电动汽车发展简史

云飞四海 2024-09-13 15:27:47

电动汽车最早出现在英国。1834年,英国的布兰顿演示了托马斯.戴文波发明的蓄电池车。该车采用的是玻璃封装的不可充电的蓄电池,只能行驶一小段距离。它比世界上第一辆内燃机汽车早了半个多世纪问世。

1881年,在法国巴黎举行的国际电器展览会上出现了世界上第一辆以可充电电池为动力的电动汽车,它是法国工程师古斯塔夫.特鲁夫装配的以铅酸电池为动力的三轮车。早期的电动汽车实际上是由当时盛行的马车或三轮自行车经过改装而成的。改装过程增加了电动机和蓄电池构成的动力装置,实用性较差。如特鲁夫电动三轮车的动力装置由一台电动机和六节铅酸蓄电池组成,加上乘员后的总重量达160kg,时速仅12km。

从19世纪末到20世纪初这段时期是电动汽车发展的黄金时代。这段时期,城市之间交通公路的整体状况很差,适合机动车行驶的坚硬道路只有在人口相对密集的城市才有,这样的道路条件客观上限制了人们的活动范围,所以当时对机动车续驶里程数并没有过高要求。

之后蒸汽机被应用到交通工具上。这个时期,虽然蒸汽汽车在速度方面占有很大优势,但蒸汽汽车效率低、体形庞大笨重、操纵困难,再加上启动时间长、低温时难以启动且行驶时还会不断排出大量浓烟和蒸汽,所以蒸汽汽车在当时并没有流行起来。

电动汽车诞生半个多世纪以后,1886年出现了第一辆内燃机车。这一时期的内燃机车技术尚未成熟,存在如汽油品质不高、加油站分布不广、内燃机噪声大和排放物难闻等缺点。汽油汽车在今天所表现出来的续驶里程数高和动力性强等优点,在那个时期并未显现。相比之下,电动汽车因为噪声小、没有难闻气体排放、启动加速性能良好、受寒冷气候的影响小等优点,受到了当时机动车的主要消费者的青睐,很快便流行了起来。据统计,1890年在全世界4200辆汽车中,有38%为电动汽车,40%为蒸汽汽车,22%为内燃机汽车。

在电动汽车发展初期,电动汽车被理解为由蓄电池驱动的车辆,即一个由蓄电池供电、电动机驱动的车辆。电动汽车的关键技术在于电池和电动机技术,电池给车载电动机供电,决定一辆车能跑多远(续驶里程),而电动机的性能决定了车辆的动力特性。在电动汽车的成长历程中,电池和电动机技术的每一次进步,都或多或少地推动了电动汽车的发展。19世纪末,世界的科技进步很快。铅酸蓄电池的不断改进,充气轮胎的出现,方向盘及转向杆的发明,手动和脚动制动器的问世,以及电驱动系统的充电器、控制和电动机技术的改善,都为电动汽车的技术进步注入了活力,加速了电动汽车的发展。

19世纪末,许多美国、英国和法国的公司都开始生产电动汽车。英国的伦敦电动出租汽车公司于1887年生产了15辆电动出租车,早期法国电动汽车的发展速度不如英国快,但后来居上。1905年时,法国汽车工业已领先于英国。这一时期法国先后出现了几家电动汽车公司,在巴黎街头也出现了电动出租车。1899年,法国人设计制造的子弹头形电动汽车续驶里程达290km,并创下了98km/h的速度记录。1900年之前,法国的电动汽车一直保持着世界电动汽车行驶里程和车速的最高纪录。

电动汽车在欧洲发明以后,很快传到了美国,并在美国得到了快速发展。1890年美国第一辆蓄电池汽车在艾奥瓦州诞生,速度达到23km/h。在此之后的十多年里,电动汽车在美国快速发展。1898年,贝克机车公司在俄亥俄州成立,生产电动汽车。到1906年,贝克机车公司已生产了800辆电动汽车,成为当时世界上最大的电动汽车制造商。1907年,该公司已经拥有17款电动汽车。直到1914年,贝克机车公司在美国一直处于电动汽车市场的龙头地位,但底特律公司后来居上,取而代之。1907年,底特律电气公司正式成立,1908年便推出了“标准”牌电动汽车,这款车成为当时人们心目中电动汽车的标准形象。1916年,底特律公司推出一款前后排均可驾驶的电动汽车,该车最高时速达32km,续驶里程可达113km。1910年到1920年间,美国电动汽车的产量达到顶峰,尤其是在第一次世界大战前夕,年销售量超过1000辆。1912年,约有3万辆电动汽车穿梭在美国的马路上,电动汽车盛极一时。

在随后的几年里,欧美国家的电动车层出不穷,在各种博览会和车展上都有不俗表现,这个时期是电动汽车发展的第一个黄金时期。如果说“轮子革命”放飞了人类自由移动的梦想,那么第一辆电动汽车的出现为这个美丽的梦想指明了一个方向。早期的电动汽车虽然在技术水平和行驶性能上都很落后,但与当时的燃油车相比,它噪声小、无废气排放,具有无可替代的综合优势。电动汽车的出现是人类社会对交通工具进行的一次革命性探索,具有划时代意义。

好景不长,后来随着科学技术的发展,包括高速内燃机、汽车电启动等在内的内燃机汽车关键技术的相继出现,促进了汽油机汽车的发展。又由于经济的发展对长途客货运输的需求,以及各国公路的发展,电动汽车续驶里程短、充电时间长等缺点更加突出,电动汽车开始走向衰落。在1935年到1960年的25年里,电动汽车几乎处于停产状态。

进入20世纪60年代,内燃机汽车的大批量的应用带来了严重的空气污染。汽车的排气污染使美国等发达国家相继出现光化学烟雾等空气污染事件,使人们的健康与生命安全受到了严重威胁。不仅如此,内燃机汽车对石油的过分依赖,还导致一系列的政治问题和国家安全问题的出现。20世纪70年代初的石油危机对美国乃至世界的经济产生了重大影响。电动汽车由于其良好的环保性能和能摆脱对石油的依赖的优势,重新得到国际社会的重视。在受到汽车污染威胁的汽车工业发达国家及能源相对短缺的国家又重新开始开发电动汽车。

1976年,美国国会通过了《纯电动汽车和混合动力电动汽车的研究开发和样车试用法令》,并拨款资助电动汽车的开发。同年,日本成立了电动汽车协会,并开展了电动汽车的研究与开发工作。由于电动汽车技术一直没有重大突破,截至20世纪80年代,电动汽车的研究、开发和应用仍处于停滞不前的状态。直到20世纪90年代,继能源危机之后的环境问题日益严峻,世界各国纷纷推出新的汽车尾气排放限制标准,电动汽车以其低污染的特点再一次被世人看好,成为当代汽车发展的主要方向。这段时间的代表性产品主要有:

1994年,日本大发汽车公司开发的电动微型面包车“Hi-JetEV”。

1995年,法国标志雪铁龙公司开发的电动4座小型电动汽车“P106-SAXO”及其动力平台的客货两用车。

1996年,美国通用汽车公司开发的纯电动轿车“EV1”,生产并销售了上千辆(21世纪初宣布停止销售)。

1996年,日本丰田公司开发的电动5座小型轿车“RAV4EV”(镍氢电池)。

1996年,法国雷诺公司开发的电动4座小型轿车“Ctio”(镍镉电池)。

1997年,日本丰田公司开发的5座混合动力电动汽车“Prius”。

1997年,美国福特公司开发的电动2座轻型皮卡客货车“Ramger”。1997年,美国克莱斯勒公司开发的电动4座小型轿车“Epie”。

1997年,美国通用公司开发的电动2座轻型皮卡“S-10”。

1998年,日本日产公司开发的电动4座轻型轿车“Aitra”。

21世纪初,纯电动轿车产业化受挫,但在中国、日本、美国以及欧洲,电动汽车的研发并没有就此止步,以燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车为目标的电动汽车研发进入了新一轮更大规模的探索阶段。

随着技术进步和各国政策的支持,电动汽车开始在全球范围内重新崛起。特斯拉等企业的成功更是将电动汽车推向了新的高度。近年来:电动汽车技术不断进步,续航里程、充电速度、智能化水平等方面均取得了显著提升。同时,各国政府对电动汽车的扶持力度也在不断加大,推动了电动汽车产业的快速发展。

中国电动汽车的发展历程

我国纯电动汽车的研究开始于20世纪60年代。在国家科学技术委员会和机械工业部的领导和组织下,我国电动汽车得到了迅速的发展。1987年12月中国电工技术学会电动车辆研究会成立,统筹规划了我国电动车辆单元技术的研究开发和技术攻关等工作,组织单元器件的分工配套生产和电动车辆整车的试制和实验工作,试制出我国第一批电动车辆。我国还在广东省汕头市南澳县建立了第一个电动汽车示范场地,对电动汽车进行大量的研究和实验。

到20世纪90年代,我国电动汽车研究进入一个新的发展期。1994年,清华大学研制成功了轻型电动箱式客车和货车。客车整车质量为2550kg,载客16人。货车整车质量为2400kg,载重1300kg。电池的比能量40W·h/kg,最高车速80km/h,放电深度80%时一次充电续驶里程为155.6km,放电深度60%时一次充电续驶里程为116.7km。第一辆样车在香港公共巴士公司运行了将近两年,电池充电次数400次。1996年在北京举行了“96北京国际电动汽车及代用燃料汽车技术交流研讨会暨展览会”,欧美日各国展出了20世纪90年代所开发的新型电动车辆,我国也有多种电动车辆参加展出。1999年10月,“第16届国际电动车会议暨展览会”在北京召开,各国派出大型展团,展出了跨21世纪的电动车辆高能电池新型控制装置等先进产品和先进技术,对我国电动汽车事业发展提供了各种宝贵信息和电动车的模式,推动了我国电动车的快速发展。

比亚迪公司于2004年在北京车展推出了纯电动概念车比亚迪ET。2009年3月,众泰公司推出了搭载聚合物锂离子动力蓄电池的纯电动汽车2008EV,获得了我国第一个纯电动乘用车目录公告。

2010年,比亚迪公司推出纯电动汽车e6,该车采用高能量密度、高安全性的磷酸铁锂动力蓄电池,单次充电续驶里程达到300km,成为当时全球续驶里程最长、首款大批量面向私人用户发售的纯电动乘用车型。2012年的北京国际车展上,比亚迪公司与德国戴姆勒公司联合推出了纯电动汽车腾势,并于2014年投放市场。2014年,北汽新能源汽车公司推出纯电动汽车EV200。

2015年,长安逸动纯电动汽车正式上市。2017年,吉利帝豪EV300纯电动汽车正式上市,其续驶里程可达300km。2017年,上汽公司正式发布纯电动汽车荣威eRX5,其综合工况续驶里程达320km,等速最大续驶里程则可达425km。

在纯电动客车发展历程中,2008年北京奥运会期间,50辆支持换电模式的锂离子电池纯电动低地板公交客车在奥运核心区运行,并设计建设了世界上首座大型公交换电站,成功实现了奥运期间电动客车24h连续运营。加之后续上海世博会、广州亚运会和部分城市示范运营等重大应用项目的推动,我国纯电动客车技术发展积累了数千万千米的宝贵运行经验和数据。近年来,随着相关政策的持续推动,我国主要地区均出台了新能源公交车采购更新计划,如广东、河北、河南均要求“十三五”期间本地公交车要实现80%以上的电动化替换。深圳市在2017年就已实现了公交车100%电动化。

在市场方面,2017年,我国新能源客车累计推广超过30万辆,推广规模全球第一。以大中型纯电动客车产品为主的宇通、比亚迪等新能源客车,凭借高可靠性、安全性等成为出口的主流产品。在技术方面,2016~2018年,新能源客车的能耗平均降低幅度接近10%,动力蓄电池系统能量密度的平均提升幅度超过25%。

在国家政策的支持下,中国新能源汽车产业经历了野蛮生长期、洗牌出清期和竞争与理性发展期等阶段,逐步形成了规模化、市场化的发展格局。中国新能源汽车产业在全球市场中占据重要地位,不仅在国内市场占据领先地位,还逐渐走向全球市场。

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