最近幾年,電動(dòng)車在路上的能見度是越來越高了,它們?cè)谄嚺c運(yùn)輸行業(yè)的話語權(quán)也越來越多,不過想真正搶走傳統(tǒng)燃油車(ICEV)的寶座,恐怕還要再潛心練練內(nèi)功。反觀傳統(tǒng)燃油車,雖然已經(jīng)如芒在背,但統(tǒng)治一個(gè)多世紀(jì)的它們肯定還得有一二十年的好時(shí)光。
下面,本文將分兩部分講講未來汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新觀點(diǎn)。
第一部分主要介紹這兩大技術(shù)路線的差異以及在背后為它們提供支持的基礎(chǔ)設(shè)施。
第二部分則會(huì)分析電動(dòng)車為何以及如何會(huì)笑到最后。
注:本文翻譯自 EE times,新智駕在不改原意的基礎(chǔ)上進(jìn)行翻譯和編輯。其引用的數(shù)據(jù)僅針對(duì)純電動(dòng)汽車(BEV),插電混動(dòng)(PHEV)或燃料電池車不在討論范圍之內(nèi)。
原文鏈接為:https://www.eetimes.com/battery-evs-not-if-but-when-and-how-fast-part-2/
Part I
兩大技術(shù)路線核心差異在哪?
純電動(dòng)汽車和燃油車核心技術(shù)上最大的不同有兩點(diǎn),一是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),二是燃料來源。
純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)簡(jiǎn)單,但燃料來源卻非常復(fù)雜,即成百上千個(gè)由芯片控制的電池單元。燃油車 正相反,其燃料只需存儲(chǔ)在油箱中,需要時(shí)靠油泵和噴油嘴輸入發(fā)動(dòng)機(jī)即可。不過,作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)卻極端復(fù)雜,其內(nèi)部的曲軸需要不停旋轉(zhuǎn)做工才能產(chǎn)生動(dòng)力。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)近乎于藝術(shù)品。不過,燃油車已經(jīng)相當(dāng)成熟,其技術(shù)提升空間非常小,投入產(chǎn)出效費(fèi)比越來越低。
相比之下,純電動(dòng)汽車用到的電機(jī)在復(fù)雜程度、量產(chǎn)成本、移動(dòng)部件和零部件總數(shù)上都低得多??上?,電池技術(shù)拖了后腿,除了充電速度慢,電池成本也居高不下。好在,電池技術(shù)正快速發(fā)展,電池售價(jià)一直處在下行通道。
從 2010 年到 2016 年,1 KWh 電池成本從 1000 美元降到了 275 美元,每年降幅接近兩成。到了 2019 年,電池組級(jí)別的 1 KWh 電池成本已經(jīng)降到了 156 美元。電池成本依然在持續(xù)下降,不過速度好像有所降低。
為了在能量存儲(chǔ)、成本、材料、安全和充電速度等指標(biāo)上有所突破,今年年來投在電池技術(shù)上的錢也越來越多。
在電動(dòng)車之前,移動(dòng)設(shè)備一直是電池技術(shù)的推動(dòng)者,隨后是電動(dòng)車,同時(shí)也是當(dāng)下電池行業(yè)最大的金主。
未來,電池需求的第三極——電力存儲(chǔ)行業(yè)也將迅速崛起,它們會(huì)“吸走”太陽能或風(fēng)能產(chǎn)生的電力,在電網(wǎng)負(fù)荷增大時(shí)助其一臂之力(特斯拉的太陽能屋頂配合儲(chǔ)能設(shè)施更是能讓家庭實(shí)現(xiàn)電能上的自給自足)。
顯然,大家都相信,投在電池上的錢不會(huì)白白浪費(fèi),不久的將來純電動(dòng)汽車就能獲得價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力,最終變得比燃油車還便宜。
對(duì)車主來說,現(xiàn)在的燃油車除了價(jià)格優(yōu)勢(shì),補(bǔ)充能源的便捷程度上也技高一籌(加油時(shí)間與加油密度)。
當(dāng)然,如果你家里有充電設(shè)施,純電動(dòng)汽車的使用成本優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來了。
不過,公共充電網(wǎng)絡(luò)一天不成,純電動(dòng)汽車就不可能將燃油車從王座上拉下來。
燃油成本上,各國有所不同(歐洲的油比美國貴 4-6 倍),但都要看 OEPC 的“臉色”,因此今年油價(jià)低并不代表明年繼續(xù)低。
相比之下,電價(jià)就穩(wěn)定得多,而且單位里程成本比燃油低上不少(在美國只有其成本的 5-7 成)。
不過,如果未來純電動(dòng)汽車大行其道,政府可能也會(huì)針對(duì)它們?cè)O(shè)立新的稅收項(xiàng)目(養(yǎng)路用),比如按照行駛里程付費(fèi),從而推高純電動(dòng)汽車的使用成本。
過去 20 年里,整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)都在環(huán)保政策的逼迫下走上了節(jié)能減排之路,不過燃油車的污染依然讓人無法忽視。畢竟你在路上每燒掉 1 加侖汽油,就要排放 19.6 磅的二氧化碳。如果是卡車,燃燒柴油排放的二氧化碳就更多了(22.4 磅)。
今年疫情帶來的居家令更是讓我們認(rèn)識(shí)到,燃油車確實(shí)是主要污染源之一。毫無疑問,未來排放政策會(huì)繼續(xù)收緊,用法規(guī)與補(bǔ)貼推動(dòng)用戶轉(zhuǎn)向純電動(dòng)汽車。
優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)
在排放上純電動(dòng)汽車有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。不過,電能生產(chǎn)過程中其實(shí)也會(huì)產(chǎn)生排放。
當(dāng)然,這取決于電腦生產(chǎn)的方式,水電、風(fēng)電和太陽能就非常環(huán)保,而火電則差點(diǎn)意思。挪威可稱得上世界的榜樣,因?yàn)樗娬嫉搅似潆娔艿木懦伞?/p>
在環(huán)保問題上,循環(huán)再利用也是另一個(gè)重要因素。眼下,燃油車就比純電動(dòng)汽車做的要好,因?yàn)殡姵匮h(huán)利用有點(diǎn)難度,而且成本頗高。
因此,廠商需要更棒的計(jì)劃與解決方案來處理這一問題。
過去幾十年里,由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工廠建設(shè)、營銷與銷售渠道需要海量資金投入,初入汽車行業(yè)的新兵幾乎沒有能成功站穩(wěn)腳跟的。不過,最困難的其實(shí)還是找到真正懂得設(shè)計(jì)與制造內(nèi)燃機(jī)的人才。
純電動(dòng)汽車市場(chǎng)的崛起則為新造車公司們打開了一扇大門,因?yàn)槠潋?qū)動(dòng)系統(tǒng)造起來可不需要那么深的技術(shù)積淀。
不過,近些年來傳統(tǒng) OEM 商開始大舉進(jìn)軍純電動(dòng)汽車市場(chǎng),留給新造車公司們的窗口正在快速關(guān)閉。
總結(jié)來說,燃油車車型的銷售已經(jīng)過了頂峰,其銷量正逐步下滑。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,純電動(dòng)汽車才是未來的贏家。推動(dòng)這一趨勢(shì)的因素很多,不過價(jià)格才是真正的決定因素。
純電動(dòng)汽車與燃油車的戰(zhàn)爭(zhēng)其實(shí)并不新鮮,在汽車產(chǎn)業(yè)形成初期純電動(dòng)汽車甚至還曾領(lǐng)先過一個(gè)身位。
不過,由于發(fā)展速度更快,燃油車又再次反超并徹底甩開了純電動(dòng)汽車。過去十年里,借助移動(dòng)設(shè)備崛起的浪潮,電池技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,純電動(dòng)汽車也再一次有機(jī)會(huì)與燃油車回到了跑道上。
這次,純電動(dòng)汽車明顯勝算更大,但恐怕這場(chǎng)比賽要持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間,而且少不了你死我活的纏斗。
Part II
100 美元的轉(zhuǎn)折點(diǎn)
未來五年內(nèi),純電動(dòng)汽車將迎來重大轉(zhuǎn)折點(diǎn),由于價(jià)格下滑其競(jìng)爭(zhēng)力將陡然提升。配合更低的使用成本,純電動(dòng)汽車對(duì)用戶的吸引力將快速放大。同時(shí),充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也會(huì)逐步鋪開。
2010 年到 2019 年,電池成本其實(shí)已經(jīng)下降了 87%,未來 10 年內(nèi)其價(jià)格還會(huì)繼續(xù)走低,預(yù)計(jì)到 2025 年 1KWh 的電池成本將降到 100 美元,而當(dāng)這個(gè)節(jié)點(diǎn)到來后,純電動(dòng)汽車的售價(jià)就能與燃油車站在同一起跑線了。
除了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的提升,純電動(dòng)汽車也必須豐富產(chǎn)品線,集齊不同尺寸、不同用途的車型來滿足挑剔的消費(fèi)者。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,2025 年左右純電動(dòng)汽車市場(chǎng)就會(huì)下餃子般上市各種新車型,大多數(shù)巨頭旗下將擁有 10-20 款電動(dòng)車型,覆蓋大部分用戶的需求。
更低的使用成本
除了第一部分說到的更低的能源成本,純電動(dòng)汽車在維護(hù)保養(yǎng)上也更省錢,因?yàn)樗鼈冇玫降囊苿?dòng)部件更少,全車需要的潤(rùn)滑液體也少。
與燃油車相比,純電動(dòng)汽車保養(yǎng)成本能砍掉五成。未來,電動(dòng)車的生命周期也會(huì)更長(zhǎng),因?yàn)樘厮估屯ㄓ枚荚诟惆偃f英里電池了。
當(dāng)下,純電動(dòng)汽車最大的槽點(diǎn)其實(shí)是其緩慢的充電速度,不過可以通過快充系統(tǒng)以及未來新的電池技術(shù)來縮短。當(dāng)然,想像燃油車一樣在 3-5 分鐘內(nèi)完成補(bǔ)能恐怕不太現(xiàn)實(shí)。
家充倒是個(gè)好選擇,不過你得先有個(gè)車庫或車位,這個(gè)額外成本可不低。因此,充電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)相當(dāng)重要,而且充電站的選址也需要大智慧(寫字樓、購物中心、餐館和娛樂場(chǎng)所外就是絕佳選址)。
除了新建充電站,現(xiàn)存的加油站也可以積極轉(zhuǎn)型。由于充電時(shí)間較長(zhǎng),在充電樁附近的商店應(yīng)該也會(huì)拿到更高的收益。
能助純電動(dòng)汽車一臂之力的黑科技
純電動(dòng)汽車充電速度慢的問題并非無解,市場(chǎng)上已經(jīng)有多項(xiàng)黑科技處在萌芽狀態(tài)了,無線充電就是其中之一,但離大規(guī)模部署還有點(diǎn)遠(yuǎn)。大多數(shù)無線充電技術(shù)效率其實(shí)更高,因?yàn)槠洚a(chǎn)生的熱量更低。不過,無線充電的設(shè)施部署起來就麻煩多了。同時(shí),純電動(dòng)汽車行業(yè)的進(jìn)行一番改裝才能實(shí)現(xiàn)無線充電。
第二項(xiàng)迷人的黑科技就是能釋放快充潛力的超級(jí)電容。淺顯來說,這項(xiàng)技術(shù)其實(shí)跟緩存類似,是提升電腦性能的利器。投入使用后,超級(jí)電容能變身純電動(dòng)汽車電池與充電網(wǎng)絡(luò)之間的“緩存電池”,(或者是充電網(wǎng)絡(luò)與儲(chǔ)電網(wǎng)絡(luò)之間)。
當(dāng)然,超級(jí)電容有提升純電動(dòng)汽車充電速度的潛力,但其落地時(shí)間與用例現(xiàn)在還存在大量不確定性。
對(duì)車輛的日常使用來說,充電頻率也是個(gè)相當(dāng)重要的點(diǎn),影響它的不外乎行駛里程和車輛續(xù)航。IHS Markit 就對(duì)全球銷售的電動(dòng)車型動(dòng)力系統(tǒng)說明書進(jìn)行了深入研究,它們發(fā)現(xiàn)純電動(dòng)汽車電池的平均容量在 2019 年時(shí)是 52 KWh,但到 2030 年會(huì)增長(zhǎng)到 70 KWh。市場(chǎng)上現(xiàn)有純電動(dòng)汽車大多續(xù)航在 250 英里左右,但一些型號(hào)已經(jīng)可以跑到 400 英里。未來,純電動(dòng)汽車的續(xù)航能力還會(huì)有顯著提升。
從 2019 年的數(shù)據(jù)來看,美國單車年均行駛里程約為 13500 英里。如果我們假設(shè)純電動(dòng)汽車的續(xù)航為 300 英里,每 250 英里充一次電,那么其充電頻率約為每周一次(54 次,全年 52 周)。不過,續(xù)航焦慮肯定會(huì)讓用戶選擇更頻繁的充電,那些有家充的用戶恐怕更是沒事就會(huì)給自己的純電動(dòng)汽車插上插頭。
由于動(dòng)力輸出更加直接(零延時(shí)的瞬時(shí)扭矩),純電動(dòng)汽車的加速性能相當(dāng)強(qiáng)大,這是同級(jí)別燃油車所無法比擬的。此外,遍布底盤的電池也讓車輛重心更低,因此在操控上也優(yōu)勢(shì)明顯。
除了愈加嚴(yán)格的排放法規(guī),各國政府真金白銀的補(bǔ)貼也能為 純電動(dòng)汽車的普及助上一臂之力。隨著電動(dòng)車價(jià)格逐步走低,補(bǔ)貼的重要性正在慢慢降低,不過這部分真金白銀在 2025 年前依然會(huì)左右消費(fèi)者的選擇。
總結(jié)
高科技行業(yè)有句老話,“過時(shí)的技術(shù)死得最快”,這句話可能也適用于燃油車。
當(dāng)然,燃油車還算不上過時(shí),未來幾十年里依然會(huì)發(fā)光發(fā)熱(IHS Markit 預(yù)計(jì)純電動(dòng)汽車+PHEV 到 2030 年市占率也不過 21%)。不過,與 10 年或 20 年前相比,燃油車想向前一步要困難得多,而且相當(dāng)燒錢。
相比之下,純電動(dòng)汽車進(jìn)步就快多了,它已經(jīng)隱隱有了統(tǒng)治乘用車市場(chǎng)的王者之氣。至于最大的問題嘛,就是純電動(dòng)汽車到底多久能完成橫掃六合的偉業(yè)了。
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