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汽车电气化的发展历程
作者: 阅读: 日期:2018-03-27

 汽车电气化其实主要分为四阶段:蒸汽机汽车-电动汽车阶段(1881-1885)、蒸汽机汽车-电动汽车-燃油汽车并行阶段(1885-1925)、燃油汽车独霸阶段(1925-1960)、电动汽车再次复兴-其它新能源技术涌现-影响燃油汽车阶段(1960-现在)

1)蒸汽机汽车-电动汽车阶段(1881-1885

——在这一阶段,烧汽油柴油的内燃机汽车,还没诞生呢!

 汽车的元老是用蒸汽机汽车,第一辆实用的原型车是Richard Trevithick在1800年左右发明的,还算是具有一定的实用性。

1870年的蒸汽机汽车

19世纪里,在电池-电学领域的几大重要发展标志性事件为:

伏特在1800发明了铜锌电池(可以让青蛙腿发生反应)

法拉第在1831发现了电磁感应现象

1835年Francis Watkins在伦敦展出了一个小的马达。

——到这里,电池,电机都有了。不过电池还不能充电。

 第一辆能在路上跑的车是爱丁堡的R.Davidson杰作,发明于1873年,其使用的是一次的铁锌电池。但是,这样的电动汽车不能充电。

 Gaston Plante在1859年发明了铅酸电池。它是二次电池,即可充可放电,因此人类使用能源,尤其是电能的方式有了质的突破。

 伴随着铅酸电池的使用,使用铅酸电池的可以充电的电动汽车就诞生了。

 1881年,法国的G Trouve就用Plante发明的铅酸电池发明了第一辆可充电的电动汽车,这个车型是三轮车,用了两人个西门子的马达,车重是160kg,时速可以达到12km/h(嗯,速度挺慢的)。而在1882年,英国的William Ayrton发明了性能更优的铅酸电池驱动的电动汽车,大概是装了1.5度电的电池,可以有最大40km的续航里程。

 铅酸电池一直伴随着汽车的发展,使用到了现在,也一直在纯电动汽车领域里占有重要的位置,尤其是低速电动车领域。

 在接下来的几年里,比利时,美国等国都 开始开发电动汽车,但是性能也都差不多,时速20km/h左右,续航也远不了(几十公里),比现在的电动汽车性能要差的多。但是这些电动车有照明能力,而且逐渐车型也有了现代汽车的雏形,比如四座,各种其它功能等。而且电动汽车也开始在实际市场中有了应用,比如出租车(市内通勤,短距运输,频繁停/启,还有机会充电)。

2)蒸汽机汽车-电动汽车-燃油汽车并行阶段(1885-1925)

 蒸汽机汽车在1880-1920年间改进也很大,这与电动汽车的进步,燃油汽车的进步其本是同时的。因此这个阶段是三种汽车并行阶段。

 大家知道,燃油汽车是卡尔·本茨于1885年发明的,第一辆是以汽油内燃机为引擎三轮汽车。但是当时的燃油汽车技术简陋,燃油汽车性能很差——本茨的汽车总是抛锚,被别人冷嘲热讽为“散发着臭气的怪物”,直到后来他老婆开着车去了一百多公里外的探望亲戚,才逐渐让大家开始认可。

 

卡尔·本茨 发明的早期的燃油汽车

 一开始内燃机相关技术还很不成熟,燃油汽车的平顺性很差,噪声,排放,颠簸都是大问题。而电池驱动的电动汽车则要好的多——电动汽车先天平顺性好,噪声小。而电动汽车技术也在不断发展,随着技术的提升——比如1899年,Jenatzy让自己的电动车时速提升到了98km/h。在1900年,美国汽车市场上,电动汽车数目比燃油汽车、蒸汽机驱动的机车都要多。

 在接下来的时间里,虽然燃油汽车也在不断发展,但是电动汽车的底子好,技术舒适性好,因此电动汽车一直是市场的主流。1912年,美国电动汽车达到峰值30000辆。

 但是在这个过程中,燃油汽车技术也在不断进步,竞争也在不断继续。燃油汽车在这几年中发展出了自动启动器,消音器等设备,这些发明极大的提高了燃油汽车的舒适度。在接下来的几年中,燃油汽车技术进步很快,成本下降也快——1912年时,MODEL T(燃油)卖550美元,而电动汽车CENTURY ELECTRIC ROADSTER要卖1750美元。而且就在这个阶段,也已经有了油-电的混合车型(WOODS GASOLINE ELECTRIC,1916)。

 在一次世界大战中,燃油汽车开始了大规模使用,而且在战场中表明了其性能的稳定性。

 当然了,一大关键原因仍然是燃油汽车因为化石燃料先天的高能量密度带来的续航上的竞争力,这也是现在电动汽车一直被诟病的核心原因。

 而在此过程中,电动汽车并没有多少技术进展,成本还要高,因此市场规模不断萎缩。在1920年代,电动汽车生产厂商要么破产,要么开始转过头来做燃油汽车。电动汽车行业开始了凋零……蒸汽机汽车也是一样的惨淡,因此进入了下一个阶段——

3)燃油汽车独霸阶段(1925-1960)

 在这个阶段,就是燃油汽车大发展,全世界广泛应用,电动汽车,蒸汽机汽车也逐渐淡出了舞台。但是也有几个有趣的例外:A)日本——战时油料管制,所以二战期间电动汽车用的比较多。B)在一些地区局部应用领域,电动汽车仍然用于一些近距运输用途。

 在这个阶段,燃油汽车技术不断发展完善,世界石油供应充足,大家还不关心环保,电池等新能源技术也没有明显进步;而蒸汽机汽车因为使用的是外燃机技术,效率先天残疾……汽车几乎完全是以燃油汽车为主了。

4)电动汽车再次复兴-其它新能源技术涌现-影响燃油汽车阶段(1960-现在)

 ——多因素下,电气化、新能源化、甚至智能化等新趋势,影响汽车行业发展。二战后,从60年代开始,电动汽车开始重新受到注意,汽车电气化逐渐重新受到重视。大型汽车公司很多都开展了对于电动汽车的研发(GM,FORD等),当然大都是基于燃油汽车改装成电动汽车的。

 实际上在60年代,电动汽车的重受关注,一大原因就在于很多城市已经饱受汽车尾气造成的雾霾的困扰。比如在1940年代,美国加州尤其是洛杉矶地区就受到了严重的雾霾影响;1959年,加州公共健康部(Department of Public Health)出台首部州立空气质量标准。立法机关也同时成立了加州机动车污染管理委员会(California Motor Vehicle Pollution Control Board,简称CMVPCB) 。那个时候的汽车排量大(美式肌肉车),排放标准也只是开始逐渐开始严格起来。

 1973年的第一次石油尾机让大家深切感受到了石油可能会不够烧的恐惧,因此低排量化、轻量化、电气化等方向开始影响汽车领域,而相关的材料、电力电子(各种半导体技术)、二次电池、燃料电池的发展也得到了更多的支持和重视。这些技术的发展不断积累,后来产生了很多成果,逐渐影响了汽车领域的发展格局。

 近年来,一系列有利于新能源汽车发展的政策出台,为新能源汽车产业发展创造出前所未有的机遇。汽车产品加快向新能源、轻量化、智能和网联化的方向发展,汽车正从交通工具转变为大型移动智能终端、储能单元和数字间。


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