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(报告出品方:极数)
1.破茧而出:电动汽车的诞生
19世纪末到20世纪初汽车能源方案百花齐放,电动汽车初露锋芒,迎来第一次黄金时代
19世纪末到20世纪初欧自给自足的农业化会向劳动密集型的工业化社会转变,为满足各种人流、物流的交通工具而生,从而对交通道路出了一定的要求。当时城之间交通公路的整体状并不理想,适合机动车行驶的硬化道路只有在人相对密集的城市才有。而在广阔的城镇边缘和农村地区大多是普通的土路,一到雨雪天气便泥泞不堪。
这样的道路条件。客观上限制了人们的活动范围以当时对机动车续驶里程没有过高的要求。另一方面蒸汽机已被证实适合作为车用动力,而油机汽车又刚刚起步,技术尚未成熟,如汽油品质不高、加油站分布广、内燃机噪声大和物难闻等。汽油汽车在今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。当伏直流电网的分布范围较广,也是电动汽车能够风行的重要原因之一。电动汽车开始迅速占领机动车市场,人第一次黄金时代。
第一次汽车能源方案较量Fastdata极数——电池动力方案胜出
年古诺发明了第一辆真正意义的蒸汽汽车,人类交通工具进入化石能源驱动时代
与电动汽车和内燃机汽车相比,蒸汽机汽车早在年就已经诞生,比利时传教士南怀仁就在中国制成了一辆蒸汽机驱动的三轮车,也是最早的自动车。N.J.居纽在年发明了第一辆真正意义上的三轮蒸汽汽车,年古诺发明了世界上第一辆蒸汽汽车。瓦特改进蒸汽机后,年,英国人理查·特里维西克制成了“伦敦蒸汽马车”,它是最早的载人蒸汽车辆之一,也是第一辆真正投入市场的蒸汽机车辆,能乘坐6人,最高速度27公里/时。进入到19世纪以后,蒸汽车辆开始在富裕的英国流行。年,Gurney爵士将自己发明的蒸汽机巴士投入商业运营,他的蒸汽巴士能够在伦敦和巴斯之间往返运行。年,英国人沃尔特·汉考克发明的企业号蒸汽巴士,在伦敦市内运营,也是世界上最早的自动公交车,最高速度接近20公里/时。
新兴的蒸汽汽车遭到了反机械化的大众和马车运营商的反对。当时的英国政府对蒸汽车辆征收的过路费是马车的几十倍。出于对机器可靠性的怀疑,年英国政府通过的公路机车法案,既《红旗法案》,法规规定每辆小型机动车辆至少需要三个驾驶员,其中一个必须在车前挥动红旗以警示路人、骑马者或马车,需要停车时必须给司机打信号,遇马车等有困难时必须给予帮助,
机动车在公路上行驶时时速不得超过6.5km/h,经过城镇、村庄时时速不得超过3.2km/h。这彻底阻碍了蒸汽车辆在英国的进一步流行,也使得汽车制造的中心转移到法国。直到年,这一法案才被取消,限速增加到20公里/时。在年代,带动汽车产业在法国发展的重要人物是AmédéeBollée。几年间,他在勒芒建造了好几辆不同的蒸汽车辆,不仅奠定了之后汽车的基本机械结构,也为勒芒几十年后成为著名赛车胜地埋下了伏笔。下图中是年制成的“顺从号”,专门为公共交通设计,能乘坐12人,巡航速度30公里/时,最高速度40公里/时。年,又设计了LaMancelle,它成为成为最早的量产汽车,共生产了50辆。
年制作的LeRapide(快速号),最高时速达到60公里/时,成为当时最快的车辆。这辆车也首次把锅炉、发动机和车辆本身的控制都集中在驾驶座,使得汽车的操作容易了许多。年,世界上第一个量产轻型汽车的厂商——DeDion-Bouto公司在巴黎成立。年,赛普利特发明了一种快速蒸汽锅炉,汽车启动时间缩短,车速加快。年,第一届真正意义上的国际汽车大奖赛在巴黎举行,蒸汽车夺得冠军。
年法国人LéonSerpollet驾驶Gardner-Serpollet公司生产的蒸汽汽车,创造了陆地速度记录,最高速度高达.8公里/时。19世纪末蒸汽汽车商业化运作加速,第一款获得较大商业成功的蒸汽车辆,是美国机车公司在年基于蒸汽汽车专家史坦利兄弟的专利生产的小敞篷车,这辆车采用两缸发动机加闪蒸锅炉的设计。售价美元,4年内就销售了辆。尽管内燃机汽车已经出现,蒸汽机汽车仍然在刚刚出现的美国汽车市场中占据了半壁江山。美国的巨大市场催生了大量生产蒸汽汽车的厂商,美国取代法国成为了新的世界汽车产业中心。年成立的Mobile(移动)公司在几年内已经在美国拥有58家经销商,年,开始生产汽车的美国自行车公司推出Toledo蒸汽车,最大输出6.25马力,被认为是当时最好的汽车之一。
另一个知名厂商怀特蒸汽车在年成立。年美国总统西奥多·罗斯福将白宫的马厩改建为车库时,就购买了一辆年款的怀特G型车,成为最早的总统座驾。年,White的M型车又被继任的塔夫特总统选为四辆总统专车之一(另外三辆中1辆是BakerElectric的电动汽车,另两辆是Pierce和Arrow公司的内燃机汽车)。
在内燃机和电动汽车的冲击下,Mobile公司则在年破产。年怀特蒸汽车公司也转产内燃机车。在这之后,当时的美国只剩下Doble和StanleySteamer两家公司还在生产蒸汽汽车。年坦利兄弟蒸汽汽车以公里/时打破了陆地速度记录。Doble蒸汽车公司他发明了蒸汽压缩机,使得加水的里程间隔从30-80公里增加到公里之多。还发明了蒸汽机使用的火花塞和柴油加热器,使得热车时间大大缩短到40秒,而且启动过程完全自动化。
Doble公司的蒸汽车发动机不仅可以烧之前蒸汽汽车的主流燃料——汽油,还可以烧煤油,它的热值比汽油更高,而且更安全、更便宜。Doble公司的车辆尽管重达kg,百公里油耗却能够控制在18.8升百公里,而且百公里加速只要15秒。相比之下,福特T型车当时要40秒才能加速到80公里。尽管技术先进,Doble公司的产品仍然有价格过高的致命问题。终于在年破产。
蒸汽机离不开带水箱的锅炉,同时还要装载保证一定续驶里程数的煤或木材作为燃料,体型庞大笨重,操纵困难。再加上煤或木材的能量密度较低及当时蒸汽机效率低下等原因。在这场机动车的较量中蒸汽汽车便很快败下阵来。
19世纪末期,内燃机汽车技术尚未成熟,油品不佳,与电动汽车的较量中败下阵来
年法国人戴波梯维尔发明了汽车并申请了专利,遗憾的是他后来并未继续研究汽车,而是把发动机用到了工业生产中,成为工业发动机制造商,但法国人对汽车工业的贡献是不可磨灭的。
年德国人卡尔·佛里特立奇·奔驰研制出世界上第一辆马车式三轮汽车,并于年1月29日获得世界第一项汽车发明专利,这一天被大多数人称为现代汽车诞生日。年,卡尔·本茨将他的第一辆汽车卖给了法国人埃米尔·罗杰斯,这是世界上第一辆现代汽车的销售。同年,卡尔·本茨成立奔驰汽车公司。年,德国人哥德利普·戴姆勒在一辆四轮马车上安装了自己研制的汽车发动机,以每小时18千米的速度行驶,人类历史上第一辆四轮汽车诞生了。年戴姆勒成立公司。
蒸汽机已被证实不适合车用,而汽油机汽车又刚刚起步,很多技术尚未成熟,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。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。当时伏直流电网的分布范闱较广,也是电动汽车能够风行的重要原因之一。电动汽车开始迅速占领机动车市场,步入第一次黄金时代。
19世纪末电池及电动机技术进步、电网普及、电价下降等推动电动汽车迅速发展
电动汽车第一次兴起的原因:
电池被发明:年普兰特发明铅酸蓄电池,蓄电池的发明及技术进步,为电动汽车发展奠定了基础;
电动机技术进步:年,雅可比采用换向装置,提高了电动机输出功率。拉开了电动机技术进步的序幕;
充电技术:19世纪末至20世纪初,电动汽车普遍采用车外充电器,同时换电服务也较为盛行;
电网普及,电价下降:从19世纪六七十年代起,发电机技术日趋成熟,人们开始考虑集中生产电力,电网普及、电力价格下降。
鼓型转子电机的发明,拉开了电动机规模化生产的帷幕,电动汽车电机技术逐步完善
19世纪至20世纪初发电机及电动机的发展历程:
年,雅可比采用换向装置,改变了直流电机的性能,并在电机中使用电磁铁而不是先前使用的永久磁铁,提高了输出功率。此后电磁理论进一步完善,直流电动机和发电机的实用性得到了不断加强。年,帕赛诺帝设计了带槽的环形电枢,他发明的环形直流电动机大大增加了输出转矩。在此基础上格拉姆又发明了环形无槽闭合电枢,它是现代直流电动机的基本结构形式。年,西门子以电磁铁代替永磁铁研制成功了第一台自激式发电机,靠自身发出的电流为电磁铁励磁。年,一种新型鼓型转子问世,电机生产成本进一步降低,拉开了电机规模化应用的帷幕。19世纪90年代,直流发电机已具备了现代直流发电机的一切结构特点,同时交流发电机技术也有了很大的发展从而提高了发电效率,可以通过电网提供廉价电能,促进了电动汽车的商业化。
电网大规模建设,电能变得便宜易获取,同时充电、换电的发展推动了电动汽车商业化
19世纪至20世纪初电网及充电技术的发展历程:
从19世纪六七十年代起,发电机技术日趋成熟,发电厂大量建立,电网逐步完善。年,世界上第一套直流发电机组在法国巴黎火车北站落成,这是世界上第一个发电厂。年,世界上第一座商业发电厂在美国旧金山落成。年,德普勒将57千米外的水电厂电力输送到慕尼黑,这是世界上最早、最简单的远程供电系统。年,美国人发明了采用升压方式远距离供电的交流电力变压器,人类由此进人了高压输电的时代。年,俄国一条13.8千伏的线路成功建立,首次采用三相交流供电方式,是真正意义上的电网。20世纪初,车外充电器得到应用,同时,快速更换电池的换电站也有一定规模。
2.不进则退:电动汽车的快速衰落
进入20世纪,内燃机技术进步迅速,石油采炼水平提高,电动汽车在竞争中迅速衰落
19世纪末到20世纪初是电动汽车发展的第一次黄金时代,在年达到高峰,当时美国电动汽车的保有量高达3万辆。可惜好景不长,随着内燃机技术在这一时期的迅速进步,石油冶炼技术的成熟,油品质量提高、大量油田被发现,石油价格更加便宜,电动汽车很快就在与内燃机汽车的较量中败下阵来,到年已经完全衰落,开始了长达二十多年的漫漫黑夜。
石油业的持续发展,为内燃机汽车性能提升及商业化运营奠定了基础石油业的持续发展,为内燃机汽车性能提升及商业化运营奠定了基础
年8月27日德雷克在美国宾夕法尼亚州石油溪的地方钴出第一口油井后,美国加州、德州陆续发现丰富的石油资源。年1月10日,洛克菲勒与另外四名股东联合成立了标准石油公司,这是当时全美最大的炼油公司。年洛克菲勒标准石油公司垄断了全美80%的炼油业和90%的油管生意。油价相对稳定下来。年,加州标准石油公司(雪佛龙公司的前身)在美国西雅图建立了现代意义上的第一座加油站。年海湾石油公司在美国匹兹堡建立了世界上第一个汽车免下车加油站。年起,各大石油公司幵始大规模建设标准化的加油站网络。
3.重返舞台:电动汽车第二次发展期
20世纪70年代,燃油汽车造成了严重的环境问题,石油供需矛盾突出,电动汽车重新得到
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