各种新能源车型是怎么来的？——一文搞懂所有新能源汽车

本文根据我之前的一个演讲整理。

内燃机驱动和电力驱动，是自汽车出现以来最为主流的两种驱动方式。

然而长期、宏观来看，内燃机驱动和电力驱动，两者从来不是你死我活的冤家，而是谁行谁上、密切合作的好基友。

电动机拥有适合车辆驱动的理想转矩曲线和转速范围，同时还有极高的效率和较低的噪音和震动，更为具有优势的是支持电能与机械能的双向转换，然而它拥有一个低能量密度的猪队友——动力电池（当前量产车型能量密度200-300Wh/kg）。

而内燃机转矩不够理想，转速范围小，效率低下，噪音震动大，还得拖着小跟班变速箱，但是它拥有一个超级高能的好基友——汽油（柴油）（汽油能量密度12000Wh/kg）。

从上图来看，内燃机燃料释放的能量，绝大部分被损失了，只有不到三分之一的能量用于有效输出，要不是汽油（柴油）这个超级高能的好基友，内燃机估计早就退出历史舞台了。

所以，两者性情和能力不同，在不同的发展阶段，两者各显神通。

汽车刚刚出现的时候，电力驱动和内燃机驱动就一起走上了舞台，但是由于当时电池技术的极端落后，使用电力驱动几乎没有实用性：1900年的巴黎世博会上，费迪南德·保时捷展出了“Lohner-Porsche”的电动车，这辆车被当时的媒体称为“史上第一辆没有变速箱的汽车”，使用的是铅酸蓄电池，最高时速37km/h，最大续航50km。

现在看来这个数据真是可笑，但不论如何，这是电力驱动的早期尝试。其实当时的内燃机也没好到哪里去，内燃机驱动虽然具有更好的续航和性能，但是内燃机的启动依然是个难题。

内燃机和电动机的合作很快开始了。

1911年，Kettering发明了汽车起动机，也就是让电动机来带动内燃机启动，使内燃机的启动非常方便，同时期福特的流水线生产使T型车的成本在不到20年的时间内从850美元降低到260美元，从此内燃机汽车强势崛起，使得20世纪30年代以后，电动汽车几乎消失，而内燃机汽车则进入了发展快车道。

直到近几年，环境问题的凸显和电池性能的提升，让内燃机的劣势放大，而电力驱动的优势又凸显……

然后两者又一次合作……

其实内燃机是离不开电动机的，所有汽车的内燃机至少会带有一个12V的铅酸蓄电池和启动电机。在这个基础上，我们把这个铅酸蓄电池的容量和性能做的更强大一点，然后把启动电机的性能提升一下，如此实现在怠速的时候关闭内燃机，起步时候再用启动电机带动内燃机，将电力驱动的成分增加一点，这样得到的系统就是启停系统了，这一定程度上可以认为是用一点电力驱动来取代内燃机怠速的过程，至少可以降低一些排放和油耗。但是这么做的坏处就是内燃机的频繁启动带来的震动和不顺畅，而且熄火了空调就不行了。

怎么解决呢？

当然有办法，这样，我们把电池再做大一点，把电机再做大，低速的时候直接用电机驱动，高速再换成内燃机驱动岂不是就可以了？然而，铅酸蓄电池性能差，能量密度低，要想做大，不如直接加一块能存个半度或者一度电的锂电池更好，再配套个几千瓦功率的电动机。

有了相对大容量的锂电池和几千瓦的电动机，玩法就更多样化了：刹车减速的能量可以回收给锂电池充电，长距离下坡也可以给锂电池充电，而锂电池性能较强，完全可以带动空调、真空泵等负载。这就是混合动力（MHEV、HEV）系统，常见的有48V系统、丰田的THS和本田的i-MMD等。

这种系统的优势在于可以回收一部分能量，可以让低速更平顺，还可以提供额外的几十牛米的扭矩，内燃机短时间熄火也不会影响车内体验和驾驶安全，没有了低速和怠速工况的内燃机，排放更低，也更加环保。但是此时，驱动车辆的能量依然全部来自于汽油（柴油）。

那可不可以在这个基础上把电池再做大一点，把电动机再做大一点，让能量回收的更多更彻底呢？

对不起，不可以，因为如果电池再做大，回收的能力很难把电池充满，而电动机更大，需要的电能更多，回收的能量也不足以提供，不如换个思路，加个充电器，直接给电池充电得了。

于是，电池组容量被提升到5-10kWh，系统电压提高到400V，电动机被增大到100kW左右，这时候电动机的扭矩就可以达到100-200N.m，已经和一台1.5L左右的内燃机提供的扭矩差不多了，这样电动机也可以独立驱动车辆了，配合大容量的电池组，纯电不仅可以带动所有的车身电器，还可以提供50~100km的纯电续航了。同时有了电力驱动的加入，内燃机就可以做小点了，而且可以更加专注于稳态过程而更少的考虑瞬态过程，以进一步提高热效率。这就得到了插电式混合动力，也就是所谓的插混（PHEV）了，例如比亚迪的DM2、DM3、吉利的P2.5、丰田的插混等。

插混可以说是电力驱动和内燃机驱动势均力敌，短途可以纯电，长途油电混合，既有纯电驱动的体验，还没有续航焦虑，即使电池组完全没电，依然可以极大程度的回收刹车、减速、下坡等的能量，降低油耗。当前情况下，特别是在充电桩不普遍的小城市，插混车型的优势还是很明显的，但是因为插混系统带有电力驱动和内燃机驱动的两套系统，成本必然是更高的，所以插混车型的售价也比较高。

话说回来，插电混动结构复杂售价高，那可不可以把电动机和电池组再做大？然后直接把内燃机省了得了。

可以，我们把电池组扩大到可以存储40-100kWh电能，电动机增加到150kW-500kW，这套系统就可以提供300~600km的续航，提供200~1000Nm的扭矩，这个性能，已经足够驱动普通汽车，甚至可以实现四驱，也就不需要内燃机了，内燃机可以去歇着了，一并变速箱和油箱也都不要了，没错，这就是纯电动车（BEV）了。

然而，纯电动汽车，猪队友动力电池的缺点就显露出来了：能量密度不足导致的续航里程受限，冬季、高速等情况下电耗巨大，续航骤减，且补充能量的方式只有充电，因此出现了续航焦虑。

这时候有朋友就提出疑问来了，既然电池组够大，电动机也足够驱动车辆，而内燃机的高效率区间那么小，不如让内燃机一直工作在高效率区间发电，然后存在电池组里，用电动机来驱动车辆。这个想法看上去的确是多此一举，但是实际上，这种方式的确是具有一定的实用性，相信很多朋友也了解，这就是所谓的增程式电动汽车（EREV）。它的优势是没有续航焦虑，缺点是多一套发电系统，市面上这类车型不多，例如宝马i3、奥迪A1 e-tron、广汽传祺的GA5、造车新势力理想智造ONE等。

既然内燃机发电有点麻烦，那有没有其他发电方式可以放在车上用呢？有，那就是燃料电池。

燃料电池，本质上是利用氢气等燃料发电的发电机，把它装在车上发电给电池组充电，这种车辆就是燃料电池汽车（FCV）。当前情况下，燃料电池具有很高的能量密度，也就是可以支撑长续航，但是其发电功率有限，也就是其功率密度有限，这个功率不足以直接通过电动机驱动车辆，即使勉强能够通过电动机驱动车辆，其性能也不理想，所以燃料电池发的电还是要存储到锂电池组里来驱动车辆。因为目前氢气本身成本较高，且当前也没有足够的氢气生产、运输、销售体系支撑，燃料电池汽车还没有得到大力发展，但是长远来看，这是一个不错的方向。