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作者：R. Colin Johnson 在零排放的未來，純電動汽車將滿載乘客和貨物沿著高速公路疾馳，不過現(xiàn)在看起來，這一愿景比工程師原來預(yù)想的更難實現(xiàn)。 到目前為止，僅有三款純電動汽車投放在美國大眾市場：福特福克斯電動車、三菱MiEV和日產(chǎn)聆風(fēng)。美國制造的Coda和Tesla將會限量供應(yīng)，寶馬的ActiveE和豐田飛度電動車仍在原型設(shè)計階段。還有針對專業(yè)市場的各種小批量車型，比如雷諾的Fluence Z.E.、Smart的Fortwo Elec-tric Drive、Pure Mobility的Buddy、Reva Electric Car的G-Wiz和Bolloré的Bluecar。由于每一家大汽車廠商都有可能至少推出五款純電動汽車，因此這些品牌到2020年將變得更加熟悉。 根據(jù)Gartner公司的“2020年汽車領(lǐng)域：格局基本清晰”報告，到2020年大多數(shù)汽車都將有某種形式的電動混合功能——從只會增加油耗的采用再生制動系統(tǒng)的并聯(lián)式混合動力汽車到很少使用汽油發(fā)動機的雪佛蘭伏特這樣的插電式混合動力車。 Gartner公司的報告顯示，到2020年，僅靠電池電源驅(qū)動的純電動汽車將占總市場的份額不到3%。到2025年電動汽車市場份額只需增長到4%，就可以滿足加利福尼亞的空氣清潔法的規(guī)定。HIS預(yù)測，到2030年，電動汽車的市場份額將仍將低于10%。 “內(nèi)燃機將成為今后15年甚至更長時間的主流，”Gartner公司汽車領(lǐng)域副總裁Thilo Koslowski表示。“我們預(yù)計，到2020年電動汽車僅占5%到8%的份額(包括混合動力汽車)，純電動車型僅占2%到3%。” 電池技術(shù)的突破將是一張王牌。電動汽車廠商一直在第一代混合動力汽車中使用鎳金屬氫化物(NiMH)電池。不過大多數(shù)新設(shè)計正在使用鋰離子電池，這種電池可以提供三倍以上的可用能量密度，即鋰離子電池的能量密度為每千克160千瓦時。市場預(yù)測正是以出現(xiàn)這種技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榍疤幔瑫r假定其他電池技術(shù)出現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)的提升。 如果像鋰空氣電池這類突破性電池技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化，電動汽車市場份額將超過目前的預(yù)期。現(xiàn)在，IBM公司專注于鋰空氣技術(shù)的Battery 500等項目在2025年以前將不會投放市場。根據(jù)IBM公司的預(yù)計，如果幾乎每一種車型都變成混合動力汽車的話，從鎳金屬氫化物電池技術(shù)轉(zhuǎn)換到鋰離子電池技術(shù)的過程可能會發(fā)展很緩慢。 “盡管對鋰離子生產(chǎn)能力的投資相當(dāng)大，但是鎳金屬氫化物電池仍是今后七年的主流電池技術(shù)，”Envisioneering Group(紐約錫福德)的Rick Doherty表示。“鋰空氣電池是一張萬能牌，它可以刺激消費者更快地接受電動汽車。” 汽油動力汽車的可行駛里程在300英里左右，這是因為汽車廠商會根據(jù)每加侖汽油行駛的英里數(shù)除以300得到30MPG來確定油箱的容積。而電動汽車則相當(dāng)于100 MPG，但是由于鋰離子電池組的額外成本高達10,000美元，重量高達600磅，因此目前車型的可行駛里程限制在100英里以下。 采用成本更低的輕巧鋰空氣電池時，重量與汽油動力車型相同的電動汽車可以達到500英里的可行駛里程，從而超過了內(nèi)燃機的可行駛里程。電動機轉(zhuǎn)矩在其可行駛里程中是始終一致的。由于電動汽車的重量分布比較均衡，重心較低，因此鋰空氣電池可以克服可行駛里程問題，從而大幅提高了純電動汽車的消費者接受度。 “長期來講，純電動汽車將勝出，因為純電動汽車的可行駛里程將不斷增加，而它們的燃油效率和性能將越來越高。混合動力汽車將慢慢退回到過去的水平，”AeroVironment公司的Wahid Nawabi預(yù)計。 電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施與現(xiàn)在全國范圍的加油站網(wǎng)絡(luò)類似，目前正在慢慢落實。電動汽車充電站開始在大城市和美國的一些州際公路沿線迅速出現(xiàn)，以試圖解決消費者需要看到充電站之后才會購買電動汽車的“雞生蛋還是蛋生雞”的問題。 耗資2.3億美元的美國能源部電動汽車項目正在六個州安裝充電基礎(chǔ)設(shè)施，而西海岸綠色高速公路項目則正在沿溫哥華與圣地亞哥之間的I-5公路安裝公共快速充電站。 位于加利福尼亞州蒙羅維亞的AeroVironment公司是一家供應(yīng)充電站的公司，這家公司是日產(chǎn)快速充電站的美國分銷商，以及三菱和日產(chǎn)的家用充電站供應(yīng)商。該公司還提供電動汽車設(shè)計和測試工具。 AeroVironment和Coulomb Technologies等公司供應(yīng)三種基本的電動汽車充電器。第一款采用標(biāo)準(zhǔn)120伏、15安培的直流電源插座，電池經(jīng)過10小時左右的充電可達到3 kW的輸出功率。第二款價格為1,500美元，可驅(qū)動240伏的交流電源，該交流電源轉(zhuǎn)換成直流后經(jīng)過4至8小時充電可達到7 kW的輸出功率。 高端電動汽車充電器價格為15,000美元，可將480伏的交流電源轉(zhuǎn)換成大電流直流，可在一小時以內(nèi)的充電后達到高達100 kW的輸出功率。 三菱MiEV和日產(chǎn)聆風(fēng)等帶快速充電端口的電動汽車可在一個小時內(nèi)充電。盡管已經(jīng)如此方便，但是消費者仍在推諉在充電站所花的時間要比在加油站花的時間長，需要把大多數(shù)充電過程推到晚上來進行。 一分鐘充電是Better Place公司的目標(biāo)，這種充電技術(shù)可以在很短的時間內(nèi)充滿預(yù)充電的電池組，所花的時間甚至比在加油泵上加滿油所需的時間還要短。唯一提供的電池快換站設(shè)在以色列，用于Renault公司Fluence Z.E.車型充電，丹麥和荷蘭將緊跟其后。作為試點項目的一部分，Better Place公司正在舊金山灣區(qū)安裝電池快換站，從而為一系列可快換電池電動出租車提供支持。 日產(chǎn)-雷諾聯(lián)盟正在生產(chǎn)帶Better Place公司的可快換電池組的電動汽車車型，而且該聯(lián)盟還支持快速充電基礎(chǔ)設(shè)施。 日產(chǎn)正與NRG Energy(新澤西州普林斯頓)合作在加州和德州安裝快速充電站。日產(chǎn)聆風(fēng)是日產(chǎn)-雷諾聯(lián)盟生產(chǎn)的第一款電動汽車。還有三款還在日產(chǎn)的生產(chǎn)線上：聆風(fēng)的高端版本Infiniti LE、NV200廂式送貨車的電動汽車版本以及電動概念車。雷諾的四款車型包括可快換電池Fluence-Z.E.、Kangoo-Z.E.廂式貨車、微型Zoe-Z.E.和超小型Twizy-Z.E.。 各大汽車廠商的路線圖上都有純電動汽車，旨在2025年滿足加州4%的電動汽車指標(biāo)。日產(chǎn)和福特則在他們走近電動汽車的過程中采取了相反的路線。日產(chǎn)認(rèn)為純電動汽車將成為其關(guān)鍵市場，而福特則計劃提供純汽油動力汽車和純電動汽車之間的五種程度的混合動力支持。 日產(chǎn)正在開發(fā)與豐田普銳斯類似的“并聯(lián)”混合動力汽車和與雪佛蘭伏特類似的插電式“串聯(lián)”混合動力汽車以及經(jīng)過改進的汽油發(fā)動機和柴油內(nèi)燃機。該公司認(rèn)為這些工作是走向以純電動汽車為主流的未來的一個橋梁。 相比之下，福特正在對其所有的平臺進行“電氣化”，提供相同的車身風(fēng)格，發(fā)動機則采用以下五款中的任意一種：純汽油發(fā)動機、渦輪/壓燃式發(fā)動機Eco-Boost發(fā)動機、電動混合動力發(fā)動機、插電式電動混合動力發(fā)動機和像聆風(fēng)這樣的純電動汽車。 “福特沒有在任何一種技術(shù)中看到萬能方案。我們從現(xiàn)在到2020年甚至更遠的未來將如何發(fā)展取決于消費者，”福特混合動力汽車和電動汽車總工程師Eric Kuehn表示。 福特的福克斯電動車已經(jīng)被定位為日產(chǎn)聆風(fēng)的直接競爭車型。Kuehn表示，福克斯電動車擁有更高的馬力和更輕的電池(143 HP，23kW/h）。“福克斯比聆風(fēng)的功率高23%，如果你買240伏的充電站，你也能夠在一半的時間內(nèi)充滿電量，”Kuehn聲稱。 日產(chǎn)則這樣反擊，聆風(fēng)與福克斯不同，聆風(fēng)有快速充電端口，該端口可以在30分鐘左右的時間內(nèi)使電池組達到80%的電量。 因此，電動汽車的競賽將繼續(xù)升溫至2020年甚至更遠的未來。 
圖1：AeroVironment的快速充電站，可同時滿足240V電壓下四輛電動汽車高達30A電流的快速充電需求。
圖2：日產(chǎn)的Leaf配備了兩個端口，可支持240V交流充電(紅色，右)和480V直流快速充電(黑色，左)。
圖3：雪佛蘭福特在純電動模式下可運行約35英里，其240V，16A的充電器成本縮減到了500美元左右。
圖4：Better Place提供能在一分鐘之內(nèi)更換的可快換電池組。圖示為比在加油泵上加滿油所需時間還短的Renault公司Fluence Z.E.車型。 |
