关于特斯拉与比亚迪电动汽车的调查报告
随着石油资源的日益枯竭和环境的不断恶化,各国都开始大力推广电动汽车技术。其中美国在这一领域研究的最早也走得最远。以通用、福特等老牌汽车公司为代表的汽车公司对电动汽车做了长久的研究并取得了丰硕的成果。目前对于电动汽车的分类主要有三种种,分别是混合动力汽车(FCEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(PCEV)。目前传统的汽车厂商均把混合动力汽车作为主要研究对象。相对于纯电动汽车,该种汽车技术挑战小,更易于普及也是我国新能源汽车发展的主要方向。笔者认为该种电动汽车可以看成是燃油汽车向纯电动汽车的过渡产品,随着传统能源的储量日益减少和电动汽车的不断发展,纯电动车必将来临。
成立于2003年的特斯拉汽车公司正是专注于纯电动汽车的研究,该公司在创立之初就将自己定位为高新技术企业而非传统的汽车制造企业。该公司虽然成立年限不长,但却为汽车制造行业带来了翻天覆地的变化。目前特斯拉前后推出了3个系列的纯电动汽车车型分别为Tesla roadster电动敞篷跑车、Tesla Model S电动轿车、Tesla Model X电动SUV。其中roadster为特斯拉开发出的第一代电动汽车是全球首款量产版电动敞篷跑车。该车价格不菲,在美国最低售价为109000美元,从一开始就将消费体定位为高端客户。Roadster 是第一辆使用锂电池技术每次充电能够行驶320公里以上的电动车;0至60英里(约为0至97公里)加速时间仅为3.7秒;每公里耗电量为0.135度(千瓦时),效率高达92%。Model S是一款由Tesla汽车公司制造的全尺寸高性能电动轿车。Model S的电池规格分为三种,其中采用最高电
池规格的一次充电可行驶480公里。车内中控台上的液晶显示屏尺寸为17英寸,这一显示屏集成了车辆行驶模式调节(舒适、正常、运动)、车辆灯光、车辆用电状况、以及导航、音乐、电话等功能于一体,并可实现分屏显示。充电方式上,该车可以选择传统插座充电和充电站充电两种方式。此外,它还支持太阳能充电,对于容量为85千瓦时的电池,仅需一小时就可将电量充满。最新款的Model X是全尺寸纯电动SUV车型。特斯拉发展策略为在企业刚起步时推出豪华价格昂贵、空间小的Roadster跑车,然后是豪华、价格高档、全尺寸的轿车Model S,接下来是豪华、价格相对亲民、空间更大的全尺寸SUV Model X。
毫无疑问,电动汽车的核心技术正是电池技术。足够的电池容量、持久的续航时间、快速的充电技术,这些都是电动汽车能否普及的关键。特斯拉的成功的关键即在该领域绝对领先的技术。相对于目前很多电动车和混动车的磷酸铁锂电池,特斯拉采用的18650钴酸锂电池技术较为成熟,功率高、能量密度大、且一致性较高。问题是安全系数较低,热特性和电特性较差,成本也相对较高。而要驱动一辆汽车,无疑需要相当数量的18650电池,在特斯拉Model S上,这个数字达到了惊人的8000节。面对8000节18650电池,他们借鉴了网络控制领域用程序控制成百上千台服务器的模式,引入了分层管理的方法控制这些“活跃的圆柱体”。具体说来,特斯拉将小电池组成电池片、电池片再组成电池砖、电池砖又组成电池包的形式组合这些数量惊人的电池。仅仅有分级还不够,每个层级都要全面监控,特斯拉在每个电池片、电池砖和电池组中设计了监控单元和保险,电流过大或电池过热时立刻断开输出。雷克萨斯ux300e
对于充电,以Model S为例特斯拉电劢汽车总共有三种充电方式:移劢充电包、高能充电桩和超级充电桩。所谓的移动充电包就是一条充电线,只要你带着这根线,任何有普通电源插口的地斱都可以充电,非常斱便,只是这种充电方式的速度是最慢的。美国本土电压是110V,充电速度每小时不到10英里(约16公里),一晚上的时间我们就按最少8个小时计
算,也至少能充80英里(约128公里)左右。如果用户有固定车位,那么可以选择安装特斯拉的高能充电桩,它在单充电模式下最大输出为240V/40A,充电速度比普通家用接口速度更快,每小时可充电29英里(约为46公里)。在双充电模式下可以输出240V/80A,每小时可充电58英里(约为93公里)。基本上一个晚上就能将汽车充满。第三种是最受用户喜欢的充电斱式-超级充电桩,因为这里的充电效率最高,一辆车从0到充满电最多只需要75分钟,一般情况下用户只需要充电半小时左右,所充的电能就足够用户在市区里用一整天。超级充电桩输出电压为380V,电流接近200A,每小时可以充点220英里(约350公里)。特斯拉充电桩代表世界上最发达的充电技术。这些充电站位于餐馆、商场,总之所有可能的(高档)公共停车场所。除了传统的充电站,特斯拉还尝试开发太阳能充电站和采用换电技术作为电动汽车能源补充网络的必要补充。电动汽车普及的另一个关键即配套充电站网络的建设。随着特斯拉电动汽车技术不断成熟,这些充电站将遍布美国乃至世界的各个角落。
电动汽车的驱动需要高性能的电动机驱动技术。特斯拉公司使用的电机是三相感应电动机。该种电机有三大优势:一、能忍受大幅度的工作温度变化;二、感应电动机的输出扭矩可以在大范围内调整,和悦
中华骏捷fsv因此无需安装第二套乃至第三套传动机构。特斯拉设计的电机转速能达到6000转/分钟并且能产生最高为400牛顿米的扭矩,能在加速或爬坡时强制提高输出扭矩(虽然时间很短);三、体积小、重量轻。一方面,由于对温度忍受范围大,特斯拉的电动机不需要像其他电动车那样安装散热器,冷却风扇、水泵及相关的管路等。另一方面,无需安装多余的传动机构。因此其电机体积和重量大大缩小。特斯拉电机体积类似西瓜,重量不过52公斤。
与传统的燃油汽车相比,我国在电动汽车领域的技术与发达国家的差距并不明显。众所周知,传统发动机和变速箱研发模块对中国汽车行业而言是一个瓶颈,中国汽车企业要想在这方面有所突破基本上比较艰难,代价也很昂贵。而对于电动汽车来说,动力电池才是电动汽车的核心部分。作为全球最大的电池制造商,比亚迪拥有在电池研发领域的丰富经验。这意味着比亚迪汽车在电动汽车技术上的创新,有可能可以绕过国外汽车巨头在传统燃油汽车领域的技术壁垒,将国外汽车巨头挟数十年技术优势形成的壁垒化于无形。
事实上,比亚迪的电动汽车技术在我国乃至世界确处于领先水平。以研发生产电池起家的比亚迪在电池技术领域处于国际领先水平。由其研制出的铁电池不仅能够提供强大的放电能力,而且经过了针刺、火烧等极端环境试验,在高安全、低成本、长寿命、绿环保、复杂工艺等5个指标上都取得了突破,是世界新能源汽车电池领域的最高技术。
目前,比亚迪同样推出了三个系列的纯电动车,分别为E6电动轿车、F3DM双模电动汽车、K9电动大巴。与特斯拉主要定位于高端市场不同,比亚迪将受众定位为价格敏感者。于是,在纯电动汽车成本下不来的情况下,先从公共用车入手,预期形成示范效应和充电设施配套后,再推广到私家车市场。以E6轿车为例,该车在推出之初便以出租车的形式来形成示范效应。目前,E6市场价为36万左右,算上国家和深圳市政府各自6万的补助,大约24万可入手。尽管相对同级别的燃油汽车已价格不菲,但是同特斯拉电动汽车的高昂售价比起来,仍是相对亲民的价格。搭载铁电池的E6节能、经济、实惠,百公里能耗为21度电以内。续驶里程超过300Km,是目前世界上续驶里程最长的纯电动轿车。充电快速,慢充只需220V民用电源,10分钟左右便可充满电池50%。动力强劲,百公里加速时间在10秒,最高车速可达160Km/h以上。而F3DM双模电动汽车有两种行驶模式可供切换,分别为纯电动模式和混合动力模式。实际上,F3DM双模电动汽车实质上更接近传统的混合动力汽车,只是电池容量加大到了一般混合动力车的四倍左右。三款车中,K9电动大巴无疑使最能体现比亚迪电动汽车发展路线的产品。K9是比亚迪全力打造的第一款新能源、新动力、新概念的纯电动客车产品,整车搭载比亚迪自主研发的全球领先的铁电池和轮边驱动总成及控制系统。遵循以人为本的设计理念,真正的全通道超低地板加上三乘客门结构,配以宽敞、舒适、
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现代、极具人性化的车内装饰,乘用功能十分卓越。车顶安装太阳能电池板,在行驶过程中可提供辅助续航动力,充分体现“绿、环保、科技”的主题。城市工况下K9续驶里程达到250公里。中充6个小时充满,快充3小时充满,方便快捷。
与特斯拉采用交流异步电机不同,比亚迪电动汽车均采用永磁同步电机,该种电机在效率以及功率密度方面得到了不小提升,提速性能比异步电动机更快,且结构简单,维护起来相对容易。但其在技术储备、应用领域尚未至成熟,况且永磁体所包含的稀土材料造价较高一直是永磁同步电动机的顽疾。比亚迪做出这样的选择,一方面节省了驱动装置对于动力需求所要做出的调整,另一方面却也给成本控制带来了难度。而如何将磁体以更低的稀土材料发挥原有效能,或许还需要比亚迪继续思考。
除了以上的不同点外,特斯拉和比亚迪的汽车生产制造理念也大为不同。特斯拉共有14家供应商,分别来自于日本、美国、法国、瑞士、瑞典等国,其中包括横滨轮胎、松下电器、瞻博网络、直觉软件、博格华纳、位的锂电池生产商,达索系统公司拥有世界一流的3D设计软件,另外瞻伟世通等厂家,这些供应商涵盖了包括轮胎、锂电池、软件开发和汽车变速器供应等多项领域。特斯拉用IT的理念造车,以硅谷的想像力、集众家之技术链打造时尚电动跑车,成为汽车业的苹果。特斯拉在展现先进的造车理念的背后,体现的是其强大的技术集成、整合能力从其电池、电机的选择来看,特斯拉有意在将现有的、较为成熟的技术精密化,减少基础产品技术的创新成本,将零部件之间的集成潜力发挥到最大。相比之下,比亚迪则更为注重“全产业链”。依托于产业链的垂直整合,比亚迪包揽了大部分零部件的自主生产,此外,双擎双模的核心技术及控制单元也来自于自主研发。相比于特斯拉在整合能力上的创新和极致追求,比亚迪选择了从新兴技术角度寻突破口,这更加靠近创新的基础,但同时也对企业技术实力的储备提出了很大挑战。
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电动汽车是21世纪最有发展前景的产业之一。随着传统能源日益紧张和科技的不断进步,发展并普及纯电动汽车是大势所趋。抓住这一机遇掌握领先的电动汽车技术是实现我国汽车行业大翻身的绝佳机会。通过调查并对比介绍美国特斯拉电动汽车和中国的比亚迪电动汽车,可以认识电动汽车的最新技术动态并了解国外和国内的电动汽车发展水平和差距所在,为日后深入研究电动汽车技术做了铺垫。
新车网电池技术。电动机,充电技术与配套设施我国但是独特优势。未来关键。