未來的電動車

作為地球上的人類一員，或多或少總是會對未知世界存有那么點小小的好奇心。在人類數以萬計的未知問題中，未來是什么樣子之類的問題應該是數量最多的，所以咱們現在也不免俗套—下，先來說說未來的電動車是什么樣子的……

說起電動車這玩意兒來，感覺上總是離咱們這些平頭老百姓的生活太遠，不過最近幾年發改委總是逆風飛揚，隔三差五老漲油價，所以這玩意兒或多或少都還是聽過幾次的。其實就在去年，咱們這片開那個勞什子的世界級廟會時，所用到的公共汽車就是電動車。雖然從官方的口中傳來的消息說它們個頂個都是高科技產品，具有當今國際領先水平，可是要讓這些鐵疙瘩像傳統的汽車一樣聽使喚還是有很大難度。電動車作為一項未來的科技，咱們對這玩意兒雖然抱有很大期望，但是老用不到也不是辦法，好在介于電動車與傳統的汽車之間還有個混合動力汽車算是過渡產物。既然如此，咱們先將電動車的未來放一放，說說混合動力汽車。

混合動力汽車并不是在汽車上裝個電動機就完了，這玩意兒說白了就是一輛汽車上同時擁有將化學能轉換成機械能的發動機與將電能轉換為機械能的電動機兩套裝置。通過不同環境下選擇不同的裝置組合，來實現節能減碳的目的。在混合動力車中，咱們可以將它劃分成輕度混合動力、輔助混合動力與全面混合動力這3類。

咱們先來說輕度混合動力，這一類型的代表作就是咱們這片的比亞迪在去年出的一款電動車——就是在那個長得挺像豐田花冠的F3基礎上改出來的混合動力汽車F3DM。說起這款混合動力汽車來，機蓋下面只不過是比傳統的汽車增加了發電機+電動機這2個東東而已。由于F3DM上的汽油機不能驅動車輪，而是與電動機、發電機串一起，因此輕度混合動力也叫做串聯混合動力。這也就是說，F3DM實際上只有電動機一個動力源，要向前運動只能依靠電能驅動電動機。既然如此，這輛混合動力汽車上的汽油機只不過是用來驅動發電機發電的。當F3DM在電池電量充足的時候，電池向電動機供電，使其產生動力；而在電量較低的時候，汽油機則開始運轉，帶動發電機進行發電，再向電池充電。而當電池木有電的時候，汽油機依然帶動發電機發電，所產生的一部分電力用于給電池充電，另一部分電力則驅動電動機產生動力。

由此可見，F3DM所采用的輕度混合動力方式應該算最為簡單的混合動力汽車。其實，與之類似的方式早在上個世紀30年代就被地球人所采用，只是以當時的科技水平無法實現汽油機、發電機、電動機的小型化，并沒有放到汽車上，而是被放到了不用擔心空間，只需蠻力的的鐵路、礦山機械上。比如咱們熟悉的東風系列內燃機車、卡特·彼勒的礦山卡車采用的就是這樣的方式。比亞迪在F3DM上只不過是在汽車上繼承了這類混合動力機械的傳統，進行了小型化改造，而已。

除了比亞迪F3DM這樣的混合動力汽車之外，本田Insight絕對可以算是輔助混合動力的代表。嚴格意義上講，Insight其實與傳統汽車并沒有太大不同，這玩意兒同樣擁有一臺3缸汽油發動機。不過既然是混合動力車，那么電動機是肯定少不了的。在Insight上，電動機被裝在飛輪上面。以咱們地主的生活為例子，采用輔助混合動力的Insight的一天是這么開始的：那天又是普通得不能再普通的一天，無論天氣如何，明天是不是2012，地主都需要開著他那輛Insight去編輯部謀生，寫點兒忽悠+洗腦的稿子。當他走進車庫，打開車門，坐到駕駛位的時候，第一要做的就是啟動發動機。要是放在傳統的汽車上，地主扭動鑰匙啟動發動機的動作其實就是接通啟動機的電門，讓啟動機帶動飛輪轉動，再帶動曲軸旋轉的一些系列過程。而在Insight上，則完全沒有這一套啟動機構。由于電動機被直接裝到飛輪上，因此地主在扭動鑰匙的時候，上面的電動機直接代替啟動機了，這個東東所產生的動力負責轉動汽油發動機的曲軸，從而實現了啟動。

不過人算不如天算，就在地主超過了那輛鐵馬之后，立刻被眼前的景像震驚了——前面有三個車道，三個車道上都有輛無敵的鐵馬。三車并駕齊驅，這是何等的難度，需要何等的魄力?咱們還是先別感慨了，地主為了自己后半輩子的幸福，連半點與鐵馬斗的勇氣都沒有，而是立馬踩下剎車，老老實實跟在鐵馬后面。就在地主收油門，踩剎車的同時，Insight上的電動機又登臺了。不過這次它的角色不再是動力源，而是變成了發電機。在制動的同時，被飛輪帶著旋轉，轉子切割磁力線所產生的電能去給車上的電池充電了，這就是所謂的再生制動。

就這樣，地主開著Insight一路上加速、減速達到了編輯部，在路途中實現了節能減碳的目的。換而言之，輔助混合動力其實就是由汽油機直接提供動力推動車輪，電動機則只作為車輛起動時的輔助，在需要大推力的時候出力：而在剎車時提供再生制動，將動能轉成為電能儲存起來。

說完了本田的Insight，咱們再來說說全面混合動力的代表——豐田Prius。老實說，無論Prius是否國產，豐田造的混合動力汽車都要比本田的上心多了。本田Insight由汽油機+電動機(發電機)組成，而Prius則由各自獨立的汽油機、發電機、電動機組成。從嚴格意義上講，無論是汽油機，還是發電機，或是電動機，都不能算是Prius的核心，這輛混合動力車的核心其實是作用在兩個動力源之間的動力分配裝置。再說得再簡單點，這個動力分配裝置其實就是個行星齒輪組——電動機與齒輪組的齒圈連接，而發電機與齒輪組的太陽輪連接，發動機則與行星架連接。通過這個設計巧妙的機構，汽油機、發電機與電動機被聯系起來——也就是說Prius的電動機與汽油機都可以單獨作為動力源，驅動汽車。當Prius啟動的時候，速度并不是很快，這個時候混合動力汽車是由電池放電驅動電動機來前進的，汽油機并沒有參與做功；而當Prius的電池電量不足的時候，汽油機即時啟動帶動發電機給電動及提供電力，這輛混合動力汽車還是在電力的驅動下前進；一旦Prius的速度達到了每小時64公里，那么這個時候汽油機繼續工作，而作為動力分配裝置的行星齒輪組則將動力由電動機切換到汽油機上。這時，汽油機不僅能提供Prius前進的動力，而且還要帶動發電機為電池充電。

前面咱們已經說完了3種結構完全不同的混合動力方式了，其實無論采用哪一種方式，混合動力汽車都只能算是一種過渡方案。不過這些方案的研發并不是做無用功，像大容量電池技術、高速充電技術、高性能電動機技術等，也都是電動車所需要的。既然如此，那么未來的電動汽車到底會是在其中的哪一種混合動力方式的基礎上發展出來，不要說地主無法確定，就算是年復一年推出概念車的本田、豐田、大眾、通用等等等等一系列造汽車的山頭部無法確定——畢竟這并不完全是一個純粹的技術問題，而是一個復雜的經濟問題。就像在100多年以前，石油不說遍地都是，那也是蘊藏豐富，價格便宜得就跟白開水一個價。在那樣的條件下，沒有人會傻到放著如此的便宜不占，花血本去搞什么看不到未來的電動車的，所以當時是木有電動車大規模出現所必須的環境，這玩意兒當時只能出現在某些大牌Geek或特殊行業中。而在100多年之后，時過境遷，一切都已經改變，隨著地球上化石能源的枯竭，石油的成本不知道比100多年以前高了多少倍，再也不是一種廉價而方便的能源了。這就為混合動力汽車乃至于電動車的出現提供了必要的環境。在這樣的環境中，咱們估計在最近的15年到30年，混合動力汽車會越來越多。而根據這樣的預測，那么30年之后公路上滿大街跑的應該都是電動車。既然如此，到了那個時候，電動車是個什么模樣呢?

地球上最善于做前瞻性研發的山頭莫過于花旗國那個頭號燒錢組織NASA了。對于電動車這樣極具科技感的東東，NASA自然是沒有什么理由好放過的，更何況他們家自己的不少計劃都要用到電動車——除了地球之外，在這么太陽系中的其他星球都木有發動機所需要的氧氣。既然如此，要在其他星球上遛個彎什么的事兒，不用電動車用什么?咱們放著上個世紀60、70年代的阿波羅計劃中用到的月球車先不說，就說最近幾年NASA去看火星人的事兒吧。

1997年的時候，NASA為了確定火星上到底有木有火星人，開始了火星探路者計劃。這一計劃中的一個環節就是將一輛火星車扔到火星，讓這玩意兒在那里代替地球人從事科學考查之類的活動。一開始，NASA造了兩輛一模一樣的火星車，這對雙胞胎一輛叫做機遇號，一輛叫做勇氣號。無論是哪一輛火星車，上面都有六個輪子被懸掛在搖臂之上。每個輪子都有獨立的馬達，除此之外，火星車的前輪與后輪還帶有轉向裝置，專門用來在火星那種惡劣環境中行駛。但是由于火星車的電能都是由太陽能帆板提供的，所以最高速度還不到每小時0.18公里。雖然以咱們現在的眼光看來火星車的實用價值不高，但是如果將這玩意兒放到地球上，然后加上一個電量充沛的電池，那么效果就大不同了。

如果按照火星車的原型造輛電動車出來，那么咱們首先要解決的問題就是電從哪兒來?估計有童鞋連想都沒有想就脫口而出了：電池啊!說得的確木有錯，電動車需要的電力是由電池提供的，不過咱們現在在手機、本本上常用的鋰離子電池、鋰聚合物電池可不行——這些電池對付恒流放電的東東湊合，但是對于經常需要超車、加速的電動車而言，問題就夸張了：上下起伏的瞬時放電電流足以讓這些電池喝上一壺。對于電動車，電池的要求是容量盡可能地大，而瞬間放電電流大的電池。目前，A123System出的磷酸鐵鋰電池組體積小，而且容量也大，最關鍵的是放電電流也不賴。不過，這玩意兒的唯一的缺點是價格一點都不便宜，而且還限制出口到咱們這片。不過有總比沒有強，未來的電動車有很大可能采用這類電池。

說完了電池，咱們再來說說充電。傳統的汽車要是沒油了，只要趕緊開去加油站，保管分分鐘搞定——在那里狂喝一通之后保管發動機生龍活虎。可是要是換成電動車可就不成了，各位童鞋都知道，電池充電是需要一定時間的。各位童鞋可以想想看自己手機中那塊鋰電池充滿電需要多長時間，要是電動車充次電都要花掉2個小時以上的時間，這是不可原諒的。因此要讓電動車跑得歡，除了需要解決電池容量與放電的問題之外，還必須搞定充電時間的問題。如果電池方面的問題都解決了，那咱們的電動車就可以開始做減法了——傳統汽車上面的不少東西都會被砍掉掉。在這里面，首當其沖被砍掉的就是那臺浪費化石能源的發動機。都是電動車了，這東東放在上面也沒用，太占地方了。不光如此，油箱、油路之類的東東也得拆掉，前后都得騰出點空問來，才好裝更多的電池。裝發動機的位置既然給電池占了，那么電動機裝哪兒昵?其實，電動車與前面說的火星車差不多，每個車輪就是一個獨立的電動機，向前行駛的時候4個車輪同時做功，好像4輪驅動一樣。不僅如此，由于4個車輪都是獨立驅動，本身就是動力源，因而電動車不再像傳統的汽車那樣需要通過萬向節、半軸之類的東東來傳輸動力，所以這些用不到的東東又得拆掉了。從此在電動車上，傳動機構成為了歷史，而與4個車輪連接的除了懸架之外，唯一剩下的就是控制用的電纜了。在傳統汽車轉向的時候，由于內外車輪轉向的半徑不同，受到的力也有所不同。放到以前解決這一問題咱們是通過差速器這個東東來調控轉彎時內外兩個車輪的轉速差。而在4個車輪獨立驅動之后，這樣的轉速差只要通過一套數字控制器就可以調節了——無非是內圈轉得慢一點，外圈轉得快一點。不光如此，4個車輪獨立驅動還有一個好處，可以像坦克一樣轉向而不需要專門的轉向機構，只要讓內圈轉得更慢一點，外圈轉得更快一點，這樣就能搞定電動車的轉向了。這樣一來，電動車的轉彎半徑不僅非常小，而且更加機動、靈活，甚至原地180度調頭也不是不可能實現的。通過前面的那些減法，傳統汽車上的發動機、轉向機構、傳動機構、差速機構咱們統統在電動車上找不到了，這樣的電動車光是在質量上就比傳統汽車輕了不少，性能上能不強悍嗎?

未來的電動車到底是什么樣，咱們現在只能說到這里，具體的內容也只有等時間來驗證了。不過，有一點咱們倒是可以肯定，混合動力汽車取代傳統汽車，電動車再取代混合動力汽車的趨勢是不可改變的。也許有那么一天，世界真如咱們所預測的一樣，公路上跑著的都是電動車，而現在公路上來來往往的汽車了只能在工業博物館中才能看到了。