读完后我惊呆了！新能源汽车发展的四个阶段

汽车电气化其实分为四个阶段：蒸汽机车-电动车阶段（）、蒸汽机车-电动车-燃油车并联阶段（）、燃油车主导阶段（ ）、电动汽车阶段 汽车的复兴——其他新能源技术的出现——影响着燃油汽车的阶段（现在）。

本文将全面回顾汽车电动化发展的四个阶段。

1）蒸汽机汽车-电动汽车阶段（）——这个阶段，燃烧汽油、柴油的内燃机汽车还没有诞生！事实上，说到底，汽车工业中最古老的汽车应该是蒸汽机汽车。

第一辆实用的原型车是理查德·特雷维希克（Richard Trevithick）在2000年左右发明的，相当实用。

这种汽车后来随着电动汽车而繁荣起来，下一节将会讲到。

另外说句题外话，中文“车”字中的“汽”字来自于蒸汽机~西尔维斯特_Roper_steam_carriage_of_年的蒸汽机汽车其实是电动汽车，这可能你更感兴趣：在19世纪，在电池行业——几个电力领域重要的里程碑事件有：伏打发明了铜锌电池（可以使青蛙腿起反应）法拉第发现了电磁感应现象。

弗朗西斯·沃特金斯 (Francis Watkins) 在伦敦展出了一款小型发??动机。

——至此，我们就有了电池和电机。

但是，电池尚无法充电。

第一辆可以在路上行驶的汽车是爱丁堡的R.戴维森的杰作。

它于2000年发明，使用一次铁锌电池。

请注意，该电动车无法充电。

重要事件！ ！ ！ ：Gaston Plante 于 2000 年发明了铅酸电池。

是的，它是当今电动自行车和汽车中最常用的启动电池。

铅酸电池的出现可以说对推动人类文明的进步起到了至关重要的作用——它是一种二次电池，可以充放电。

因此，人类利用能源特别是电能的方式有了质的突破。

后来我们所使用的各种充电电池技术，或多或少都是基于铅酸电池这一储能电池的“祖传技术”。

不仅如此，铅酸电池的结构和原理从诞生到现在并没有发生实质性的变化。

当然，这是由于电化学学科的特殊性。

随着铅酸电池的使用，使用铅酸电池的可充电电动汽车诞生了。

1998年，法国的G.特鲁夫利用普兰特发明的铅酸电池发明了第一辆充电式电动汽车。

该模型是三轮汽车。

它使用两台西门子电机。

车重公斤，时速可以达到12公里/小时（嗯，速度相当慢）。

2008年，英国的威廉·艾尔顿发明了一种由性能更好的铅酸电池驱动的电动汽车。

它可能配备1.5千瓦时的电池，最大续航里程可达40公里。

而且，铅酸电池一直伴随着汽车的发展。

即使在今天，它们也不一定被用作主要动力源——它们更常用于燃油车的启停电源。

为什么使用铅酸电池？至今仍在使用锂电池。

较少的。

事实上，铅酸在纯电动汽车领域，尤其是低速电动汽车领域一直占据着重要地位。

原因是它便宜。

我拉了一堆铅酸电池，回到汽车的话题：注：这是卡尔·本茨发明燃油汽车的许多年（）。

未来几年，比利时、美国等国家都开始研发电动汽车，但性能都差不多，速度都在20km/h左右，续航里程不远（几十公里）。

性能比现在的电动汽车差很多。

。

但这些电动汽车都具有照明功能，渐渐地车型就具备了现代汽车的雏形，比如四个座位、各种其他功能等等。

而且，电动汽车也开始在实际市场上有应用，比如出租车（上班族等）城市、短途交通、频繁停车/出发以及充电机会）。

事实上，毕竟这些特点与现代电动汽车的应用风格非常相似。

2）蒸汽机汽车-电动汽车-燃油汽车（）并行阶段-三大支柱时代。

蒸汽机汽车这些年来也有了很大的进步，这与电动汽车和燃油汽车的进步是同时进行的。

因此，本赛段是三种车型的平行赛段。

众所周知，燃油车是由卡尔·本茨于1998年发明的。

第一个是以汽油内燃机为动力的三轮汽车。

然而，当时的燃油车技术简陋，性能也很差——奔驰的车总是抛锚，被别人嘲笑为“臭怪物”，直到后来他的妻子把车开到了100多公里外。

。

走访亲戚后，大家逐渐开始认识它。

卡尔·本茨发明的早期燃油汽车。

最初，与内燃机相关的技术还很不成熟。

燃油车的乘坐质量很差，噪音、排放、颠簸都是大问题。

电池驱动的电动车要好得多——电动车本质上更平稳、噪音更小（即使是现在，从你身边驶过时的声音也有点像鬼魂，哈哈）。

而电动汽车技术也在不断发展。

随着技术的进步——例如，2016年，Jenatzy将他的电动汽车的速度提高到了98公里/小时。

在美国汽车市场，电动汽车数量多于燃油汽车和蒸汽机车。

在接下来的时间里，虽然燃油汽车还会继续发展，但电动汽车有着良好的基础和良好的技术舒适度，所以电动汽车一直是市场的主流。

2016年，美国电动汽车保有量达到0的峰值。

但在这个过程中，燃油车技术也在不断提高，竞争也在持续。

近年来，燃油汽车发展了自动起动机、消声器等设备。

这些发明极大地提高了燃油汽车的舒适性。

接下来的几年里，燃油车的技术进步很快，成本也迅速下降——2000年，MODEL T（燃油）首次销售，而电动车CENTURY ELECTRIC ROADSTER（嗯，现在是特斯拉的第一款车型）又名）想卖刀。

而现阶段已经出现了油电混合动力车型（WOODS GASOLINE ELECTRIC、）。

第一次世界大战期间，燃油汽车开始大规模使用，其性能在战场上表现出稳定性。

当然，一个关键原因仍然是化石燃料固有的高能量密度导致燃油汽车的竞争力。

这也是电动汽车被诟病的核心原因。

我们来了解一下铅酸VS汽油的差距。

在这个过程中，电动汽车并没有取得太大的技术进步，而且成本更高，因此市场规模不断萎缩。

20世纪90年代，电动汽车制造商要么破产，要么开始转向燃油汽车。

电动车行业已经开始凋零……蒸汽机车也处于同样惨淡的状态，于是进入了下一个阶段 - 3）燃油车统治阶段（） - 没什么好解释的，无论是蒸汽机车还是电动汽车几乎淡出舞台 现阶段，燃油汽车得到了长足的发展，并在全球范围内得到广泛应用。

电动汽车和蒸汽机汽车已逐渐淡出舞台。

但也有一些有趣的例外：A）日本——战时燃油管制，因此电动汽车在二战期间得到更多使用。

B）在一些地区的局部应用领域，电动汽车仍用于一些短途交通用途。

现阶段，燃油汽车技术不断发展和完善，世界石油供应充足，大家不关心环保，电池等新能源技术还没有取得重大进展；而蒸汽机车辆采用的是外燃机技术，其效率本质上是残疾的……不过，有了内燃机，自然，汽车几乎全是燃油动力汽车。

比如二战中美帝国使用的各种吉普车：4）电动车的复兴——其他新能源技术的出现——影响燃油车的阶段（现在）——多重因素下，新趋势如电气化、新能源、甚至智能化，影响汽车工业的发展 二战后，从20世纪60年代开始，电动汽车开始重新受到关注，汽车电气化也逐渐重新受到关注。

许多大型汽车公司都开展了电动汽车的研发（通用、福特等）。

当然，大部分都是以燃油车改装为电动车为主。

事实上，在20世纪60年代，电动汽车重新引起人们关注的主要原因之一是许多城市已经饱受汽车尾气造成的雾霾之苦。

例如，20世纪90年代，美国加州，尤其是洛杉矶地区，就受到雾霾的严重影响； 2000年，加州公共卫生部颁布了第一个州空气质量标准。

立法机关还设立了加州机动车辆污染控制委员会（CMVPCB）。

那时汽车排量大（美国肌肉车），排放标准才开始逐渐严格。

——迄今为止，加州一直是新能源政策和实际措施最为激进的地方。

无论如何，对于立志发展新能源产业的中国来说，仍然具有很大的参考价值。

从加州题外话回来——2018年第一台燃油发动机让大家深深感受到了油可能不够燃烧的恐惧。

因此，低排放、轻量化、电动化等方向开始影响汽车领域，相关材料、电力电子（各种半导体技术）、二次电池、燃料电池的发展也得到了更多的支持和关注。

（而且到现在为止，这些行业也受到了极大的关注，被认为是能源领域的重点发展技术，想要深造的同学可以考虑一下：））这些技术的发展不断积累，后来产生了诸多成果，逐渐影响着汽车领域的发展格局。

由于作者具有物质能量背景，所以我将介绍一些我熟悉的结果。

1.燃料电池汽车——燃料电池的诞生可以追溯到1998年，但第一辆现代燃料电池汽车是由15KW燃料电池驱动的Allis-Chalmers农用拖拉机。

2007年，通用汽车推出了雪佛兰Electrovan，这是第一款上路的燃料电池汽车，采用质子交换膜燃料电池（PEMFC），续航里程为10英里。

20世纪90年代，虽然不少车企对燃料电池技术感兴趣，但也一直在开发相关技术。

然而，用好燃料电池汽车涉及很多技术，例如电解制氢、高压储氢、燃料电池中贵金属消耗的控制等。

因此，在实际执行上进展甚微。

事实上，即使是现在，虽然这些燃料电池技术已经取得了很大的进步，但是技术壁垒仍然非常大，还有很多东西需要克服。

因此，燃料电池汽车的推广仍受制于技术，并不容易。

回到发展时间线：进入21世纪以来，经过不断的研究，储氢技术取得了长足的进步；燃料电池技术也不断改进，贵金属的使用量有所下降。

在此背景下，燃料电池汽车开始在商业化方面取得进展。

例如本田的FCX Clarity概念车（ ）、通用汽车（GM HydroGen4）、现代汽车（现代ix35 FCEV）、戴姆勒（奔驰F-Cell）也都推出了自己的燃料电池汽车。

TOYOTA MIRAI——日语中“未来”的意思，体现了日本民众对燃料电池汽车的期待。

当然，在燃料电池汽车中，不得不说的是日本丰田的MIRAI（）和本田的CLARITY（）。

两款车的性能可以说是有些接近。

当然，日本人在燃料电池相关技术方面几乎处于顶尖水平，汽车工业实力雄厚。

因此，燃料电池汽车首先在日本取得突破也就不足为奇了。

燃料电池相关技术技术含量高，具有非常重要的综合意义。

燃料电池技术将是未来能源愿景中非常重要的一部分。

当然，份额能有多大，还取决于技术进步的速度。

这是笔者作为技术人员的一贯看法。

2、电池技术——混合动力汽车/纯电动汽车实际上就是电动化，让油电灵活搭配，甚至完全替代油只用电。

在这个环节中，核心技术之一就是电池。

A）首先，第一个重要的角色就是镍氢电池。

这种电池的研发始于20世纪70年代，随后在20世纪70年代受到越来越多的关注。

2000年，第一款消费级镍氢电池发布。

镍氢电池的主要优点是其动力、能量、寿命、安全等性能相对均衡。

20世纪末，镍氢电池被许多公司的纯电动汽车所采用。

当然，真正让镍氢电池大放异彩的还是丰田的明星混合动力PRIUS。

这款车全球销量已经突破1000万辆！ ！ ！ ！它的伟大之处当然是混合动力汽车带来的出色的燃油经济性。

电池负责再生制动能量，并可以在起步阶段进行干预，尽量减少发动机在低速区做功的比例。

在这个过程中，镍氢电池优异的综合性能自然功不可没。

然而，随着电池技术的发展，人们需要追求能量密度和电池寿命来开发纯电动汽车。

后起之秀锂电池开始崛起并受到更多关注。

因此镍氢电池目前主要局限于混合动力汽车，在纯电动领域已经让位于锂电池。

B）第二个要介绍的自然是锂电池。

锂电池的诞生必须提到两位大神：1、吉野彰先生。

C/钴酸锂电池系统于2006年发明。

2 GOODENOUGH先生：他发现了钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等几种关键材料。

他是锂电池材料的创始人。

所以这样看来，锂电池实际上是电化学领域的年轻人，属于“80后”。

然而事实上，锂电池的工作原理仍然没有逃脱电化学最经典的理论体系。

虽然最近好像出现了一些新技术，但总体来说，电化学的基本原理并没有改变。

这可能是电池技术进步不那么快的原因之一。

锂电池是从LICO2-C系统开始的——是的，我们的手机中仍然使用这种电池，但通过优化整体性能更好。

随后，经过努力，陆续推出了磷酸铁锂正极、锰酸锂正极、三元材料正极、钛酸锂负极等更具科研导向的材料（此处略），锂电池性能不断提升。

锂电池受到重视的一个关键原因是其工作电压较高（3.7V左右），与低压电池相比，其能量密度更高、使用量更少且分组简单。

性别。

（其他电池都是1~2V各种电压，累死了……）而且它有多种反应体系，有的反应速率快，有的能量密度高……反正好几条技术路线都可以搭配，各有各的优缺点（当然，每个人都有自己的问题...）锂电池近年来发展迅速，尤其是在纯电动汽车领域，自然是得益于其高能量密度，高于大多数其他类型的二次电池。

当然，我们对锂电池寄予厚望，尤其是在能量密度提升方面——追求电池寿命，三元材料或许是现阶段更好的出路。

在动力方面，锂电池可以通过材料的选择和优化以及结构设计来实现良好的性能。

但需要注意的是：一味追求快充并不可取。

参考：只说几分钟就能充满电而不谈其他性能的快充技术简直就是流氓——知乎专栏。

不过，目前锂电池也存在几个问题：能量密度提升速度落后于预期、成本下降速度落后于预期、安全性这方面我们也不满意。

一辆 Model X 刚刚被烧毁。

但话说回来——锂电池不好，其他电池的综合性能更差——所以还不如加大研发投入，更加理性地发展电动汽车产业。

C）我们来谈谈锂电池技术支持的几种车型，主要是插电式混合动力（PHEV）、增程型（EREV）和纯电动（EV）。

——插电式混合动力（PHEV） 插电式混合动力是一种带有电池并且可以给电池充电的车辆。

它可以是汽油和电力的混合动力。

与普通混合动力HEV相比，它有更多的电池，而且比纯电动EV更能烧油。

刚才自己搜索的时候惊呆了：虽然之前有很多公司研发插电式混合动力汽车，并且已经有很多原型车（比如搭载一堆铅酸的PRIUS+），但是世界上第一款量产的插电式混合动力是比亚迪2016年推出的F3DM（纯电续航里程60KM，总里程KM），而通用汽车著名的BOLT则在2017年开始量产。

看来中国人在这方面还是领先于世界的。

看待。

嗯……接下来的几年里，各种PHEV车型不断涌现，主要是三菱的PHEV欧蓝德、PHEV版的普锐斯（普通版多了一块电池……），当然还有比亚迪的秦和唐。

过去几年，插电式混合动力汽车的全球销量一直高于纯电动汽车。

截至年底，全球PHEV保有量已达80万辆。

不过，近年来纯电动电动汽车的增长势头非常强劲，很可能会超越它们。

至于未来的发展，我认为一是取决于电池技术的进步，二是取决于政策支持（北京不使用混合动力牌照，但上海使用，差别可见）——增程型（EREV）程控电动汽车也燃烧石油，但它们燃烧的燃料是用来驱动发电机给电池充电的，而不是用来直接驱动内燃机来驱动汽车。

所以，“增程”就意味着用“烧油”来给电池充电。

电动机补充电量。

增程式电动汽车一般电池容量较大，与PHEV（纯电动续航里程几十公里）区别不大。

相应地，他们还需要能够直接从电网为这些电池充电，因此这些可充电车辆EREV也是一种PHEV。

另外，需要补充的是，使用燃料电池提供增程电力的车辆实际上也可以算作增程式电动汽车。

EREV需要电池来支持足够的动力和续航里程，所以它的性能要求比较高，这一点和PHEV还是很相似的。

因此，目前只有锂电池技术相对更适合。

至于磷酸铁锂和三元，其实在这种情况下，能量密度要求并不是特别高，磷酸铁锂的劣势也不是很大，不像纯电动汽车要努力追求最高的续航。

增程式电动汽车主要有两款有影响力的车型：通用汽车的VOLT和宝马的I3。

VOLT概念车于2015年在北美国际车展上推出，并于2015年开始在美国销售，并于2015年进行了首次升级改装，燃油经济性非常好。

宝马的I3在中国更有名，更受欢迎（你在我们学校就可以看到）。

I3来自宝马的I计划（始于2006年），主要是打造全新的插电式混合动力产品线。

I3本来就是纯电动的（配60AH/90AH锂电池），续航KM左右。

不过可以通过增加增程发电机来增加续航里程，可以达到KM左右的续航。

当年11月，非增程版i3在全球纯电动销量中排名第三。

2016年7月，全球I3销量已经达到0，这是一个非常可观的数字。

顺便说一句，I3是宝马近年来为数不多的比较有个性的车型之一（我喜欢这辆车的设计，哈哈，纯属主观。

） - 纯电动（EV）EV不依赖于传统的内燃发动机依靠电池+电机来驱动汽车，因此这对汽车设计和能源供应提出了很高的挑战。

由于电池能量密度始终不够高，饱受续航里程焦虑的电动汽车将轻量化和高电池能量密度作为核心发展方向。

因此，锂电池在电动汽车领域接近称霸也就不足为奇了，三元电池最受欢迎也就不难理解了。

现代电动汽车的真正复兴始于20世纪90年代，当时美国加利福尼亚州制定了许多关于排放的政策。

其中最著名的目标之一是对零排放车辆的追求。

为了实现这一目标，在污染、石油等因素影响下，几大汽车公司开始研发纯电动汽车，主要包括：克莱斯勒TEVan、福特Ranger EV、通用EV1、S10 EV、本田EV Plus 、日产 Altra EV、丰田 RAV4 EV。

当然，现在大家再看这些模型都会感到困惑——最后都失败了，但也相应积累了经验。

另外，随着后来电网、电池、电控等技术的成熟，基于它们的研发，实用车型逐渐诞生。

的纯电动汽车。

例如，特斯拉的第一款电动汽车特斯拉Roadster于2008年问世（前面已经提到，这个名字也是为了呼应老前辈）。

这款车不能算太成功，但却为后来的MODELS的大放异彩铺平了道路。

关于MODELS以及NCA电池的使用，已经有很多相关介绍，这里不再赘述。

特斯拉汽车为何不采用以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池？另一个特别值得一提的是日产的聆风，它一直是全球最畅销的电动车型，今年12月累计销量达到20万辆。

这款车型一直使用LMO系统的锂电池，日产还为车主提供电池更换服务（需要花钱）。

此外，更换的电池也积极用作储能试点。

可以说，这是动力电池一个非常重要的发展方向——梯次利用和循环利用。

这几年，中国的纯电动汽车也迅速崛起。

三元与铁锂之争仍在持续，不少重要车型纷纷亮相，如EV、比亚迪E5/E6、腾势、吉利帝豪、江淮IEV等。

可以说，技术进步和政策进步共同带动了中国纯电动汽车产业的繁荣，但未来会发生什么？让我们等着看。

对于汽车电动化的未来，我认为很大程度上取决于核心技术——电池、电控等技术的发展速度。

如果技术上不能有质的突破，就很难支持纯电动汽车大规模替代燃油汽车。

就目前的技术水平来说，杂交是比较实用的。