特斯拉电动车进入中国，电池容量突破技术极限

近日，美国特斯拉电动车进入中国市场的消息屡屡登上媒体头条。

那么，特斯拉有何特别之处呢？是否符合汽车发展的趋势？它的安全系数是多少？作为曾涉足美国三大汽车公司（福特、通用、克莱斯勒）的工程师，笔者也想分享一下他对特斯拉的看法。

在讨论特斯拉之前，我们先简单介绍一下电动汽车相关的背景知识。

本文所说的电动汽车仅指自带驱动电源的纯电动汽车，不包括混合动力汽车和外部电源的车辆（如有轨电车）。

如果拿行走来比喻，发动机和电池就相当于输出能量的心脏，而中间的传动系统就相当于传递能量的骨骼和肌肉，最终驱动双脚——轮子前进。

如上图所示，电动汽车和汽油汽车都有“心、骨、筋、足”，但能量传输途径不同。

电动汽车不产生废气。

电动汽车有很多优点：首先是节能。

众所周知，传统汽车的能源来源是石油。

相对于其他主要能源形式，石油储量较小且不可再生。

尽管近几十年来，专家和专家围绕“剩余石油还够开采多少年”的问题展开了多次争论，但原油储量不断减少、产量达到顶峰已是不争的事实。

它的顶峰。

相信面对油价上涨，车主们肯定会认同这一点。

同时，由于石油主产区（中东、俄罗斯、中亚国家）与石油主要消费区（美国、西欧、东亚）的不一致，各相关国家纷纷几十年来，两国一直围绕石油控制权展开激烈的政治和政治争端。

经济甚至军事游戏。

这个问题对于我们国家来说也是至关重要的。

2009年，中国超越美国，成为世界第一大石油进口国，石油对外依存度接近60%。

因此，发展电动汽车、减少石油对外国的依赖对于中国的经济安全和地缘政治安全具有重要意义。

电动汽车使用二次能源——电力。

电能的来源非常广泛。

除了储量比石油丰富得多的煤炭外，还有潜力巨大的可再生水能、风能、太阳能、核能。

因此，电动汽车如果能够广泛普及，不仅会给人们的生活方式带来重大改变，还将改变全球地缘政治格局。

电动汽车的第二个优点是有助于对抗雾霾。

汽车尾气是城市雾霾的重要来源。

目前，各国对汽车尾气排放的标准越来越严格。

电动汽车运行时不排放废气，在城市空气污染治理方面优势明显。

从污染总量来看，虽然燃煤发电也会造成污染物，但大型发电厂的能源利用效率高于分散的内燃机汽车。

对电厂废气进行集中处理也可以减少废气排放量。

减少。

第三点是传动和控制的优势，这涉及到电动车传动的一些特点。

例如，汽油发动机在数千摄氏度和数十个大气压的恶劣工况下运行，需要精密的制造技术、控制技术以及复杂的润滑系统和散热系统（散热系统还不断地排出宝贵的汽油的热量）燃烧白白排放到大气中）。

发动机需要定期维护和换油。

而且，发动机需要通过复杂的变速箱、传动轴和减速器将能量传递给车轮。

大多数传动过程都是通过金属齿轮和轴承进行“硬连接”。

所有部件都需要复杂的制造工艺，并且很容易损坏（想想各大汽车制造商因自动变速箱问题而发出的召回次数有多少）……所有这些麻烦在这里都不是电动汽车的问题。

电动汽车的电池和电机会产生热量，但比内燃机的散热要容易处理得多。

电动汽车的能量传输不需要复杂且脆弱的“硬连接”，“软”电线就可以了。

由于电气系统的控制技术相对更加成熟，电动汽车的控制相对容易。

例如，很多人都知道电动汽车比汽油汽车加速更快。

这是因为使用电动机比使用内燃机更容易调节功率。

再比如，电动汽车更容易在每个车轮上安装单独的电机来单独控制每个车轮的速度。

这样，汽车的转向性能就会得到很大的提高。

由于传动问题，这在传统汽油车上几乎不可能实现。

再比如，传统的汽油车还需要安装发电-电池系统，为车上的各种电子控制系统和车内娱乐系统提供动力。

电动汽车可以合二为一，大大降低成本。

前面我们讲了这么多电动汽车的优点，那么它们有没有缺点或者隐忧呢？应该说这个问题非常大、非常大。

目前电动汽车的所有问题都可以归咎于电池。

首先，由于技术限制，目前的电池容量有限。

也就是说，在一定的重量/体积/成本下，目前的车载电池所能储存的电能有限，这与电动汽车的续驶里程直接相关。

根据美国环保署（EPA）的测试数据，美国特斯拉公司“model S”车型一次充满电后的行驶里程为公里；日本日产公司的“聆风”车型续航里程为公里；德国宝马公司的“Kilometers for Active E”车型。

可以看出，除了特斯拉之外，其他电动汽车的续航里程都比较有限。

不过特斯拉在这方面花了很多钱。

其次，现在的电池主要是锂电池目前，锂电池的生产、使用和回收（包括锂矿开采）对环境的影响存在很大争议，同时，锂矿在改用电动汽车后，在全球范围内分布极不均匀。

会受到锂生产国的限制也是很多国家关心的问题。

电池组的8年质保有点悬，前面提到，电池容量是电动汽车的核心问题。

可惜的是，备受大家关注的特斯拉电动车在电池方面并不突出。

与多家同行（如比亚迪）自行研发生产或合资企业共同生产的电池相比，每辆特斯拉都使用了数千块从日本松下采购的0型锂离子电池。

要知道，0电池组最常用于笔记本电脑，而笔记本电脑电池通常只能使用三四年，但特斯拉为Model S电池组提供了长达8年的质量保修。

抛开电池等核心部件受制于供应商的问题，即使特斯拉的电池管理技术非常出色，笔者也担心特斯拉的承诺有点不切实际，可能会在未来背上沉重的包袱。

在电池管理技术和控制技术方面，电池管理系统（BMS）的主要任务是提高电池利用率、防止电池过充过放、延长电池寿命、监控电池状态。

此外，电池管理系统还监控电池系统的温度，控制散热系统，防止过热。

上表是笔者整理的市场上主流电动汽车的电池容量、续航里程以及平均每公里功耗。

从每公里耗电量，我们可以大致看出厂家的电池管理和控制技术水平：与其他主流车型相比，特斯拉并没有明显的优势。

另外值得一提的是，虽然比亚迪在控制技术方面与德国、美国、日本的大企业存在一定差距，但比亚迪强大的电池技术弥补了其短板。

在中低端电动汽车市场，范围更大。

有优势的比亚迪就会有很强的竞争力。

另外，特斯拉的汽车在安全问题上一直存在争议。

在发生多起撞车事故后，美国交通部公路交通安全管理局对特斯拉的 Model S 进行了安全调查。

据《纽约时报》报道，在特斯拉表示，美国公路交通安全管理局结束了对 Model S 的安全调查。

将为电池增加一层额外的保护。

自动驾驶将成为主流。

作为工程师在汽车行业的代表，笔者认为，在可预见的未来，汽车行业将主要在两个方面取得进展。

一是权力的方向。

制造商将不断改进汽油发动机，以满足政府对燃油经济性和废气排放日益严格的要求；同时继续投资混合动力和电动汽车（包括锂电池和燃料电池）的研发。

虽然未来的大趋势是电动化，但由于电池性能提升缓慢且不确定，未来电动汽车能否成为主流尚不清楚。

除了动力的“心、筋、骨”方面的改进之外，汽车行业未来发展的另一大方向就是对汽车的“神经系统”进行升级。

目前已实施的包括在汽车上安装“眼睛”——摄像头和“耳朵”——雷达。

未来的主要工作是逐步增强汽车“大脑”的功能，使其能够逐渐识别“看到”、“听到”的事物，学会自行安全“行走”。

从已经开始大规模推广的主动安全（防撞、自动泊车）的“卖点”，逐步过渡到自动巡航，最终达到自动/无人驾驶。

这些性能的实现主要依赖于软件的改进，而不像电池和汽油机的改进受到材料科学和热力学等“硬”条件的限制。

从主动安全到无人驾驶，已经有了比较清晰的路线图。

我个人认为，自动驾驶将在10到20年内成为主流。