朱头山

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一个外行人对当今电动汽车的理解

(2018-06-29 05:07:46) 下一个

这次回国,坐上一位朋友的比亚迪“宋”级混合动力越野车,很惊异地发现和我在加拿大的Lexus RX400h不一样。比亚迪能用外源电充电,能选择单独电驱,油驱或自动模式(由电脑决定何种驱动),而Lexus不能外源充电,只能用自动模式。

走在中国道路上,常能看见一种标着“曹操专车”的车子(“嘀嘀”的在线出租竞争者),据说是全电能汽车,在高速路上速度和加速性能一点不让汽油车。这使我对电动汽车的发展刮目相看,看来下一辆车该买电动车了。虽然不是专业人士,但就凭高中的一点物理知识,再加搜索能力和常识,让我来理解一下现代电动汽车的现状和发展,给自己也给大家作为参考。因为是外行,肯定有错误之处,也请指正!

小学里就有篇课文,描写瓦特是怎样从水烧开后顶起壶盖的现象得到启示,发明了蒸汽机。其实这是扯蛋,蒸汽机在瓦特出生前就有了,只是无法产生持续的可运动的动力,只能用作举重机之类。瓦特的贡献是通过发明活塞和一系列联动机械装置,使蒸汽动力可以转化为持续运动力。活塞是个天才的发明,一个棒状物在一个腔室内自由运动,不但不卡住,还不漏气,自然界类似的东西只有性交活动。如果真有什么事启发了瓦特的话,那肯定不是壶盖,而是他爸妈的抽插活动!

自蒸汽机后,人类又发明了汽油柴油等内燃机,除了活塞,又发明了涡流(高压气体驱动一串蜗轮),喷气反冲等传动方式。但这都属于使用高压膨胀气体机械传动的模式,直到电动机的出现,才是一种全新的传动方式。学过高中物理就知道,切割磁力线可以产生电流,如果旋转切割,则是交流电;反之,在磁场中的电圈中通电,电圈就会运动,通入交流电,电圈就作旋转式运动。这种运动的本质,是由通电线圈产生的磁场,与外围磁场相互作用,同性相斥,异性相吸引起的。交流电会实时变化磁场极性,自然会动;直流电则通过人工频繁改变正负极,也会按所要求的方向和速度运动。

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?一来汽油柴油机用得很好,价格也不算贵,二来汽车只能用电池,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。

特斯拉卖得那么贵,拥有了什么独门绝技?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以上的都是纯电车,混合车纯电只能最多跑50公里,还速度不快。有个外行都能想到的方案:以高功率电机为主力,輔以汽油发电机的混合汽车,不是很理想吗。当电池没电了,就用汽油发电驱动电机。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电机和油箱了,技术上遇到瓶颈了。短时间可能无法出现这样一种混合车的另一个原因是,一种更有前景的电动车已经腾空出世,不久可能让所有前面提到的电动车都成为历史的陈迹,这就是氢电动车。

你的第一反应可能以为让氢内燃产生动力,错!这里氢气和氧气不是燃烧,而是在一个特殊装置內产生氧化反应,发生电子的转移,也就是发电,再用电驱动电机。氢是重要的化工原料,美国一年生产近亿立方,也很容易液化储藏和运输,成本差不多0.5美元一升,一升约能行驰20公里。这项技术已经越来越成熟,现在缺的就是加氢站了。

这么一圈下来,我对电动汽车现状的理解是:要想跑得象汽油车那么快,目前只有纯电动车,还是有续航里程,充电和电池替换成本的问题;混合车,电马达只是个补充,无法达到汽油车的功率,包括本文开头提到的比亚迪。如果不是太急,还是等等氢电动车吧,我认为在十年之内,氢电厂必将成为王者!

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阅读 ()评论 (11)
评论
RoseBuilder 回复 悄悄话 回复 '芳草碧连天US' 的评论 : 否
横流沧海 回复 悄悄话 博主除了对人活动理解正确,其他都不行啊哈哈
美加万花筒 回复 悄悄话 加州已经有Toyota的氢电动车开卖,也不太贵。
fonsony 回复 悄悄话 在家充電、
rayliu68 回复 悄悄话 氢气现在还不能液化的。
山乡不仕 回复 悄悄话 外行,外行!
Zucker 回复 悄悄话 写的好,深入浅出,我也搞懂了。本想琢磨等着买特斯拉S3,这下好了,一步到位,谢谢好文。
braker999 回复 悄悄话 "加力引擎(Turbo),实际上是汽油引擎外加一个电引擎" 哈哈哈,这哪里是什么“知识,再加搜索能力和常识” ,连幻想都想不出来啊。
benjaminyu 回复 悄悄话 猪头三,用氢的燃料电池(FUEL CELL)年纪比锂电池老太多了。世界上最大的公司叫BALLARD POWER是一家加拿大公司。
回复 悄悄话 你这文里面错误太多,果然是外行哈哈。
芳草碧连天US 回复 悄悄话 氢太危险
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