適讀人群 :有意向購買電動汽車的消費者、汽車及相關專業的學生和教師、汽車整車及零部件企業的技術和管理人員、汽車行業的政策制定者,以及汽車領域的投資人等
本書作者約翰.菲亞爾卡在《華爾街日報》工作26年,一直對環境問題保持著高度的關注。他在2008年創辦了針對全球變暖的網絡新聞媒體ClimateWire。在本書的創作過程中,他采訪了大量為新能源汽車的問世與普及有所貢獻的人。這些人中有科班出身的學生、工程師,也有普通的汽車發燒友,還有汽車巨頭企業的高管和政府相關法律法規的制定者。他們充分發揚了探索者的精神,時刻保持著危機意識,堅持著自己的信念,為汽車工業以及人類的未來做出了貢獻。希望讀者能夠從參與其中的個人、團隊和企業的故事中獲得啟發、有所收獲。
譯者馬芳武是國家“千人計劃”特聘教授,現任吉林大學青島汽車研究院執行院長;英國帝國理工大學博士,在北美底特律汽車城從事汽車研發多年。馬老師在美國和英國學習、工作、生活二十年,能在中英文間自如地切換,不但英文能力卓越,而且中文功底深厚,再加之他深厚的汽車專業背景,這本翻譯著作可謂上乘佳品,讀來既十分專業,又行云流水,讓人手不釋卷,甘之如飴。
在這個世界上的各種關于科技的冒險故事里,恐怕沒有幾個能比電動汽車早期的興起,草草的衰落以及最終復蘇的過程更加富有戲劇性,更加富有美國特色。如果你也是如今正在考慮購買一輛電動汽車的上百萬消費者的一員,你應該明白,這輛車,如同一部電影的主角一樣,背后有著引人入勝的故事。
你可能從來不會愛上你的烤面包機或者冰箱,但是這款家用電器卻可能會深深吸引著你。許多美國人都深愛著自己的汽車。我們國家蜿蜒的公路網絡正是為此而建。它們創造了上百萬個就業崗位,幫助建立起了成熟的生產基地,并且提供了世界上任何一個國家都無法與之媲美的自駕游體驗。
但是它們同時也導致了交通擁堵、空氣與噪音的污染,以及依賴進口石油所帶來的成本與風險。此外,碳氧化物的排放也讓絕大多數科學家相信,如果不采取應對措施,我們的星球將會因為過熱而變得十分危險。
而如果你希望為解決上述問題貢獻自己的一份力,或者只是希望尋求一輛可靠省油的汽車,再或者是為了解決自己多年對性能的心頭之癢,電動汽車都可以滿足你的需求。在你駕駛時,它能安靜地爆發出你可能從來沒有見識過的澎湃動力。
當前的電動汽車均經過了細致的設計,保證不會讓你觸電,但是后車窗的價格標簽并不能保證不會嚇到你。它可能比你預料的要貴不少,但是放眼這輛車的整個生命周期,總共產生的成本,相比于其他你曾經喜愛或者向往過的車型,還是要便宜的。因為如同很多你擁有的東西一樣,汽車也是有很多隱藏成本的。
你之前如果購買過剃須刀或者打印機就會發現,它們本身的標簽上的價格或許很便宜,但是同時你要長期在昂貴的刀片和墨盒上耗費資金。同理,你之前購買的汽車,也會讓你天天因為油價浮動而擔心,并且可能讓你不得不花掉計劃之外的錢與時間和經銷商的售后部門打交道。
而這個時候,油電混合動力汽車、插電式純電動汽車或者燃料電池汽車,都可以通過它們所擁有的經歷賽道考驗的科技,將你從這些隱藏成本中解救出來。因為它們的活動零件更少,并且更高效,同時所使用的燃料不僅更加便宜而且更加清潔,這些汽車能夠讓駕駛者享受到前所未有的可靠性和經濟性。
無數的冒險家、發明家、改裝愛好者、工程師以及風險投資者,依靠美國最先進的科學技術,力圖改變汽車工業的現狀。在經歷了一段段如同《奪寶奇兵》一般的旅程之后,最終造就了這些新型汽車。因此,想了解它們,你可能需要做一番功課,但是在那之后,它們會給你帶來很多樂趣。
第一代電動汽車可以追根溯源到我們國家的締造者之一——本?富蘭克林。他早期關于電學的實驗吸引了全世界的人進行后續的研究,其中就包括一位18世紀的意大利貴族,同時也是一位孤獨的夢想家,他的名字就是亞歷山德羅?伏特。
這位公立大學的教授將自己奉為物理學家,并且十分自豪地自稱為“富蘭克林學家(Franklinist,Franklinsim也有靜電的意思,所以也可以譯為“靜電學家”)”。他利用靜電表演了很多魔術,同時用拉丁文作詩贊頌電的各種神奇的特性并且預言其未來的用途。在他講電描繪為一種不可見的神奇液體時,他的一位導師認為他已經從科學的道路上跑偏太多了,于是命令伏特“永遠保持沉默”。
然而,伏特回到了自己的實驗室。在1799年,他堆起了一堆銀幣,并且在銀幣的中間插入了撲克籌碼大小的鋅片以及被水浸泡過的圓形紙板。在他將雙手用水泡過之后抓住這個機構的兩端時,他獲得了他的研究成果——一次劇烈的電擊。他發明了世界上第一個蓄電池。
這一發現讓他在全世界獲得盛譽,其中包括拿破侖親手頒發的獎章。他的名字也被用作衡量電勢的單位而得到永生。然而,伏特始終都沒有完全理解他的發明背后復雜的電化學反應。在這一點上,他之后數以千計的先驅者們用盡畢生心血,也未能取得實質性的突破。
不過這些先驅者們的努力最終促成了Electrobat的問世。這輛重量1650磅,形似棺材的黑色汽車,其纖細的車輪上承載了一組費城的有軌電車使用的電池。在1895年的感恩節,這輛車在芝加哥的湖邊閃亮登場。作為美國的第一場汽車比賽的參賽者,Electrobat表現出眾。
盡管臨近終點時它耗盡了能量,輸給了一系列噪音巨大,黑煙滾滾的汽油車。裁判們依然對它表示了高度的贊許,并且為它頒發了一個單獨的獎項。
盡管如此,當時依然有商人看到了電動汽車的前景。到了1900年,Electrobat進化成為了MarkXVII電動出租車。盡管這些出租車的電池重達一噸,但是這并不妨礙上百輛MarkXVII以20英里每小時的速度在曼哈頓的街道上來回穿梭。它們比馬匹工作的時間更長,并且從來不會將糞便留在大街上。此外,這些車也給了那些已經習慣于坐在車廂里看著馬屁股來回緩慢搖擺的人們帶來的全新的刺激。
“每次看到這種車都感覺少了點什么,”《紐約新聞報(NewYorkJournal-American)》的專欄ChollyKnickerbocker評價道。“你仿佛坐在一輛巨大的手推車上,而有一股無形之力推動著你前進,同時還有一只無形之手在掌控方向。”
更重要的是,這些汽車能夠產生利潤。在20世紀初,有超過27家制造商在生產電動汽車。而創造這個市場的消費者,主要是上流社會的女性。她們不喜歡坐著由一連串爆炸驅動的汽油車,所到之處都留下滾滾煙塵,同時也不喜歡由帶著護目鏡的司機或者家里的男主人來負責駕駛。
這些電動汽車則提供了客廳一般的安靜舒適與奢華,除了帶有玻璃窗戶的車門,車內還有雕刻的木質內飾以及水晶花瓶,甚至是露在外面的擋泥板,都用皮革包裹。此外,想開車出門的話,女性也不必與司機或者丈夫溝通。她們只要上車,按下按鈕,就可以把車開走了。
丹佛的社交女王,瑪格麗特?懷特黑德每逢電影的首映日,都會駕駛著她的電動汽車出席。“女性可以在開車時穿著她所擁有的最嬌貴的衣服以及最精致的鞋子,”她解釋說,“而到達目的地之后,她能夠依舊一塵不染,發型也會和剛離開家時一模一樣。”
電動汽車吸引女性消費者的地方,在于其結構簡單,并且十分干凈。由于活動部件相對較少,故障率也更低。廠商們也因此打出了相應的廣告詞:“它不需要耗費一點力氣,控制起來簡單輕巧,”曾經位于俄亥俄州哥倫布的哥倫布電動汽車公司(ColumbusElectric)在廣告中這樣宣傳道。“這款車幾乎可以滿足一位精致的女性生活所需要的一切。”
在1903年,三輛汽油車成功橫跨了美國大陸。由于路線中有很多地方難以通過,甚至根本不存在現成的道路。這些車不得不在途中由專門的修理工進行維修,并且安排火車為這些車運輸了幾百個備用零件。
在1908年,為懷特黑德小姐制造了電動汽車的丹佛化學家奧利弗?帕克?弗里徹勒(OliverParkerFritchle),完成了電動汽車對美國大陸的首次跨越。然而他所需要的僅僅是兩條備用輪胎以及一套備用的制動片,以及在沿途城市補充了若干次電能。然而他自己也發現了一種通過將車輛的制動能量轉化為電能的充電方法,降低了他所需要的停車充電的次數。這種方式十分有效,但是對制動系統造成了額外的負荷,讓他的車在從阿利根尼山脈向東海岸行駛時剎車徹底耗盡。
在他的回憶錄中,弗里徹勒用浪漫的語言總結了最早的電動汽車,是如何用各種問題考驗著最早的一批消費者的耐心的。他在一處高端的社區運營一間維護電動汽車的車庫,而像是懷特黑德小姐這樣富有的客戶會每月向他支付一筆費用,以保證他們的電動汽車始終保持充滿電的狀態,并且解決各種細節上的小問題。
這些車的電池重量高達1200磅,并且在進行維護的時候必須要整個取下來。在電池的底部還會形成一層沉淀物,如果不定期清理則會產生短路。同時,電池如果充不滿則有可能將駕駛者困在任何地方,而如果過充則有可能爆炸。此時,駕駛者可能會先看到一束明亮的白色電光,然后被灑上一大片電池中的硫酸。
對于當時不是很富裕的人們來說,早期的電動汽車則是很難體驗到的一樣東西。因為大部分貧困的社區里并沒有通電。而相對闊綽的一些人即使住處并沒有通電,也可以通過購買一臺特制的500瓦特的水冷汽油發電機來為電動汽車充電。然而,這樣做的效果并不理想。汽油車先驅查爾斯?杜里埃(譯者注:美國第一輛汽油汽車的制造者,以及1895年美國第一場汽車競賽的獲勝者,同時他的杜里埃品牌汽車制造了世界上第一起交通事故。)半開玩笑地說:“一組電池比一座全都是病狗的醫院還要難伺候。”
而真正將第一代電動汽車趕盡殺絕的是查爾斯?富蘭克林?凱特林,一位后來建立了通用汽車的研發實驗室的自由發明家。在1911年2月17日,他向凱迪拉克公司交付了他用電池驅動的發明——自動啟動系統。
在此之前,汽油車的駕駛者們都不得不蹲在汽車的前保險杠面前,通過手搖的啟動搖柄轉動發動機才能讓車啟動。盡管這一情況并沒有持續太久,但是也釀成了很多手臂骨折,肩膀錯位等等事故。因為如果汽車在停下的時候依然掛著檔位,那么再次啟動的時候它們會直接向前行駛撞倒駕駛者。
由于女性消費者并不喜歡手搖曲柄,因此凱特林的啟動機讓她們也可以接觸汽油汽車。在當時,具有啟動機的汽油車價格也只有更加優雅的電動汽車的三分之二。因此,電動啟動機的出現,間接地將美國的商業化電池技術封印了將近一個世紀。汽油車只需要一塊65磅重的簡單的蓄電池,而不是電動汽車中的那些龐然大物。
而最終讓汽油車市場進入爆發式增長的,是一位來自于當時還是鄉下的密歇根州Dearborn的小男孩。他后來來到底特律學習機械。在他后來的傳記中,一位作者這樣描述他:“他充滿活力,富有魅力。每當他走進一個房間,(亨利?)福特總是會散發出一種自信的氣息。”
福特自學成為了維修發電機方面的專家,也因此成為了底特律的愛迪生電力公司的總工程師。他的大老板,托馬斯?A?愛迪生對于福特搗鼓汽油發動機的業余愛好十分感興趣。在19世紀90年代末期,在看過福特設計的第一款車——福特四輪車(FordQuadricycle)的圖紙之后,愛迪生對他說:“你會做出來的,這種能夠攜帶自身所需燃料的自給式系統。加油干!”
福特繼續進行著他的這份事業。無論是在家里的倉庫、地下室還是在廚房,他都在擺弄汽油機。他的妻子克拉拉也十分富有冒險精神,有時甚至會充當發動機的油泵。在福特將發動機的燃油入口與廚房的水池相連之后,她就會負責將燃油倒入發動機中。
福特是一位一絲不茍的工程師以及一位富有人格魅力的營銷天才的結合體。他在獲得了投資之后就離開了電力行業,成立了他自己的汽車公司。但是他很快就失敗了。因為在當時,像他一樣希望進入汽車行業的人有好幾百個。福特很快找到了他問題的根源:要想在這個幾乎全部都是男性消費者的市場里獲得關注,那么他必須要做到與眾不同。于是他制造了一輛賽車,讓自己成為了賽車界的傳奇人物。
賽車一直以來都是新型汽車技術的誕生地。在1901年,福特向當時制造了全國最快的汽車——“溫頓子彈”號的克利夫蘭自行車制造商亞歷山大?溫頓發出挑戰。這為接下來在密歇根州GrossePointe進行的一場全程10英里的比賽拉開了帷幕,并且吸引了8000多名觀眾前來觀看。
福特制造了一輛他稱之為Sweepstakes的賽車。然而他卻沒能找到一個賽車手駕駛這輛車。于是,從來沒有在賽道上駕駛過汽車的福特坐進了駕駛艙,踩下了油門。而隨著溫頓那輛擁有福特兩倍馬力的賽車在中途開始冒煙,福特超過了溫頓的“子彈號”成為了唯一一位完成比賽的選手。
“我跟你說,我再也不會干這種事了,”塵土滿面的福特在終點線的歡呼聲中一邊大口喘氣一邊說道。這場比賽也差點成為了他最后一次駕駛賽車的機會,因為他在第一次倒閉之后成立的第二家汽車公司也失敗了。
但是隨著他的比賽勝利登上了報紙頭條,更多的投資者找上了他,同時記者們也被他的幽默與謙遜所折服,紛紛報道他的奮斗歷程。所有的這些,讓福特獲得機會,制造了一輛全新的賽車。這輛叫做999的賽車名字來源于曾經創造速度紀錄的紐約中央車站999號快速列車,這輛車的大部分體積都由發動機占據,剩下的結構只有一個簡單的駕駛平臺。
而這一次,福特沒有親自上陣。他雇傭了一位要勇敢的自行車賽車手,名為巴尼?奧菲爾德。他駕駛999賽車于1902年10月25日贏得了制造商挑戰杯(Manufacturers’ChallengeCup)比賽的冠軍,同時創造了接近50英里每小時的美國汽車速度紀錄。這也幫助福特建立了自己的第三家公司——福特汽車公司(FordMotor),并且開始擁有每年上百輛車的銷量。
福特按照字母順序為他的汽車命名。到了1908年,他與其他六名員工共同設計了T型車。相比于之前的產品,T型車重量更輕,結構更簡單,并且足夠堅固耐用,能夠輕松應對美國車轍縱橫的公路。此外,由于它是在流水生產線上制造的,福特成功將它的價格于1916年從780美元降低到360美元。大規模的生產讓中產階級的消費者也能夠負擔得起T型車。到了1918年,美國公路上一半的汽車都是福特的T型車。而到了1927年,T型車的銷售量已經達到了1500萬,創造了全國性的汽車文化,并且將福特的競爭對手遠遠甩在身后。
在福特的推動下,美國擁有了世界上規模最大,最具有競爭力的汽車產業,同時創造了通過賽車優異的性能與耐久性的形象,吸引無數消費者前往經銷商展廳購買量產車的商業模式。“我從來沒有在賽車方面考慮太多問題,”福特一邊向充滿敬仰之情的記者們聳著肩一邊解釋道。“但是介于其他人都在做這件事,那么我也不得不參與其中了。”
然而,電動汽車的制造商們也并沒有因此坐以待斃。他們清楚地認識到他們的汽車更加高效,并且能夠產生更大的扭矩,比福特的汽車加速更快。這也激勵了克利夫蘭的貝克汽車公司發布了公路魚雷(RoadTorpedo)車型。這輛形似一枚裝有輪子的火箭的電動汽車于1902年5月在斯塔頓島舉辦的一場比賽中達到了70英里每小時的速度,但是卻被有軌電車的軌道帶出了賽道,沖入了觀眾群中,導致兩人死亡,八人受傷。
到了1916年,在無形的市場競爭下,幾乎所有的電動汽車制造商都已經退出了汽車行業。只有位于芝加哥的伍茲汽車公司還在勇敢地堅守著最后的陣地。他們推出了伍茲雙動力(WoodsDualPower)汽車。這是一輛有著幾乎無限續航里程的電動汽車,因為它同時具有電池驅動的電動機以及一臺汽油發動機,可以為電池充電。這款“混合動力汽車”售價為2650美元,但是很快與其他早期的電動汽車一樣淹沒在歷史的浪潮中。它存在的問題,就是它的概念比它所處的時代領先了90年。
而如今,隨著電動汽車的復蘇,全世界的企業都希望在這場21世紀初最大的商業巨變里爭奪到主導地位。我們也因此看到這篇故事的第二幕,一場爭奪上萬億美元利益的世界性競賽。
然而如果只將21世紀發生的故事比作“競賽”似乎并不準確。因為早在20世紀60年代,現代電動汽車的先驅們,已經開始站在他們繁榮一時的祖父一輩留下的廢墟中,通過上演一系列的競賽吸引公眾的注意,拉開了復活電動汽車行業的大幕。
第一場競賽由沃里?里佩爾發起,這位加州理工學院書生氣十足的物理系學生向麻省理工學院的學生們發出挑戰,展開了一場橫跨美國大陸的電動車比賽。比賽中,最先到達對方校園的賽車獲得勝利。這場競賽引起了公眾廣泛的興趣,參賽的兩輛賽車后來也被運到華盛頓的史密森尼博物館,以“未來汽車”的名稱進行展出。
然而在后來,澳大利亞人漢斯?托爾司楚普,發起另外一場競賽,才讓史密森尼博物館中所謂的“未來”真正開始走向現實。被上百萬澳大利亞人稱為“大探險家”的托爾司楚普在此之前曾經進行過一系列的冒險活動,包括駕駛一輛巴士飛躍一排摩托車。他創辦電動汽車比賽的想法是受到了美國人保羅?麥卡格雷迪的啟發,后者于1981年曾經設計出一架太陽能飛機并且飛越了英吉利海峽。
托爾司楚普設計了一輛輕型的純電動汽車并且駕駛它橫跨了澳大利亞。之后他起草了一份太陽能電動汽車比賽的規則,將比賽日期定為1987年12月。這場比賽吸引了眾多汽車制造商以及日本的電子設備制造商。而通用汽車,為了通過這個機會展示其在冷戰時期開發出的先進太陽能和電池科技,也參與了這項賽事并且通過一輛名為Sunraycer的昂貴,科幻的賽車打敗了所有的參賽者。從那以后,全世界的人們都將通用與先進的純電動汽車聯系在了一起。
而如今人們所購買的電動汽車的動力總成,都來源于1987年的這場比賽。在這之間的20年里,一些來源于美國的導彈和太空項目的發明,包括鋰離子電池與燃料電池,讓動力總成獲得了大幅度的改良。這些技術突破發揚光大的一系列發明家和商人,包括阿蘭?科科尼
、埃隆?馬斯克以及杰弗里?巴拉德。
美國的前副總統艾伯特?戈爾并沒有發明因特網(譯者注:戈爾在任期間推動了因特網的普及,但是在接受媒體采訪時,其發言被曲解為他宣稱自己發明了因特網),但是他確實推動了美國能源部“超級汽車”項目的誕生。這一項目在不經意間,導致了日本電動汽車的發展。豐田普銳斯車型由此誕生,其銷量至今仍然在逐漸增長的電動汽車市場中具有統治地位。其成功也向美國的汽車制造商證明,電動汽車確實是汽車的未來。
通過大選選票與汽車市場銷量也能夠看出,美國人如今也意識到了這場電動汽車競賽的重大意義。但是他們對于令電動汽車重新問世背后的發明家、夢想家、改裝愛好者、企業家、電腦極客、法規制定者們了解甚少。參與這篇幕后故事的人物眾多,從“普銳斯之父”,日本的工程師內山田竹志,到競選時描繪美國制造的電動汽車藍圖的奧巴馬總統,以及夢想家盧安武,還有一系列追求性能的美國汽車改裝愛好者們,比如“閃電小子”約翰?韋蘭、“電動的路易斯”以及“大老霸”唐恩?加利茨。
這場完善電動汽車的競賽的一大特點,就是它很快變成了一場全球性的角逐,并且充滿了意料之外的分支。其中就包括在80年代,位于加拿大溫哥華的杰弗里?巴拉德和他的科研小組,發現用于為美國在60年代為雙子座飛船供電的燃料電池的設計圖紙如今已經公開。
他們對燃料電池進行了重新設計,使其功率更大,價格更低,同時在奔馳汽車的母公司,戴姆勒集團的資金、技術以及行政支持下,將燃料電池組銷售給了全世界各大汽車制造商。最終的產品,氫動力的電動汽車如今成為了美國汽車市場的一顆新星。
這也讓當前的競賽,成為了混合動力電動汽車、插電式純電動汽車以及燃料電池汽車在價值上萬億的汽車市場中相互爭奪份額的局面。哪一項技術能夠最終獲得勝利?哪一家公司能夠最終主宰市場?哪一個國家的經濟能夠因此更加繁榮?并且哪一個因素能夠改變上百萬消費者的購車和用車習慣,讓他們向電動汽車轉換?
所有的這些問題,除了最后一個,如今都沒有答案,汽車制造商、零部件供應商、企業家、廣告商,都在一場全新的競賽中看到了未來。那便是在全世界各大城市舉辦的電動方程式。
隨著電動汽車逐漸開始挑戰長時間由內燃機保持的速度和比賽紀錄,參與這場電動汽車的宏大競賽的人們預測在2016年,電動汽車市場會真正起飛。隨著電動方程式中使用的賽車逐漸開始被汽車制造商打造的賽車替代,令人熱血沸騰的比賽將同時成為展示清潔,高性能產品的舞臺。它們最終會改變人們的生活,改善急需解決的環境問題。看著這些賽車沖過終點線,也會讓那些如今一提到電動汽車還會抓耳撓腮的人們獲得新的認識。
約翰? J?菲亞爾卡曾在華爾街日報華盛頓分社工作長達26年,在2008年,他創辦了專注于報道氣候變化的網絡新聞媒體ClimateWire并擔任主編。他曾經出版過三本書,并且因其調查性的報道贏得了包括沃思?賓漢(Worth Bingham)獎和雷蒙德?克拉珀(Raymond Clapper)獎在內的多個獎項。
在《汽車戰爭:電動汽車的興起、衰落和復蘇》(Car Wars: The Rise, the Fall, and the Resurgence of the Electric Car)這本書中,菲亞爾卡以其漫長的記者生涯中親身經歷以及采訪的素材,生動地講述了人們對電動汽車曾經的排斥以及二度迷戀的一個個充滿戲劇性的故事。
馬芳武,國家“千人計劃”特聘教授,現任吉林大學青島汽車研究院執行院長,Automotive Innovation(《汽車工程》英文版)執行主編。英國帝國理工大學博士,在北美底特律汽車城從事汽車研發多年,曾任吉利汽車研究院資深總工程師。