未來的電動車

作為地球上的人類一員，或多或少總是會對未知世界存有那么點(diǎn)小小的好奇心。在人類數(shù)以萬計(jì)的未知問題中，未來是什么樣子之類的問題應(yīng)該是數(shù)量最多的，所以咱們現(xiàn)在也不免俗套—下，先來說說未來的電動車是什么樣子的……

說起電動車這玩意兒來，感覺上總是離咱們這些平頭老百姓的生活太遠(yuǎn)，不過最近幾年發(fā)改委總是逆風(fēng)飛揚(yáng)，隔三差五老漲油價(jià)，所以這玩意兒或多或少都還是聽過幾次的。其實(shí)就在去年，咱們這片開那個(gè)勞什子的世界級廟會時(shí)，所用到的公共汽車就是電動車。雖然從官方的口中傳來的消息說它們個(gè)頂個(gè)都是高科技產(chǎn)品，具有當(dāng)今國際領(lǐng)先水平，可是要讓這些鐵疙瘩像傳統(tǒng)的汽車一樣聽使喚還是有很大難度。電動車作為一項(xiàng)未來的科技，咱們對這玩意兒雖然抱有很大期望，但是老用不到也不是辦法，好在介于電動車與傳統(tǒng)的汽車之間還有個(gè)混合動力汽車算是過渡產(chǎn)物。既然如此，咱們先將電動車的未來放一放，說說混合動力汽車。

混合動力汽車并不是在汽車上裝個(gè)電動機(jī)就完了，這玩意兒說白了就是一輛汽車上同時(shí)擁有將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的發(fā)動機(jī)與將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動機(jī)兩套裝置。通過不同環(huán)境下選擇不同的裝置組合，來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減碳的目的。在混合動力車中，咱們可以將它劃分成輕度混合動力、輔助混合動力與全面混合動力這3類。

咱們先來說輕度混合動力，這一類型的代表作就是咱們這片的比亞迪在去年出的一款電動車——就是在那個(gè)長得挺像豐田花冠的F3基礎(chǔ)上改出來的混合動力汽車F3DM。說起這款混合動力汽車來，機(jī)蓋下面只不過是比傳統(tǒng)的汽車增加了發(fā)電機(jī)+電動機(jī)這2個(gè)東東而已。由于F3DM上的汽油機(jī)不能驅(qū)動車輪，而是與電動機(jī)、發(fā)電機(jī)串一起，因此輕度混合動力也叫做串聯(lián)混合動力。這也就是說，F(xiàn)3DM實(shí)際上只有電動機(jī)一個(gè)動力源，要向前運(yùn)動只能依靠電能驅(qū)動電動機(jī)。既然如此，這輛混合動力汽車上的汽油機(jī)只不過是用來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的。當(dāng)F3DM在電池電量充足的時(shí)候，電池向電動機(jī)供電，使其產(chǎn)生動力；而在電量較低的時(shí)候，汽油機(jī)則開始運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，再向電池充電。而當(dāng)電池木有電的時(shí)候，汽油機(jī)依然帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，所產(chǎn)生的一部分電力用于給電池充電，另一部分電力則驅(qū)動電動機(jī)產(chǎn)生動力。

由此可見，F(xiàn)3DM所采用的輕度混合動力方式應(yīng)該算最為簡單的混合動力汽車。其實(shí)，與之類似的方式早在上個(gè)世紀(jì)30年代就被地球人所采用，只是以當(dāng)時(shí)的科技水平無法實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)的小型化，并沒有放到汽車上，而是被放到了不用擔(dān)心空間，只需蠻力的的鐵路、礦山機(jī)械上。比如咱們熟悉的東風(fēng)系列內(nèi)燃機(jī)車、卡特·彼勒的礦山卡車采用的就是這樣的方式。比亞迪在F3DM上只不過是在汽車上繼承了這類混合動力機(jī)械的傳統(tǒng)，進(jìn)行了小型化改造，而已。

除了比亞迪F3DM這樣的混合動力汽車之外，本田Insight絕對可以算是輔助混合動力的代表。嚴(yán)格意義上講，Insight其實(shí)與傳統(tǒng)汽車并沒有太大不同，這玩意兒同樣擁有一臺3缸汽油發(fā)動機(jī)。不過既然是混合動力車，那么電動機(jī)是肯定少不了的。在Insight上，電動機(jī)被裝在飛輪上面。以咱們地主的生活為例子，采用輔助混合動力的Insight的一天是這么開始的：那天又是普通得不能再普通的一天，無論天氣如何，明天是不是2012，地主都需要開著他那輛Insight去編輯部謀生，寫點(diǎn)兒忽悠+洗腦的稿子。當(dāng)他走進(jìn)車庫，打開車門，坐到駕駛位的時(shí)候，第一要做的就是啟動發(fā)動機(jī)。要是放在傳統(tǒng)的汽車上，地主扭動鑰匙啟動發(fā)動機(jī)的動作其實(shí)就是接通啟動機(jī)的電門，讓啟動機(jī)帶動飛輪轉(zhuǎn)動，再帶動曲軸旋轉(zhuǎn)的一些系列過程。而在Insight上，則完全沒有這一套啟動機(jī)構(gòu)。由于電動機(jī)被直接裝到飛輪上，因此地主在扭動鑰匙的時(shí)候，上面的電動機(jī)直接代替啟動機(jī)了，這個(gè)東東所產(chǎn)生的動力負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)動汽油發(fā)動機(jī)的曲軸，從而實(shí)現(xiàn)了啟動。

不過人算不如天算，就在地主超過了那輛鐵馬之后，立刻被眼前的景像震驚了——前面有三個(gè)車道，三個(gè)車道上都有輛無敵的鐵馬。三車并駕齊驅(qū)，這是何等的難度，需要何等的魄力?咱們還是先別感慨了，地主為了自己后半輩子的幸福，連半點(diǎn)與鐵馬斗的勇氣都沒有，而是立馬踩下剎車，老老實(shí)實(shí)跟在鐵馬后面。就在地主收油門，踩剎車的同時(shí)，Insight上的電動機(jī)又登臺了。不過這次它的角色不再是動力源，而是變成了發(fā)電機(jī)。在制動的同時(shí)，被飛輪帶著旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子切割磁力線所產(chǎn)生的電能去給車上的電池充電了，這就是所謂的再生制動。

就這樣，地主開著Insight一路上加速、減速達(dá)到了編輯部，在路途中實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減碳的目的。換而言之，輔助混合動力其實(shí)就是由汽油機(jī)直接提供動力推動車輪，電動機(jī)則只作為車輛起動時(shí)的輔助，在需要大推力的時(shí)候出力：而在剎車時(shí)提供再生制動，將動能轉(zhuǎn)成為電能儲存起來。

說完了本田的Insight，咱們再來說說全面混合動力的代表——豐田Prius。老實(shí)說，無論P(yáng)rius是否國產(chǎn)，豐田造的混合動力汽車都要比本田的上心多了。本田Insight由汽油機(jī)+電動機(jī)(發(fā)電機(jī))組成，而Prius則由各自獨(dú)立的汽油機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)組成。從嚴(yán)格意義上講，無論是汽油機(jī)，還是發(fā)電機(jī)，或是電動機(jī)，都不能算是Prius的核心，這輛混合動力車的核心其實(shí)是作用在兩個(gè)動力源之間的動力分配裝置。再說得再簡單點(diǎn)，這個(gè)動力分配裝置其實(shí)就是個(gè)行星齒輪組——電動機(jī)與齒輪組的齒圈連接，而發(fā)電機(jī)與齒輪組的太陽輪連接，發(fā)動機(jī)則與行星架連接。通過這個(gè)設(shè)計(jì)巧妙的機(jī)構(gòu)，汽油機(jī)、發(fā)電機(jī)與電動機(jī)被聯(lián)系起來——也就是說Prius的電動機(jī)與汽油機(jī)都可以單獨(dú)作為動力源，驅(qū)動汽車。當(dāng)Prius啟動的時(shí)候，速度并不是很快，這個(gè)時(shí)候混合動力汽車是由電池放電驅(qū)動電動機(jī)來前進(jìn)的，汽油機(jī)并沒有參與做功；而當(dāng)Prius的電池電量不足的時(shí)候，汽油機(jī)即時(shí)啟動帶動發(fā)電機(jī)給電動及提供電力，這輛混合動力汽車還是在電力的驅(qū)動下前進(jìn)；一旦Prius的速度達(dá)到了每小時(shí)64公里，那么這個(gè)時(shí)候汽油機(jī)繼續(xù)工作，而作為動力分配裝置的行星齒輪組則將動力由電動機(jī)切換到汽油機(jī)上。這時(shí)，汽油機(jī)不僅能提供Prius前進(jìn)的動力，而且還要帶動發(fā)電機(jī)為電池充電。

前面咱們已經(jīng)說完了3種結(jié)構(gòu)完全不同的混合動力方式了，其實(shí)無論采用哪一種方式，混合動力汽車都只能算是一種過渡方案。不過這些方案的研發(fā)并不是做無用功，像大容量電池技術(shù)、高速充電技術(shù)、高性能電動機(jī)技術(shù)等，也都是電動車所需要的。既然如此，那么未來的電動汽車到底會是在其中的哪一種混合動力方式的基礎(chǔ)上發(fā)展出來，不要說地主無法確定，就算是年復(fù)一年推出概念車的本田、豐田、大眾、通用等等等等一系列造汽車的山頭部無法確定——畢竟這并不完全是一個(gè)純粹的技術(shù)問題，而是一個(gè)復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)問題。就像在100多年以前，石油不說遍地都是，那也是蘊(yùn)藏豐富，價(jià)格便宜得就跟白開水一個(gè)價(jià)。在那樣的條件下，沒有人會傻到放著如此的便宜不占，花血本去搞什么看不到未來的電動車的，所以當(dāng)時(shí)是木有電動車大規(guī)模出現(xiàn)所必須的環(huán)境，這玩意兒當(dāng)時(shí)只能出現(xiàn)在某些大牌Geek或特殊行業(yè)中。而在100多年之后，時(shí)過境遷，一切都已經(jīng)改變，隨著地球上化石能源的枯竭，石油的成本不知道比100多年以前高了多少倍，再也不是一種廉價(jià)而方便的能源了。這就為混合動力汽車乃至于電動車的出現(xiàn)提供了必要的環(huán)境。在這樣的環(huán)境中，咱們估計(jì)在最近的15年到30年，混合動力汽車會越來越多。而根據(jù)這樣的預(yù)測，那么30年之后公路上滿大街跑的應(yīng)該都是電動車。既然如此，到了那個(gè)時(shí)候，電動車是個(gè)什么模樣呢?

地球上最善于做前瞻性研發(fā)的山頭莫過于花旗國那個(gè)頭號燒錢組織NASA了。對于電動車這樣極具科技感的東東，NASA自然是沒有什么理由好放過的，更何況他們家自己的不少計(jì)劃都要用到電動車——除了地球之外，在這么太陽系中的其他星球都木有發(fā)動機(jī)所需要的氧氣。既然如此，要在其他星球上遛個(gè)彎什么的事兒，不用電動車用什么?咱們放著上個(gè)世紀(jì)60、70年代的阿波羅計(jì)劃中用到的月球車先不說，就說最近幾年NASA去看火星人的事兒吧。

1997年的時(shí)候，NASA為了確定火星上到底有木有火星人，開始了火星探路者計(jì)劃。這一計(jì)劃中的一個(gè)環(huán)節(jié)就是將一輛火星車扔到火星，讓這玩意兒在那里代替地球人從事科學(xué)考查之類的活動。一開始，NASA造了兩輛一模一樣的火星車，這對雙胞胎一輛叫做機(jī)遇號，一輛叫做勇氣號。無論是哪一輛火星車，上面都有六個(gè)輪子被懸掛在搖臂之上。每個(gè)輪子都有獨(dú)立的馬達(dá)，除此之外，火星車的前輪與后輪還帶有轉(zhuǎn)向裝置，專門用來在火星那種惡劣環(huán)境中行駛。但是由于火星車的電能都是由太陽能帆板提供的，所以最高速度還不到每小時(shí)0.18公里。雖然以咱們現(xiàn)在的眼光看來火星車的實(shí)用價(jià)值不高，但是如果將這玩意兒放到地球上，然后加上一個(gè)電量充沛的電池，那么效果就大不同了。

如果按照火星車的原型造輛電動車出來，那么咱們首先要解決的問題就是電從哪兒來?估計(jì)有童鞋連想都沒有想就脫口而出了：電池啊!說得的確木有錯(cuò)，電動車需要的電力是由電池提供的，不過咱們現(xiàn)在在手機(jī)、本本上常用的鋰離子電池、鋰聚合物電池可不行——這些電池對付恒流放電的東東湊合，但是對于經(jīng)常需要超車、加速的電動車而言，問題就夸張了：上下起伏的瞬時(shí)放電電流足以讓這些電池喝上一壺。對于電動車，電池的要求是容量盡可能地大，而瞬間放電電流大的電池。目前，A123System出的磷酸鐵鋰電池組體積小，而且容量也大，最關(guān)鍵的是放電電流也不賴。不過，這玩意兒的唯一的缺點(diǎn)是價(jià)格一點(diǎn)都不便宜，而且還限制出口到咱們這片。不過有總比沒有強(qiáng)，未來的電動車有很大可能采用這類電池。

說完了電池，咱們再來說說充電。傳統(tǒng)的汽車要是沒油了，只要趕緊開去加油站，保管分分鐘搞定——在那里狂喝一通之后保管發(fā)動機(jī)生龍活虎?？墒且菗Q成電動車可就不成了，各位童鞋都知道，電池充電是需要一定時(shí)間的。各位童鞋可以想想看自己手機(jī)中那塊鋰電池充滿電需要多長時(shí)間，要是電動車充次電都要花掉2個(gè)小時(shí)以上的時(shí)間，這是不可原諒的。因此要讓電動車跑得歡，除了需要解決電池容量與放電的問題之外，還必須搞定充電時(shí)間的問題。如果電池方面的問題都解決了，那咱們的電動車就可以開始做減法了——傳統(tǒng)汽車上面的不少東西都會被砍掉掉。在這里面，首當(dāng)其沖被砍掉的就是那臺浪費(fèi)化石能源的發(fā)動機(jī)。都是電動車了，這東東放在上面也沒用，太占地方了。不光如此，油箱、油路之類的東東也得拆掉，前后都得騰出點(diǎn)空問來，才好裝更多的電池。裝發(fā)動機(jī)的位置既然給電池占了，那么電動機(jī)裝哪兒昵?其實(shí)，電動車與前面說的火星車差不多，每個(gè)車輪就是一個(gè)獨(dú)立的電動機(jī)，向前行駛的時(shí)候4個(gè)車輪同時(shí)做功，好像4輪驅(qū)動一樣。不僅如此，由于4個(gè)車輪都是獨(dú)立驅(qū)動，本身就是動力源，因而電動車不再像傳統(tǒng)的汽車那樣需要通過萬向節(jié)、半軸之類的東東來傳輸動力，所以這些用不到的東東又得拆掉了。從此在電動車上，傳動機(jī)構(gòu)成為了歷史，而與4個(gè)車輪連接的除了懸架之外，唯一剩下的就是控制用的電纜了。在傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向的時(shí)候，由于內(nèi)外車輪轉(zhuǎn)向的半徑不同，受到的力也有所不同。放到以前解決這一問題咱們是通過差速器這個(gè)東東來調(diào)控轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)外兩個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速差。而在4個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)動之后，這樣的轉(zhuǎn)速差只要通過一套數(shù)字控制器就可以調(diào)節(jié)了——無非是內(nèi)圈轉(zhuǎn)得慢一點(diǎn)，外圈轉(zhuǎn)得快一點(diǎn)。不光如此，4個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)動還有一個(gè)好處，可以像坦克一樣轉(zhuǎn)向而不需要專門的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，只要讓內(nèi)圈轉(zhuǎn)得更慢一點(diǎn)，外圈轉(zhuǎn)得更快一點(diǎn)，這樣就能搞定電動車的轉(zhuǎn)向了。這樣一來，電動車的轉(zhuǎn)彎半徑不僅非常小，而且更加機(jī)動、靈活，甚至原地180度調(diào)頭也不是不可能實(shí)現(xiàn)的。通過前面的那些減法，傳統(tǒng)汽車上的發(fā)動機(jī)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、差速機(jī)構(gòu)咱們統(tǒng)統(tǒng)在電動車上找不到了，這樣的電動車光是在質(zhì)量上就比傳統(tǒng)汽車輕了不少，性能上能不強(qiáng)悍嗎?

未來的電動車到底是什么樣，咱們現(xiàn)在只能說到這里，具體的內(nèi)容也只有等時(shí)間來驗(yàn)證了。不過，有一點(diǎn)咱們倒是可以肯定，混合動力汽車取代傳統(tǒng)汽車，電動車再取代混合動力汽車的趨勢是不可改變的。也許有那么一天，世界真如咱們所預(yù)測的一樣，公路上跑著的都是電動車，而現(xiàn)在公路上來來往往的汽車了只能在工業(yè)博物館中才能看到了。