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【案例库】伟大的Tesla——电是如何打败油的

豌豆人  · 公众号  ·  · 2018-05-29 00:56

正文

我是凯盛产业研究院院长范杨。今天得空跟大家一起讨论一下新能源汽车的那些事儿。


今天我们要研究的问题是: 电动汽车崛起的必然性


----全文约7000字,完整阅读大约需要20分钟----

1. 谁杀死了电动车?

据说早在 20 世纪初,美国的电动车占比大约有 40% 。但是由于电池技术的停滞和内燃机技术的快速发展,燃油车的续航里程开始大幅甩开电动车,同时由于油价不断下降,电动车逐步被抛弃了。还有一个人的贡献,就是福特的 T 型车,把电动车彻底灭掉了。

但由于各种原因(战争、石油危机),燃油在历史上出现过阶段性短缺的问题,这推动不少公司重新做过电动车的研发,甚至推出了量产车型。例如二战期间的法国汽车制造商标志(就是那只站起来的小狮子)。

在上世纪 60-70 年代,电动车还是有一段青春期的,比如美国人和意大利人分别特立独行地设计了一些电动车,不过又贵又难看,卖得相当不好;比如通用在这个时期先后推出了 Corvair Chevette 的纯电动版本。这主要归功于环境污染。内燃机的经济性并非一直像今天这么好,此前汽油的燃烧效率很低,所以污染非常严重,这成为了欧美一些新兴大城市的大问题,于是 1976 7 月,美国国会通过《电动汽车和复合汽车的研究开发和样车试用法令》,尝试改善点现状。上面提到的通用电动车,就是响应这个问题。

另外一个值得提及的案例是 90 年代美国加利福尼亚州搞的“零排放汽车法案”( ZEV Zero Emission Vehicle ),该法案要求在本州销售汽车的企业必须使“零排放汽车”销售比达到这个目标: 1998 年达达到 2% 2000 3% 2001 5% 2003 10% 。由于各个车型的减排效果不一样,它们相应的积分系数就不同,有监管部门制定了与销量挂钩的积分基准。如果说哪家汽车企业没有达到积分要求,必须支付罚款或者是向其他企业购买积分。

一个经典的案例是,通用在 1996 年发布了的电动汽车 EV1

EV1 第一代使用铅酸电池,续航 80 公里。为了提高续航, EV1 使用了大量铝合金车身,采用了很多复合材料,还增加了可再生刹车系统——这都是现代汽车工业的先驱之作。 1999 年, EV1 第二代产品将动力电池置换为镍氢电池,产品进一步优化。 EV1 应该是彼时广受欢迎的车,不过很快, EV1 却被通用大批量收回,葬身于亚利桑那沙漠。 2002 年,通用宣布完全放弃 EV1 。这件事情现在在公司内部有诸多反思。

关于这件事,美国人专门拍摄了记录片《谁杀死了电动汽车》( 2006 )来详细分析 EV1 从出生到神秘没落的历程。影片走访调查了汽车制造商、立法者、工程师、消费者和洛杉矶底特律的汽车爱好者,从动机到证据一一进行分析,最终得出了电动车的陨落原来是一场谋杀,因为它威胁到了石油巨头们的结论。想了解电动车发展史的话,值得一看。

为了提升续航能力,保证优秀的使用体验,轻量化车身、动力回收系统、动力系统对于彼时的汽车产业来说是必须要投入的,但是这些部分的成本即便以今天的产业能力来说都还偏高(全铝车身主要应用于高端车型),何况在 20 世纪 90 年代。因此一旦政府补贴消失,仅仅依靠汽车厂商的动力和消费者的热情并不能解决这个经济问题。 没有利润的商业是不可能存活的 。这部纪录片谈到的石油挤压电力可能是客观事实,但即便没有这个挤压,在当时的技术条件、产业环境和正常的商业环境下,电动车是否能够顺利度过这个不经济的发展阶段尚未可知。(要知道, 这并不是电和油的第一次斗争,当年标准石油也疯狂地进攻过电灯,然而并没有改变什么。 稍后详细讲述。


这个情况与今天看到的情况已经有非常大的不同:智能制造、新材料工业、电池工业、电力系统、智能驾驶技术、数字控制系统、动力电机,这些核心的产业部门都已经伴随着各个行业的发展成长起来,能够以足够低的成本和足够高的效率来帮助电动汽车真正意义上成为能够进入千家万户的产品了。

注:零排放车型包括纯电动车、燃料电池汽车、插电式混合动力汽车等。

注: ZEV 法案 2018 年版本最新目标:在 2018 年达到 4.5% 2019 年达到 7% 2025 年达到 22% 。现在的零排放车辆的定义范围和方案约束对象与此前版本有变,该数字不能做直接对比。

注:时机刚好,在 97 年丰田推出了混动汽车的经典普锐斯( PRIUS ),兼有燃油车的便利和电动车的经济型,大卖。这款车 2000 年左右开始出口到美国,日本车的美好时代开启了。到现在混动仍旧是日本最主流的汽车路线。


2. Tesla Motor Inc 的前奏

EV1 殁了,但 EV1 的技术和核心人员还活着。当时参与 EV-1 项目的工程师艾尔·科科尼( AlanCocconi )在加州创建 AC Propulsion ,生产单人跑车 T-Zero 。第一代 T-Zero 车重 1040kg ,最大功率 150KW 240NM 最大扭矩,百公里加速大约 4.1 秒,没有变速箱,所以最大时速受限于电机 12000 转速,只有 140km/h (安装变速箱后可达 250km/h )。 T-Zero 续航 130-160km 1 个小时可以充电 95% ,起步售价 8 万美刀。

作为一辆 90 年代的电动车,这些数据都是相当漂亮的,然而正如前面我们谈到的,消费者对于电动车喜爱,仍旧会让位于经济和实用性的考虑。这台电动车几乎没有实用性,更糟糕的是制造成本太高,于是一共就造了 3 台,只卖出去一台。 2003 年,使用铅酸电池的第一代 T-Zero 夭折了。

就在这时,一名来自硅谷的马丁·艾伯哈德( Martin Eberhard )工程师为之投资了 15 万美元。这个人,正是后来 Tesla 公司的创始人之一。艾伯哈德上来就要求用 6800 节成熟的笔记本电脑使用的锂电池替代原来的铅酸电池, T-Zero 续航瞬间跃升至 480km ,百公里加速时间缩短至 3.6 秒。不过,成本也相当漂亮,核算起步售价估计达到 22 万美刀


艾伯哈德想让 AC Propulsion 造几台去卖卖,结果人家拒绝了 (伤疤还没愈合,怎么舍得再揭开)。 AC Propulsion 已经决定将目标转向做一些更实用的事情,比如造厢式货车( eBox )。

受伤的人已经成为过去,未来都是留给那些还没死心的人的。 为了让这么牛逼的一辆车能上路,艾伯哈德和他的好朋友马克·塔彭宁( Marc Tarpenning )在 2003 年一起注册了 Tesla 公司。新能源汽车的新传奇时隔近 80 年才重新启幕。而 AC Propulsion 虽然没有成为 Tesla ,但他们的电池管理、动力回收、充电等多个关键技术都成为了 Tesla 的重要基础。


3. Tesla 的奋斗史——为什么取名叫 Tesla

根据特斯拉的官方网站介绍,这家公司是 2003 年一群工程师为了更好地驾驭电能,并且证明电动汽车能够比燃油车更快、更好、更有趣,而创立的。该命名是为了向尼古拉•特斯拉( NikolaTesla )致敬。前面我们提到了, Musk 并不是特斯拉创始人,他是在 2004 年才加入的(后来创始人被他干掉了,现在只是股东)。

艾伯哈德和塔彭宁想造车跟我们现在说的互联网思维蛮像的,他俩并不是汽车专业出身,不知道怎么造,但是就是觉得这台装上锂电池的 T-Zero 有戏。所以他们又回头去找 AC Propulsion ,造车的压力和风险 Tesla 来承担, AC Propulsion 来帮忙。这事科科尼是愿意的,他还给 Tesla 的两位领导介绍了一个人,他叫埃隆·马斯克( Elon Musk )。 Musk 这时候已经很成功了,他的 Paypal 家喻户晓,并且在 2002 年就创办了 SpaceX Musk 决定参与进来,于是 04 年在 Tesla A 轮融资中以个人名义投入 630 万美元(总融资 750 万美元),并顺便做了这家公司的董事长。

第一代产品 Roadster 基于 Lotus 公司的 Elise 跑车开发,传动技术来自 AC Propulsion 公司,电池是松下的 18650 电池,电机采购自台湾富田电机。这是一套典型的交流电动力系统,这套系统的设计可追溯到一百五十多年前的尼古拉·特斯拉( Nikola Tesla )。 AC Propulsion 翻译过来也大概就是“交流电推进公司”的意思。所以,这家公司叫 Tesla ,背后藏着一个伟大的故事和愿景,我们在后面一段来分享这个经典的故事。


图: 尼古拉斯·特斯拉真容(网络图片)

尽管有大佬加持,这辆电动车的落地还是经历了相当曲折的过程。万事俱备的跑车,直到 2008 年才交付,这距离公司成立准备造车已经过了 5 年时间。如果是通用 EV1 要发展到 2008 Roadster 的水平,他们需要付出的努力可能远不止于此。但是无论如何,东风已来,特斯拉靠自己的力量,走上了快速成长的道路,而且,目前看来,状态越来越好了(虽然还是没利润)。

2008 年,他们推出了第一款纯电动跑车 Roadster Roadster 开创了很多历史:第一台续航超过 200 英里( 320km )的纯电动车,第一台合法上高速的量产锂离子全电动车,也是第一台冲出地球的车。最新一代的 Roadster 百公里加速 2.1 秒,极速超过 400km/h ,续航已经 1000km 了。

2012 年推出第一款高端的纯电动轿车 Model S ,百公里(准确的说是 96KPH )加速只需要 2.28 秒,一个绝对超跑级别的加速度(作为对比,保时捷 911TurboS 的百公里加速大约为 2.98 秒)。

2015 年,他们又推出了第一款高端的纯电动 SUV ModelX ,狂暴模式下百公里加速 3.1 秒(作为对比宝马 X5M 的百公里加速约为 4.2 秒, 2015 GLE63 则为 4.3 秒)。

2016 年,他们向市场推介了一款平民级的电动轿车 Model3, 起步价只要3.5万美元 2017 年开始卖。同年他们还收购了做太阳能发电 Solorcity (之前也是 Musk 的产业)。

2017 年,他们开始搞货车的生意了,推出 Semi 。并且公司名从 TeslaMotor 改为 Tesla ,表明汽车不是他们唯一的生意。

图: Roadster Model S/3/X


图: Tesla 各车型销量稳步提升, Model3 是下一个爆发点(维基百科)


图:特斯拉的财务表现(维基百科)


图: Tesla 股价稳步提升( Wind

4. 伟大的 Tesla ——煤油灯照亮了美国,电灯取而代之


洛克菲勒执掌的美国标准石油公司通过销售照明用的煤油产品发展壮大,让人类第一次真正拥有了低成本的稳定的照明工具。不过随着 爱迪生发明电灯,依靠煤油照明需求的石油产业遇到威胁。 照明是早期石油工业发展的核心动力,现在也成为了电力发展的核心动力。


图:爱迪生发明电灯照亮电气时代(《美国商业大亨传奇》)


很快使用电灯在美国富人圈成为一种潮流,但是洛克菲勒是拒绝的。富人们在家中安装发电机,电线,灯泡,迎接新时代,煤油产业受到威胁。时代的轮子正在从洛克菲勒的头顶碾压过去。

刚开始的时候,电力系统的的都是离散的。每家都需要安装发电机,配电电路,然后电灯。这个成本无疑是非常高昂的,在那个平均年收入只有 100 多美金的时代,普通家庭是不可能负担得起的,因此电力仍旧是富人的专属品。电力产业需要像洛克菲勒的标准石油公司一样,寻求稳定、安全、标准化的,并且还必须是低成本的电力生产、运输系统,才有可能让这个有无穷发展潜力的“婴儿”养大成人。他们在曼哈顿一栋楼的地下修建了一个大型发电机组,形成了第一个现代意义上的中央发电站。然后就是运输的问题。要把这座电站的电输送到千家万户,摩根和爱迪生需要像洛克菲勒一样,修建一个足够好的电网(摩根为了这个,还专门投资了铜业公司)。随着电站、电网和电灯的就绪,新的时代开始了,很快电力就覆盖了了曼哈顿的一半。







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