看圖說話,孫逢春科普電動客車和充電站的前世今生
我們眼前的世界:汽車工業正轟轟烈烈由傳統燃油向電動汽車變革。然而,你可知道,你知道世界上第一輛電動公交車是如何問世的嗎?你知道它創造的價值是多少英鎊嗎?
在世界公認的汽車誕生元年1886年之前,電動車就已問世。后來,世界上第一輛電動公交車讓它的公司升值到25萬英鎊。有電動車,就有充電站。客車網根據北京理工大學孫逢春教授提供的圖片,有所增刪和解讀,圖文并茂介紹電動客車和充電站的歷史和現狀,以饗讀者。
電動車的歷史:
19世紀,各種電動車發明陸續問世,1873年,英國人羅伯特•戴維森(Robert Davidsson)制作了世界上最初的可供使用的電動汽車。這比德國人戴姆勒(Gottlieb Daimler)和本茨(Karl Benz)發明汽油發動機汽車(1886年)早了10年以上。
這項發明是一輛電動載貨車,使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進行反應的一次電池。七年以后,應用了可以充放電的二次電池。從一次電子表池發展到二次電池,這對于當時電動汽車來講是一次重大的技術變革。
但真正被國際學術界認可的是,1881年,法國工程師古斯達特·特魯夫的發明。這是一輛用鉛酸電池為動力的三輪車,動力裝置由一臺電動機和六節鉛酸蓄電池組成,加上乘員后的總重量達160公斤,時速僅12公里。這輛電動車在巴黎舉行的國際電器展覽會上展出時,引起了不小的轟動。
1882年,阿頓和培理也制成了一輛由鉛酸電池供電、直流電機驅動的電動三輪車,車上還配備了照明燈。這輛電動車的總重量為168公斤,時速提高到14.5公里。
1859年法國著名物理學家、發明家普蘭特(GastonPlanté)研發了世界上第一塊鉛酸蓄電池,從而使蓄電池開始為今后汽車的用電創造了條件,因此該項發明被人們稱之為“意義深遠的發明”。鉛酸蓄電池自發明后,直到20世紀90年代,仍是電動車輛最理想的電池之一。
1888年,英國華德電氣公司制造了一輛時速可達11公里的電動公共汽車,用于倫敦的公共交通。與馬車相比,電動公共汽車不會造成路面的損壞和街道的污染,受到倫敦市民的歡迎。這輛電動車采用蝸輪機構轉向和腳踩制動,駕駛員站立在電動車的前部操縱車輛。之后,華德電氣公司被新成立的倫敦電動公共汽車公司以25萬英鎊收購(作者注:當時1英鎊約相當于現在的80英鎊,即760元RMB。25萬英鎊相當于1.9千萬RMB)。此后,電動轎車、電動出租車陸續在英國出現。
1891年,美國賓夕法尼亞州人莫里斯打造出第一輛電動四輪車,實現了由三輪向四輪的過渡,可以說是現代汽車的一個雛形。隨即,他和同鄉薩羅姆成立了電動客車與貨車公司。公司的車隊都由電動小貨車改造而成,后輪大前輪小,總重1928公斤,所用動力源由60個總重726公斤的酸性電池組成,總容量達到100安時(安時即安培小時,一般指蓄電池容量),使用通用電氣公司的3馬力電動機,短時使用功率可達到9馬力,車速通過電壓控制。
1897年,德國紐倫堡第一輛電動消防車問世。該消防車應用同一離合器,可實現“水泵供水”和“行駛”兩種工作狀態的切換。其后,柏林也引入了類似的電動消防車,大都采用輪轂電機。
1899年,德國人費迪南德·波爾舍發明了一臺輪轂電動機,以替代當時在汽車上普遍使用的鏈條傳動。隨后開發了Lohner-Porsche電動車,該車采用鉛酸蓄電池作為動力源,由前輪內的輪轂電動機直接驅動,這也是第一部以“保時捷”命名的汽車。
隨后,波爾舍在Lohner-Porsche的后輪上也裝載兩個輪轂電動機,由此誕生了世界上第一輛四輪驅動的電動車。但這輛車所采用的蓄電池體積和重量都很大,而且最高時速只有60公里。為了解決這些問題,波爾舍1902年在這輛電動車上又加裝了一臺內燃機來發電驅動輪轂電機,這也是世界上第一臺混合動力汽車。
充電場站的歷史和發展:
1900年,法國出現了最早的發電廠、充電站,以及電動汽車的教練和比賽用場地。那時沒有充電機,基本上是充電開關。
2001年,孫逢春教授和北理工同事考察當時國際上比較先進的法國巴黎和波爾多電動公交車和公交換電站。當時巴黎和波爾多的電動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年開始,我國開始推行各種各樣的電動車,當時要做在鳥巢或水立方的中心區做一個18平方公里的奧運會期間零排放區,嘗試過很多方案,但還是以機械半自動更換為主。
2005年,蘭州開始有電動客車和充電站出現。
2007年,以色列Better Place建成了現代快速自動充換電站,吸引了全世界電動車行業的目光。Better Place在以色列有上千個充電樁和幾十個電池快換站站組成的充電網絡,在2010 年4 月的北京國際車展上,Better Place 公司與奇瑞共同宣布就電動車技術合作達成協議。2011 年3 月16 日,Better Place 公司董事長與南方電網集團公司董事長共同在廣州簽署了戰略合作框架協議。
Better Place公司希望通過換電模式成為未來電動汽車世界的運營商——無論購買的是哪家汽車廠商生產的電動汽車,都能夠提供電池維護、更換和充電服務。但這筆巨大的生意還沒等到照進現實的那一天,Better Place就因為盈利能力不足、規模擴張速度太慢而在2013年5申請破產。
2008年,奧運會全自動的充換電站落成,實現了奧運會18平方公里零排放區,為教練員、運動員、媒體服務,習近平主席當時親自驗收考察這座充換電站。這是世界上第一座具有自動快速更換功能的充換電站。
充換電模式探討:
隨著國家推進新能源汽車的政策利好不斷出臺,現在國內新能源汽車在技術、市場、應用等各方面整體都有了較大發展,但充電站建設的瓶頸問題也日益凸顯,孫逢春教授對客車網表示,電動汽車,尤其商用車注重的是安全性能,續駛里程并不是越長越好,電池不裝得越多越好,合理電/車質量比應該是15-20%。續駛里程長,比能量高或電池裝載多,不但購車成本稿,充電時間自然也長,再加上充電站建設需要用地,無形中加劇了電動車,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是5000平米建站需求,奧運會5000平米的充換電現在在315平米就解決掉,我國出口波蘭的就是集裝箱模式。現在120平米的換電站可以服務120輛電動出租車,1000私家車。
同理,電動客車即使采用快充模式,仍然需要花費時間,還要考慮到電池衰減到80%就不能使用的問題。換電方式便宜又方便,可以根據線路長度選擇適宜的電池包,還能延續電池的使命壽命。
孫逢春告訴客車網:共享經濟推動共享技術的發展,移動互聯網推動移動商業模式發展。充電和換電的結合應該是符合中國國情最完整的電動車充換電方案,也是真正解決當前電動車用戶群的辦法,需要全社會都能正確地認識。
孫逢春簡介:
孫逢春教授,北京理工大學副校長兼研究生院院長、北京理工大學機械與車輛學院院長。1999年度教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授,電動車輛國家工程實驗室主任,提出并構建了我國電動商用車、充/換電站系統、清潔交通等系統技術體系,作為第一完成人獲國家技術發明獎二等獎2項、國家科技進步獎二等獎1項、何梁何利獎1項及省部級獎多項。
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