电动汽车往事:诞生更早,却被后起的内燃机汽车淘汰

2021-09-02 11:20江东瑜
南方周末 2021-09-02
关键词:蒸汽机内燃机电动机

江东瑜

电动车诞生伊始到落败,始终受制于电池技术。根子出在电池能量密度低,无法满足续航需求,充电速度缓慢也难以解决

电动汽车给大众的印象是高科技时尚产品。其实,追溯汽车工业发展历史,电动车是比内燃机汽车更早诞生的前辈。

最早的汽车既不是电动,也不是内燃机驱动,而是蒸汽机车。1801年,英国人理查·特里维西克制成了“伦敦蒸汽马车”,它是第一辆真正投入市场的(蒸汽机)汽车,能乘6人,最高速度27公里/时。接下来登场的才是电动车。

1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。1821年,法拉第读了奥斯特的论文后,造了一个装置:只要有电流通过线路,线路就会绕着一块磁铁不停地转动,这是世界上所有电动机的“祖先”。

1828年,年轻的匈牙利科学家耶德利克·阿纽什发明了世界上第一台直流电动机,将其命名为“电磁自转子”。阿纽什尝试着将其固定在一个木板上,并且底部装上四个轮子,这是世上最早的纯电动概念车,但功率太小,无应用价值。

1834年,美国人托马斯·达文波特制造出第一辆直流电机驱动的电动车。这是一部真正能够载人的电动车,但用干电池驱动,也无真正的实际应用价值。

回顾电动车诞生的“上半场”,不难发现这一发明是超前的。法拉第发现电磁感应定律是在1831年,而他制造电动机原型是在这一重大理论突破前十年。电动机的发明走在了电磁学理论完善之前。而电动车作为最早的电动机应用尝试,也早于蓄电池、发电机。

电动车整装待发时,蒸汽机汽车已经在马路上奔驰了多年。1833年,企业号蒸汽巴士已在伦敦市内运营。

而内燃机的诞生可谓命运多舛。1860年,法国的勒努瓦模仿蒸汽机的结构,造出第一台实用的煤气机。这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的原始内燃机,热效率只有4%左右,体型笨重,没人会想把这大家伙装到车上。

事有凑巧,勒努瓦煤气机发明前一年的1859年,法国物理学家葛斯顿·普朗特发明了可重复充电的铅酸蓄电池,电动车终于可以投入实际应用了。1881年,第一辆可充电的电动车在法国巴黎街头出现,比第一辆投入实际使用的内燃机车早了好几年。

真正实现内燃机轻量化、小型化的是两位名垂青史的德国工程师,戈特利布·戴姆勒和卡尔·弗里德里希·本茨。两人在1886年先后制造出了内燃机驱动的三轮汽车。

但是,本茨的汽车总是抛锚,被冷嘲热讽为“散发着臭气的怪物”。1888年8月,本茨夫人贝瑞塔·林格,带着两个儿子开着丈夫的“怪物”,行驶一百多公里去看望祖母。这一壮举被广为传颂后,本茨的汽车梦才打开了局面。不过,这一旅程并不顺利,断油缺水出故障,娘仨连推带开才完成旅程。

相比之下,先行一步的电动车在这一时期表现更佳。电动车的优点早在一百多年前就被普遍认可了:噪音小、无气味、震动低、不换挡。当年比今天还多一条:价格低廉,因为早期的内燃机造价更昂贵。

19世纪末-1920年代可谓纯电动车的黄金时代。早年竞争汽车市场的三大主力中蒸汽机最早落败,电动车凭借诸多优势在这一时期占据了市场的C位。1899年比利时工程师卡米乐·热纳茨制造了世界上第一辆时速超过100公里的电动车,出尽了风头。

看上去前途光明的电动车吸引了很多大咖竞相加入。其中最著名的要数爱迪生,1912年他加入“造车新势力”,制造的电动车续航能力达到了273公里,价格也很便宜,仅300英镑,约合现在的1万美元,确实不贵。

但是,爱迪生押错了宝。内燃机汽车的反超趋势日益明显。

石油开采和冶炼技术带来了更便宜的汽油,为内燃机汽车扳回了一点劣势。加油速度可比蓄电池充电的速度快了很多。而内燃机的改良空间更大,续航能力、功率提升的潜力逐渐发挥。反观电动车的两大核心部件电动机和电池,发展潜力十分有限。1899年卡米乐·热纳茨刷新时速纪录,主要得益于采用铝制车身减重,而非动力系统提升,虽然名噪一时,但已显出电动车的发展后劲不足。

在这个胜负转折的节点,另一位重要人物亨利·福特出现了。1908年他推出的T型车受到了市场的欢迎。1913年,一次具有划时代意义的变革到来了——福特创立汽车装配流水线,使装配速度提高了近8倍。最终每隔10秒钟就有一台T型车驶下生产线,生产效率大幅提升,成本大大降低,并保证了质量的稳定。在1908-1927年间生产了1500多万辆价廉物美的T型车。

此消彼长,1920年后电动车在与内燃机汽车的竞争中迅速落败,内燃机汽车一统天下的时代终于到来了。这一胜利如此彻底,以致大众很快遗忘了电动车的存在。

电动车诞生伊始到落败,始终受制于电池技术。根子出在电池能量密度低,无法满足续航需求,充电速度缓慢也难以解决。有意思的是,诸如更换电池的解决方案在20世纪初就有过尝试,结果并不理想。归根结底,如果电池技术没有革命性突破,电动汽车恐怕行之不远。

(作者系历史、经济学者)

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