美國電池電動汽車銷量生命週期

電池電動汽車

BEV 是全電動、可上高速公路的汽車，配備可充電的板載電池。與插電式混合動力電動汽車 (PHEV) 或“混合動力汽車”不同，它們沒有任何內建的汽油發動機。雖然這項基本技術已經存在了一個多世紀，但在被汽油車淘汰後，它經歷了長時間的衰退。直到過去 10 年，現代 BEV 才開始流行起來，並得到更廣泛的採用。由於電動汽車的增長故事也是乘用車的增長故事，因此將同時討論兩者，以瞭解全貌。

誕生

最終造就汽車的技術來自用於有軌電車、機車和腳踏車的發動機技術。在 19 世紀中期，早期的蒸汽機從鐵路技術中改編而來，透過自走式蒸汽拖拉機應用於農業。1851 年，查爾斯·佩奇製造了一臺電力機車，成為電力有軌電車的原型。美國汽車工業的形成稍晚於歐洲，但在 1890 年代迅速形成，旨在取代馬拉的四輪馬車、馬車和貨車。大約在這個時候，大多數機動車使用汽油、蒸汽或電力發動機，都處於某種原型階段。直到 1896 年，才出現兩輛以上相同設計的汽車。

最初，蒸汽發動機和電力發動機似乎遙遙領先。1899 年，售出 1,575 輛電動汽車，1,681 輛蒸汽汽車（其中最流行的是“機動車”），而汽油汽車僅售出 936 輛。汽油汽車噪音大，難以啟動，行駛里程短，速度慢，而且耗水量大。電動汽車在所有這些方面都具有早期優勢。電動機比其競爭對手更清潔，並且不像汽油發動機那樣需要費力的手動曲柄啟動，也不像蒸汽發動機那樣需要長時間預熱。電動汽車最初也更快，這一點在成功的“La Jamais Contente”中得到了證明，它可以達到 100 公里/小時的速度。電動汽車的初始優勢是利用了與有軌電車類似的技術，並且僱傭了有軌電車的製造商。

最終，汽油發動機的發明幫助減少了漏水，提高了行駛里程和速度。在世紀之交進行了這些改進之後，電動汽車由於其高成本和停滯不前的行駛里程開始敗下陣來——這些問題一直困擾著這項技術至今。

以福特汽車為主導的汽油動力汽車從一開始就專注於大規模生產並降低成本。1900 年，電動汽車的價格從 1,250 美元到 3,500 美元不等，而汽油汽車的價格最高為 2000 美元。1902 年，售價 650 美元的奧茲莫比爾彎刀問世。大規模生產是汽油汽車行業做出的戰略選擇，與更注重以更高價格銷售高質量汽車的電動汽車公司形成了對比。

更糟糕的是，電動汽車每年至少需要更換一次昂貴的電池。事實證明，用於電力有軌電車的電池並不適合汽車。電池容量的進步是穩定的。到 1910 年，電池的使用壽命達到 25 瓦時/公斤，可以提供高達 130 公里的行駛里程。但為時已晚——它們仍然依賴於僅在東海岸的大城市附近才有的電力輸送基礎設施。雖然汽油汽車可以攜帶備用燃料，但電動汽車則侷限於城市。在汽油汽車發明啟動點火系統後，電池容量的進步基本上停滯不前。

到 1920 年代，電動汽車實際上已經停滯不前，因為汽油動力汽車完全壟斷了乘用車市場。1924 年，美國僅生產了 381 輛電動汽車，而汽油汽車則生產了 3,185,490 輛。汽油動力汽車在接下來的 50 年裡繼續塑造整個社會結構和發展趨勢。

直到 1970 年代，公眾的信心才開始轉向汽車。隨著環境運動的興起，人們對空氣汙染造成的危害有了更深刻的認識。1973 年的石油危機促使國會重新思考國家對汽油動力運輸系統的依賴。1976 年，美國參議院授權成立能源研究與開發協會，目的是開發電池以及電動汽車和混合動力汽車。

儘管通用汽車和美國宇航局的專案提供了支援，但許多與行駛里程和速度相關的缺陷仍然存在。ERDA 在 1980 年代被關閉，公眾對電動汽車的興趣再次消退，1970 年代的研發倡議幾乎沒有取得技術突破。在整個 1980 年代，電動汽車主要用作高爾夫球車和送貨 van，主要用於英國。

1990 年，清潔空氣法修正案和能源政策法案的透過，以及加州空氣資源委員會頒佈的零排放汽車強制性規定，再次為聯邦政府發展電動汽車提供了動力。通用汽車 EV1 是一款完全由電池驅動的電動汽車，不產生 VOC、CO、NOx、PM 或 Sox。雖然 EV1 並沒有在市場上停留太久，而且 CARB 的強制性規定最終在汽車製造商的訴訟後被取消，但它標誌著電池技術的重大演變，電池充電之間的行駛里程創下了 80 英里的紀錄。

1997 年，豐田利用美國能源部的研發技術推出了普銳斯，到 2000 年，普銳斯在全球範圍內銷售。作為第一款量產的商用混合動力汽車，它幫助提高了人們對電動汽車的認知。2006 年，特斯拉汽車公司從能源部獲得貸款，開始生產一款使用尖端電池技術的豪華電動汽車。特斯拉的進步先於日產、雪佛蘭、福特、三菱、寶馬等更多知名汽車製造商進入 BEV 市場。

透過 2009 年的復甦法案，美國能源部投資超過 100 億美元，與汽車製造商合作建設電動汽車充電站網路。

目前，美國道路上有超過 234,000 輛插電式電動汽車和 330 萬輛混合動力汽車。目前，日產 Leaf、特斯拉 Model S 和 MBW i3 佔據著全球最暢銷全電動汽車的榜首。

開始	第一個時代	繁榮與蕭條	第二個時代	第三個時代
	1897 年：紐約市計程車車隊改用電動機	1908 年：福特 T 型車上市	1973 年：石油輸出國組織石油禁運導致多國進行電動汽車研發工作	2010 年：日產 LEAF 釋出，榮獲歐洲年度最佳汽車獎。
1832 年：羅伯特·安德森製造了原型電動馬車	1899 年：La Jamais Contente 以 100 公里/小時的速度打破了乘用車速度紀錄	1912 年：查爾斯·凱特林發明了電動啟動器	1996 年：通用汽車製造了 EV1	2011 年：全球電動汽車超過 50,000 輛
1834 年：托馬斯·戴文波特製造了一輛在軌道上行駛的直流電動汽車	1900 年：電動汽車成為美國最暢銷的汽車	1930 年：電動汽車幾乎完全被內燃機汽車淘汰	1997 年：豐田開始銷售普銳斯	2012 年：全球電動汽車超過 180,000 輛

增長

利用能源資訊管理局、美國能源部和電動汽車交通協會的資料，可以明顯看出，自 1992 年以來，美國 BEV 的採用率一直在增長。圖 1 特別注意到，自 2010 年以來，增長速度迅速加快。對電池、燃料電池和汽車系統的研發降低了成本，使電動汽車在質量市場上與內燃機汽車具有競爭力。表 1 中可以明顯看出，在過去幾年中，面向全球市場的 BEV 選擇比以往任何時候都多。

車輛	製造時期
貝克汽車	1899 年至 1915 年
斯圖貝克電動汽車	1907 年至 1939 年
亨尼·千瓦	1958 年至 1960 年
塞布林-先鋒 Citicar	1974 年至 1982 年
斯柯達·福祿	1992 年至 1994 年
通用汽車 EV1	1996 年至 2003 年
雪佛蘭 S10 EV	1997 年至 1998 年
本田 EV Plus	1997 年至 1999 年
豐田 RAV4 EV	1997 年至 2002 年
福特 Ranger EV	1998 年至 2002 年
Think Nordic	1999 年至 2002 年
ZAP Xebra	2006 年至 2009 年
特斯拉 Roadster	2008 年至 2012 年
三菱 i MiEV	2009 年至今
日產 Leaf	2010 年至今
雷諾 Kangoo	2011 年至今
smart ED	2012 年至今
特斯拉 Model S	2012 年至今
雷諾 Zoe	2013 年至今
大眾 e-Up!	2013 年至今
寶馬 i3	2013 年至今
起亞 Soul EV	2014 年至今
大眾 e-高爾夫	2014 年至今
梅賽德斯-賓士 B 級電動車	2014 年至今
大眾 e-Up!	2013 年至今
特斯拉 Model X	2015 年至今

我使用了一個三引數邏輯模型來更好地瞭解 BEV 採用率的 S 形曲線，其中

S(t) 是狀態度量（BEV 數量），t 是時間（年），t0 是拐點時間（達到 1/2 K 的年份），K 是飽和狀態水平，b 是一個係數

迴歸結果
K	122,720,000
b	0.0305
t0	2038
r^2	0.74