卷土重来电影2007在线 2020年 增程式电动车卷土重来
在汽车诞生后的早期,燃油车和电动车,其实并没有实质的先后之分,甚至说,电动车进入人类交通史还要更早一些。在1886年卡尔·本茨发明汽车之后,这种排放黑烟、噪声轰鸣的交通工具并不被民众广泛接受,而同时期采用铅蓄电池的电动车成为制造商们选择的一个方向。
然而,电动车在兜兜转转了百年之后,开始步入寻常家庭,而由纯电动车衍生出来增程式电动车在经过了几番兴起沉寂之后,同样再次“卷土重来”。
增程式电动车的未来,真的来了吗?
100年前增程式电动车的覆灭
在20世纪初那个汽车工业的初创期,没有人知道未来的模样,电动车和燃油车在同一赛道驰骋比赛,同样的参与到横穿美国大陆的冒险竞争中,马路上也有电动出租车。然而,电驱动和发动机驱动的优劣势一眼分明:电动车低效的续航、更高的成本,燃油车令人生厌的黑烟、轰鸣都是亟待解决的问题。
一百多年前的工程师要解决的问题也和今天一样,那就是何如能够优雅的驾驶一辆续航足够长,或者说永远不用担心续航的车。
混合动力汽车,大概在1900年前后也就诞生了。那个年代很有名的一辆混合动力车叫“Lohner-Porsche Semper Vivus”,那个Porsche就是现在的保时捷。最早Lohner-Porsche只是一辆双座电动车,但是费迪南德·波舍尔开创性的使用了两个轮毂电机,后来又用了四个电机,成为世界上第一辆四驱车。
然而这样的设计带来的问题是车辆太重了,续航又很短,于是波舍尔开始把发动机放在车上,由发动机驱动发电机,发电机再驱动轮毂电机,多出的电量被储存在电池组里面。显然,就是增程式混合动力车的雏形。
不过后来波舍尔发现不管怎么做,电机和电池对于车重的影响都太大了,所以只能不断缩减电池、发电机和轮毂电机,最终电池组没有了纯电续航的能力,仅用于启动发动机。可以说,这款车的演变是电动车初期的一个缩影——从纯电动到增程式电动车,最终电动车架构因为电池能力的局限被逐步抛弃了,于是汽车工业的天平倾向了发动机的那一边。
时间来到1916年,这时候美国的电动车制造商已经偃旗息鼓,一辆被称作“Woods Dual Power”的混合动力汽车算是电动车最后的坚守。从名称就可以看出来,这辆车已经是典型的增程式电动车,它拥有电池驱动的电机以及一台给电池充电的直列四缸汽油发动机,然而它败在了高昂的售价上——伍兹双动力汽车价格2650美元,而同时期亨利·福特的T型车已经只要七八百美元。
匆匆发展了二十多年,初代电动车被电池性能掐住了咽喉,至此步入黑暗时期,最早期的增程式电动车也就仅仅是昙花一现。
通用,现代电动车的奠基者
在伍兹双动力车消失之后的70年时间里,全世界的电动车技术除了一些个人爱好者钻研之外,整个电动车领域场依旧是一片黑暗。转机来自于通用汽车,这家已经统治了全球汽车市场超过50年的汽车巨头,在1986年的时候决定参加一场在澳大利亚举办的“世界太阳能挑战赛”,这是一场只能使用太阳能电动车横穿澳大利亚的比赛。
通用汽车一开始仅仅是为了展示其刚刚收购的休斯飞机公司的太阳能电池板技术,可是一旦决定参赛,作为全球汽车老大哥的通用对于比赛冠军就势在必得。虽然通用汽车至今也没有透露参加这项比赛投入了多少资金,但是为了打造当时最为先进的“Sunraycer”,它几乎招揽来了当时那个时代最理解电动车的技术人才——这其中包括最早在美国进行电动车改装和长途比赛的工程师,以及一位名叫艾伦·科科尼(Alan Cocconi)的电力电子工程师。
通用汽车的工程师们在Sunraycer上全力以赴,无论是空气动力学设计还是电驱动系统,亦或是遥测技术,都领先了当时所有的参赛队伍。这辆车使用了永磁电机、风阻系数Cd0.125,氧化银电池组等等当时最先进的技术,其最高时速可以达到109公里/小时,所以在仅仅比赛开始六天之后就赢得了比赛。
Sunraycer是一款极具概念化的产品,很大程度上通用汽车的高层仅仅将它作为一个企业技术形象的展示。然而,新一轮电动车技术的萌芽也是从这款车型开始——通用汽车在Sunraycer上做出的技术努力孵化出了后来的EV1,以及2008年登场的沃蓝达,甚至影响到了今天的特斯拉。
更重要的是,通过Sunraycer的打造,通用汽车聚拢了一批电动车技术的高级工程师,他们是那个时代的冒险家,他们对电力驱动系统、空气动力学、计算机辅助设计等等的认知超过了传统汽车工程师,给下一个三十年的消费者铺设了电动车的前路。
比如上面提到的艾伦·科科尼,他帮助通用汽车打造了EV1上的电驱动系统,后来他自己成立了一家名为AC Propulsion的电动汽车动力系统公司,通过加入自己设计的电机和逆变器来手工打造一种Tzero的电动双座敞篷车。
后来特斯拉的联合创始人马丁·艾伯哈德找到了他,前者将ACP公司收购,转而研究如何用18650锂电池来驱动车辆。后来由于艾伯哈德离开了特斯拉,ACP也被小康股份收购,用于打造赛力斯这个新品牌。
谁掀起了第二次增程式电动车风潮?
虽然通用汽车在Sunraycer上赢得了媒体关注,可是随后在1990年的纯电动车EV1项目上遭遇失败,使得其投入的10亿美元几乎打了水漂,这让电气化选项在很长时期内不敢在通用汽车的董事会上提及。
与此同时,丰田汽车花费3亿美元打造的第一代普锐斯尽管销量惨淡——在美国前三年只卖出了1000辆,日本市场也不过1.2万辆——可日本人还是决定进一步按照美国消费者的需求打造第二代车型。随后的2003年到2007年,这一代普锐斯卖出了30万辆,成功将节能车的概念灌输给美国消费者。
意识到在新能源产品上犯错的通用汽车工程师开始有意做一次反击,以通用汽车副总裁鲍勃·卢茨为首的小工程团队开始规划一款混合动力车型。这款车型在构想之初就包括一个T型的电池组,搭载一套16kW的电池,但是只用其中一半,也就是8kW来实现40英里的续航;再用一个1.4L发动机带动一个发电机,接下去再跑300英里。
尽管通用汽车的工程师一开始觉得增程式是一个“笨主意”,类似于普锐斯那种并行混合动力系统更加高效。可是通用汽车对于这款车型的定调是,他们需要新的混合动力汽车保持足够的驾驶性能,真正满足美国汽车爱好者对驾驶性能的要求,这注定了沃蓝达本身是一款电动车,而非传统燃油车。
当决定实行增程式技术路线后,工程师们迅速开始寻找更加高效的路线。为了解决研发中的各种电力驱动问题,通用汽车找来了之前已经解散的EV1团队的老成员,还有通用汽车的燃料电池车研发团队。“有了这些原EV1团队的老员工和燃料电池团队,我们在相比竞争对手更短的时间内组织起了更强大的电力专家技术团队。”鲍勃·卢茨事后说。
最终,沃蓝达一步步从概念车走向量产车,其中还遇到了金融危机、通用汽车的破产这样的大事件,总算这款车在2010年底之前开始销售。
通用汽车从一开始就认为沃蓝达是电动车,燃油发动机不过是提供额外的长续航里程,因此他们不愿意使用“Hybrid”来定义沃蓝达,而是使用了“Extended Range Electric Vehicle”,也就是现在我们所说的增程式电动车,简称EREV。
雪佛兰沃蓝达从技术上来讲无疑是成功的。美国国家环境保护局EPA甚至因为沃蓝达的出现而希望重新设定测试电动车的测试法则,因为按照当时的测试法则,沃蓝达Volt的燃油效率可以达到100 mpg,将是所有量产车的第一。并且通用汽车在沃蓝达上投入的大量工程研究也被沿用到现在,比如通用汽车让锂电池的SOC最多充至85%,当一个电池低于警戒值(
沃蓝达其实只是当初增程式电动车的一个样板案例,同时期提出类似结构的还包括Fsiker Karma这款车。作为汽车设计的大师级人物,亨里克·菲斯克(Henrik Fisker)希望打造一款满足美国富豪们所青睐的环保新能源车,同样为了给富豪们提供足够的续航里程,他选择了增程式混合动力技术,因此组建了Fisker汽车,采用自主设计、技术合作、代工生产的模式。
不过这家公司命途多舛,在车辆交付没过多久就破产了,其部分资产在2014年的时候被中国万向集团收购。
第一代沃蓝达很大程度上引领了增程式电动车的复兴,这种高效的策略也启发了日本车企。日产为了在日本市场对抗丰田的THS系统,以其电动车技术发展出了e-Power混动系统,而该系统其实相当于用一个小型汽油发动机给一个小电池组充电,然后电池供电给电机驱动车辆。
如果把这套系统的电池组容量扩大,就大致是沃蓝达的形式。同样,本田的i-MMD系统从某种程度上说也是增程式系统——低速电动,高负载时发动机驱动发电机和电池一起输出,只是高速巡航变为发动机直连。
第三轮,从中国市场卷土重来
从第一代沃蓝达开始,增程式电动车在北美市场发展得相对平稳,第一代沃蓝达整个生命周期销量超过了10万台。2016年第二代沃蓝达推出以后,其年均销量在2万辆左右,之后还以“别克Velite 5”的名称导入了中国市场并且进行了国产。只是由于中国市场并不区分PHEV插电式混合动力车和EREV增程式电动车,这很大程度阻碍了增程式电动车在国内的普及。
不过,因为纯电动车依旧在行业里褒贬不一,增程式电动车开始回到主流视野。在2019年的上海车展上,增程式电动车产品重拾关注——理想汽车带来的理想ONE,Karma带来的Revero GT、金康赛力斯也推出了SF5增程型等等。
确凿无疑的说,随着中国成为全球新能源车的第一大市场,第三次增程式电动车浪潮将以中国市场为中心。
实际上,在新一轮增程式电动车产品亮相之后,这类产品在市场中的定位也越发的明晰——相比于电动车还在寻找合适的价格区间,增程式电动车无一例外地都选择了高端市场,要么是中国市场的高端,要么是全球市场的高端。
比如理想ONE的预售价高达32.8万元,这一价格已经和奥迪Q5L这类豪华中型SUV在同一水平线,而赛力斯SF5预售价最高达到了45.8万元。同样,Karma在上海车展推出的Revero GT已经十分接近量产状态,这个品牌宣称其市场定位和阿斯顿·马丁一档,而现款Revero车型海外定价就高达13万美元以上。
增程式电动车能够成为面向豪华市场的产品,其内在逻辑是,大排量豪华跑车很难实现新一代高端消费者所需求的环保公益标签,而纯电动车一方面缺乏豪华产品,另一方面其实用性的局限对于这些效率至上的群体是一个问题,另外还有包括个性化等等原因。
“电动汽车是汽车行业的未来。但支持纯电动汽车的基础设施的全面建立还需数年时间,在这段时间内,驾驶者或多或少还是会有里程焦虑。”Karma汽车CEO周亮博士这样看待增程式电动车和纯电动的关系。
事实上,周亮的这一观点在业内也有着一定共识,除了参与到增程式电动车领域的企业之外,包括长安福特、东南汽车等等企业都认为这一技术路线很适合中高级新能源车。换句话说,增程式电动车能够满足顶层消费者对于使用需求、驾驶乐趣,还有绿色出行等的多方面需求,并且这一人群完全可以承担增程式电动车因为复杂的驱动系统带来的高成本。
谁来接过增程式电动车的未来
接下来的问题是,用什么来保证增程式电动车能够在豪华车市场获得一席之地呢?显然,这还是取决于企业本身的技术实力,以及赋予车辆本身的产品竞争力。
收购海外成熟的系统级企业是一条新的路线,比如赛力斯SF5的电力驱动系统和电池系统等等都来源于AC Propulsion公司,其很多技术都被初代特斯拉车型使用。而另一家企业,Karma,是中国零部件龙头万向集团收购了Fisker汽车之后重组资产,在2015年成立的新公司。
在万向集团的资金支持下,这家位于南加州的汽车制造商从Fisker时代仅以设计为核心竞争力逐渐成为真正拥有驱动系统核心技术的企业。
而Karma汽车,其实是观察当前增程式电动车行业的一个最好窗口——相比其余新玩家,这家企业有过历史,也有过新生,并且有最多的公开资料。
一开始,这家新公司在2014年接手Fisker Karma之后,发现即便增程式的理念没有问题,可是这款车型本身的技术已经很难支撑其发展。好在Karma的总部在加州,这里拥有全球最领先的电力驱动系统的专家团队,同时在东海岸还有着当时成功研发出增程式电动车的企业——通用汽车。
比如早期进入Karma高管团队、现在担任Karma总裁和COO的Dennis Dougherty,他在通用汽车的经历至少可以追溯到1996年,那时候他帮助上汽通用建立了在中国的第一座工厂,后来在土星汽车、庞蒂亚克都工作过。
同时,他也是在2010年前后少有的有着电动车企业工作经历的高管。在Dennis Dougherty之后,鲍勃·克鲁斯(Bob Kruse)也在2017年加入进来担任CTO,其在通用汽车工作了14年,负责过通用汽车的混合动力、电动车和先进电池业务,是直接参与过沃蓝达项目的技术高管。
另外,2020 Karma Revero GT首席工程师达伦·珀斯特(Darren Post)也同样在通用汽车一直工作到2012年,是动力总成系统领域的专家。
很大程度上讲,两三年前的Karma几乎接过了增程式电动车领域的“技术资产”,这个新的技术团队带给2020 Karma Revero GT的是全然不同的改进。在技术工程团队的带领下,Karma全面重新设计的新款车型纯电动力总成,包括轻量化的横向安装双电机后驱动模块,同时找到宝马提供更轻巧、更高效的三缸增程器,并且用液阻悬置将动力总成隔开以确保豪华车的平稳驾驶体验。
不仅如此,Karma的团队还开发了自己的逆变器,用于将电池组的直流电转换成驱动电机供电的交流电,也可以从再生制动系统中回收电量为电池组充电。Karma方面强调,新车的纯电力驱动的可行驶里程增加了60%以上,达到了80英里(约合129公里),然而电池组只是从20.8kWh上升到28kWh,又很好的控制了车身重量。
一个细节是,作为CTO的鲍勃对新车的弹射模式非常自豪:“驾驶者只需要将车辆置于运动模式,踩住制动踏板,再将油门踩到底以激活弹射。在运动模式下,只需用两根手指,就能在Revero GT的方向盘上操作弹射性能。没有不稳定……您只会感受到平稳和强大的动力。”
他的自豪是有理由的,弹射模式不是单纯的电池放电,而是增程器会先运转到每分钟4000转(rpm)以确保发电机产生最大的电能,随后车辆会提醒驾驶者Revero GT准备就绪,发电机和电池就可以把所有电源释放到后轮的双电机里面,以实现百公里4.6秒的加速。说起来,Karma对于弹射起步的驱动描述和本田i-MMD系统在高负载下的工作原理基本一致。
可以看出,就技术层面而言,增程式电动车的系统复杂程度要比纯电动车更高,需要考虑内燃机和电力驱动系统的配合。但是在当下基础设施不完全的背景下,增程式电动车对于高端消费者来说,无需再在长续航、高性能上做平衡,而是可以完全兼顾。
因此,尽管这一轮的增程式电动车产品真正开售的时间差不多要到2020年,但是新一代产品都逐渐找到了自己的位置。无论是2020 Karma Revero GT,还是理想ONE,或者说SF5,它们都不再把自己定位为传统燃油车的替代品,没有将自己放置于去和同尺寸传统燃油车竞争的局面,而是体现于更凌厉的加速、城市短途行驶的环保性、更好的驾驶性能等方面。
增程式电动车带来的驾驶性能确保了其产品的溢价能够覆盖增加的成本,同时也进一步锁定了不同区隔的消费者,不再像沃蓝达时代,企业始终在考虑如何把价格拉低到传统燃油车的水平去争夺客户。
当然,对增程式电动车企业而言,当前的市场环境也对纯电动车产品越来越接纳,而让消费者从纯电动车换到增程式电动车的营销难度远远小于之前燃油车主导的时代。或许,2020年之后的十年时间,增程式电动车终究会在全球范围内占有一席之地。
*资料参考
《汽车战争——电动汽车的兴起、衰落和复苏》,作者:约翰 J·菲亚尔卡
《绩效致死:通用汽车的破产启示录》,作者:鲍勃·卢茨
