第二章：现代汽车电气化

随着20世纪70年代的石油禁运开始使公司再次寻找更省油的选择，大多数主要汽车制造商开始试验各种类型的电气化，涡轮机和各种不同的燃料类型。在20世纪80年代，主要汽车制造商继续对汽车电气化进行研究，但在这两个时期都没有产品推向市场。

直到进入20世纪90年代，各大汽车制造商在混合动力和电动汽车解决方案上的工作才开始取得成果。在取得这些进步的同时，第一批商用锂离子电池于1991年进入市场，并且紧随其后的是20世纪90年代中期推出的现代镍氢（NiMh）。随着个人电子产品的迅速普及，这些高能量密度电池成为从便携式电子产品到混合动力和电动汽车等许多不同应用的首选储能解决方案。

2000年，加州通过了零排放汽车（ZEV）法令，这是美国电动汽车新努力的最大推动力之一。这是美国第一批要求制造商提供不排放任何排放物的车辆的立法之一；从本质上讲，这项立法强制要求引入电动和燃料电池汽车。这实际上是1990年通过的早期ZEV立法的演变，作为加州低排放车辆（LEV）计划的一部分，该计划旨在开始遏制加州日益严重的空气污染。

也许，第一款真正用于生产的电动汽车是通用汽车（GeneralMotors）的EV1。它旨在成为一个完全为电气化而设计的优化车辆平台。这款车最早的版本使用的是铅酸（PbA）电池，但后来的车辆改用了Ovonic电池公司生产的镍氢（NiMH）电池，这种电池在提供相同数量的能量存储容量的同时，将电池的尺寸缩小了约50%。虽然在1996年至1999年的生产运行中只生产了1117辆车，但这款车成为后来许多电动汽车的基础，并在爱好者和早期采用者中形成了狂热的追随者。

继EV1之后，通用汽车开发了一款“并联混合动力卡车”（PHT），然后与克莱斯勒、戴姆勒和宝马合作开发了两模式混合动力系统。两模式是一款强大的混合动力汽车，在后座下方集成了一个300v的镍氢电池。在开发两模式的同时，GM还开发了一种“皮带-交流发电机-起动器”（BAS）型轻度混合动力系统。GM首次引入的BAS系统是由Cobasys开发的带有镍氢电池的36伏系统（Cobasys，2006年）；然而，第二代（现在被称为e-Assist）将系统的电压提高到115V，并改为由日立汽车能源有限公司设计的0.5千瓦时锂离子风冷电池（DlegsHybridCars,2011）。所有这些都是GMVoltec技术发展的前身，该技术首次亮相雪佛兰伏特。伏特是一款“串联混合动力车”，它结合了一个小型内燃机和一个355伏的锂离子电池（由LG化学和GM设计的电池组）和两个电动机。

在同一时期，丰田开始研究一种混合动力车系统。与GMEV1的努力类似，丰田从头开始设计了一款混合动力汽车。他们开发的丰田混合动力系统（THS）为当今市场上最畅销的混合动力汽车丰田普锐斯奠定了基础。丰田的混合动力系统采用风冷288vNiMh电池，其能量约为1.7千瓦时，作为THS储能部分的基础。普锐斯之所以能获得市场的认可，部分原因在于其独特的外观和空气动力学设计，它成为了人们试图表达环境或政治立场的“形象”车，并很快成为高燃油经济性混合动力系统的标准。在市场上取得了10多年的成功之后，丰田扩大了THS的产品线，在雷克萨斯品牌中推出了THS，通过增加小型城市车普锐斯C、略大的掀式车普锐斯V和插电式混合动力车（PHEV），使普锐斯成为一个独立的品牌。丰田还开发了一款全电动RAV4SUV，在1997年至2003年期间出租，后来与特斯拉合作开发了第二代电动RAV4。第二代RAV4电动汽车电池基于特斯拉Model-S电池组，为386v锂离子电池，车载总能量约为52千瓦时。

本田随后推出了本田Insight，这是一款基于其集成电机辅助（IMA）技术的混合动力汽车，实际上早于丰田普锐斯，是美国市场上第一款生产的混合动力汽车。与其他原始设备制造商一样，Insight也是一种全新的设计，主要侧重于低重量和空气动力学，但它有一个致命的缺陷——它被设计为“双座”。虽然有许多爱好者和早期采用者，但双座配置限制了市场潜力，最终在1999年至2006年结束生产运行期间，全球销量低于18,000辆。关于Insight的最后一点需要说明的是，截至2014年撰写本文时，Insight仍然是美国环境保护局（EnvironmentalProtectionAgency）认证的燃油经济性最高的汽油燃料混合动力车。本田紧随其后，在其最畅销的轿车本田思域（Civic）上加入了混合动力技术。思域很快成为世界上第二畅销的混合动力车，仅次于普锐斯。思域使用144伏镍氢电池，电量约为0.8千瓦时，约为普锐斯电池的一半。本田还在2010年推出了一款锂离子电池的CRZ混合动力车，并在2013年推出了一款配备20千瓦时锂离子电池的全电动飞度。

日本和韩国汽车制造商也不甘落后，开始提供混合动力和电动汽车的选择。三菱推出了全电动i-Miev；马自达在Tribute、Mazda3和Mazda6上提供了混合动力选项；现代推出了混合动力索纳塔、图森和伊兰特；起亚搭载混合动力的Optima；斯巴鲁有一辆XVCrosstrek和一辆Stella插电式混合动力车。

在20世纪90年代末和21世纪初，日产对混合动力和电动汽车持“观望”态度。然而，一旦他们决定开发全电动汽车，他们就创建了一个庞大的世界级开发团队，他们的重点只有一个——开发一款价格合理的电动汽车。结果就是日产Leaf；截至2014年，它是全球最畅销的量产电动车。还有雷诺-日产雷诺与法国电池交换初创公司Better-Place合作了一段时间，为汽车提供将耗尽电池“交换”为充满电的电池的能力。在Leaf成功的基础上，雷诺推出了Fluence、Kangoo和Twizzy，这些都是基于日产Leaf技术的全电动汽车。日产专注于全电动汽车，这意味着他们对混合动力汽车的关注在某种程度上推迟了，日产Altima于2007年推出，并获得了THS的许可。此举使雷诺-日产能够继续专注于电动汽车，同时仍然允许他们提供混合动力解决方案。

在美国，福特和克莱斯勒进入混合动力和电动汽车市场的时间较晚。通过戴姆勒-克莱斯勒合资企业，克莱斯勒公司在多个试验和研究车队中使用了双方共同开发的两模式混合动力汽车，并为美国能源部（DOE）项目开发了一款PHEV公羊皮卡。克莱斯勒在引进生产混合动力和电动汽车方面继续落后，但有几个新项目正在开发中，因此预计在不久的将来会看到公告。另一方面，福特采取了与日产类似的策略，通过授权THS在福特融合上推出，为自己赢得了一些时间。这使得福特有时间发展自己的系统，这继续使福特融合混合动力车在美国非常畅销。福特紧随其后推出了一款PHEV车型C-Max。福特还利用汽车一级，麦格纳和他们的ECar部门的服务，开发全电动福特福克斯。福克斯电动汽车使用23千瓦时的锂离子电池，电池由LG化学提供，电池组由福特公司提供。

随着欧5和欧6排放标准的颁布，欧洲的CO2排放目标不断下降，欧洲汽车制造商也一直在努力推出新的生产混合动力和电动汽车解决方案。宝马（BMW）、戴姆勒（Daimler）、奥迪（Audi）、菲亚特（Fiat）、标致（Peugeot）和大众（VW）等许多公司都在开发混合动力和全电动汽车，推出了SmartFortwo、菲亚特500e和Think！目前，BMW在e-Tron、i-8和ActiveHybrid等车型上提供了完整的混合动力、插电式混合动力和电动选择组合，在“高效动力”（EfficientDynamics）的绰号下，将豪华、性能与燃油经济性结合起来。VW在混合动力、插电式和电动领域推出了几款新产品，包括e-Golf、奥迪A3e-tron插电式混合动力和高尔夫GTE。

在中国，汽车制造商在21世纪初开始研究电气化解决方案，因为个人汽车的快速增长以及这种增长造成的空气污染，特别是在大城市，这推动了政府的激励措施和监管排放要求。像比亚迪这样的公司，最初是一家小型消费电子产品的锂离子电池制造商，后来发展成为一家整车制造商，提供混合动力、插电式和全电动汽车选择，作为其电池生产的出口。其他中国制造商也纷纷效仿，包括北京汽车工业集团公司（BAIC），吉利，上海汽车工业集团公司（SAIC）最初通过与通用汽车，长安，奇瑞，东风，一汽（FAW），华晨汽车，福田，长城，力帆以及许多其他公司的合资企业。除了主要的原始设备制造商外，2000年代还引入了许多较小的制造商，为市场提供了新的电动汽车选择。其中一些厂商，比如特斯拉，在经历了早期的一些挑战后，取得了非常大的成功。虽然Fisker、AzureDynamics和CODAAutomotive等其他公司最终申请了破产，但它们确实在电动汽车领域取得了重大进展。这显然不是所有混合动力、插电式混合动力和电动汽车产品的完整清单，但旨在让您了解过去十年进入市场的变化范围和选择数量。它也向我们展示了一个世纪前，当第一批电动汽车向公众推出时，市场是多么的不同。今天，这些车辆随处可见，并迅速成为“标准”，并达到大众市场的接受度，至少对于混合动力车来说是这样，而不仅仅是早期采用者的科学实验。

今天，电动汽车和混合动力汽车显然会继续存在下去。到21世纪20年代初，我预计几乎每辆车都至少有一个非常简单的停止/启动型微混合动力作为其基础产品。全电动汽车会成为“主流”吗？这就更难预测了；然而，我认为随着技术的不断进步，全电动汽车将成为许多司机更好的选择。与此同时，我相信插电式混合动力汽车对大多数人来说是一个伟大的“过渡”技术，因为它们弥合了标准内燃机汽车和先进的全电动汽车之间的差距。插电式混合动力汽车消除了对“里程焦虑”的担忧，因为它们继续提供与传统内燃机相同或更大的行驶里程，同时仍然提供10到40多英里的电动行驶里程。这将使普通消费者有时间适应这项新技术。表1列出了从简单的启动/停止一直到全电动汽车的混合动力的每一个一般类别，并突出了这些不同选项的差异。

在下一章中，我们将开始回顾所有用于电动汽车和先进电池的不同术语，以便我们能够“说同一种语言”。与任何其他行业一样，先进电池行业已经产生了一套相当独特的首字母缩略词和术语，如果你不熟悉它们，可能会感到相当困惑。出于这个原因，第三章是本书其余部分的一个非常好的起点。

表1：汽车电气化水平