明之後,因為其明顯的優點,在很多方麵取代了氣壓動力機。有些現在還能看到的氣壓動力機,其實隻是作為發電機為電機提供電力了。比如拉列車的柴油機頭,隻是柴油發電由電機驅動,再比如美國核動力航母和潛艇,隻是用核能燒開水蒸汽發電,也是直接用電機驅動的。汽車上,其實也缺不了電機了,除了驅動輪子,其它如各種帶子,風扇,空調都是電驅動的,有一種加力引擎(Turbo),實際上是汽油引擎外加一個電引擎,起到助力省油的作用。
汽車為什麽不早想到用電動的?一來汽油柴油機用得很好,價格也不算貴,二來汽車隻能用電池,電池的發展遠遠落後於電機的發展了,電池驅動的直流電機功率也遠不如內燃機,各種原因加起來,電動汽車的發展缺乏動力,遠遠滯後了。
最近二十年來,由於油價總體上升,特別是環境保護的要求,各國政府紛紛倡導和資助綠色能源,電動車開始發展起來。但很長時間內,電動車隻是作為一個補充動力,大多數人不看好。直到特斯拉造出一次充電能跑三百公裏,速度能達到時速二百公裏,又靜又酷的電動車後,才讓世人刮目相看。
特斯拉賣得那麽貴,擁有了什麽獨門絕技?一般認為,除了它配有大功率電池,更重要的是使用了交流電機。由於電池提供的是直流電,因此大多數電動車或混合車都用的直流電機,速度上不去,動力也不足,根本無法和內燃機比。而交流電機則不同了,其澎拜的動力早在其它領域聞名遐邇,用到汽車上也不虛其名,而且電機還天生的可以真正無極變速,省去了變速箱這個內燃機必需的大件。當然,把直流變交流的轉換器是必須的。以後其它廠家也如法炮製,現在連吉利造的廠也能跑上百公裏,時速不亞於特斯拉了,看來電車的時代真要來了!
但是,但是,充電站還是太少,充電還是太慢。市場上能高速跑百公裏以上的都是純電車,混合車純電隻能最多跑50公裏,還速度不快。有個外行都能想到的方案:以高功率電機為主力,輔以汽油發電機的混合汽車,不是很理想嗎。當電池沒電了,就用汽油發電馭動電機。為什麽市場上就沒有這樣的車呢?
我們外行想到的,廠家當然想到了。大功率交流電機已經占了很大體積了,再加一個大電池,已經無法再容下一個大汽油發電機和油箱了,技術上遇到瓶頸了。短時間可能無法出現這樣一種混合車的另一個原因是,一種更有前景的電動車已經騰空出世,不久可能讓所有前麵提到的電動車都成為曆史的陳跡,這就是氫電動車。
你的第一反應可能以為讓氫內燃產生動力,錯!這裏氫氣和氧氣不是燃燒,而是在一個特殊裝置內產生氧化反應,發生電子的轉移,也就是發電,再用電驅動電機。氫是重要的化工原料,美國一年生產近億立方,也很容易液化儲藏和運輸,成本差不多0.5美元一升,一升約能行馳20公裏。這項技術已經越來越成熟,現在缺的就是加氫站了。
這麽一圈下來,我對電動汽車現狀的理解是:要想跑得象汽油車那麽快,目前隻有純電動車,還是有續航裏程,充電和電池替換成本的問題;混合車,電馬達隻是個補充,無法達到汽油車的功率,包括本文開頭提到的比亞迪。如果不是太急,還是等等氫電動車吧,我認為在十年之內,氫電廠必將成為王者!
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