对于到底是谁发明了世界上第一辆电动汽车,一直存在很多争论。
有人将1834年美国人托马斯·达文波特(Thomas Davenport)研制的直流电动汽车称为世界第一辆电动汽车。当时他使用干电池作为车辆的动力电池。这种电池不能充电,只能一次性使用。正因如此,人们并不将其称为真正的电动汽车。
现在人们更多地是将法国人古斯塔夫·特鲁夫(Gustave Trouve)称为电动汽车的真正发明人,1881年,他发明了用可充电铅酸电池作为能源的电动汽车,与现在电动汽车的工作原理更相似。
▲1881年,法国人古斯塔夫·特鲁夫(1839—1902)组装了第一辆电动汽车
1881年8月,在巴黎举行的国际电器展览会上,特鲁夫向人们展示了他发明的一辆电动三轮车、一艘电动船和一艘电动飞艇模型。电动三轮车和电动船都可以实际操作,其中电动三轮车还在大街上进行了行驶演示,当时人们看到这无马也无烟的三轮车都非常惊奇。这辆电动三轮车采用铅酸电池、直流电动机,有效功率约70W,最高车速12km/h。
▲古斯塔夫·特鲁夫用于第一辆电动汽车上的直流电动机
1900年,费迪南德·保时捷在巴黎博览会上展出了一辆四轮驱动的电动汽车。车辆的四个车轮上各装有一个轮毂电动机,每次充满电可行驶80km。,
▲费迪南德·保时捷在巴黎博览会上展出了一辆四轮驱动的电动汽车
电动汽车三国演义
随着电动汽车的技术不断发展,现在主要分为了以下三个流派:
纯电动汽车
混合动力汽车(包括普通混合动力汽车和插电式混合动力汽车)
燃料电池汽车
纯电动汽车
(Electric Vehicle)
纯电动汽车是指完全由动力电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等)提供动力的汽车。这些汽车完全由外接电源充电获得能量,当动力电池能量耗尽时,汽车就不能继续行驶。
代表车型:特斯拉S、北汽E150等。
1.特斯拉Model S纯电动汽车图解
▲特斯拉Model S纯电动车
特斯拉Model S纯电动跑车共分两大系列:单电机后驱车型和双电机全驱车型
其中后驱车型又根据动力电池容量的不同分为70(电池70kW?h )和85(电池85k W ?h )两个型号,续驶里程分别为420k m和502km。
▲特斯拉 Model S后驱车型电机和控制器
全驱车型采用一前一后两个电机,分别驱动前轴和后轴,根据动力电池容量和电机功率的不同,又分为75D、85D和P85D三个型号,其中85D的续驶里程高达528km,P85D的0-100km/h加速时间为3.0s(狂暴模式)。
▲特斯拉Model S底部的电池
2.奥迪R8 e-tron纯电动超级跑车图解
▲奥迪R8纯电动超级跑车
最新款奥迪R8 e-tron纯电动跑车已是第二代车型,它的最大特点是采用两台电机分别驱动左后轮和右后轮,最大功率高达340kW(462hp),峰值转矩更是高达920N·m,0-100km/h的加速时间为3.9s,最高车速被限制在250km/h。这些数据表明,R8 e-tron完全是一款超级跑车。
R8 e-tron 92kW·h的锂离子电池组安装在中央通道下和座椅后,最大续驶里程高达450km,使用快充方式可以在2h内充满电。
▲奥迪R8纯电动超级跑车动力电池温控系统示意图
插电式混合动力汽车
(Plug-in HybridElectric Vehicle)
插电式混合动力汽车是指可以充电的油电混合动力汽车。
插电式混合动力汽车不仅可以添加燃油,还可以使用外接电源为动力电池充电,当然其自身的能量回收系统也可以为动力电池补充电能。
代表车型:高尔夫GTE、奥迪A3 e-tron、宝马i8等。
▲插电式混合动力汽车不仅可以像传统汽车那样添加燃油,
还可以为车辆充电,兼具燃油汽车与电动汽车的优点。
1.丰田普锐斯混合动力汽车图解
▲丰田普锐斯混合动力汽车
丰田普锐斯混合动力汽车采用混联式混合动力,它有一台电机和一台发电机,其中电机的最大功率为53kW(72hp),最大转矩为163N·m。发动机则采用1.8L的自然吸气汽油发动机,最大功率72kW(98hp),最大转矩142N·m。电机、发电机和发动机三者之间通过一个行星齿轮机构协调配合。
新型的普锐斯混合动力汽车的动力电池有两种选择:一是锂离子电池;二是镍氢电池。
丰田普锐斯混合动力汽车工作流程示意图:
▲
丰田双擎混合动力汽车工作原理小视频
1起步
起步时只有电机参与工作,发动机不起动。因为发动机不能在低转速时输出较大转矩,而电机则可以在低转速时就输出最大转矩,保证车辆顺利起步。
2低速和中速行驶
对于发动机而言,在低速-中速时的效率并不理想,而电机在低速-中速时性能优越。因此,在0~20km/h的速度行驶时,油电混合动力系统只使用电机驱动汽车行驶。
3一般行驶
一般行驶时,以发动机工作为主,并且发动机带动发电机向电机供电,使电机也能辅助发动机驱动汽车前进。如果这时发动机产生多余的能量,则这部分能量由发电机转换成电力,储存在动力电池中。
3加速行驶
当汽车需要加速行驶时(如爬陡坡及超车),不仅发动机参与工作,而且动力电池也提供电力来加大电机的驱动力。此时是发动机和电机双重动力共同驱动汽车加速前进。
4减速或制动
当踩制动踏板或松开加速踏板时,车辆的惯性带动车轮继续旋转,车轮带动电机旋转,此时电机处于发电机工作状态,发电并将电能储存于动力电池中,回收能量以便再利用。
5停车
当停车时,发动机和两个电机都不工作,车辆完全静止。
2.宝马i8插电式混合动力汽车图解
▲宝马i8插电式混合动力汽车
宝马i8是一款插电式混合动力跑车。一台1.5L三缸涡轮增压汽油发动机放置在车辆后部用来驱动后轴,最大功率170kW,最大转矩320N·m,并通过6速自动变速器向后轴传递动力;一台最大功率96kW的电机用来驱动前轴,最大转矩为250N·m,并通过2速自动变速器向前轴传递动力。通过发动机与电机的默契配合,宝马i8成为一款具有四驱功能的超级跑车,0-100k m/h的加速时间仅4.4s,最高车速被电子限制在250km/h,最大续驶里程600km。
燃料电池汽车
(Fuel Cell ElectricVehicle)
燃料电池汽车只使用电机作为驱动汽车前进的动力装置,但它的电能不是通过外接电源充电获得的,而是利用一种可以实时发电的车载燃料电池获得的。现在的燃料电池汽车大都采用氢作为燃料,然后利用电解水的逆反应原理产生电能。只要能加注氢燃料,汽车就能继续行驶。
代表车型:丰田Mirai等。
丰田Mirai燃料电池汽车图解
▲丰田Miral燃料电池汽车图解
丰田Mirai是世界上真正量产销售的第一款燃料电池汽车。Mirai上实际有两套电池。一套位于车身中部,为高分子电解质燃料电池组,是整辆车的核心部件,负责使氢气和氧气在催化剂的作用下产生电能;另一套为镍氢电池,位于行李箱下面,它可以储存燃料电池发的电,负责为车内电气设备供电以及保障低速时的纯电动运行。此外,能量回收系统也将减速和制动时回收的能量储存到镍氢电池中。由于没有真正的能源燃烧,Mirai的氢气能量转化效率达到了60%,比传统内燃机高一倍。在整车性能方面,燃料电池最大输出功率为114kW,功率输出密度为3.1kW/L。Mirai配置了一台交流同步电机,最大输出功率为113kW,峰值转矩为335N·m,其转矩表现接近2.0T发动机。
汽车转身成小型发电站
Mirai允许用户通过外接馈电装置,将电能转出。Mirai配置的电能供应系统最大可储存60kW·h的电量,最大电能输出值为9kW,这样可以使Mirai在瞬间成为一个微型发电站。通过电源转换接口,还可以将电能转换为交流电输出,从而可以供照明、笔记本、手机等消费类电子产品使用。