问题起源 是这样，前段时间某次Google的Doodle推广了一款计算个人环境足迹（Environmental footprint）的工具，于是题主就好奇的测了测，发现我个人对环境的消耗主要是交通、出行方面的需求，而非吃饭、穿衣等。所以，不由得对可替代能源汽车的发展有了切身的期盼。但是现阶段，与传统的燃油汽车相比，纯电动汽车的实际应用（注意我说的是应用，而非这类产品本身）还是有十分明显的短板，比如续航里程、充电时间等等。那么，有什么潜在的突破口，可以改善纯电动汽车（或者其它可替代能源汽车）的应用现状，从而降低人们的交通需求对不可再生能源的需求呢？
既然说到“潜在的突破口”，那么能否“突破”暂且不论，就借圆桌的机会聊一聊2016年里杀进汽车行业的几家新公司所选择的技术突破口吧！
他们是：中兴ZTE——纯电动车无线充电技术；Aquarius Engines——自由活塞发动机增程器；Techrules——燃气轮机增程电动汽车。
这些技术其实都不是新概念，更不是黑科技，但是同ppt slides技术比较起来，这几家的确各自找到了一项切入新能源汽车领域的技术。需要声明的是，本人无意替上述任何一家背书，只谈谈技术本身，至于公司造车目的为何、成败与否，真真假假不作讨论。
1. 无线充电技术
今年的大新闻之一是中兴在2016年12月入股了广通客车全面进入了新能源汽车领域。而实际上中兴新能源汽车有限责任公司已成立了两年之久，其主要经营业务就是
新能源汽车无线充电系统的制造与销售。中兴与客车厂商合作，在襄阳、郑州、长沙等十一个城市的公交线路上试运营了无线充电客车。我恰有机会到访其中一条无线充电运营线路，出于保密的原因，该充电系统的具体参数不作介绍，只聊一聊公开的情况。在这条运营线路中，有两个充电位布置在公交始发站，有四辆无线充电公交车与四辆燃油车交替运行。下图中停车位铺设的长方形充电位即埋设的两组充电原边线圈，在客车车底安装了副边线圈，当客车停放入位后，对准充电位，则可以由司机开启无线充电。
（无线充电客车充电位，实地拍摄）
总体来看，无线充电相对于有线充电的优势是得到发挥的，那就是司机不需要插拔充电头，避免有线充电插头的损耗，可靠性高；司机在驾驶位上停完车一键即可充电，操作傻瓜，无需专业人员；无线充电技术的效率足够，可以达到85%以上；无线充电线圈的设计功率为单个30kW，两组线圈即使限功率运行，也可以达到40kW以上的充电功率。
但与此同时，实际运营中也存在着一些问题：一，充电线圈需要完全对正，停入停车位后，司机需要反复进行车的姿态的调整以确保对齐，这对于大公交车来说非常考验司机停车技术，平均大约需要花费一分钟的时间来调整停车位置；二，未能实现快速启动，在实际的充电过程中，司机开启充电后，充电系统需要约一分钟左右的时间才能够全负荷运行，这意味着在公交站台设置充电位，随时停车随时充电的设想，以目前的技术水平还难以实现。此外，大家比较关心的电磁辐射问题，在充电过程中的实地的电磁辐射水平符合ICNIRP 2010的辐射标准。
无线充电技术其实并不新鲜，宝马、丰田、日产等各家汽车公司早有试验。它的实现手段主要有三种：无线电波；电磁感应；磁场共振。具体的技术原理知乎已有优秀的答案阐释，推荐参考：无线充电是个好东西吗？怎样评价现阶段的无线充电技术？三星的手机无线充电好用吗？ - 微鹅-余峰的回答 - 知乎以及电动汽车无线充电是如何实现的？ - 严同-PowerChina 的回答 - 知乎。而中兴目前采用的技术是基于电磁感应式的，这种方式技术原理相对简单，结构可靠，成本相对较低，但与此同时在空间距离上有较大的限制：原副边线圈的相对位置要求严格，这也就产生了上文提到的需要反复调整车辆姿态对正充电位的问题。
丰田无线充电示意图，采用磁共振式无线充电技术
那么，在未来无线充电技术有没有可能成为新能源汽车的突破口呢？
在我看来目前至少有以下几点问题将制约无线充电发展：
一是缺少标准，在未来随着新能源汽车的推广，无线充电会与快充、换电同时发展，在无线充电技术发展的过程中，大量的标准需要被拟定，今年SAE推出了电动汽车无线充电标准SAE TIR J2954，Login - SAE Mobilus，中兴发力无线充电无疑也是希望成为这一领域的标准制定者。但是与此同时，缺少技术标准也恰恰限制了无线充电技术的普及。
二，需要大量基建投入，推广无线充电首先就需要建设无线充电站。至于要实现“行进中无线充电”，那就更需要对道路进行大规模的改造与持续的维护，这个成本恐怕比造电车来得高得多。
三，无线充电技术本身如何克服上文提到的缺陷：空间限制、启动慢等问题，并有效降低成本，技术本身的问题会严重制约无线充电技术应用场景。
四，公众的疑虑，目前还没有确切的理论表明电磁辐射对人体的危害程度。辐射水平的评价，也只能参考各研究组织公布的限值。但是对于公众来说，电磁辐射本身就是一个“敏感词”，无线充电能不能被大众所接受，也同样有待观望。
p.s. 值得一提的是，传闻中兴在收购广通客车之前更加想进入的公司是珠海银隆，但是被董小姐抢占先机。这两天又有部分媒体称“钛酸锂电池和无线充电是绝配”（钛酸锂乘用车和无线充电将成绝配-搜狐）该说法是否靠谱需要刘老师
弗雷刘
来鉴定，只是联想到之前中兴收购银隆的传闻，倒是挺有意思的。
2. 自由活塞式发动机
上个月一则科技新闻标题煞是吸人眼球颠覆特斯拉模式，这家以色列公司开发出超级燃油发动机，文中称一家以色列创业公司Aquarius Engines发明了一台超高效发动机，在FEV的台架测试中达到传统发动机两倍的热效率，此外这台发动机的体积还非常小，有极高的比重率（power-to-weight ratio）。
（Aquarius Engines联合创始人Gal Fridman和他的机器，
那么这是一台什么样机器呢？
Aquarius Engines发布的这一台机器实际是一台自由活塞式发动机，Aquarius Engines的设想，是使用这一台“高效”发动机作为电动汽车的增程器（Range extender），即带动发电机发电，类似于串联混合动力构型。
其实自由活塞式发动机早在20世纪30年代就被提出，与传统的发动机不同的是，自由活塞式发动机没有曲轴，这意味着活塞可以在汽缸中自由运动，且不受固定的压缩比限制，结构上的灵活性意味着它可以广泛适用于不同的燃料与新概念的燃烧模式（关于内燃机燃料与燃烧技术，详见为什么汽油发动机不断追求更高的压缩比，柴油发动机不断地降低压缩比？未来是否会接近一致的压缩比？ - 姚昌晟的回答 - 知乎）；与此同时更简洁的机械结构意味着更少的机械损失和更紧凑的布局。
但是多出的自由度对控制提出了更高的要求，如何对发动机实现精确的控制，是这一类发动机存在的问题之一。自由活塞式发动机的活塞在线性运动中，可以转化为以下的不同形式的功：一，可以直接对气体进行压缩（最早的应用就是空气压缩机）；二，压缩气体推动涡轮进行发电；三，往复运动转为旋转运动直接输出机械功；四，活塞作为转子，通过线性运动由直流发电机发电。
（Aquarius Engines发动机结构示意图
除了Aquarius Engines，英国创业公司Libertine（http://www.libertine.co.uk/）和丰田R&D同样在自由活塞式发动机增程器上有所研发。丰田发布的FPEG（Free Piston Engine
Linear Generator，Free Piston Engine Linear Generator "FPEG"）如下图所示，机器右侧的为燃烧室，燃油在燃烧室内燃烧推动活塞，该活塞即线性发电机的转子，在左侧的定子中往复运动，进而产生电能。FPEG功率达到10kW，丰田设想的使用场景是一辆车搭载两台FPEG同时发电。这一技术方案的难点仍在在于控制，除了活塞位置的控制，如何有效抑制发动机活塞即电机转子的径向振动同样依赖于控制水平。为了解决控制的问题，丰田R&D采用的方案是Resonant Pendulum control，有机会会再写一篇文章详细介绍（推荐参考Development of Free Piston Engine Linear Generator System Part3 -Novel Control Method of Linear Generator for to Improve Efficiency and Stability）。
FPEG结构示意图
还是再聊一聊自由活塞式发动机作为增程器有没有可能成为新能源汽车的突破口吧。
对于它，我的态度是看好的，但仍有两点疑虑：
一，它所提升的热效率有多大的价值。自由活塞式发动机的热效率会比传统发动机高，但是能不能达到Aquarius Engines声称的传统发动机的两倍（对标对象热效率也许只有20%左右，但其实现在最牛的商用车柴油机在部分工作点已经可以达到50%以上的有效热效率……），或是Libertine声称的40-50%，这可能还要打上一个问号。即便可以达到声称的效率，如果作为增程器为电动汽车发电，传统的发动机同样可以保持在高热效率的工作区域进行运行，那么更昂贵的Aquarius Engines所具有的优势也许就并不明显了。
二，技术难题尚待解决。除了上文提到的控制难题（这对于传统的发动机来说已经完全解决），自由活塞式发动机没有曲轴，这意味着油泵、发电机、空气系统等等附件都要依赖于电动化驱动，这无疑增加了技术难度，也添加了额外的成本。
3. 燃气轮机增程式汽车
Techrules，这家推出燃气轮机增程式汽车的公司背后的技术来源是中国航天科工三院，它的中文名字叫做泰格鲁斯·腾风，我是很不喜欢这个名字的，也许除了B公司，全国再也没有任何一家汽车厂会这么不认真对待自己的名字了。所以我干脆就叫它腾风吧，来聊一聊它的燃气轮机增程式汽车技术。
泰格鲁斯·腾风TREV AT96概念图与动力系统
首先，这一技术是可行的，甚至仅从技术上来看是很有意义的。尽管将燃气轮机应用于汽车并不新鲜。克莱斯勒在1962年推出了Turbine Car是第一辆量产的燃气轮机汽车。但这辆车的问题是：油耗过高。究其原因，是燃气轮机在怠速时的燃油消耗极大（实际上燃气轮机在高负荷稳定输出时的效率是相对较高的，燃气轮机在联合循环作业中可以达到60%的有效热效率，远高于柴油活塞式压燃发动机）。于是这辆车无奈遭遇了收回、销毁的命运。
Chrysler Turbine Car
然而如果让燃气轮机扮演增程器的角色（与上文中自由活塞式发动机类似），则燃气轮机可以保持在高效率运行，恰好避免了Turbine Car曾遭遇的问题。腾风所发布的TREV概念超跑就是基于这一理念，但是这也不是新鲜事物，捷豹曾在2013年发布了概念版C-X75超跑，搭载两台燃气轮机作为增程器，每个车轮均连接一台145kW/400Nm的轮毂电机，能够达到的暴力输出与腾风的概念车相比不遑多让。只可惜，这辆车只停留于样车，早早地流产了。
说回腾风TREV，如果这一台微型燃气轮机能够达到声称的性能参数（4.8L/100km，根据知友
铁木辛柯的扭转
测算，使用航空煤油，效率达到65%以上），那么无疑是非常值得肯定的。在这个前提下，我认为量不量产都不重要了。
以上是三家公司的三项技术，算是新能源汽车的“潜在突破口”。至于谁能“突破”，这个问题就要交给时间来回答了。
