回看电动车百年发展史,Tesla崛起是“自上而下”路线的胜利

  • 吴军
  • 发表于: 2013/05/03 13:15:47 来源:Forbes

电动汽车普及之路远比人们想象得要长。或许Tesla从高端小众市场做起,让能够负担的人群先使用,然后向下普及不失为一条可行之路。

本文是吴军博士发表在福布斯中文网的专栏文章,吴军,计算机科学家、美国约翰霍普金斯大学博士。他于2002年加入Google公司,任Google研究院资深研究员。《数学之美》和《浪潮之巅》两本著作在内业引发巨大反响。

今天,电动汽车无论是在科技工业界还是传统汽车行业都是最热门的话题,因为它一旦普及,不仅会带来整个汽车产业的革命,而且将改变人们出行的方式,将大大降低全球污染和二氧化碳排放。

但是,电动汽车的发展道路非常坎坷。

电动汽车的前世今生

1、爱迪生发明电动车

虽然早在内燃机汽车(即今天的汽车)诞生以前的19世纪中期就有了采用电能来驱动的“电动车”,发明大王爱迪生其实也发明了一款电动车(没有什么销量),但是很快随着以汽油为动力的汽车的出现和普及,早期电动车很快就消失在人们的视野中了。

电动汽车的两难:为何Telsa要做高端市场?

爱迪生发明的电动车

相比汽车,电动车速度慢,续航能力差,动力成本高。

即使到了1973年因为中东战争导致世界石油危机,无论是汽车厂商还是消费者也都没有认真考虑电动汽车代替现在的内燃机汽车的可能性。

2、尝鲜者通用EV1

到了上个世纪90年代,美国汽车公司在和日本公司的竞争中全面溃败。这时美国通用汽车公司试图另辟蹊径来夺回被日本人抢走的市场。1990年,通用汽车公司在洛杉矶车展上展出了一款概念车Impact。

这辆车外观并不吸引人,但是概念先进----它是完全电动的。但是,管理效率低下的通用汽车直到1996年才在市场上正式推出面向消费者的电动汽车EV1。

电动汽车的两难:为何Telsa要做高端市场?

通用汽车的EV1

该车只能坐两人,但是重量却和一般的四门房车(本田雅阁或者丰田凯美瑞)差不多,因为它的电池很重。

更糟糕的是,它的动力只有100千瓦左右,和小型房车思域或者捷达差不多。EV1第一款采用铅酸充电池供电,充电一次只能跑100公里,而一般的汽车加满一箱油可以跑500-650公里。

第二款以后的车型采用了镍锰氢充电池,一次充电可以跑105-160公里。

到1998年该车停产时,它一共只生产了1117辆,其中只有800辆提供给消费者,而且是只租不卖(三年租赁合同)。

虽然它的租金和一辆中档的5系列宝马或者E系列的奔驰差不多,而且由于续航能力差,只能上下班开开,去不了很远的地方,但是还是有一些喜欢尝试新科技的高端人群愿意做第一批吃螃蟹的人。不过,电动汽车靠这样的性能很难为大众接受。

电动汽车从此又消停了几年。

3、划时代的Tesla

2003年Tesla公司的成立对于电动汽车的发展具有划时代意义。该公司由著名实业家Elon Musk创办----此前,他创办了电子支付公司Paypal和航天公司SpaceX,此后还创办了太阳能公司SolarCity,据说电影《钢铁侠》的原型就是他。

电动汽车的两难:为何Telsa要做高端市场?

Tesla的Roadster

Tesla以世界著名物理学家,交流输电的发明人特斯拉的名字命名。

和汽车公司发展电动车的模式不同,Musk把Tesla当作一个IT公司来办,该公司的电脑工程师可能比汽车工程师还多。考虑到电动汽车的高成本,Tesla的做法是从上往下打----先占领高端市场,再进入中端市场。

它的第一款车Roadster除了发动机是自己的电动机外,其余从外壳到内饰几乎都是英国莲花跑车的东西,价格也和莲花跑车差不多----11万美元一辆。

要知道这在美国是很贵的价格,几乎相当于玛莎拉蒂Quattroporte跑车和奔驰S600房车的价格。

Roadster采用先进但是昂贵的锂电池供电,因此发动机输出功率可达215千瓦,也和莲花跑车差不多,而加速要好于莲花和保时捷911跑车(从0到60每小时英里加速在4秒以内,而莲花在4秒以上,保时捷911在4.3秒左右)。

加上它一次充电的续航能力超过300公里(高速上),只要不跑长途,日常出行非常方便。

Roaster的另一个好处是每年能源的消费只有莲花或者保时捷911的四分之一。

因此即使在这样高的价格下,它依然供不应求,从2008年上市至今已经卖掉2000多辆。

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4、日系代表作Leaf

由于Tesla的成功,加上美国总统奥巴马自2009年后对电动汽车的大力支持,美日汽车公司又重新推出各种款式的电动汽车。

其中销量最大的当属日产公司的Leaf,从2010年12月到2012年11月不到两年时间里,它卖出了四万六千辆,超过其它所有电动汽车销量的总和。

电动汽车的两难:为何Telsa要做高端市场?

日产的Leaf

Leaf虽然采用了新型的锂电池,但是续航能力依然只有70英里左右,其实出行很不方便。

如果你到Google公司停产场转一转就会发现,所有的Leaf都在充电站充电,而Tesla的Roadster或者S型大多停在停车场其它地方。

Leaf之所以销量不错,除了很多环保人士喜欢电动车外,主要有三个原因:

首先是它35000美元左右的价格是大家可以接受的,而且政府还有7500美元的退税补贴;

其次美国销售电动汽车的州,大部分大公司都有免费充电站,因此车主不需要付汽油钱或者电钱;

第三,电动汽车可以使用共乘车道,这样每天至少省半小时到一小时开车时间。

5、混合动力车插局

除了尼桑公司,主要的汽车厂商都有自己的电动汽车,比如奔驰旗下Smart的电动款,宝马的ActiveE,福特的福克斯电动款,包括中国比亚迪的E6等等。

这些价格相对较低的电动汽车,都有一个共同的毛病,就是续航能力弱。另外外观都非常难看。

为了弥补这个缺陷,很多汽车公司推出了可充电的混合动力汽车。

和传统的混合动力汽车(内燃机动力为主,电动机为辅)不同,可充电混合动力汽车是以电力驱动马达,只有当电力不足时用小功率内燃机对电池充电。这种特殊混合动力汽车,其特点是续航能力强。

以通用汽车公司将早期的EV1改进成雪佛莱Volt为例,它只有一个很小的35升的油箱,加一次油可以跑500公里。同类的汽车还有丰田的可充电型Prius(不是传统的Prius),福特的几款车等等。

这些汽车在节能减排上做得好于一般汽车,但是动力系统复杂,并没有充分利用电动车引擎简单的优势,成本比同类汽车高50%左右。

6、今日之星Tesla Model S

最后,谈到电动汽车不能不谈今天市场上最热门,也是最高档的Tesla S型电动跑车。

电动汽车的两难:为何Telsa要做高端市场?

Tesla的S型

对它第一眼看上去,你就能想到保时捷的四门跑车Panamera和马萨拉蒂的Quattroporte,因为它们的外观非常相像。

事实上,S型明显是针对这两款跑车用户群设计的----无论是从它的性能(从加速到可操作性)、功能还是内饰都显然在满足这些高收入而且喜欢汽车人群的需求。但它比Panamera稍便宜,比Quattroporte更是便宜1/4左右。

S型电动跑车电池采用最先进、最大容量的锂电池,固定在底盘上,使得它一次充电可以在高速公路上匀速跑480公里,当然在城市里只能跑300公里左右。

S型的整个动力系统只有一个套在前轴上直径30厘米左右的电机和减速时的充电装置,因此原本放发动机的前厢完全空出来可以安放行李,而后备箱位置可以放第三排座椅给两个小孩使用,总共七座。

值得一提的是S型汽车本身是一个移动终端,它有一个17寸的触摸显示屏,完全就是一个平板电脑,并且可以通过3G移动互联网上网。汽车的每一个部分都有监控系统,如果遇到故障,故障信息将通过移动互联网马上上传到Tesla公司,并且马上能诊断出问题所在。

因此,S型车无疑是当今最智能的汽车,应该讲它代表了电动汽车的发展方向,它大大简化了内燃机汽车的动力系统和传动系统,从长远来讲可以做到更低的成本。

Musk自己认为,当电动汽车的产量上去后,可以做到低档奔驰C系列或者宝马车3系列的价钱,即3万到3万5千美元,届时电动汽车有望得到普及。

Tesla目前最大的问题是,它的产量一直上不来,两款车自从问世以来一直供不应求,从客户下订单到到货的等待时间长达两年之久。

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电动车的两难

电动车的优点十分明显。

首先它可能带来降低全球污染和减少二氧化碳排放的巨大社会效益。汽车产生的二氧化碳占所有化石燃料燃烧产生的二氧化碳总量的15%左右。汽车尾气是城市空气污染的主要原因。

在北京,空气污染的74%来自于汽车尾气,而在马尼拉这个比例到达80%。这些废气对人的伤害很大,在美国每年有近4万人间接死于空气污染,而在欧洲这个数字高达20万。无疑电动汽车是解决这些问题的根本途径。

当然,前提是不采用煤和石油等化石燃料发电,而采用核能和低污染的可再生能源发电。否则,发电产生的污染和二氧化碳将抵消电动汽车带来的好处。

电动汽车内部机械部分比传统的内燃机汽车简单得多----它只有一个简单的电机和充电设备,没有那些工艺复杂的发动机、变速器等设备,从长远来讲,有可能降低汽车制造的成本,同时提高汽车可利用空间。

因为简单,当量产以后,电动汽车的维护费用应该比传统内燃机汽车更低。Tesla的S型就是一个很好的例子。电动汽车还有其它优点,这里就不一一列举了。

但是,电动汽车的问题也非常多,而且人们在憧憬它的前景时,常常有意无意忽略这些问题。

首先是成本问题。

在美国市面上有多款电动汽车销售,但是除了Tesla的高端汽车外,无论哪一款为大众准备的电动车(包括可充电式混合动力车),无一不是付中档汽车的价钱,得到一辆低档汽车。以最畅销的尼桑Leaf为例,它的价格和尼桑产的豪华车英菲尼迪差不多(3.5万美元),性能不如尼桑天籁中最低档的车型。

在美国和欧洲之所以有人买,主要是有政府补贴,另外在美国大部分电动私车的充电都有公司承担,因此省去了电费。即使如此,有人算过一笔账,Leaf(对比同等的内燃机汽车)需要10年才能把汽油钱挣回来,而10年本金投资回报还没有考虑。

其次是使用不方便。

低端的大部分电动车在城市正常交通拥堵条件下,只能开100公里左右,基本上两天必须充电一次,而且不能跑长途。如果在家充电,采用现有电源插座(在美国是110伏,20安培),电池全部充满需要10-21小时。

当然也可以安装专门的快速充电系统,目前世界标准是220-240伏40安培,充电时间可以缩短到3-6小时,但是,安装费用大约2000美元,也是一笔不小的开销,而且在发展中国家,一般家庭无法提供这么大的电流。现在世界上在实施新的充电标准(480伏,400安培),充电时间可以缩短到10-30分钟。如果真做到这样,开电动车长途旅行就有了可能。

但是一个新的问题又来了,在一个社区里,除非大家协调好充电时间,否则现有的输电线无法承载这样大的电流,这就要求对所有城市的输电系统进行改造。在美国大部分房屋是独栋别墅,充电站尚可装在自己家里,但是在欧洲、中国和日本大家住房以公寓为主,如果在公寓的停产场增加大量的充电站,即使有足够的电能供应,充电站的建设和相应基础设施的改建都是一个很大的问题。

目前在美国公共停产场建一个4-8辆车的充电站需要2.5万美元。而目前的加油站,都没有承载这样大电流的能力。

第三是电池的问题。

目前的充电池不仅续航能力不足,而且蓄电量要随着使用时间而衰减。

读者从手机电池电量衰减的经验很容易估计出汽车充电池蓄电能力衰减的规律。虽然各电动车厂商宣称电池可以使用8年或者6万到16万公里,但是用到一半时每次充电后续航的距离就短很多了。而换一个新电池可不便宜,大约在5000-12000美元左右。

旧电池的回收处理也是个大问题,这些旧电池不能扔到垃圾桶里了事,因为它们都是高污染物质,因此必须回收处理。目前电动车数量不大,生产厂商将这些电池回收后,可以不计成本地处理掉,但是如果电动汽车普及到全社会,这将是一个不小的环保问题。

电动汽车无疑会是今后的发展方向,但是现在的舆论大多强调其优点和好处,而忽视其问题。

很多公司是拿它炒作,以换去政府、投资人和舆论的支持。电动汽车普及之路远比人们想象得要长。

即使不考虑成本,现在全社会普及也会问题多多。

或许Tesla从高端小众市场做起,让能够负担的人群先使用,然后向下普及不失为一条可行之路。

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