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深度解析特斯拉如何引领电动汽车创新

2018-09-17 20:04:30 作者: 0人读过 | 我要赞

深度解析:特斯拉如何引领电动汽车创新

特斯拉汽车(Tesla Motors)近日发布了2013财年第二季度财报,整体表现高于市场预期,其股价也在盘后大涨13%,今年股价已累积涨了347%。很显然,特斯拉已经凭借在电动汽车领域内的不断创新成长为汽车行业一颗耀眼的新星。

《麻省理工科技创业》(MIT Technology Review)杂志的资深凯文布利斯(Kevin Bullis)日前撰文对特斯拉如何引领电动汽车的创新进行了解析,以下是文章的主要内容。

最近我试驾了特斯拉的Model S豪华电动汽车,同时参观了特斯拉的研究电池和充电技术的实验室

深度解析特斯拉如何引领电动汽车创新

,这段难得的经历让我相信特斯拉已经凭借非常明显的技术优势在电动汽车领域中领先于其他竞争对手。

Model S的售价比较昂贵(从7万美元到10万美元以上不等),行驶距离为426公里,是日产Leaf的3倍还多(行驶距离近有120公里)。特斯拉希望在未来几年内制造出价格更为低廉的电动汽车,将售价降至3万至3.5万美元这个区间中,同时特斯拉还计划建设覆盖全美的充电站络,方便特斯拉的车主进行充电,并实现半小时充电即可行驶320公里的目标。

试驾Model S

我原定的试驾路线自位于加州帕洛阿尔托的特斯拉总部开始,途径旧金山、半月湾和圣克鲁斯,随后到特斯拉位于弗里蒙特的工厂进行参观,最后返回加州总部,整个行程一共370公里左右。

然而当我在帕洛阿尔托接到Model S的时候,才发现这辆车并没有充满电,电池显示只能跑335公里,低于Model S的标准里程426公里,不过即便如此,我还是维持原定路线不变,不过中间可能需要找个充电站。

如今的电动车相对于普通汽车来说有几个比较明显的优点。对于乘客来说,驾车期间无需再去考虑沿途是否有加油站,只需在出发之前做好充电工作即可,而充电的成本要远远低于加油的成本。同时,电动车只需一套单独的传动装置即可实现所有的速度,其响应速度和马力也相当出色。此外,不使用汽油的电动车不会对环境造成任何污染,即便是将发电厂所产生的污染算上,与电动车间接相关的二氧化碳和臭氧的排放量也仅仅不过是传统汽车的40%。

但是即便如此,电动车的发展仍然受制于两个关键因素————成本高和电池性能低,这可以说是电动车业界长久以来一直存在的两个问题。

特斯拉想要解决的就是这两个问题,该公司所研发的创新型的电池和充电技术不仅有效降低了电池成本,同时具备超快的充电速度,这也成为特斯拉领先其他竞争对手的主要优势。

上午10时左右,我开车离开特斯拉总部的停车场,开始了Model S的试驾之旅。途中相继体验了这款豪华电动车的瞬间加速性能,只需1.7秒就能从0加速到48公里/小时,在十字路口等红绿灯时,Model S的启动速度明显要优于大部分汽车,此外它的爬坡性能也给我留下了深刻的印象。

不过当电池只能跑108公里时我稍稍感到一些忧虑,根据Model S自身的估算,当时离我最近的充电站位于32公里外的吉尔罗伊,按理说开到那里是完全没有问题的,但我所担心的是这只是车辆在理想状态进行的估算,最终还要考虑驾驶者的驾驶习惯、地形和交通状况等未知因素。Model S给出了两种估算方式,一种类似于普通汽车上的燃油表,随时显示电量还能坚持多远;另一种则根据车主最近几分钟的耗电情况进行估算。为了保险起见,我在当时关掉了空调,调低了车上17英寸触摸屏的亮度,同时减少了大油门提速的次数,最后在电表还剩27公里时抵达充电站。

Model S的充电过程比我预想的容易得多,我曾经用半天时间才在一个标准的公共充电站完成对雪佛兰Volt的充电,而那款车充满电仅能跑48公里。当Model S对充电器手柄上的RFID标签进行确认之后,充电口会自动打开开始进行充电。随后我去充电站对面的停车场买了一个汉堡,回来发现电池的电量已经能跑148公里了,基本上已经足够完成当天的试驾了。我与另一位Model S的车主聊了一会之后开车继续上路,此时电量显示还能跑208公里,仅这个数字就已经超越了市面上所有电动汽车的行驶距离,包括奔驰和宝马即将推出的最新款电动汽车。

虽然电动汽车已经获得了令人瞩目的进步,但成本和行驶距离仍然制约着它的发展,毕竟这些充电效率奇高的超级充电站并不像加油站那样到处都是,目前全美仅有16个这样的充电站,同时如果车主在晚上忘记给车充电,或者家中出现停电故障,那么都可能会在第二天面临无车可开的窘境。此外如果车主万一在途中迷路,也不敢贸然行动消耗有限的电量,只能在路边等待救援。

不过,充电问题倒是能够通过加大基础设施建设来解决,但电池的成本是目前电动车企业所面临的最大技术难题,也正是这个问题才让Model S的行驶距离限制在了426公里以内。

参观特斯拉研发实验室

在我进行试驾的前一天,我对位于斯坦福大学附近的特斯拉研发实验室进行了参观。特斯拉的联合创始人兼首席技术官斯特劳贝尔(J.B. Straubel)向我介绍了他们所研发的首辆电动车Roadster,以及一辆仅保留了框架、车轮和动力系统(包括电池组、电动机和电子控制设备)的Model S。从这两款车的对比中,我们就能看出特斯拉在技术上所实现的突破性进展,Roadster的电池组非常笨重,几乎占据了汽车后端三分之一的地方,而对于Model S来说,乍一看甚至都很难发现电池组和电动机的存在,其中电池组平铺在底盘上,几乎都已经车架融为一体,但其实Model S的电池组电量和紧凑程度早已超越了Roadster,而容纳每千瓦时电量的电池成本也已经减少了一半。

斯特劳贝尔向我展示了各种各样的锂离子电池,有些种类还处于测试阶段,其中还有用在Model S上的与AA电池大小相仿的圆柱形电池。

特斯拉选择小型锂离子电池来充当电动车的动力源是其最重要的发展战略之一,老牌汽车制造商在研发电动车时往往采用较大的电池组,这种电池组的制造工艺和流程相对简单,需要的人手也比较少,但大型电池组由于储存的电量较高,所以危险度也较高,所以制造商很少选择能量密度高、耐火性能好的电池材料,他们通常会通过减低电池材料的能量密度来降低制造成本,而这样做的直接后果就是电动车难以获得较长的行驶距离。

特斯拉所选择的小型电池有点类似于笔记本电脑产业,其制造成本在”规模经济”的影响下已经降到了很低的区间。由于小型电池的危险度非常低,所以特斯拉使用了能量密度最高的电池材料,这种材料自然能拉低电池成本。不过这也意味着特斯拉需要将数千个小电池连接起来,一起为电动车提供电能。此外,斯特劳贝尔还发明了一种蛇形水冷系统,能够将这些小电池所发出的热量快速散出,进一步提高了电池组的安全系数。

采用圆柱形小型电池也让特斯拉在对电池组进行打包时有了更多的灵活性,扁平的电池在发生碰撞时非常容易变形,并且有可能会起火,所以汽车制造商往往会把电池放在相对安全的地方(如后座或行李箱中)避免发生碰撞,而特斯拉则完全不担心这种情况,他们的小型电池在碰撞测试中并没有出现变形和冷却液泄漏的情况。

按大多数人的估计,Model S的电池成本在42500美元到55250美元之间,也有人认为电池成本至少是总成本的一半,但斯特劳贝尔表示电池成本并没有那么高,”其实电池成本不到总成本的一般,”他说道,”大概是总成本的四分之一。”斯特劳贝尔还指出,如果将产量提上去,电池成本还能降得更低。目前,他正在与电池和原材料厂商进行合作来提升材料的电量密度,同时他还在试图通过改变电池的外形来降低其制造难度。

特斯拉的优异表现已经引起了其他汽车制造商的注意,据报道通用汽车CEO丹艾克森(Dan Akerson)已经成立了一个特别小组专门对特斯拉进行研究,非营利性机构汽车研究中心(Center for Automotive Research)的副主任布雷特史密斯(Brett Smith)表示,在汽车行业特立独行的特斯拉已经成为媒体的宠儿。

从吉尔罗伊的充电站出来之后,我驾驶着Model S行驶在返回旧金山的公路上,由于一直走在充电站的范围之内,所以自然心无担忧地体验着电动汽车的独特魅力,同时也深感电动汽车才是汽车行业的未来,而不断创新的特斯拉无疑将会是推动电动汽车快速发展的中坚力量。

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