十分钟让你搞懂混合动力和纯电动车

十分钟让你搞懂混合动力和纯电动车其实特斯拉使用的就是18650锂电池，和笔记本电脑上用的完全一样。常说的6芯笔记本电池就是由6节18650电池组成，若以此类比，特斯拉的电池就是7000多芯，高配版85kwH的电池组由7000多节小电池组成。电池加上辅助结构，重544公斤，储存85度电。汽油的密度是0.72kg/L，燃烧热值是46mJ/kg，那么一升汽油燃烧释放出的总能量是多少？最先进的18650锂电池，储电量为3100mAH，重量约为46克，工作电压约3.7v，那么每公斤电池的储电量有多少？据说体育老师由于兼授数学课，已经不堪重负，所以还是直接给出结论。使用老百姓喜闻乐见的能量单位“度”来衡量，一升汽油燃烧热量为9.2度，但发动机的热效率最高大约40%左右，所以实际上一升汽油能释放的最大能量约为3.7度，而一公斤锂电池的储存能量为0.25度。如果您偶尔也听到过“电池储能密度”这个词汇。这结论也许能有个较为直观的印象，为什么说电池储能是电动车无可规避的硬伤。电池的储能效率与传统燃料相比，实在是少的可怜。这就好比你吃掉整整一冰箱的黄瓜，得到的热量也许还不如一小碟冰淇淋。最近遇到很多人问我电动车的事情，义务扫盲之时，常常会聊到混动。混合动力汽车无论从技术和市场角度，都已较为成熟。纯电动车则是比较新的热点，吸引眼球的潜力巨大，实际市场前景，则有些前途未卜。电池容量，电动车不得不面对的硬伤回到刚开始的数学题，化学电池储能密度比传统燃料低了不止十倍。其实特斯拉使用的就是18650锂电池，和笔记本电脑上用的完全一样。常说的6芯笔记本电池就是由6节18650电池组成，若以此类比，特斯拉的电池就是7000多芯，高配版85kwH的电池组由7000多节小电池组成。电池加上辅助结构，重544公斤，储存85度电。直观上理解，544公斤电池=23升汽油（约16.5公斤）。但电动系统的效率很高且稳定，内燃机则随路况情况波动巨大，综合而论，这544公斤电池大致相当于30~40升汽油。特斯拉的电池组重量一定是精心优化过的。无限制的增加电池会进一步增加车重，或影响整车布置。即便如此，续航里程只能做到差强人意。ModelSP85的理论续航里程为500公里，但仅仅是理论值，在城市综合路况，实测的续航大致上在350到400公里之间。而普通轿车一箱油，跑市区500公里，或跑高速800公里，然后还能放心开着车去找油站，并不算过分的要求吧？从本质上讲，汽油是发生燃烧反应直接消耗掉，能量释放比较猛烈。电池则是通过较为温和的化学反应来储存和释放能量，可以反复充放。其它一些课题，比如燃料电池、超级电容储能，也都是试图提升储能密度，但目前还没什么本质上的进展。纯电动车和混合动力车，从本质上，都是改善能量利用效率对汽车的运转，除了能量储备，另一个关键就是能量利用率。以目前内燃机技术，一升汽油虽然“应该”释放出3.7度左右能量。但是，由于效率降低而“浪费”掉的能量要占去很大一部分。由于车型、驾驶习惯和路况有很大差异，不可能有准确数据。但大致上在城市路况，传统汽车发动机浪费掉的能量要占总能量的一半。这些浪费，主要来自起步、换挡和大脚油门，此时发动机的热效率急剧下降，称为发动机的“恶劣工况”，恶劣工况在总行驶时间中比例很低，但造成的浪费却极为巨大。相反，最优工况就是以恒定速度运行，此时热效率可以达到发动机的最高水平，一升汽油中的3.7度能量全部发挥出来。因此，70km/h定速巡航的油耗，比上下班堵车的油耗要明显降低，不管排量是大是小，普通轿车在这个工况都能达到很低的油耗水平。其实电动和混合动力，都是试图改善恶劣工况下的发动机效率低下的问题。纯电动的做法非常彻底，干脆就把发动机干掉，纯靠电池电机驱动车轮，始终保持很高的效率；混合动力，则是在恶劣工况时用电“帮助”发动机，进入平稳工况后将控制权交还给让发动机，并反过来给电池充电。顺带说一说，新近的“发动机起停”技术，也是针对怠速停车和起步工况所做的改善，停车时熄火省油，起步时使用电机帮助发动机拖到较为平稳的转速。所以，电动和混动，稳定工况和恶劣工况的效率波动不大。传统内燃机汽车，高速路况和堵车路况的效率可以相差两倍以上。实际的效果大致如下：特斯拉，典型的电动车，544公斤电池组，理论续航（定速巡航）500公里，城市路况350~400公里。典型的混合动力汽车，约50L油箱，电池组重几十公斤，油耗保持在百公里4~6L范围，堵车还是跑高速相差不大。典型的内燃机中级车，约70L油箱，70km/h定速巡航油耗可做到百公里5~7L，堵车路况，立刻飙升到百公里12L甚至更高。千万别被忽悠了，地球上的汽油到底还能烧多少年？“地球上的汽油只够烧40年！”这样的字眼您肯定是见过的。第一次看到时，二三子脑海中浮现出一张“未来水世界”的电影画面。天哪，能源枯竭、核战争、社会体系崩塌，这一切都将在我有生之年发生，太可怕了！但仔细查一下就发现有点不对劲，2000年说石油只够用40年，2010年还是够用40多年，到了2014年，咱的石油还够用53年。其实，这个年数实际上是全球原油“储采比”，也就是以当前探明储量除以当年开采量计算出来的年数。探明储量并非恒定不变，因为每年都有新增探明储量，而且地球的未探明储量远大于探明储量。这就好比家里有800元储蓄，这天开销花了100块，照这样下去，8天以后就要饿死了，结果第二天打工挣了200块，开销变成了90块，再算一算，则还能维持10天。储采比的概念是一样的。鉴于断章取义和不懂装懂乃是各大门户网站的本职工作，也就不应该怪他们误导老百姓，凡事还要靠自己多查资料。全球原油储采比，在1980年时大约为30年，1990年到2010年一直维持40多，这几年反而进一步增加为50多年。一方面科技进步使得探明储量增长，另一方面全球各国节能环保的努力，一定程度上缓解了能源问题。由于未探明储量是个未知数，谁也不能准确估算原油资源到底能用几年。放开来烧是显然不行的，但有节制的烧一烧，50年远远不止。很遗憾，诸位有生之年恐怕是看不到未来水世界了。也很好理解，倘若汽油真的只够用三五十年，大众丰田这些汽车厂商还在稳如泰山的开发和改进内燃机，不是脑子进水了吗？不知道您是怎么想的，二三子比较喜欢混合动力，无论从理念还是实现方法，都比较巧妙。而电动汽车，炒作一下概念，搞来点政策扶植，也未尝不可。若要真的改变整个行业，还需要等待更好的契机。投资者们也千万不要被特斯拉鼓舞的太过了，马斯克卖的产品，更多的是概念、是玩具，但咱中国人还是停留在买汽车的时代。