看圖說(shuō)話,孫逢春科普電動(dòng)客車和充電站的前世今生
我們眼前的世界:汽車工業(yè)正轟轟烈烈由傳統(tǒng)燃油向電動(dòng)汽車變革。然而,你可知道,你知道世界上第一輛電動(dòng)公交車是如何問(wèn)世的嗎?你知道它創(chuàng)造的價(jià)值是多少英鎊嗎?
在世界公認(rèn)的汽車誕生元年1886年之前,電動(dòng)車就已問(wèn)世。后來(lái),世界上第一輛電動(dòng)公交車讓它的公司升值到25萬(wàn)英鎊。有電動(dòng)車,就有充電站??蛙嚲W(wǎng)根據(jù)北京理工大學(xué)孫逢春教授提供的圖片,有所增刪和解讀,圖文并茂介紹電動(dòng)客車和充電站的歷史和現(xiàn)狀,以饗讀者。
電動(dòng)車的歷史:
19世紀(jì),各種電動(dòng)車發(fā)明陸續(xù)問(wèn)世,1873年,英國(guó)人羅伯特•戴維森(Robert Davidsson)制作了世界上最初的可供使用的電動(dòng)汽車。這比德國(guó)人戴姆勒(Gottlieb Daimler)和本茨(Karl Benz)發(fā)明汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(1886年)早了10年以上。
這項(xiàng)發(fā)明是一輛電動(dòng)載貨車,使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進(jìn)行反應(yīng)的一次電池。七年以后,應(yīng)用了可以充放電的二次電池。從一次電子表池發(fā)展到二次電池,這對(duì)于當(dāng)時(shí)電動(dòng)汽車來(lái)講是一次重大的技術(shù)變革。
但真正被國(guó)際學(xué)術(shù)界認(rèn)可的是,1881年,法國(guó)工程師古斯達(dá)特·特魯夫的發(fā)明。這是一輛用鉛酸電池為動(dòng)力的三輪車,動(dòng)力裝置由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和六節(jié)鉛酸蓄電池組成,加上乘員后的總重量達(dá)160公斤,時(shí)速僅12公里。這輛電動(dòng)車在巴黎舉行的國(guó)際電器展覽會(huì)上展出時(shí),引起了不小的轟動(dòng)。
1882年,阿頓和培理也制成了一輛由鉛酸電池供電、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)三輪車,車上還配備了照明燈。這輛電動(dòng)車的總重量為168公斤,時(shí)速提高到14.5公里。
1859年法國(guó)著名物理學(xué)家、發(fā)明家普蘭特(GastonPlanté)研發(fā)了世界上第一塊鉛酸蓄電池,從而使蓄電池開(kāi)始為今后汽車的用電創(chuàng)造了條件,因此該項(xiàng)發(fā)明被人們稱之為“意義深遠(yuǎn)的發(fā)明”。鉛酸蓄電池自發(fā)明后,直到20世紀(jì)90年代,仍是電動(dòng)車輛最理想的電池之一。
1888年,英國(guó)華德電氣公司制造了一輛時(shí)速可達(dá)11公里的電動(dòng)公共汽車,用于倫敦的公共交通。與馬車相比,電動(dòng)公共汽車不會(huì)造成路面的損壞和街道的污染,受到倫敦市民的歡迎。這輛電動(dòng)車采用蝸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向和腳踩制動(dòng),駕駛員站立在電動(dòng)車的前部操縱車輛。之后,華德電氣公司被新成立的倫敦電動(dòng)公共汽車公司以25萬(wàn)英鎊收購(gòu)(作者注:當(dāng)時(shí)1英鎊約相當(dāng)于現(xiàn)在的80英鎊,即760元RMB。25萬(wàn)英鎊相當(dāng)于1.9千萬(wàn)RMB)。此后,電動(dòng)轎車、電動(dòng)出租車陸續(xù)在英國(guó)出現(xiàn)。
1891年,美國(guó)賓夕法尼亞州人莫里斯打造出第一輛電動(dòng)四輪車,實(shí)現(xiàn)了由三輪向四輪的過(guò)渡,可以說(shuō)是現(xiàn)代汽車的一個(gè)雛形。隨即,他和同鄉(xiāng)薩羅姆成立了電動(dòng)客車與貨車公司。公司的車隊(duì)都由電動(dòng)小貨車改造而成,后輪大前輪小,總重1928公斤,所用動(dòng)力源由60個(gè)總重726公斤的酸性電池組成,總?cè)萘窟_(dá)到100安時(shí)(安時(shí)即安培小時(shí),一般指蓄電池容量),使用通用電氣公司的3馬力電動(dòng)機(jī),短時(shí)使用功率可達(dá)到9馬力,車速通過(guò)電壓控制。
1897年,德國(guó)紐倫堡第一輛電動(dòng)消防車問(wèn)世。該消防車應(yīng)用同一離合器,可實(shí)現(xiàn)“水泵供水”和“行駛”兩種工作狀態(tài)的切換。其后,柏林也引入了類似的電動(dòng)消防車,大都采用輪轂電機(jī)。
1899年,德國(guó)人費(fèi)迪南德·波爾舍發(fā)明了一臺(tái)輪轂電動(dòng)機(jī),以替代當(dāng)時(shí)在汽車上普遍使用的鏈條傳動(dòng)。隨后開(kāi)發(fā)了Lohner-Porsche電動(dòng)車,該車采用鉛酸蓄電池作為動(dòng)力源,由前輪內(nèi)的輪轂電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),這也是第一部以“保時(shí)捷”命名的汽車。
隨后,波爾舍在Lohner-Porsche的后輪上也裝載兩個(gè)輪轂電動(dòng)機(jī),由此誕生了世界上第一輛四輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車。但這輛車所采用的蓄電池體積和重量都很大,而且最高時(shí)速只有60公里。為了解決這些問(wèn)題,波爾舍1902年在這輛電動(dòng)車上又加裝了一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)來(lái)發(fā)電驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī),這也是世界上第一臺(tái)混合動(dòng)力汽車。
充電場(chǎng)站的歷史和發(fā)展:
1900年,法國(guó)出現(xiàn)了最早的發(fā)電廠、充電站,以及電動(dòng)汽車的教練和比賽用場(chǎng)地。那時(shí)沒(méi)有充電機(jī),基本上是充電開(kāi)關(guān)。
2001年,孫逢春教授和北理工同事考察當(dāng)時(shí)國(guó)際上比較先進(jìn)的法國(guó)巴黎和波爾多電動(dòng)公交車和公交換電站。當(dāng)時(shí)巴黎和波爾多的電動(dòng)公交車為鉛酸電池和鎳鉻電池,但波爾多3000多平米的充換電站給人留下深刻印象。
1998年開(kāi)始,我國(guó)開(kāi)始推行各種各樣的電動(dòng)車,當(dāng)時(shí)要做在鳥(niǎo)巢或水立方的中心區(qū)做一個(gè)18平方公里的奧運(yùn)會(huì)期間零排放區(qū),嘗試過(guò)很多方案,但還是以機(jī)械半自動(dòng)更換為主。
2005年,蘭州開(kāi)始有電動(dòng)客車和充電站出現(xiàn)。
2007年,以色列Better Place建成了現(xiàn)代快速自動(dòng)充換電站,吸引了全世界電動(dòng)車行業(yè)的目光。Better Place在以色列有上千個(gè)充電樁和幾十個(gè)電池快換站站組成的充電網(wǎng)絡(luò),在2010 年4 月的北京國(guó)際車展上,Better Place 公司與奇瑞共同宣布就電動(dòng)車技術(shù)合作達(dá)成協(xié)議。2011 年3 月16 日,Better Place 公司董事長(zhǎng)與南方電網(wǎng)集團(tuán)公司董事長(zhǎng)共同在廣州簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。
Better Place公司希望通過(guò)換電模式成為未來(lái)電動(dòng)汽車世界的運(yùn)營(yíng)商——無(wú)論購(gòu)買的是哪家汽車廠商生產(chǎn)的電動(dòng)汽車,都能夠提供電池維護(hù)、更換和充電服務(wù)。但這筆巨大的生意還沒(méi)等到照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的那一天,Better Place就因?yàn)橛芰Σ蛔?、?guī)模擴(kuò)張速度太慢而在2013年5申請(qǐng)破產(chǎn)。
2008年,奧運(yùn)會(huì)全自動(dòng)的充換電站落成,實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)會(huì)18平方公里零排放區(qū),為教練員、運(yùn)動(dòng)員、媒體服務(wù),習(xí)近平主席當(dāng)時(shí)親自驗(yàn)收考察這座充換電站。這是世界上第一座具有自動(dòng)快速更換功能的充換電站。
充換電模式探討:
隨著國(guó)家推進(jìn)新能源汽車的政策利好不斷出臺(tái),現(xiàn)在國(guó)內(nèi)新能源汽車在技術(shù)、市場(chǎng)、應(yīng)用等各方面整體都有了較大發(fā)展,但充電站建設(shè)的瓶頸問(wèn)題也日益凸顯,孫逢春教授對(duì)客車網(wǎng)表示,電動(dòng)汽車,尤其商用車注重的是安全性能,續(xù)駛里程并不是越長(zhǎng)越好,電池不裝得越多越好,合理電/車質(zhì)量比應(yīng)該是15-20%。續(xù)駛里程長(zhǎng),比能量高或電池裝載多,不但購(gòu)車成本稿,充電時(shí)間自然也長(zhǎng),再加上充電站建設(shè)需要用地,無(wú)形中加劇了電動(dòng)車,尤其是私家車的充電難度。
因此,孫逢春教授提倡充電站要小型化。比如集裝箱式的充換電站,幾百平米的充電站就解決原來(lái)是5000平米建站需求,奧運(yùn)會(huì)5000平米的充換電現(xiàn)在在315平米就解決掉,我國(guó)出口波蘭的就是集裝箱模式?,F(xiàn)在120平米的換電站可以服務(wù)120輛電動(dòng)出租車,1000私家車。
同理,電動(dòng)客車即使采用快充模式,仍然需要花費(fèi)時(shí)間,還要考慮到電池衰減到80%就不能使用的問(wèn)題。換電方式便宜又方便,可以根據(jù)線路長(zhǎng)度選擇適宜的電池包,還能延續(xù)電池的使命壽命。
孫逢春告訴客車網(wǎng):共享經(jīng)濟(jì)推動(dòng)共享技術(shù)的發(fā)展,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)移動(dòng)商業(yè)模式發(fā)展。充電和換電的結(jié)合應(yīng)該是符合中國(guó)國(guó)情最完整的電動(dòng)車充換電方案,也是真正解決當(dāng)前電動(dòng)車用戶群的辦法,需要全社會(huì)都能正確地認(rèn)識(shí)。
孫逢春簡(jiǎn)介:
孫逢春教授,北京理工大學(xué)副校長(zhǎng)兼研究生院院長(zhǎng)、北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院院長(zhǎng)。1999年度教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授,電動(dòng)車輛國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任,提出并構(gòu)建了我國(guó)電動(dòng)商用車、充/換電站系統(tǒng)、清潔交通等系統(tǒng)技術(shù)體系,作為第一完成人獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、何梁何利獎(jiǎng)1項(xiàng)及省部級(jí)獎(jiǎng)多項(xiàng)。
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