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減少地球二氧化碳排量,已經提升到國家級努力的目標,像TESLA在電動車也經過許多變革,值得我們思考在我們的產業領域中可以怎麼改革,當然主領者的洞見與認知是很重要的改變環節,下面這一篇分享,可以讓我們對於TESLA的電動汽車革命有更多認識。

本文來自於 IEEE Spectrum 《A Tesla in Every Garage? Not So Fast》, Tech2IPO 翻譯

去年夏天,當我駕車在舊金山半島時,我看到了美國汽車文化發生的巨變。滿眼望去,插電式電動汽車和充電站似乎無處不在。在史丹佛大學入口處,我看到了三輛車​​發生了小型車禍,但是三輛車都是電動汽車!也許最明顯的是: Tesla 旗下電動車 Model S 成為了新的身份象徵,尤其是對於那些深諳行業技術的人來說更是如此。迄今為止, Model S 已經銷售了超過 9 萬台,因此在灣區的道路上到處都是它的身影。

特斯拉的 Model S 和新款 Model X SUV 無疑是工程史上的奇蹟。在特斯拉 CEO Elon Musk 的眼中,它們都是汽車行業的變革者。和當今世界最好的內燃機汽車相比,這些環保型超級汽車具有良好的舒適性、功能性和便捷性,且非常環保,正如目前 Model S 所打出的口號一樣:零排放,零妥協。

高階汽車 Model S 和 X 系列(在美售價超過 10 萬美元)的銷售收入可用於生產為普通大眾量身打造的 Model 3,該車型有望在今年三月亮相,2017 年正式進入量產。最終,當這些電動汽車和其他電動汽車與光電系統和能源存儲系統緊密聯繫在一起時,他們將會徹底擾亂現在的汽車行業以及化石燃料領域,並且在該過程中積累一定的環境效益。正如Musk所言,特斯拉 Model 絕非單純的汽車製造商,這是一家「能源創新公司」,這也是該公司在更高追求——零排放發電方面的關鍵要素。

財政界和環境界對此持懷疑態度的人對於海灣的這家新創公司的能力提出了質疑,以及對於整個汽車市場可以實現「綠色化」也充滿了疑問。對於這種論調,在這裡我並不會討論太多。我是科技領域的歷史學家,我相信特斯拉正在創造歷史。

CARB 助力電動汽車誕生

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去年夏天,我和電動汽車用戶們一起討論了汽車以及相關政策法規。通過討論,我意識到純電動汽車(BEV)對於現有市場秩序的衝擊或許將會比 Musk 所承認的還要更加猛烈。實際上,當以汽油為動力的汽車出現之時,電動汽車就已經存在,但是其發展一直不慍不火,直到最近數十年,由於加州的空氣質量相關法規的推出,使得製造零排放車輛(ZEV)的任務變得愈發迫切。

該任務由加州空氣資源委員會(CARB)率先提出,也是全世界第一個發出此類倡議的地區,其具有非常大的國際影響力。該項法規使得當時加州的七家主要汽車製造商(包括克萊斯勒、福特、通用、本田、馬自達、日產和豐田)開始生產不排放污染空氣的汽車。誰佔有的市場比例越高,誰需要生產的零排放汽車就越多。具體來說,加州空氣質量委員會規定加州的汽車製造商需要在每種型號中生產一定份額的零排放汽車(ZEV),其比例分別為:從 1998 年到 2000 年為 2% ; 2001 年到 2002 年為 5% ; 2003 年為10%。

經過綜合比較,符合 ZEV 標準的技術就只剩下了純電動汽車這一種選擇方案。對於汽車行業來說,沒有人願意去改動已經存在的生產線,因此他們採取了不同的回應方式:消費者希望獲得這​​樣的汽車——清潔環保,且速度超快;可以長期使用;非常有個性,且和汽油型汽車一樣方便快捷。很顯然,當下的這種電動汽車是無法滿足這樣的要求的,因此我們需要開發新型零排放技術,但是這一切都需要更多的時間。可以說,這就是當時汽車行業的救命稻草。最終,這項提議生效了: 1996 年 CARB 有意弱化了之前的指標,即取消了在 1998 年到 2002 年之間的推出電動汽車的任務。反過來,汽車行業也承諾會在原計劃之前推出純電動汽車,但前提是數量非常有限,且僅提供租賃服務。

甚至當汽車行業在故意拖延開發純電動汽車的步伐時,他們也從不間斷地在推出更多的選擇,以滿足零排放汽車的要求,例如混合動力汽車(1998 年獲得承認)。混合型動力汽車的問世部分地滿足了汽車製造商對於零排放汽車的要求,只是其行駛過程中也可以使用汽油。最終, CARB 不得不推出了一個 ZEV 的子類別 PZEV(即部分零排放汽車),即混合型動力科技。

相反的,氫燃料電池汽車將不會排放污染物。自 19 世紀中期燃料電池發明以來,它就以一種神奇引擎的姿態吸引了技術專家的青睞,這是由於燃料電池結合了電池和內燃機的特色。通過將電氧化氣態和液態燃料儲存在傳統的儲罐中,燃料電池使得電動汽車可以最大限度地利用目前的化石燃料基礎設施,其發展的速度要遠快於純電動汽車。至少從理論上看是這樣。事實上,研究人員仍然在努力讓這項技術變得更加現實。然而,燃料電池超級電動車的明朗前景對於 CARB 來說已經足夠了。通過一系列複雜的計算公式,董事會允許汽車製造商通過使用電池、燃料電池和混合動力汽車來增加其在 ZEV 方面的評級,同時也允許汽車製造商對 ZEV 信用進行交易,獲得貸款等。

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ZEV 的研製任務為通用汽車公司的 EV-1 提供了很好的舞台。在 1990 年一月的洛杉磯汽車展上,該公司推出了一款全電動概念車 Impact。但是該型號汽車的投產卻不是基於市場需求來進行的。 Michael Shnayerson 在其1996 年發行的經典書《本來可能的車:通用公司電動車革命的內幕》(​​The Car That Could: The Inside Story of GM』s Revolutionary Electric Vehicle)中揭露,這款車之所以被 CEO Roger Smith 推出,主要是基於內部政治原因。 Smith 很快意識到他打破了束縛精靈的魔法瓶並且走向了無法控制的方向,公開指出了現有充電電池的局限性。但是為了配合完成 ZEV 的配額任務,通用公司在 1996 年面向市場推出了 EV-1 ,且在加利福尼亞州和亞利桑那州提供租賃服務。

現在, CARB 不再要求通用公司或者任何其他汽車製造商保持其像第一代那樣符合規定的租賃汽車。因此汽車製造商也沒有再繼續堅持,相反,他們選擇了收回或者讓這些汽車退役。通用公司將大多數 EV-1 汽車進行了銷毀,這在當時也是一個非常流行的熱點事件,甚至被記載於電影《誰殺死了電動汽車》(Who Killed the Electric Car?)中。

Tesla 橫空出世

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2003 年,矽谷工程師 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 成立特斯拉汽車公司就是對這一慘敗的直接回應。在規劃自己的商業模式時,他們偏偏選擇了當時被汽車行業普遍放棄的道路:生產純電動汽車。汽車行業認為,當時的電池並不適合用於電動車,並且消費者也並不會購買電動汽車,因為其無法通過脈衝來提高汽車的性能。根據實際情況,他們選擇了開發一款配備了鋰離子電池的高級跑車,因為鋰離子電池是可獲得的最強勁的化學能,且也最有前途。綠色超級跑車的神話儘管是汽車製造商們為了維持現狀發明出來的,但是卻通過這種方式成為了動搖當前汽車產業的商業計劃的基礎。

2004 年 Musk 在加入了特斯拉汽車公司以後,他就努力讓這種超級汽車的概念進行延續。從商業模式的角度來講,這確實非常有意義。對於這樣一家剛剛成立的公司,想要努力推翻現狀、越過巨大的行業准入壁壘,採用與超級汽車相關的宣傳有助於特斯拉吸引投資人的目光。然而,更重要的是,超級汽車蓋過了電池驅動電動汽車的技術和工業意義。觀察家傾向於將每千瓦小時的電池成本作為商業化電動汽車的一個非常重要的指標。事實上,特斯拉一直致力於將汽車驅動成本從每千瓦小時的 400 美元降低到 200 美元。在內華達州的大力幫助下,並且在與松下達成了合作意向之後,該公司目前正在里諾附近建造一個巨大的 50 億美元量級的電池組組裝廠(即所謂的 Gigafactory 1)。大型電池組確實象徵著電動汽車成本的下降。在最高性能版本的 Model S 中,這些電池組占到了汽車零售價格(從 95000 美元到 138000 美元)的 30%。

但是這種以單位能量成本來衡量的方式掩蓋了電動汽車的一個真正的挑戰,那就是電池的老化問題。增加電池的容量和功率是一件比較直接的進步,而要想將電池的壽命延長則是一個更加艱難的過程。智慧手機、平板和其他攜帶式消費電子產品的電池壽命的問題就沒有這麼突出,因為攜帶式消費電子產品的設計壽命一般只有幾年;然而,這對於電動汽車來說確是非常重要的。

電池使用年限的評估並不是一個發展很完善的科學,其中最基本的衡量指標包括充放電次數。最現代的電動汽車的設計人員一般都青睞於鋰離子化學,尤其是能量和功率經過優化的電池。這樣的電池通常都有一個相對較短的使用壽命,當暴露在高溫和高電壓下時會迅速老化。一些類型的鋰離子電池非常易燃,需要相對較貴的控制系統才能安全使用。當然,電動汽車使用的電池是在實驗室經過嚴格測試的。但是真實的使用環境相對更加複雜,因此從實驗室獲得的預期使用壽命通常不夠準確。例如,一些日產 Leaf 的車主發現,其電池效能的下降速度要遠遠快於理論預期。

可以肯定的是,即便是最好的電池,當用在汽車上時,也會早於汽車而失效,這意味著電池驅動的電動汽車需要頻繁更換電池,這一點或許消費者並沒有意識到,更不用說願意為這一部分買單。實際上,汽車製造商很少有自己生產電池的(也有一些汽車公司會選擇自己組裝電池組,例如特斯拉和BMW ),因此汽車高層一般都對建造電動汽車沒有太多好感,相反,主要是那些電池製造商比較感興趣,例如 LG 化學和松下。

電動汽車的電池難題

那麼為什麼汽車製造商們不自己建造電動汽車電池呢?一個原因是,市面上已經存在的電池製造商已經具備了一定的經濟規模,想要趕上這些公司需要花費很大的努力。目前只有日產採取了這樣的策略,並且只與日本電子產品巨頭 NEC 合作。當日產 Leaf 的需求衰退時,汽車製造商甚至考慮使用韓國 LG 化學的電池(LG 化學主要為雪佛蘭 Volt 插電式混合動力車生產電池組)。

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事實上,大多數新的電動汽車使用者都會選擇租賃電動車,而不是購買,部分原因是汽車製造商通常都會承諾將會推出更加便宜和電池更加強勁的新版汽車。但是這種策略可能會適得其反:電池補貼這種方式可能會使得消費者對於成本下降感到高興,但是這也無疑會侵蝕汽車製造商的電動汽車的獲利能力。毫無疑問,大多數主流的汽車製造商都不願意開發純電動汽車。一個風險稍小的策略是開發混合動力型電動汽車,這種技術將內燃機和小型電池組結合在了一起。

迄今為止,唯一在混合動力汽車方面投入較大精力的汽車製造商是豐田。它選擇了一種相對較小的鎳氫電池,這種電池由美國發明家 Stanford R. Ovshinsky 發明,可靠、安全、且功率強大。在第一代混合動力汽車中,這種電池還只是扮演協助的角色。通常情況下,混合動力汽車的電池的壽命都要小於汽車本身的壽命,但是更換電池的成本一般都低於 3500 美元。因此,豐田公司在 1997 年推出的 Prius 的生命週期可以和傳統的汽油型汽車相媲美。

但是這種情況並不適合於純電動汽車。 Model S 的電源組現在已經達到了 70-、85 和 90 千瓦時,堪稱科技奇蹟。這種電池的設計壽命是 8 年,或許 8 年之後其還可以正常工作,但是其儲存電量的能力或許會大打折扣。對於大多數司機來說,電池電量折損 25% 並不是一件好事。實際上,關於電池壽命的這種保證仍然是一個開放性的問題,這使得特斯拉可以依賴慷慨、但是短暫的國家補貼,這些補貼包括 7500 美元的聯邦稅收抵免、來自州的補貼、以及可以通過向競爭對手出售 ZEV 信用來獲得收入。

所有這些關於電池壽命的不確定因素對於過去的電動汽車市場有一個非常有趣的影響。低階系列電動汽車的折舊率比汽油型汽車的折舊率更快,現在其售價已經非常親民了。例如, 2012 年日產 Leaf 的零售價大約是 36000 美元,而到了 2015 年只需要 8000 多美元就可以購買。

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另一方面,得益於特斯拉的轉售保證(這一措施鼓勵消費者在三年之後進行交易),Model S 可以最大限度地保障其價值。這種方法的成功意外地催生了大量的非常昂貴的二手電動汽車。當我在去年六月拜訪位於加州 Fremont 的特斯拉工廠時,我被嚴重過剩的超級汽車所震撼了。這也使我開始思考:為什麼有消費者願意支付 65000 美元到 100000 美元的代價來購買一輛二手的、且保修非常有限的 Model S ?因為他們或許只需要再多花數千美元就可以購買一台全新的、全面保修的 Model S。

充電基礎設施之殤

正當電動汽車的電池壽命經濟學快要在公共討論中銷聲匿蹟​​的時候,關於充電的基礎設施的問題又提了出來。由於關於超級汽車的意識形態不同,從而使得混亂和矛盾比比皆是。就電動汽車本身而言,有人認為使用者希望能夠獲得跟加油站一樣的體驗,因此需要盡可能多的建造充電站,使得充電過程盡可能地方便。因此充電也意味著快充——在低於 30 分鐘的時間內充滿電池的 80%。這也是特斯拉採取的方法,該公司已經建立了屬於自己的專有網絡,半個小時內為汽車的充電量可以讓汽車跑 270 公里,且充電免費。

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由於大容量電池的 Model S 和 Model X 的足跡非常廣,因此其基礎設施網絡遍布美國(也有部分延伸到了加拿大)。由於其只能用於特斯拉的汽車,因此電動汽車的建造商抱怨說它實際上已經阻礙了電動車的發展。事實上,特斯拉快充是美國三種互不相容的快充標準之一(其他兩種分別是 CHAdeMO 和 SAE )。一些批評人士指出,聯邦政府不僅未能支持快速充電技術的發展,同時也沒有補貼電動汽車的生產。

然而事實上,所有的電動汽車充電標準隨著消費者不同也會發生變化。電動汽車的司機需要在家里為汽車充電一整晚,或者白天在其他充電點充電;他們可能還需要聘請電工來配置自己的車庫插座;甚至高電流充電要求用戶等待 30 分鐘或更長時間來完成「加油」過程。

目前加利福尼亞擁有全美最多的非住宅式充電站:截止 2014 年 8 月,該州總共有超過 5700 個充電站。但是,很多充電站都安置在一些高知名度的工作場所,而在用戶聚集的公寓樓和商業停車場則幾乎是空白,而這也是電動汽車用戶抱怨最多的方面。太平洋天然氣和電氣公司(Pacific Gas & Electric Co.,美國加州北部的主要電力公司)計劃花費 2.22 億美元修建 7500 個二級充電站(249 伏交流電)。

但是事實上在很多地方,充電基礎設施都隱藏在眾目之下。回溯到直接點火和燃料噴射裝置提高汽油發動機的發動能力之前,在寒冷地區的司機通常需要對汽車的引擎區域進行預熱。因此, 120 伏交流插座在很多公共停車領域很常見,例如阿拉斯加、加拿大和斯堪的納維亞地區。這些基礎設施很多目前也都仍然存在,而且與其類似的插入式充電站可以非常迅速地建造起來,且價格低廉。

特斯拉的革命之路任重道遠

我們都知道汽車行業的競爭非常大,那麼為什麼特斯拉可以得到其他汽車製造商的大力幫助呢?例如,戴姆勒和豐田公司分別在 2009 年和 2010 年向特斯拉投資了 5000 萬美元。 2010 年,特斯拉終於可以買下位於 Fremont 的工廠。答案是:各大汽車公司主要是為了利用灣區的這家新創公司來對沖強制進行技術變革的風險。對於他們來說,從短期來看,生產少量的、無法獲得經濟利益的、符合政府對零排放汽車規定的汽車是一種苦惱,同時這樣做也可能帶來一種讓人不安的後果,那就是這些純電動汽車或許最終會受到歡迎。但是在特斯拉身上,他們找到了解決方案:這些汽車公司可以從特斯拉公司購買 ZEV 信用,從而可以減少其必須生產的電動汽車的數量。這也幫助特斯拉在 2015 年第一季度獲得了 5100 萬美元的營收。

戴姆勒和豐田公司也和特斯拉公司達成了合作,為他們的電動汽車提供電池組,特別是梅賽德斯 ​​- 奔馳 B 級兩廂車和 RAV4 的 SUV。除了將自己的 ZEV 任務外包以外,這些汽車巨頭也從這家新創公司身上學到了很多,正如 NUMMI 的合作夥伴關係使得通用公司可以學習豐田的精益製造一樣。由於獲得了來自行業和政府的鼎力幫助,特斯拉公司的股票一路上揚,股價從 2010 年的 26 美元漲到了 2015 年的 250 美元。 2014 年 10 月,由於全球油價暴跌,戴勒姆和豐田公司將股票變現,獲得了客觀的收益。分析人員從不同角度進行了分析,但是我認為很可能是因為在那個時候由於油價暴跌,從而使得零排放汽車的優勢不再明顯。

對於豐田公司來說,混合動力汽車才是電動汽車的未來。在 2013 年的一次演講中,瑞普斯項目的團隊負責人兼豐田公司主席 Takeshi Uchiyamada 曾經駁斥了這種觀點,提出混合動力只是一種過渡方案,並且強調該公司將混合動力技術視為「兩者之間的橋樑。」

沒有人能夠抹殺特斯拉,讓特斯拉成長的客觀條件依然存在。得益於豐富的工程和得天獨厚的資本資源,加州建立了一種生態友好的創業文化。這是一個培養 Eberhard、Tarpenning 和 Musk 的電動汽車意識形態的理想場所,沒有任何一個地方可以像加州一樣讓這種先進技術可以發展得這麼快,這麼深入。特斯拉汽車,或者現代純電動汽車在這種獨特的環境下孕育,現在已經開始走向世界。但是當這種技術進入到另外一個環境中時,很多事情的進展或許並沒有那麼順利。例如紐約時報記者 John M. Broder 曾嘗試駕駛 Model S 從德拉維爾州到康乃狄克州,但是最後由於在寒冷條件下汽車電池的電量耗盡而使得計劃最終擱淺。

因此,一些不方便的方面迅速成為了焦點。撇去特斯拉的口號不談,電動車的工作方式顯然不同於內燃車。更重要的是,電池老化的方式還並沒有完全被弄清楚,而且這也和製造商有關。另一個比較重要的問題是,電動汽車的用戶體驗會隨著用戶所處的環境、氣候和文化不同而有很大的差別。很多人對於汽油型汽車的認同感更強;對於他們來說,一台無聲、清潔、高效的超級電動車其實並不是汽車。

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在接下來將要推出的 Model 3 上, Musk 將會成為很多人的目標,這些人不是他的忠實粉絲,而是一些持懷疑態度的人:更加認同具有非常高水平的成本效益、便利性和複雜程度的現代汽油發動機技術的司機。 Musk 希望 Model 3 能夠和 BMW 的 3 系列相媲美,但是那些青睞 BMW 系列的客戶未必會對超級電動車感興趣。更現實一點,如何才能實現 Model 3 的大規模生產和銷售,尤其是在加州以外的地區。最近摩根士丹利分析預測平均成本將會是 Model 3 計劃零售價(35000 美元)的兩倍。

特斯拉寄託在 Model 3 的夢想還面臨著​​來自雪佛蘭的 BoltEV 的的挑戰,該公司計劃在 2016 年末實現量產。通用公司對於這款定位在 30000 美元、行程在 320 公里的純電動汽車可謂寄予厚望,一些人甚至宣稱在純電動汽車的大眾市場領域,通用公司已經遠遠超過了特斯拉。但是事實上日產 Leaf 才更配得上這樣的稱號,迄今為止該公司已經銷售了 20 萬輛汽車。因此到最後,BoltEV 或許也只能複制雪佛蘭 Volt 混合動力電動汽車的悲慘境遇。事實上,在豐田推出 Prius 十年之後,雪佛蘭才推出了 Volt 系列,這也預示了美國汽車製造商在該領域的命運。而通過 BoltEV,雪佛蘭正進入了一個競爭對手都還沒有開始盈利的技術領域。

事實上,混合動力汽車是大眾能夠負擔得起的一種電動汽車。迄今為止,豐田公司已經售出了超過 800 萬部這種汽車,尤其是 Prius ,其銷量高出其他純電動汽車一個數量級。混合動力汽車是一個強大的市場,短期內很難被挑戰,尤其是當關於大型電動汽車電池的經濟成本公諸於世的時候,將更加不容易被撼動。

毫無疑問,就純電動汽車技術而言,特斯拉已經達到了很高的成就。但是我們也不能忽視該技術的發展需要汽車領域發生巨大的變革,包括製造、使用和維護等方面。目前的問題不是純電動汽車是否可以適應社會的需求,而是社會是否想要採用這種技術。特斯拉的革命之路還任重道遠。

Reference:  http://www.inside.com.tw/ 2016/03/19/a-tesla-in-every-garage-not-so-fast

 

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台灣過去是電動車製造商特斯拉(Tesla)關鍵零件的生產基地,但目前如 Model S 仍要透過代理商引進台灣。近日傳來好消息,特斯拉向北市府登記「台灣特斯拉汽車有限公司」已核准設立,完成進軍台灣的第一步。

台灣曾是特斯拉關鍵零件如電動馬達、電控系統的生產基地,供應鏈集中於台中、林口一帶,全盛時期有將近 25% 的零組件來自台灣。特斯拉推出第一款電動跑車 Tesla Roadster,就已經搭載台灣供應商的零組件。

特斯拉早在 95 年 6 月 26 日由經濟部中部辦公室核准設立台灣特斯拉汽車有限公司,負責電動車內部重要的機電整合系統,並與台灣供應鏈密切合作。但原公司在 99 年解散並清算完結,今年向台北市政府遞交申請。

由經濟部商業司的全國商工行政服務入口網,已能查詢特斯拉向北市府登記的公開資料,公司名稱為「台灣特斯拉汽車有限公司」,核准設立日期是 105 年 3 月 16 日,營業事業包括汽車批發業、汽車零售業、國際貿易業、汽車修理業、租賃業等項目。

不只如此,該公司也在 104 人力銀行刊登徵才資訊,是由中國特斯拉團隊著手籌備,截稿前已有 11 個工作機會,需求人數逾 20 人,多為銷售、維修等相關職缺。上述皆能看出特斯拉開始佈局台灣電動車市場,期待不久的將來特斯拉正式在台營運,建置充電網並銷售旗下車款。

Reference: http://technews.tw/2016/03/18/tesla-motors-in-taiwan/

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