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?其实电车发明得比汽车早,曾几何时,最流行的就是电车,用酸铅电池的。以后油车淘汰了早期的电车,一来汽油柴油机用得很好,价格也不算贵,二来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时速以上的都是纯电车,混合车纯电只能最多跑50公。有个外行都能想到的方案:以高功率电机为主力,輔以汽油发动机的混合汽车,不是很理想吗。当电池没电了,就用汽油驱动电机,同时为电机充电。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动机了,再说汽油机需要复杂的耦合装置,不可行了,技术上遇到瓶颈了。所以,现状是,如果要高速,就只有纯电车。油混车,电动力只能是直流低速的。
2023年上海车展,特斯拉没有参展。车展期间的4月17日到4月20日,纽约纳斯达克上的特斯拉股票暴跌12%。这两件事未必是相关的,但中国电车正在悄悄地重画世界经济版图。
汽车是现代制造业中的最大产业,在全世界提供约3万亿美元的年产值,并拉动从钢铁、有色金属、塑料到机械、电子、汽装的众多产业。汽车也是涉及大量就业的产业,德国汽车涉及直接就业约100万人,贡献约12%的税收;日本汽车涉及直接和间接就业至少530万人,占就业人口8.3%,世界500强里日企的一半利润来自汽车;美国的铁锈带则直接与美国汽车工业的式微相关。
中国汽车年产量约2700万辆,美国约1000万辆,日本约780万辆,韩国和德国都在370万辆级别。也就是说,中国的汽车产量已经超过美日德韩的总和。印度也有约为550万辆的年产量,但必须说,印度汽车不在同一个赛道上。2022年中国新能源汽车产量约700万辆,超过世界总产量的一半。中国新能源汽车(尤其是全电)在技术上也直视世界领军,上海车展上能拿出来和特斯拉捉对厮杀的一抓一把。
中国汽车产值(尤其是利润)未必超过美日德韩的总和,但依然是非常可观的。中国汽车的主要市场依然在中国,但出口也在迅速增加,2022年突破300万辆,超过德国,接近日本。2023年第一季度已经出口约100万辆,这个速度如果能保持,全年有望达到400万辆级。中国这一块产值是流向美日德韩还是回流到中国,是重画世界经济版图的大事。
中国新能源车有很多外设的新方向,在设计方面,大屏显示、全向摄像头成为标配,激光雷达、电子后视镜也很常见,还有新颖的B柱人脸识别、刷脸解锁。各种车机新功能争奇斗艳,各种级别的自动和辅助驾驶、人工智能在上海车展上也各显神通。简单地说,由于激烈内卷,各种有用的功能都摸了一遍,坑也踩了一遍,进一步的发展更加有的放矢。
电车的优势还是很大的, 因为电机的特性,随便什么车其加速性能都能达到油车F-1 赛车的水平,而且变速是真正的无极变速,没有卡顿。 电车的维护很简单,不用换机油。电车的刹车系统可以把能量转变为电能,甚至还节电。 其主要的缺点还是在于电池,相对于汽油其能量密度低,锂电池充电时间长,冬天效率大减,充电设施没有油站多(这有希望改进)。车体较油车重,更耗能,也需要专用的轮胎。钠电池有充电快,冬天效率不减的优点,但也有能量密度不如锂电池等缺点,中国有锂钠混装电池的设计,据说可以取长补短。但目前而言,油混还是一个主要的取长补短的方案!
中国电车也带来很多新的油混方案。传统上,汽车由内燃机驱动,以燃油(汽油或者柴油)为能源来源,所以也称油车。现在一些汽车改用电动机驱动,能源来自电池,由外接电源充电;或者由电池和小排量内燃机混合驱动(也称混动)。完全采用电池动力的称为全电或者电车,但混动的形式就多了:有内燃机与电动机通过机械耦合共同驱动的(狭义混动),有内燃机不直接驱动、只为电池充电的(也称增程)。
插电混动(也称插混)介于全电和混动之间,在架构上还是混动,但电池容量较大,可以插接外接电源为电池充电,电池容量足够市内中短途通勤行驶,只有在长途出行或者充电不及时、电池电量不足时才需要内燃机启动和介入。
另一个极端是轻混动,电池动力只供启动、加速和很短的短途行驶,正常行驶还是内燃机驱动。节能主要体现在刹车时的能量回收,还有启动、加速时的电动助力以降低对内燃机的功率要求。有些还在内燃机前驱(或后驱)基础上,增加电动后驱(或前驱),用于加速或者复杂路况时的短时间四驱。
最有前途的还是增程式油混。汽车主力是大电池和交流电机,但有一个小汽油发电机和不大的油箱。这很好地解决了大功率,长时间行驶与充电时间长,充电设施不足的矛盾。当遇到电量不足的情况下,就开动汽油发电机充电,而作为发电机的汽油机占不了多大地方,也不需要配置复杂的耦合机械。在冬天时,汽油机也可以打开取暖。这个设计,至少在目前情况下,似乎可以解决全电车的主要毛病,成了一个较好的组合。
汽车制造拉动了一大片制造业,还拉动了更上游的钢铁、化工、采矿、石油工业,和下游的消费、城市建设、商业建设、住房建设。发达的交通使得通勤和通商从脚步可及扩大到驾车可及,公路超过铁路成为主要交通方式,商业、运输、旅游等都得到滚动发展。拉动的就业反过来造就了蓝领消费者,推动生产的进一步发展。
汽车工业作为年产值3万亿美元的超级产业,中国市场这一块的一进一出对全球经济重心偏离欧美、偏向全球南方有巨大作用,中国向全球南方国家打包提供的电车和无碳电力进一步锁定这样的偏移。相比之下,2021年世界芯片销售额为5200多亿美元(也有说法为5800多亿,应该是统计口径差异)。芯片是价值和影响都巨大的产业,但与汽车相比,还是小多了。当然,芯片和汽车不能简单相比。汽车是终端消费品,芯片是中间产品,用于拉动进一步的制成品生产,包括汽车。
而且,美国无法简单压制中国的汽车业,就像它压制芯片业那样。这可能是一个会影响世界政治经济版图的大事!
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