特斯拉攻克了纯电动汽车的技术难题,接下来的维修、持有、使用成本怎么破?

2016-03-10 19:50:09来源: 雷锋网

    现在的问题在于,不是电动汽车是否能够适应社会,而是社会是否愿意适应它。

    特斯拉Model s和新款的Model X无疑是一项工程奇迹。而在特斯拉CEO马斯克看来,它们不亚于汽车工业变革的推动者。和性能最佳的内燃机汽车相比,这些“绿色汽车”的诞生是为了调和舒适驾驶和环境友好之间的矛盾,以及Model S的市场标语:“零排放,零妥协。”

    高端models S和X的销量——售价超过10万美元——所得利润几乎足够生产Model 3的成本。由于电动汽车对屋顶发电和能源储系统的依赖,特斯拉和其他电动车的生产终究是会瓦解铁锈地带(指从前工业繁盛今已衰落的发达国家一些地区)的汽车制造,以及化石燃料行业,并一边积累环境效益。正如马斯克所预见的,特斯拉汽车公司不只是一家汽车制造商,而且是一个“能源创新公司”,关键在于其“零排放发电”。不过,金融和环境领域的怀疑论者对特斯拉能否实现这个愿景而提出质疑。

    几十年前就推行的电动汽车为何一度消亡?

    事实上,电动汽车存在的时间和燃烧汽油的一样长。但是他们近几十年来强劲的复苏势头几乎完全是因为加州空气质量问题。早在1990年,加州空气资源局(CABB)颁布了零排放汽车积分交易制度(ZEV),并获得国际上的一致认同,产生广泛的影响。ZEV颁布后,它在加州迫使七个主要汽车厂商(克莱斯勒、福特、通用、本田、马自达、日产和丰田)开始生产无有害污染物排气的汽车。因为,该积分机制要求车企在2009年-2017年,每年的汽车销量总数中ZEV车型比例为2.5%,即:年销量为10万辆的厂商在2009年ZEV的销售比例需要达到2.5%(2500辆=2500分,车企最少要拿到2500积分才不会被罚)。

 

    目前,ZEV车型包括纯电动车、燃料电池车、插电式混合动力车、油电混合动力车。CARB为符合ZEV车型制定不同的“积分”系数,根据车辆在零排放状态下续航越长,可获得的积分数越高。ZEV积分最低1分,最高7分。积分总数与汽车销量挂钩,例如每销售1辆日产聆风纯电动车可获得3分——聆风年销量10000辆,日产即可获30000积分(1分最多价值5000美元)。

    CARB不能给汽车厂商制定使用哪种技术来实现这个结果,但是要能符合ZEV标准的唯一技术措施便是:使用电池提供能量的电动汽车。汽车行业并不希望动摇现有的产品线,只是回应称:消费者想要的电动汽车,虽然是能源清洁的,但也希望是如同燃烧汽油的汽车那样快速、长久续航的,时尚、方便的。而现有的电动汽车技术状态,要实现这个是不可能的。我们还需要提高“零排放”所需要的技术,但这也许还有很长一段时间。

    这是一个毫无意义的讨论。汽车制造商从来不会让这种追求完美的制度妨碍他们的产品销售。不过,后来CARB弱化了ZEV的监管,消除1998年至2002年的配额要求。而作为回报,汽车厂商们同意展开纯电动车的生产部署,但规模很小。

    不过,为了迎合ZEV的管理,汽车厂商开始推出混合动力电动汽车和燃料电池汽车(混合动力既能让汽车使用汽油,也能充作ZEV的配额任务)。最后,CARB提出了一个技术范畴——“零排放汽车”,这意味着混合技术的应用。

    相比较之下,氢燃料电池汽车或可实现零排放。自从19世纪中叶该发明诞生起,燃料电池技术给技术专家留下的印象是:一种将电池和内燃机的最佳特性结合起来的神奇引擎。通过电镀储存在传统坦克的气态和液态燃料,燃料电池电动汽车的行驶速度要比纯电动汽车要快。

    至少理论上是这样。事实上,研究员仍在努力使得该技术成为可行。然而,燃料电池超级电动车的给人带来的希望足以让CARB进一步修改ZEV权限。在一系列日益复杂的等价关系中,CARB也允许汽车厂商通过纯电池、燃料电池、混合动力电动汽车获得积分。

 

通用发动机

    ZEV的颁布可以说是为通用的EV-1搭好了舞台。1990洛杉矶车展上,通用向外界展示了一辆全电动概念车Impact。但是,后来Impact被当时的CEO Roger Smith否决了,并不是因为生产问题,而只是内部原因。但随着ZEV的推行,通用汽车在1996年上市Impact,即EV-1。

    如今,CARB不再要求通用或是其他任何一家汽车制造商继续推出一些“合规的汽车”。而汽车制造商也不再这么做,反而是召回这一批电动汽车并自行销毁,比如通用汽车公司在亚利桑那的沙漠中自行销毁了大批库存的EV1电动车。当时,推行6年的电动车瞬间沉没,EV在加州的充电站像墓碑一样结满灰尘和蛛网,这在当时引起很大的轰动,甚至被拍成纪录片《谁消灭了电动车》来对其中的缘由进行拷问,结果发现电动汽车的消亡是一场谋杀:他们威胁到石油巨头的利益。

电动车的真正挑战:电池寿命

    2003年,硅谷工程师Martin Eberhard和Marc Tarpenning以创立特斯拉的方式直接回应此次运动的惨败。在制定自家的商业模式时,他们道出了汽车行业不肯生产纯电动汽车背后真正的原因:

    现有的电池技术并不能提供足够优秀的性能,消费者也不会愿意购买这样的电动车。

    因此,他们决定生产高端跑车——Roadster——该款汽车搭载了目前能量最强大的,也最有前景的锂离子电池。

    马斯克在2004年加入特斯拉,保住了超级跑车的哲学。作为一种商业模式,这样做很有意义。像特斯拉这样的新兴公司想要颠覆一个门槛很高的行业时,用超级跑车作为宣传点,对吸引投资来说是必不可少的。

    但在某种程度上,超级跑车的效应也掩盖了它家电动汽车的技术和行业影响。一般来说,每千瓦时的电池成本是电动汽车商业化的最重要因素。特斯拉也确实经过努力,将成本从400美元降到了200美元以下。在内华达州政府及松下的帮助下,特斯拉还在建一座50亿美元的电池组组装厂Gigafactory 1。

    大电池组占了电动汽车成本的一大部分。在最高性能版的Model S中,电池占建议零售价的30%左右。

    但对能源成本的执着也遮住了电动汽车电池的真正挑战:电池寿命。增加电池容量和电力相对简单,让它持续时间更长却是一件很困难的事。在手机平板上,电池寿命并不是重要的事,因为往往一两年就更新换代。但对电动汽车而言,电池寿命至关重要。

    评估电池使用寿命还没有完美的方法。基本的指标是充放电周期数,但它也会因电池在如何以及在哪使用而不同。现在多数电动汽车的设计师喜欢锂离子电池,这种电池贮藏寿命较短,在高温高压下消耗很快。一些各类的锂离子电池还易燃,要用到昂贵的控制系统。

    当然,电动汽车电池都经过严格的实验室测试。但真实驾驶的环境更复杂,对电池使用的预期往往都不对。以日产Leaf为例,一些车主发现车开多了电池容量会下降的比预期要快。

 

    可以肯定的是,就算是最好的电池也会比汽车马达先退休,这意味着电动汽车会有高额的置换成本,消费者可能意识不到,更不会为此买单。另外,汽车厂商通常不会自己生产电池(特斯拉和宝马会组装电池),他们也痛恨汽车关键部件不由自己而是由专门的制造商(LG Chem或松下)生产这种方式。

    汽车厂商为什么不自己造电池呢?首先现有的电池厂商有规模优势,通常多个业务线同时工作,自己造电池需要巨大精力。只有日产在这么干,不过它与日本电子巨头NEC有合作。而随着Leaf车型需求减弱,日产已经转为让LG Chem生产电池以减少成本,后者也为雪佛兰Volt混合动力车生产电池。

    事实上,多数电动汽车用户会选择租,而非买车,部分是因为厂商承诺未来会有更便宜容易更大的电池。但这种策略也会适得其反,电池补贴取悦了消费者,但无疑会损害厂商在电动汽车上的利润。

一人一辆特斯拉的愿景还有多遥远?

    毫无疑问,大多数主流汽车制造商一直不愿开发电动汽车。那么,他们还有一个选择,那就是较低风险的混合动力电动汽车。

    到目前为止,唯一一家豪赌混合动力电动汽车的主流厂商是日本丰田(Toyota)。它选用了一个由美国发明家Stanford R. Ovshinsky发明的相对较小、较安全稳定的镍氢电池。在第一代混合动力汽车中,电池仅充当辅助角色;与全电动汽车的电池不同,为了避免缩短电池寿命,镍氢电池很少深度放电。混合动力汽车的电池的寿命通常不及汽车本身,同时它的置换成本高达3500美元。因此,丰田1997年推出的混合动力汽车普锐斯(Prius),由于其电池与汽车本身等长寿命,也就受到了市场欢迎。

    但不能说这和全电动汽车的情况是一样的。 目前有70、85、90kw-h三个版本的Model S的电池组已经是技术上的奇迹,特斯拉也提供8年的无限里程维修权限。也许特斯拉的电池确实能够坚持8年,但随着时间的推移,其性能也必定会受到损耗。而且,这个维修担保的可持续性也仍旧是个悬而未决的问题。

    不过,这些关于电池寿命的不确定性却在二手电动车市场产生有趣的效应。电动汽车低端车型的贬值速度比汽油车要快,就连现在也可以用较此前便宜的价格购买得到。以日产Leaf为例,2012年其价值约3.6万美元,到了2015年售价则为8千多美元。

    而另一方面,多亏了特斯拉的转售保障,Model S才不至于贬值太多(三年以后,如果购买者愿意把车转售给特斯拉,将按奔驰S级的折旧率得到现金返还)。这个方法的成功之处在于,无意中就产生了大量的二手电动汽车。不过,令人感到困惑的是:凭什么一个消息灵通的消费者会花6.5万到10万美元去买一辆二手的Model S,也不多花几千美元来买一辆享有完整保修的全新汽车?

    虽然电池寿命经济这个问题容易在电动汽车的公开讨论中被掩盖,但充电基础设施却是个热门话题。同样地,随着超级汽车这个观念体系而来的健全设施建设,也少不了矛盾和困惑。就像对电动汽车本身的各种想象——与之匹配的像传统加油站一样多一样方便的充电设施是否也应该同步发展呢?所以也就是说,充电就意味着是快速充电——能在30分钟内充电完成80%。这是目前特斯拉运动的方案——特斯拉在北美和欧洲建立起由100个超级充电站,宣称在半小时内充好一半电量,并保证续航约270公里,而且是免费的。

    有了强大的电池动力,Model S和Model X才能保持较长久的续航力。然而,由于特斯拉建立的充电站只适用于特斯拉旗下的汽车,其他电动汽车支持者和厂商抱怨称,这种做法实则阻碍了电动汽车的普及。一些批评者还表示,美国联邦政府在提供补贴鼓励电动汽车的生产时,却忽略了对充电设施建设的支持。

    另一个问题是,在竞争高度激烈的汽车行业中,为何特斯拉能够如此多同行的支持?例如,戴姆勒和丰田分别在2009年和2010年投资500万美元。

    原因就是,在许多方面来说,这些主要的传统汽车厂商都将投资特斯拉视为技术被迫变革时期用以对冲风险的一个手段。对他们来说,生产少量的混合或纯电动汽车不但无利可图,而且徒增烦恼,但同时又担心这个新生的技术发明终有一天流行起来,而威胁到他们的生存。

    但和特斯拉合作的话,事情就变得简单了:传统厂商从特斯拉手中买进ZEV积分,从而减少合规汽车的数量生产。就是这样一桩交易,2015年第一季度就为特斯拉带来5100万美元的收入。

    戴姆勒和丰田也和特斯拉达成了协议,后者负责提供传动系统和电池组,尤其是梅赛德斯奔驰B级掀背车和RAV4 SUV。两家巨头这么做,除了能将它们的ZEV积分任务外包出去,还能顺道学习特斯拉的技术,这和新联合汽车制造公司(Nummi)的合作关系中,通用向丰田学习精益生产的情况是一样的。有了这些来自行业和政府的援助,特斯拉的股价扶摇直上,从2010今年的26美元激增到2015年的250美元每股。2014年10月,由于油价暴跌,戴姆勒和丰田套现退出也得到了一笔客观的收益。分析师对此提出了多种原因解读,但是,这些巨头和特斯拉合作时就证明:毋庸置疑,在这个汽油廉价的时代,同盟一旦撤资,纯电动汽车将没有任何经济意义。

    而至于丰田,该公司认为混合动力汽车是电动汽车的未来。丰田董事长内山田武(Takeshi-Uchiyamada)在接受媒体采访时表示,在没有获得重大技术突破之前,纯电动车也不会有规模市场,混合动力才是中坚力量,这也是至今还未生产纯电动车的原因。

社会、环境和电动汽车:谁需要谁?

    其实,如今还不是看空马斯克和特斯拉的时候,让该公司保持增长的基础性条件仍然存在。生态环境脆弱的加州聚集了丰厚的工程和资本资源,也因为如此,这片土地早就培养出以环保为重的企业文化。

    总之,特斯拉汽车以及其他现代品牌纯电动汽车都在这个独特的环境中被塑造成形,并远销海外。但是,一旦这项技术领域出现了一些不一样的背景,那么事情进展得也不会顺利:《纽约时报》记者John M. Broder曾体验了一次Model S的试驾,但结果非常糟糕——由于电池电力耗尽,他被困在了冰天雪地的室外。接着Broder和马斯克之间就发生了一系列口水战:当时Broder撰文称,特斯拉的电池续航能力并不如宣传中那样出色,根本不足以从华盛顿开到纽约。 马斯克回应称其毁谤。

    事后,几个真相因此成为舆论焦点。

    首先:除了口号,特斯拉电动汽车的诸多方面仍与内燃机汽车有着根本上的区别。最重要的是,他们以自身还未完全清楚的方式来推动电动车行业的发展,并对汽车所有权和生产带来巨大的影响。

    其次,电动汽车用户的经验将随着气候、文化和阶级因素的变化而显著变化。许多人们依旧对燃油汽车保持高度的认同感,对他们来说,纯电动汽车不算是一辆车。

    总的来说,目前混合动力汽车才是大众普遍消费得起的产品,这是不争的事实。毫无疑问,就纯电动汽车技术而言,特斯拉完成了重要的事情,但也不能忽略购买这类汽车背后高昂的维护、持有和使用成本。因此,现在的问题在于,不是电动汽车是否能够适应社会,而是社会是否愿意适应它。

关键字:充电  混合动力  特斯拉  电动车

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/article_2016031015296.html
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