电动汽车是否一定会取代燃油汽车

发布网友发布时间：2022-04-25 04:23

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热心网友时间：2023-10-25 15:31

作者：谭清宇
链接：https://www.hu.com/question/30670661/answer/155241745
来源：知乎
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既然题主提到的问题是“电动汽车”。那么这个问题我认为首先要分为独立的两个层面来看，第一个是动力系统的区分，第二个是驱动能源的区分，在这两个选择下，现有的技术能够实现不同的组合。在这里提两个功率，一是峰值功率，一般家用车在100马力左右，这个功率决定了加速性能。第二个是平均功率，即在一般工况下能量平衡的功率要求，一般家用车在20马力左右。

解释图例：https://i.stack.imgur.com/HCxm4.png

一、动力系统

首先对于动力系统而言，分为内燃机驱动，电机驱动，和电机内燃机协同驱动三个种类。
在动力系统这一点上我认为电气化的趋势是十分明朗的，电机作为动力输出单元，相对内燃机有如下几个优势：
1. 成本优势：同一最大输出功率水平下，电机本身的成本非常低，这也是特斯拉性能爆棚但售价相对于性能车较低的原因。所以用电动机作为峰值功率输出，纯电动力系统是较低的

2. 效率优势：电机在输出过程中，单在这个过程中效率变化不大并且非常高（90%左右），非常适合频繁启停的任务要求。

3. 保养、寿命优势：优质电机的保养间隔时间在30,000小时左右，与内燃机有数量级上的差别

4. 整车结构、体积优势：同样输出功率下，电机体积非常小，并且可以实现轮毂附近布局的形式，将整个传动系统极度简化，换句话说，奥迪花了几十年引以为傲的quattro四驱系统，在电机车中是一个程序升级就能解决的问题。其实能看出来电动系统的平台和传统汽车的平台构建逻辑是非常不同的，电动力系统的结构可以相对简化，所以在传统汽车平台上替换电机，是会牺牲一部分优越性的。

Model X 是没有前后传动系统的

Q5 混动的传动系统就极其复杂

5. 控制、安全优势：首先电机的反应速度极快，电信号能够直接转化到机械信号，而传统汽车的启动加速停止每一环都有一个控制误差的Loop，紧急情况下反应就慢了。还有就是，自动驾驶或者程序辅助驾驶难度更大，在电机动力系统的控制与反馈就非常灵敏，为了达到安全标准和反应速度，汽油车的自动驾驶反应速度不可避免地会收机械系统拖累，现在做自动驾驶的也基本上是电车，所以电动力系统跟自动驾驶是相辅相成的。

http://138.100.76.11/visionguided2/sites/files/wfmfolder/groupusers/images/control_loop_c3.png

@弗雷刘

先生提到的 7kw 快充已经会对电网造成可观的压力，这是建立在80%的保有假设条件，但特斯拉的快充可是120kw，鼓励电池电动快充的操作模式几乎完全不可能，而且最大的局限性在于地域电网，充电站可不能用普通插头解决问题，必须要单独变电站。但是鼓励夜间5-7kw慢充以达到日常使用是完全可行并且应该引导的，由图片可见夜间供电于储能系统是最好的利用电能的方法，因为它可以将用电和用车的共同闲置时间形成配合，电价低廉并保护电网

二、驱动能源系统

1.纯电池电动汽车
吹了一段特斯拉，但我认为特斯拉整体发展的方向就是有待考量，电机动力系统优势明显，但电池电动车（BEV）市场驱动力低下。
在这个部分，既然是趋势预测，自然有各种不同考虑的方面，个人更偏向于工程和市场驱动力方向来分析这个问题。电动机确实有非常多的好处，但是它有一个极大的命门，就是电池储能的能量密度极低，但是电池的成本下滑已经达到了瓶颈期，很多人疑惑换电池模式为什么不可行，最重要的原因就是贵，哪怕是最大规模优化能力最强的电池厂商，电池的成本也在$300/kwh左右，特斯拉相同配置的型号15kwh的容量增加在终端售价最少提高$8500, 在$567/kwh。

电池原料价格上涨速度非常快，现在保有量才0.2%，高里程（200km以上）的电池电动汽车对于电池几乎就是浪费，应该合理分配电池资源，而且一味增加电池只会让电动车更不具备性价比，是一个非常严峻的问题。

可以看到特斯拉的15kwh增配是将里程从210英里提升到249英里，增就增了，但是这8500刀的边际成本几乎换不回边际收益。这么贵的电池，没收益，为什么？

这跟驾驶模型有关，以上是德国家庭日常出行的调查，可以看到Daily Mileage在80%的情况都是小于50km的，并且人们的出行需求具有长尾性，对于汽车仍有长里程出行的要求，但是在长里程的使用场景中210英里与249英里并没有实质性的区别，仍需要频繁的充电，并且时间很长。所以先说看法，我认为最适合目前市场的电动车模型是50-60英里以内纯电里程(15-20kwh)的电动力系统插电增程式电动车，接下来会详细分析。

画个图解释一下

纯电动汽车伴随着的第二大问题就是基础建设阻力非常大。高功率的充电桩的建设成本是很高的，并且牵扯到电网改造，美国能源部门针对美国作出的分析是，哪怕油价飙升，用*力量来资助充电基础建设仍然是一个“经济上不合理、没有回报”的举措，所以想当然的认为电动车在“有了充电站就会发展”的想法是非常缺乏市场驱动力的。

这一段指出了纯电池电动汽车在使用上的巨大不足。

2. 燃料电池
燃料电池汽车也可以理解为“添加了高密度能源模块”的增程电动车，在技术成熟的时候将会有市场，但是目前而言，车载储氢系统和基础建设的成本过于高昂，同样在目前没有市场驱动力，对于基础建设的网点要求太高。

3. 并联式混合动力
在这里先明确在这里的概念，只要内燃机能够参与驱动轮胎，就算是并联式混动的一种，在这里本田的immd略微有一些牵强了，但是总体而言，并联式混动更像是，在内燃机汽车上加了一个电机作为辅助，提升燃油经济性，但是并不是说提升燃油经济性不好，但是这样甚至比内燃机车更为复杂，需要添加行星齿轮组和离合器，并且保留传统的传动系统，这个概念在我个人看来有点吃力不讨好的意思。但是这样就不能完整地利用电机作为动力系统方面的优势了。

4. 串联式混合动力（增程型混合动力）

简而言之，在纯电动汽车基础上减去多余的电池组，添加一个小型内燃机作为“充电宝”。看上去挺傻*，有人认为这是脱了裤子放屁。但我认为这是一条针对目前市场而言，纯电动车的一个优化方向。让电机驱动汽车，因为电机的效率不会由于启停降低。而让内燃机发电，因为热机本身就适合匀速的工作，在低转速下效率极低，在经常堵车的亚太地区的热机综合效率约在9%-13%左右

宝马和雪弗莱以及特斯拉跳出去的联合创始人（Ian Wright - Wrightspeed）推出的解决方案是：串联式混动，用烧油引擎给电池充电（因为只需要匀速工作，可以达到理论最高效率），并且纯电里程达到能够满足大部分日常需求（100km左右）。以宝马i3为例，这样一个低功率引擎的终端售价只要$3850但是能满足巡航充电需求（实际上小汽车只有10kw左右）。目前的调查表明，直接补贴充电站和纯电动汽车在美国都是不划算的，因为基础建设费用太高，这样看来是不是应该拿有限的补贴，到纯电里程100km左右，但是配合一个低功率轻重量的发电机的车型，如Volt和i3上应该是更为优化的解决方案。
对于增程，我觉得有如下优点：
1. 保有电动汽车的驱动系统的优越性（燃油经济性，动力系统易于保养，安全）
2. 研发成本可以控制：内燃机有广阔的市场规模，发电用微型燃气轮机结构并不复杂。在需要optimize的参数只有发电效率的情况下，可能研发成本并不高
3. 能够利用现有基础设施石油网络，并且在绝大部分情况适用纯电模式。满足续航的同时，由于电池包的减少甚至可以降低成本（记得电池的成本高昂，还不如换个引擎哦）。

写在最后
我一直觉得现在电动汽车的发展阻力在于社会层面而不在于技术层面，无限电站+电池的暴力*手段或许在现在并不适合电动汽车占领市场。
那么综上所述，在现阶段，采用模块分离的增程式电动在我看来是一个非常综合的解决和过渡方案，甚至可以做到“Cleaner than EV”，哪怕以后增程系统换成燃料电池，具有优势的电机动力系统仍然得到了保留。将动力系统和增程模块区分开，统一充电功率比统一电池规格容易太多，利用夜间充电和低功率(平均功率)内燃机增程，是一个非常值得尝试的路径，中国EV百人会的杨裕生院士一直在做相关的报告，非常值得一读。

热心网友时间：2023-10-25 15:31

虽然新能源电动车已成为趋势,但我认为电动车不会彻底取代燃油汽车。但是电动车会在一定范围内取代燃油汽车。虽然电动车有很多优点,但是缺点也是致命的。

热心网友时间：2023-10-25 15:32

虽然新能源电动车已成为趋势,但我认为电动车不会彻底取代燃油汽车。但是电动车会在一定范围内取代燃油汽车。

热心网友时间：2023-10-25 15:32

是的，这是大势所趋。电动车节能环保，而且技术日趋成熟。国家花很高的代价引进特斯拉，就是为了给中国新能源汽车市场带来竞争，促进中国自己新能源车企的发展。

热心网友时间：2023-10-25 15:33

当前，我国正在贯彻“资源节约型，环境友好型”的发展战略，国家对新能源汽车实施重点扶持*。目前国家财政扶持节能减排，促进了新能源产业加速发展，并且已成为新一轮汽车促销的亮点。随着油价不断攀升，能源与环保问题日益突出，新能源汽车无疑会成为未来汽车的发展方向。