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关于电动汽车 这里有你所不知道的“光辉岁月”

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发表于 2015-12-27 04:47 | 显示全部楼层 |阅读模式

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卡尔-奔驰在1886年发明了汽车,而在那之前的几十年,电动车就已经诞生了。关于电动汽车,它的第一个故事起源于1830年……6 l* T( \9 C+ ^2 |1 I6 f! \

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7 y1 u) }% X- r: u* m4 z4 r! s" \19世纪30年代美国南北战争时期,有一名苏格兰人,同时也是北方军陆军少将Robert Anderson,它的“坐骑”就是一辆由电驱动的汽车。它采用的电池叫伽伐尼电池——铜为正极,锌为负极,土豆汁或西红柿汁为电解质溶液。当然,这款简陋的电池也无法进行充电。在当时,这样一辆车足以吓尿任何敌军——因为它不用马拉就能自己前进!1837年,另一名叫Robert Davidson的苏格兰人造出了一辆电动机车(或者叫火车头),并在1841年推出改进版本,能够拖曳6吨重的物体以4英里/时的速度行驶1.5英里。在当时,这样的性能已经非常出众,要比那些采用蒸汽发动机的火车头高效得多,后者需要工人不断地加煤。因此,那些铁路工人似乎感觉到自己的工作即将不保,便偷偷地将Robert Davidson的电动火车头给砸了。# B' w0 X( Q8 \3 e
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: H2 L; R" X- y8 M0 u$ d1890年,又是一个苏格兰出生的人,名为William Morrison的化学家,造出了一辆前轮驱动,拥有4马力的电动车,它最高时速可以达到20英里/时。电池组共由24个电池单元组成,续航里程为50英里。他的这款电动车在1893年的芝加哥世博会上引起了轰动。相比车,Morrison对电池更感兴趣,但他的此次创举为后来者激发了不少灵感。
: T2 G% Y- N+ C) {1894年,费城人Pedro Salom和Henry G. Morris申请了一项电动汽车专利。他们创造了一辆名为Electrobat(下图左)的电动车,采用了充气式轮胎以及更轻的材料;后轴装配了两个1.1千瓦的电机,从而使这辆车最高时速达到20英里/时,续航里程25英里。这辆车甚至在1896年的一场“汽油车VS电动车”的5公里竞赛中获得了胜利。. E7 j( `2 Z) I" J+ `3 q9 ^7 W  r8 W
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俩人此后还共同创建了一家电动汽车公司,并生产了一批汉瑟姆出租车(上图右上),用于纽约的交通出租服务。还将生产技术卖给了一家名在新泽西州名为Electric Vehicle Company(EVC)的公司。到了20世纪初,这个小团队已经拥有了600辆规模的电动出租车队,并建立了自己的换电服务站。
% y, a! _3 F6 j7 [这家公司很成功,但是发展的脚步似乎太快了。公司的投资者们在未来的战略中发生了意见冲突,也最终导致了这家电动出租车公司在1907年倒闭。而这家EVC公司的电池供应商就是今天的埃克塞德(Exide)公司。而它的生产合作商Pope公司将这项技术用于生产另一款车型——Colunbia(上图右下)。当这款电动汽车生产到第1000辆时,后来的底特律汽车巨头的创始人兰塞姆·奥茨和亨利·福特都尚未如此成功。
. a. t/ G  I" t+ A在早期的赛车运动中,电动车曾占有很大的疆域。1899年,比利时人Camille Jenatzy与他的工程团队造出了第一款突破100公里时速的电动车,它依靠的是两个最大功率为25千瓦的电机,就是图中的这辆像鱼雷似的车。它的车身由轻量化的铝钨合金制成,并采用了米其林轮胎。
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19世纪末到20世纪初的这段时期,全世界的汽车发明如雨后春笋般层出不穷。当时的汽车市场很小,因为他们对于富人来说也是一比不小的开支。而当时,蒸汽动力汽车仍然是汽车的主流动力,紧接着是电动车,而如今具有统治地位的汽油车在当时是最不受人待见的。在这个时期,诞生了许多著名的品牌,至今仍为人所熟知。
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在兰塞姆·奥茨生产出奥兹莫比牌汽车之前,他曾造过一款电动车,后来由于其在底特律的工厂起火,唯一仅存的一辆现在在密歇根兰辛市的一家博物馆里摆放着(上图右下)。从此以后,兰塞姆·奥茨再也没有造过电动车。而当他的公司,奥兹汽车公司更名为“通用汽车”将近一个世纪后,这家公司才开始再次涉猎电动汽车领域。) T2 Y1 L/ [& U1 ~3 x: `+ r
另一辆昙花一现的老古董电动车是Egger-Lohner C.2 Phaeton,这是由保时捷家族的老祖宗——费迪南德·保时捷先生在23岁时发明的。这款车的电驱系统重286磅,可提供5马力的动力,最高时速22英里。虽然从参数上来看,这款车还不如1893年Morris的那辆Electrobat电动车,但它却在1899年的柏林车展上赢得了25英里竞赛。; f% |$ |# t; M8 |& |1 y  a
当时的美国豪华车品牌斯蒂贝克(Studebaker)也是在这个时期“冒头”的。这家公司在19世纪还在造马车,但到了20世纪初,却摇身一变成了一家电动汽车制造商。上图左是1902年,托马斯·爱迪生坐在自己的斯蒂贝克电动车上的照片。爱迪生和亨利·福特曾共同研究过一段时间电动车,然而他们最终发现,电池的能量密度不够高,还是汽油机更适合用来长途移动。( Q& i% [/ s- Y  @
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1901年9月6日,第25任美国总统威廉·麦金莱在美国纽约州布法罗泛美博览会的音乐圣殿被枪击,而当时运送他去医院的车是一辆电动救护车。
) c. E* {- t4 ?% k( }1923年,一款最高时速达到25英里/时,续航里程80英里的产品面世,它由底特律电动汽车公司制造(Detroit Electric)。虽然当时内燃机汽车的技术已经开始成熟,电动汽车仍然占有一定的市场份额。而当时电动车的使用者大多为女性,因为电动车的操控比需要手摇曲柄的内燃机车方便太多了。
( Z" O6 d- D) v. n' c然而,福特T型车的诞生了。1908年,第一款T型车的售价为850美元,而大部分电动车的售价是它的两倍。而在1923年,T型车的售价已经不到300美元,此时的电动车价格约为它的10倍。Detroit Electric公司后来发布的新款电池组售价就超过600美元。即便这样,仍有不少名媛——亨利·福特的夫人,喜欢花费高价购买电动汽车。; {- r" Y+ N  L3 |: d8 v/ n

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5 B8 |% D' ?1 r/ I6 S* u讽刺的是,最终击败电动车的,确是一台电机。代顿工程(Dayton Engineering)的一名名为Charles Kettering的工程师开发出了电子启动器(首次用于凯迪拉克1912车型),免去了内燃机车需要手摇曲柄的麻烦。自此以后,电动汽车与内燃机车的天枰开始向反方向倾斜。
5 E+ B$ ?5 J1 ]2 J  r# l+ L二战时期,汽油机在技术上已经完全胜过了电动车,许多电动汽车制造商要么也转型为内燃机车制造商,要么就倒闭了。不过,那时的电动车仍能满足一些特定的需求,例如在市区的短途移动。英国直到20世纪80年代还保留了一支电动牛奶车队(milk floats)为居民送牛奶。
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二战之后,日本汽油价格很高,当时一家叫Tama(日产/达特桑的前身)的公司造出一辆最高时速20英里/时,续航40英里的电动车,采用的是铅酸电池。这个技术水平相当于美国50年前的水平。
" G- O+ W0 t0 D* C4 r虽然电动车已占下风,但人们对于它的兴趣从未磨灭。一家名为Henney的车身设计公司在1953年收购了Eureka Williams后,又成为了National Union Electric公司下的一个事业部,其中包括艾默生无线电(Emerson radio)和埃克塞德电池(Exide batteries)业务。将一家车身设计公司和一家电池公司放在同一屋檐下,它们必然会造出电动汽车来。3 a9 ~# j! U7 G, _4 B! D5 U0 y+ L# W
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# m' o. h& O. j7 X1959年,它们的第一个合作的产物诞生——一辆最高时速40英里/时,续航40英里的电动车。1960年,车速与续航里程分别提高到了60英里/时与60英里。后来他们还从雷诺购买工具和零部件用于制造车身,虽然质量优良,但是成本也高。最后,由于没有一个好的分销渠道,其产品售价一直不具备竞争力,结果自不必多说。
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! ~4 ?) E0 ~3 H' m* u) K20世纪60年代,通用汽车开始秘密研发电动汽车,上图中的Electrovair II就是产物之一,这是基于雪佛兰Corvair打造的电动原型车。这家公司采用了银锌电池可以为最大功率115马力的交流感应电机提供532伏的电压。这与1964款雪佛兰Corvair的水平对置6缸发动机功率相近,但是沉重的电池组使这辆车比标准版Corvair重800磅。最终表现出来的结果就是最高时速可达到80英里/时,续航里程为40-60英里。而最终这款车没有推向市场的原因在于,银-锌电池组仅能承受100次充放电循环,但成本却高达16万美元——是1966年的16万美元。
5 d4 M) |. M9 ?/ T* u1965年,美国政治家Ralph Nader向参议院委员会投诉,他认为通用电气公司(GE)完全有能力造出续航超过200英里,时速超过80英里/时的电池组,但这家公司似乎与石油行业有所“勾结”,故意不发布电池技术。
7 V8 j5 m  v) V0 B% Z事实证明,通用电气并没有那么强。1968年,通用电气展示的Delta电动试验车仅能达到55英里/时的最高时速,续航也仅有40英里,其采用的是镍铁电池。同年,福特展示了一辆采用成本更高的镍镉电池的试验车,而数据仅比Delta好看了一点点而已。5 Y2 e* q5 l' F3 y2 H% u/ F
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此后,业界几乎达成了共识——电池技术的突破太难了,需要考虑成本、充放电循环、容量、耐久性、耐腐蚀性、续航里程以及极端条件下的性能等等。
7 D) q0 v2 q& O3 ^4 N虽然在地球上难以生存,但不代表电动车会灭绝。为了完成载人登月计划,美国宇航局NASA与波音公司签署协议,后者需要造出一辆能在月球上行驶的车。在没有空气的太空中,电是唯一可以使用的动力。通用汽车旗下的Delco事业部是这辆月球车(Lunar Roving Vehicle)驱动控制系统和电机的承包商。车辆车拥有4个直流电机,分别装在每个车轮上,每个拥有0.25马力。
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) S7 q, v1 Y9 j* R$ r5 e当时NASA共花费了3800万美元造了4辆这样的电动月球车,这一开销超过了原计划的1倍。月球车在月球上的理论最高时速是8英里/时,在阿波罗15号任务中,月球车总共在3小时内行驶了17英里。8 @0 _$ H; |8 g3 v% d: O3 ^
风水轮流转,1973年石油输出国组织OPEC加强石油禁运,使得原油价格隔夜就翻了一番,电动汽车似乎重见天日。一家名为Sebring Vanguard的电动汽车制造商开始露头,图左中的Citicar就是该公司的产品,其采用了通用电气公司的2.5马力直流电机以及铅酸电池,最高时速仅为25英里/时。在随后的几个版本中,数据得以改善。到1977年,这家制造商累计生产了2300辆Citicar。随后,便被创始人Robert G. Beaumont 卖给了Commuter Vehicles公司,后者将Citicar改名为Commuta-Car(下图右上),并小幅改善了车辆的安全性。8 L8 F8 j* B! s  o# d

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后来,这家公司与政府签订了协议,Commuta-Car成为了政府邮递专用车,配备了12马力的电机、3速变速箱和72伏的电池组。当时,Sebring Vanguard与Commuter Vehicles公司共生产了4444辆电动车,成为了二战结束以来美国最大的电动车制造商。
- U( k" f' F% y1977年,通用汽车内部一些经济学家预测,1980年之前油价可能会大幅上升至2.5美元/加仑(相当于现在的8美元/加仑),致使通用汽车再次尝试电动车。其在雪佛兰雪维特(Chevette)车型基础上改装,并命名为Electrovette。该车采用了当时最新研发的镍锌电池,安装在后座处。以30英里/时的速度该车可续航50英里。! Z0 Q# P, C# t" ~& C: Z
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而到了1979年,即便第二轮原油危机袭来,油价也并没有如专家所预测的那样上升。结果,Electrovette计划搁浅。' ]& l% R- B9 y. o. l4 P
1996年,加州立法规定汽车制造商要在当地卖车必须有一部分的零排放汽车,也就是电动车。而在其他车企,纷纷在其燃油车基础上改造成电动车时,原本已有类似经验的通用汽车却没有走这条“捷径”,却转而开发了一款全新的电动汽车——GM EV 1。
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: i/ v  G/ z4 M! A这款车采用了通用汽车最新的技术,包括各种合金材料,感应充电系统,高效的交流电机,以及可以将直流电和交流电互相转换的逆变器。+ }4 p2 p7 p: n7 U4 S5 C1 y
然而除了真正的拥趸,普通人仍对这款电动车没有什么拥有欲。其最终被用于在洛杉矶、图森、凤凰城区域作租赁用途。- P: L8 L. M( D& C7 t' k
1992年Alan Cocconi成立了AC Propulsion公司,这家公司为上述EV1提供了一些关于电动系统的技术支持。这家公司在1997年发布了当时全世界最快的电动跑车tzero。其采用江森自控供应的铅酸电池,实现了150千瓦的功率。
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后来随着锂电池在消费电子中兴起后,它在电动车中也得以应用。后来的特斯拉联合创始人Martin Eberhard就将锂电池用于tzero中,实现了3.7秒的百公里加速。+ @4 M0 w6 C9 a, i, c3 Q) @
但当时,Alan Cocconi以及Martin Eberhard的合伙人Tom Gage反对将这款电动超跑量产。于是在2003年,Martin Eberhard就与Marc Tarpenning共同开创了一家公司——特斯拉汽车。他们与硅谷的风投们阐述着自己的想法(当然,两人的想法并不完全一致,这也导致了后来的法律诉讼)。其中一名投资人就是现在的特斯拉CEO伊隆-马斯克,他以630万美元的投资成为了这家公司的董事长。
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: K- R) e8 f. T% y- t& E  }特斯拉在2008年量产了首款电动跑车Roadster,第一代Roadster它可以被看作是tzero与一些路特斯Elise组件的结合体。2011年发布的Roadster2.5(如上图)则是由特斯拉自行开发的传动技术。
* q6 ]! H& V" L* e类似奔驰Smart Fortwo电动版这样的车型仍然是当今绝大多数车企所理解的电动车——将已经开发过的一辆燃油车改造成电动版。2 x5 N. K4 [) |7 l9 e

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1 H! @) w* j1 A+ g1 X$ L日产是少数为电动汽车特地开发一个平台的车企。日产聆风2011年刚诞生时采用24千瓦时锂电池组,而其2016款车型的电池组容量达到了30千瓦时,体积却没变。这款电动车如今在世界各地均有出售,可满足高速、城市道路等各种路况。它是目前位置全世界销量最好的电动车。2015年12月为止,这款车已经累计售出了近20万辆。
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2012年,特斯拉Model S诞生,采用了70-90千瓦时三种规格的电池组。这款车当今电动车界的“光环车”虽然起售价为71200美元,但是似乎每月的销量都几乎超过了“冠军”日产聆风。
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原文来自:Car and Driver+ w: ?$ B* Z! j: K
编译:周纯粼
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