ALT图书馆|你不知道的电动汽车发展历史

 

电动汽车的历史并不比内燃机汽车短,它是最古老的汽车之一,甚至比奥托循环发动机(柴油机)和奔驰发动机(汽油机)还要早。然而电动汽车的发展历程却非一帆风顺,本文详细记录了电动车发展近200年的跌宕起伏。...



电动汽车的历史并不比内燃机汽车短,它是最古老的汽车之一,甚至比奥托循环发动机(柴油机)和奔驰发动机(汽油机)还要早。

然而电动汽车的发展历程却非一帆风顺,本文详细记录了电动车发展近200年的跌宕起伏。



马车时代的电动汽车

1835年,荷兰教授Si brandus Stratingh设计了一款小型电动车,并由助手克里斯托弗·贝克负责制造。但更具实用价值也更成功的电动车则是由美国人托马斯·达文波特和苏格兰人罗伯特·戴维森在1842年研制的,他们首次使用了不可充电电池。因当时该应用技术尚未成熟到足以与马车竞争,故这些早期的构造并没有引起公众很多的注意。因为,速度为15km/h,续驶里程为16km的电动汽车不可能激发潜在的用户。1864年巴黎至鲁昂赛事完全改变了这一切:电动汽车以平均速度为23.3km/h,在48小时53分钟内行驶了1135km。该速度远胜于马车可能具有的速度,一般公众开始对无马的车辆或如今所称的汽车感兴趣。

到了1865年,Gaston Plante在法国研发出了性能更好的蓄电池,后来卡米尔·福尔在1881年对电池进行了改进,提高了电池容量,为电动车的发展铺平了道路。1867年,奥地利发明家Franz Kravogl在巴黎世界博览会推出了一款双轮驱动电动车;1881年11月,法国发明家Gustave Trouve在巴黎举行的国际电力博览会上演示了三轮电动车,这款车采用铅酸蓄电池供电,由0.1hp(1hp=745.700w)的直流电动机驱动,整车及其驾驶员的重量约160kg。

竞争汽油汽车时代的电动汽车随后的20年,是一个电动汽车与相对应的汽油汽车竞争的年代。这在美国特别确切,在美国有些城市外围并没有许多铺砌过的道路,这对有限行程的电动车不成为其问题。然而,在欧洲,迅速增加的铺砌过的道路数却要求延展车辆的行程,这就促进了汽油车的发展。

第一辆商品化的电动汽车是Morris和Salomd的电动舟。这辆电动汽车在纽约由其发明者所创建的公司以出租车方式运营。电动舟被证明的比出租马车更有价值的运载工具,尽管起购置价较高(约为3000美元对1200美元)。以90分钟的充电间隔,它可用于4小时制的三班交接的运营。该车装有两台1.5hp的电动机,最高车速可达32km/h,其续驶里程为40km。

再生制动的发明是对该年代最有影响力的技术进展,这一发明在1897年由法国人M.A.Darracq在其小轿车上实现。再生制动技术在制动时回收车辆的动能并向蓄电池组再充电,这样便大大增加了行驶里程。这是对电动汽车和混合动力电动汽车应用技术最有价值的贡献之一,正如在市区行车中,再生制动技术对能量效率的贡献使电动汽车优于其他任何车辆。

此外,当时电动汽车领域中最有影响力的事件即,法国人Camille Jenatzy制造的电动汽车“La Jamais Contente”的车速首次达到了100km/h。



在19世纪末20世纪初,随着经济的繁荣,美国人民的收入快速增长,汽车开始流行起来。1899年和1900年,电动车销量远远超过其它动力的汽车。当时电动汽车相比同时代的其它动力汽车具有非常明显的优势,它们没有震动,没有难闻的废气(零排放),也没有汽油机巨大的噪音,并且易于操控,这也使电动车逐渐成为上流社会喜好的城市用车。

竞争中消失的电动汽车当燃油汽车变得功率更大、更灵活,尤其是更易于操纵时,电动汽车开始消失。电动汽车的高成本无助于与燃油汽车的对峙,而其有限的续驶里程和性能确实削弱了它对燃油汽车的竞争力。最后交付使用的、商业上有影响力的电动汽车约在1905年。在近60年期间,所销售的电动汽车仅是一般的高尔夫球车和运送货车。

1945年,贝尔实验室的三位研究员发明了一种器件,即晶体管,这意味着引起了全球电子学和电学的革命。晶体管迅速替代了信号电子仪器应用中的电子管,而且不久发明了晶闸管,它使得在高电压下可切换大电流。从而,在没有效率很低的变阻箱情况下,也能调节馈电给电动机的功率,并使交流电动机得以在变频率下运转。1966年,通用汽车公司制造了有晶闸管变频器供电,并以异步电动机驱动的电动汽车Electrovan。

在该年代最有影响力的电动汽车是阿波罗宇航员在月球上应用的月球巡回车。该车自重209kg,能运载490kg的有效负载,行程约65km。但是,这一地球外空间的车辆设计落实到地球上几乎没有什么意义。月球上没有空气,为低重力态,而且月球巡回车的低速度,均使工程师们很容易以有限的生产技术即可实现扩展的行程。

环境问题下重回历史舞台的电动汽车在20世纪60~70年代期间,关于环境的忧虑触发了电动汽车某些方面的研究。随着能源的日渐减少,环境开始紧张,电动车再次登上上舞台成为焦点。然而,任凭蓄电池制造技术和电力电子技术的进展,电动汽车的续驶里程和性能仍然是其发展的制约因素。

现代电动汽车时代在20世纪80年代期间达到顶峰,并在90年代初由厂商展示了几种实际的电动汽车,例如通用汽车公司的EV1,以及标志的106Electric。虽然这些电动汽车显示了现实的成就,尤其当其与早期电动汽车的现实相比时更是如此,但很明显,在90年代初期,电动汽车决然不可能与燃油汽车在续驶里程和性能方面相竞争。究其原因在于,就蓄电池组而论,其能量储存在金属电极内,这对相同能量的容量来说,其重量远超过燃油汽车对应的重量。汽车制造工业放弃电动汽车而转向混合动力电动汽车的研究,经过几年的研发,混合动力电动汽车已比以往电动汽车更接近于批量生产的流水装配线。

在电动汽车研发方面,关于蓄电池的应用技术显得最不充分,这阻碍了电动汽车进入市场的进程。以改进蓄电池性能、满足电动汽车需求为目的,在蓄电池的研究方面已投入很多的努力和资金。遗憾的是,其进展非常有限,电动汽车的性能远落后于需求,尤其是其每单位重量和体积所对应的储能容量大性能指标。蓄电池组的低储能容量限制了电动汽车仅具有某些特定的用途,例如应用于机场、车站、邮件运输和高尔夫球场等。事实上,基本的研究表明,电动汽车绝不可能挑战使用液体燃料的车辆,甚至具有优化蓄电池储能容量的电动汽车也不例外。因此,在近几年中,现代车辆技术应用科学的研究已转向混合动力电动汽车以及燃料电池车。


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