交通部署案例集/2018/美國電動汽車

電動汽車概述

電動汽車是一種汽車運輸方式，其動力由電動機產生，電動機使用儲存在可充電電池中的能量。必須區分不同型別的電動汽車以及這些型別的分類。

混合動力電動汽車 (HEV) 指的是由汽油和電力共同驅動的汽車，其中電力僅由汽車自身的制動系統而不是外部電源產生，也稱為再生制動。

插電式混合動力電動汽車 (PHEV) 也由汽油和電力共同驅動，但也可以透過插入外部電源（如插座）來為電池充電。 PHEV 的汽油發動機用於透過在電池耗盡時為電池充電來擴充套件汽車的行駛里程。

電池電動汽車 (BEV) 是完全依靠電力驅動的電動汽車，沒有汽油發動機、油箱或排氣管。 BEV 也稱為插電式電動汽車或 PEV，因為它們使用外部電源為電池充電。 BEV 將是本頁面的主題。

電動汽車的優勢

電動汽車是高效能汽車，其電機反應靈敏，提供強大的扭矩，同時執行安靜平穩。 與智慧手機一樣，電動汽車也與數字連線，大多數使用者可以透過應用程式在夜間在家充電。 這賦予電動汽車對消費者的未來感。 電動汽車的其他效能特徵包括提高安全性：電動汽車具有較低的重心，這使得它們在事故中更容易翻滾，以及更低的重大火災或爆炸風險，同時提供改進的車身結構和耐用性，使其在碰撞中更安全

能源效率是指從燃料源中轉換的能量量，這些能量最終用於為車輛供電。 電動汽車的能源效率遠高於傳統的燃油汽車； 將大約 60% 的能量轉換為運動，而燃油汽車約為 20% 。 它們執行成本也更低，因為為車輛充電的電費比為同類車輛購買汽油便宜三到四倍 。 它們還比汽油動力汽車的維護成本更低； 它們不需要機油來潤滑發動機，該發動機運動部件更少，因此迴圈疲勞更少。

電動汽車的主要吸引力是它們由於沒有排氣管和排氣管而零排放，而排氣管和排氣管是全球空氣汙染的主要來源。 此外，使用電力減少了對“化石燃料”的整體經濟依賴，並促進了太陽能等可再生能源的使用。 這些好處本身通常足以促使許多消費者選擇電動汽車而不是汽油汽車，因為他們覺得他們正在為可持續的未來做出貢獻。

技術歷史

從技術上講，電動汽車實質上是兩種在過去一個世紀中在社會中普遍存在的技術的結合； 電池和汽車。

電動電池

現代電動電池的發明通常歸功於亞歷山德羅·伏特。 他創造了伏特電堆，一個由交替的鋅和銀圓盤組成的堆疊，這些圓盤由鹽水隔開，是對路易吉·伽伐尼工作的反應，路易吉·伽伐尼表明，當用金屬探測青蛙腿時，青蛙腿會抽搐。 伏特對伽伐尼所說的“動物電”持懷疑態度，並著手證明這種現象僅僅是對兩種不同型別金屬存在的反應。 在此過程中，伏特於 1800 年創造了第一個現代電池，這是一個巨大的成功 。 但是，這款電池非常簡陋，直到近一個世紀後，這項技術才被廣泛應用於汽車運輸。

汽車的歷史

汽車的歷史通常根據推進方式劃分為幾個時代。 第一個能夠進行人類運輸的汽車是蒸汽驅動的，可以追溯到 18 世紀後期。 後來，技術進步導致了內燃汽油機和電動機的創造，這兩種發動機幾乎同時在 19 世紀中後期得到發展。 在汽車出現之前，主要的陸地運輸方式要麼是火車，要麼是馬拉的馬車。

最初的誕生與發展

到 20 世紀初，三種類型：蒸汽、汽油和電力，正在爭奪一個新興的市場。 這三種類型都具有鮮明的特點。 蒸汽，到那時已經是一種久經考驗的技術，已被證明對火車來說是可靠的，但啟動時間長，需要經常加油。 汽油需要大量的體力勞動才能駕駛，而且噪音很大，令人不快。 電動汽車似乎比競爭對手具有優勢：它易於啟動且操作簡單，不需要變速箱； 它提供了最平穩、最安靜的乘坐體驗。 它非常適合在城市中進行短途旅行； 路況不佳意味著任何型別的汽車都很少能開到城外 。 從 1899 年到 1900 年，電動汽車的銷量超過了所有其他型別的汽車。 。

衰落

儘管有這些優勢，但一些關鍵的發展最終導致了 1900 年至 1910 年“電動汽車黃金時代”的衰落，以及隨後的汽油汽車的興起 。 美國更平坦、更長的公路網意味著電動汽車的短續航里程與汽油汽車相比成為了一個顯著的劣勢，而消聲器和電動啟動等功能使其更容易使用。 全球汽油價格下降。 亨利·福特開始大規模生產汽油動力汽車，這意味著到 1912 年，一輛電動敞篷車的售價為 1750 美元，而一輛汽油車的售價為 650 美元 。 汽油汽車製造商能夠迅速找到技術故障的解決方案並比蒸汽和電力領域的競爭對手更好地適應市場，這使他們能夠獲得主導地位。 因此，到 1935 年，電動汽車幾乎滅絕。

隨著電動汽車市場逐漸消失，汽油動力汽車在 1920 年至 1973 年的 50 年左右時間裡主導了市場。 與汽油汽車市場相對應的是，一個與之相連的加油站、機械師和經銷商網路不斷發展。 這些網路變得穩定、廣泛而強大，並創造了一系列正外部性，透過這些正外部性，汽油汽車技術“鎖定”了； 汽油汽車的地位在系統和社會中根深蒂固。 其結果是對整個社會產生了前所未有的影響：人們住在哪裡、他們如何度過休閒時間、他們可以通勤多遠。 在這個時代，汽車迅速成為自由和地位的象徵。 。

復興

20 世紀後期和 21 世紀初電動汽車的復興可以歸因於政策、技術和環境問題的結合。 20 世紀 70 年代不斷上漲的油價和汽油短缺導致美國試圖透過促進研究和開發來減少對外國石油的依賴，方法是制定《1976 年電動汽車和混合動力汽車研究、開發和示範法》等政策 。 20 世紀 90 年代不斷增長的環境問題也透過《1990 年清潔空氣法修正案》和《1992 年能源政策法》等政策，以及加州空氣資源委員會 (CARB) 制定的新交通排放法規，在電動汽車的重新出現中發揮了作用。 但是，當時，這種模式仍然在一定程度上受到技術的限制； 電動汽車的續航里程仍然有限，而 20 世紀 90 年代經濟繁榮和低油價意味著人們對電動汽車的興趣主要侷限於研究和開發。 現代電動汽車的轉折點是 2000 年推出的豐田普銳斯。 它是世界上第一款量產的混合動力電動汽車，並在全球範圍內取得了成功。 緊隨其後的是 2006 年的特斯拉汽車宣佈開始生產一輛豪華全電動跑車，該跑車能夠在單次充電後行駛超過 200 英里，促使日產和雪佛蘭等競爭對手釋出了自己的電動汽車 。

政策與發展

儘管現代電動汽車在過去二十年中越來越受歡迎，但要克服主導市場技術（汽油車）的“鎖定”仍然存在相當大的障礙。它高度依賴政策環境，需要扶持新興市場，促進消費者擁有和使用，降低投資者風險，鼓勵製造商並增強公眾對電動交通選擇的信心。在這個階段，如果沒有政策行動，諸如負擔能力，電池壽命，公共充電可用性，車網相容性，系統可靠性和消費者接受度等障礙可能無法克服。電動汽車的政策支援機制可以分為四大類：研究支援；目標、任務和法規；財政激勵；以及提高電動汽車價值主張的政策。

中國作為目前全球電動汽車的領導者，已採取積極行動鼓勵電動汽車購買。例如，從2014年到2017年，電動汽車免徵購置稅，政府已將免徵期限延長至2020年。此外，中央政府還啟動了消費者補貼計劃。除了財政激勵之外，還提供了高乘員車 (HOV) 車道豁免和快速牌照獲取等政策。一些中國省市和城市的電動汽車駕駛員可以免交傳統費用獲取牌照：上海已免除電動汽車駕駛員的牌照費，約為人民幣10萬元（15900美元）。此類激勵措施對中國消費者尤其具有吸引力。政府採購電動汽車也是中國採用的主要政策。2014年，中國要求中央政府以及一些城市和公共組織，到2016年其車輛車隊中至少有30%為電動汽車。2016年，這一目標提高到至少50%。

定量分析

對於定量分析，將透過檢視每年電動汽車的銷量來分析電動汽車的市場增長。請注意，這些資料與PEV有關，包括PHEV。根據《交通運輸能源資料手冊》第36.1版，僅從2010年開始才有資料，因為獲得公路使用認證的插電式電動汽車於2010年開始銷售。這些資料用於估計三引數邏輯函式，其形式為：S(t) = K/[1+exp(-b(t-t0)]，其中

• S(t) 是狀態度量（售出汽車數量）• t 是時間（以年為單位）• 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。

飽和狀態水平 K 是使用 2017 年所有輕型汽車的銷量資料估算的，約為 1700 萬輛。使用普通最小二乘迴歸法估計係數 b，其中 Y=LN(Sales/(K-Sales))，X=Year。

美國 PEV 銷量及其預測增長

透過這種分析，發現 t0，即電動汽車達到 50% 市場飽和的年份為 2022 年。這是一個非常低的數字，在目前看來似乎非常不準確，因為 2017 年電動汽車的市場飽和度僅達到 1.2%。這種差異的原因可歸因於分析方法；達成的 RSQ 值僅為 0.64，表明曲線擬合效果不佳。

儘管如此，電動汽車目前處於增長階段並正在快速擴張，這一點是顯而易見的。電動汽車的生命週期是獨一無二的，因為它經歷了多個世紀的多個誕生和成長階段。然而，過去幾年所經歷的增長是巨大的。這是由於技術進步提高了電動汽車的續航能力，以及公眾對可再生能源和空氣汙染的意識增強。在政策的幫助下，電動汽車將在未來幾年實現持續增長。