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第二节
电动汽车发展历程及现状

如今说起电动汽车,总会挂上“新能源”的称号,其实在世界汽车发展史上,电动汽车的发明比内燃机汽车还要早。

一、世界电动汽车发展历程及现状

电动汽车早在内燃机汽车诞生的50年前就出现了,其发展主要经历了崛起、发展、停滞、复苏及创新几个时期。

(一)电动汽车的崛起

1832—1839年间(准确时间不明),苏格兰商人罗伯特·安德森发明了电驱动的马车,这是一辆使用不能充电的初级电池驱动的车辆。1835年,荷兰教授西布朗德斯·斯特林格应用法拉第电磁感应原理设计了第一款小型电动三轮车(图1—7),他的助手克里斯托弗·贝克则负责制造。

1842年,美国人托马斯·达文波特和苏格兰人罗伯特·戴维森研制了更具实用价值的电动车,他们首次使用了不可充电电池。

图1—7 西布朗德斯·斯特林格和他的电动车

(二)电动汽车的快速发展

1860—1920年间,随着蓄电池技术的发展,电动车的运用在19世纪的下半叶在欧美得到了较为广泛的运用。1859年,法国物理学家普朗特发明了铅酸电池,从此电动车可以蓄电。1881 年,同样来自法国的科学家卡米尔·福尔对电池技术进行了改进,不仅增大了容量,还更方便大批量生产。从这时起,电动汽车才具备普及化的基础条件。

图1—8 古斯塔夫·特鲁夫发明的电动车

1881年,法国工程师古斯塔夫·特鲁夫打造了一辆三轮的电动车,它采用铅酸蓄电池,并匹配0.1马力的直流电动机,整车及其驾驶员的重量约 106kg,行驶速度约15km/h,续航里程为16km。同年11月,特鲁夫在巴黎举行的国际电力博览会上演示了三轮电动车,这是第一辆可充电的电动车(图1—8)。

1884年,英国发明家托马斯·帕克在伦敦造出第一款可量产上路的电动汽车,也采用了可充电电池组,电动车实现量产。

1888年,德国工程师安德烈亚斯·弗洛金制造了第一辆四轮电动车。在19世纪末,英国的邮政车、出租车很多都是电动的。在伦敦,沃尔特·C·贝茜设计了一批电动出租车(图1—9),并于1897年将它们引入伦敦街头。

1899年,比利时赛车手卡米乐·热纳茨驾驶着自行研发的名为“从不满意(Jamais Contente)”的铝质车身电动汽车,创造了105.88km/h的行驶速度,是第一台速度超过100km/h的公路驾驶汽车(图1—10)。

图1—9 19世纪末伦敦街头的电动出租车

图1—10 卡米乐·热纳茨和他的Jamais Contente电动车

1891年,莱克研发出电动三轮车,威廉·莫里森制造了六座电动厢式客车,电动汽车开始得到美国人的重视。在19世纪末期,美国、英国和法国的许多公司都开始生产电动汽车,19世纪90年代到20世纪初期,电动汽车技术得到了高速发展,相对于内燃机汽车的优势逐渐形成。

(1)最早的电动汽车公司是Morris和Salom电动客车和货车公司。

(2)最大的电动汽车公司是Pope,到1898年年底生产了500辆Columbia Ev。

(3)车型最多、性能最好的是Riker电动汽车公司。

(4)1897年英国伦敦电动出租汽车公司生产了15辆电动汽车。

(5)法国BGS公司生产各种小汽车、货车、客车和豪华轿车,能够设计制造专用的蓄电池,所以BGS在1900年之前一直保持着世界电动汽车行驶里程的最高纪录,其续驶里程达到290km。

(6)到1912年,美国拥有33842辆注册电动汽车,1899—1916年期间,Baker公司一直是美国最主要的电动汽车制造商。

(7)1901—1920年,英国伦敦电动出租汽车公司生产了后轮轮毂式电动机、后轮驱动、斜轮转向和充气轮胎的电动汽车。

相比同时代的其他动力汽车,电动汽车具有非常明显的优势,逐渐成为上流社会喜好的城市用车。它们没有震动,没有难闻的废气,也没有汽油机巨大的噪声,也不需要切换挡位,具有清洁、安静,易于操控等特点。

这一时期电动汽车占据着重要位置,1900年,欧美出售的4200辆汽车中,40%的是蒸汽机车,38%是电动车,剩下的22%才是燃油汽车。

(三)电动汽车发展停滞期

1920—1990年阶段,随着美国俄克拉荷马州、德克萨斯州和加利福尼亚州的石油发现与开采,以及内燃机技术的提高,电动车在1920年之后渐渐地失去了优势。汽车市场逐步被内燃机驱动的汽车所取代,只有在少数城市保留着很少的有轨电车和无轨电车以及很有限的电瓶车(使用铅酸电池组,用在高尔夫球场、铲车等领域)。

电动车的发展从此停滞了大半个世纪。随着全球石油资源的不断开发和利用,以及内燃机汽车技术的不断成熟,电动汽车渐渐淡出了人们的视线。相对运用在电动车上的技术包括电驱动、电池材料、动力电池组、电池管理等也无法得到发展或运用。

(四)电动汽车的复苏及创新

20世纪末,随着石油资源的日益减少、环境问题的日趋严重,节能环保车辆需求越来越迫切,人们开始重新关注电动汽车。20世纪90年代开始,各个主要的汽车生产厂家开始关注电动车的未来发展,并且开始投入资金和技术在电动车领域。在1990年1月的洛杉矶汽车展上,通用汽车的总裁向全球推介Impact纯电动轿车。紧接着1992年,福特汽车公司推出使用钙硫电池的Ecostar。1996年,丰田汽车公司推出使用镍氢电池的RAV4LEV,法国雷诺汽车公司推出Clio。1997年,丰田的Prius混合动力轿车下线。1999年本田汽车发布、销售混合动力Insight。丰田Prius和本田Insight电动车如图1—11所示。

图1—11 丰田Prius和本田Insight电动车

21世纪初期,随着能源危机与环境危机的日益深重,可持续发展的理念逐渐深入人心,业界的目光聚焦以电动汽车为典型代表的新能源汽车产业。为了推动这一伟大的历史进程,世界各国政府都出台了各种鼓励扶持政策,电动汽车工业终于迎来了重新崛起的大好契机。

2003年,特斯拉汽车公司(Tesla Motors)在美国加利福尼亚州的硅谷地区成立,这是一家生产和销售纯电动汽车的公司,它的诞生标志着电动汽车在停滞了八九十年后真正迎来了重新崛起。特斯拉第一款汽车产品Roadster发布于 2008 年,为一款两门运动型跑车(图1-12)0~60mile/h加速只要3.9s,每次充电可行驶400km。

图1—12 特斯拉Roadster两门运动型跑车

2012年,特斯拉汽车公司发布了其第二款汽车产品——Model S,一款四门纯电动豪华轿跑车;第三款汽车产品为Model X,豪华纯电动SUV,于2015年9月开始交付;第四款汽车产品为Model 3,首次发布于2016年4月,并于2017年年末开始交付。特斯拉汽车公司最新发布的Roadster 2超级电动跑车(图1—13),百公里加速1.9s,最高时速为402km/h、续航里程近1000km。除了比任何超级电动跑车都快的百公里加速,这款车从静止到加速至100mile/h(160km/h)的时间只有4.2s。

(五)电动汽车发展现状

美国新能源汽车销售统计网站EV Sales最新数据显示:2019 年全球销售新能源汽车约 221 万辆,同比增长10%。此外,EV Sales的数据显示,2020年5月,全球新能源乘用车销量达14.5万辆,环比上涨31.1%,同比下降19.3%,但下滑幅度有所缩减。2020年5月得益于中国市场的发力,特斯拉Model 3的全球销量达2万辆,其中中国市场贡献了53.2%的份额。截至2020年5月,今年特斯拉Model 3全球累计销量突破10万辆,是今年截至5月唯一一款销量破10万辆的车型。

图1—13 特斯拉Roadster2超级电动跑车

2019年11月,特斯拉总行驶里程排行榜更新了一项惊人纪录,一位在电动车圈颇知名的驾驶者汉斯杰格·吉明根(Hansjrg Gemmingen),用特斯拉Model S P85写下高达100万公里的总行驶里程纪录,还被列入了吉尼斯世界纪录,而特斯拉Model S也成了全球行驶里程最长的电动汽车。

二、中国电动汽车发展历程及现状
(一)发展历程

20世纪50年代,我国开始尝试自主研发电动汽车。70年代,我国成功研制出钠—硫电池驱动的电动汽车,并进行上千千米的试车运行。

自1991年起,我国将电动汽车的研发列入“八五”重点科技攻关项目,由国家科学技术委员会、中华人民共和国国家计划委员会、中华人民共和国国防科学技术工业委员会、国家经济贸易委员会等资助研制微型电动汽车、电动大客车以及配套的电池、电动机、充电器等,使我国电动汽车技术水平有了明显的进步。

2001年,新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题,并规划了以汽油车为起点,向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来,我国提出“节能和新能源汽车”战略,政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。

2003年,我国已开发出纯电动汽车产品并通过国家汽车产品型认证,2004年实现示范运营。2004年10月,在必比登世界清洁汽车挑战赛上,我国自主研发的电动汽车在高速蛇形障碍赛、噪声、排放、能耗、温室气体减排5个单项指标方面均获得最好成绩。

2005年5月,在北京召开的世界氢能大会上,我国自主研发的电动汽车与奔驰公司的样车同台亮相,引起全球瞩目。

2004年6月,国家发展改革委宣布,汽车产业要结合国家能源结构调整战略和排放标准的要求,积极开展电动汽车、车用电力电池等产业化。同年颁布的《汽车产业发展政策》中已明确提出了鼓励发展节能环保型电动汽车与混合动力汽车技术。

2008年,新能源汽车在国内已呈全面出击之势。2008 年成为我国“新能源汽车元年”。2008年1—12月新能源汽车的销量增长主要是乘用车的增长,1—12月新能源乘用车销售899台,同比增长117%,而商用车的新能源车共销售1536台,1—12月同比下滑17%。据统计,北京奥运会期间,共有595辆新能源汽车展开服务工作(图1—14),累计里程达371.4万km,运量达441.7万人次。

图1—14 北京奥运会期间服务的电动汽车

2009年,在密集的扶持政策出台的背景下,我国新能源汽车驶入快速发展轨道。虽然新能源汽车在中国汽车市场的比重依然微乎其微,但它在中国商用车市场上的增长潜力已开始释放。2009年1—11月,新能源乘用车销量同比下降61.96%,至310辆。2009年1—11月,新能源商用车(主要是液化石油气客车、液化天然气客车、混合动力客车等)销量同比增长178.98%,至4034辆。

2010年,我国加大对新能源汽车的扶持力度。6月起,在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。7月,国家将“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广试点城市由20个增至25个。新能源汽车进入全面政策扶持阶段,截至2010年年底,我国电动汽车行业发展取得了非常显著的成果。

2012年6月,国务院颁布了《节能和新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》。根据规划,到2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆,到2020年超过500万辆;2015年,当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9L/100km,到2020年降至5.0L/100km;新能源汽车、动力电池及关键零部件技术整体上达到国际先进水平。

2014年,中国新能源汽车全年生产78499辆,生产量同比增长近3.5倍,销售74763辆,销售量同比增长近3.2倍。

根据中国汽车工业协会《节能与新能源汽车规划》的构想,2016—2020年为新能源汽车的发展期,我国将进一步普及新能源汽车、多能源混合动力车,插电式电动轿车,氢燃料电池轿车将逐步进入普通家庭;届时我国新能源汽车整体技术将达到国际先进水平,产业规模位居世界前列。2020年5月,国内新能源汽车销量前五名的车企分别是比亚迪、上汽乘用车、广汽新能源、蔚来汽车、北汽新能源。

(二)发展现状

我国发展新能源汽车,是应对节能减排重大挑战的需要,同时也是汽车产业跨越式发展和提升国际竞争力的需要。目前,我国汽车工业以纯电驱动作为技术转型的主要战略方向,重点突破电池、电机和电控技术,推进纯电动、燃料电池、插电式混合动力、油电混合动力等汽车产业化,实现汽车工业的跨越式发展。

新能源汽车已经列入我国七大战略性新兴产业中,具体的支持政策也正在陆续出台,力度也越来越大。除了新能源汽车的购买补贴外,地方政府还陆续出台了一些优惠政策,例如购置税优惠、停车收费优惠等;此外还提供了一些行驶上的便利,比如传统汽车的限行,对新能源汽车是没有的。这些措施,都为新能源汽车的使用营造了一个良好的环境和氛围,引导消费者来加深认识,主动购买。

从未来的趋势来看,选择新能源汽车的消费者会越来越多,因为不论从技术、成本还是驾驶体验方面,新能源汽车都将慢慢体现出其优势。

2012年1月,中国汽车工业协会首次发布了新能源汽车产销状况。据中国汽车工业协会的不完全统计,2011年汽车整车企业电动汽车的产销量分别为8368辆和8159辆。

2019年1月,中国汽车工业协会发布了2018年全年新能源汽车销量数据,电动汽车产销分别完成127.05万辆和125.62万辆,比上年同期分别增长59.92%和61.74%。短短8年间,电动汽车产销增长了150多倍。根据中国汽车工业协会2020年1月数据显示,2019年,新能源汽车产销分别完成 124.2 万辆和 120.6 万辆,同比分别下降 2.3%和4.0%。2011—2019年我国电动汽车产量和销量如图1—15所示。

图1—15 2011—2019年我国电动汽车产量和销量(单位:万辆) v7VVDE3rG98C7mACRP7s37PB2P3mJHmzPztjc85ewSzpC/IwUnz+m0Pn/O4jB4ii

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