Историята на електрическите автомобили: от първото превозно средство през 1884 до Tesla и Toyota

Електрическите превозни средства имат история много по-дълга, отколкото повечето хора подозират, с корени, които се простират до края на 19 век. За да разберем как стигнахме до Tesla Model S и днешните хибриди на Toyota, трябва да върнем поглед към период, когато бензинът, парът и електричеството се конкурираха за доминиране в пазара на автомобили.

В началото на 20-ти век основният транспорт беше конят, но с нарастващите доходи и напредъка на технологиите хората започнаха да експериментират с нови средства за придвижване. Тогава бензинът, парата и електричеството бяха налични, всяко от които се стремеше да доминира пазара на онзи период.

Първи експерименти с самоуправляващи превозни средства

Парната технология беше добре развити за онова време и се приемаше за надеждна от публиката. В края на краищата тя доказа, че може да захранва фабрики, мини, влакове и кораби. Това изглежда естествено като следваща стъпка – да се създадат по-малки форми на транспорт, които използват парни двигатели.

Някои самоуправляващи превозни средства са съществували още през края на 18-ти век (парната триколка на Николас Кугно), но тази технология не беше наистина развита до края на 19-ти век. Парният автомобил на Цугно се приема за първия автомобил в света.

Но имаше една голяма проблематика: паровите двигатели изискваха дълго време за загряване (около час) и имаха ограничен пробег, да не говорим, че трябваше постоянно да се презареждат с вода. Тези технически ограничения отвориха пътя към други решения за задвижване.

Как работи съвременният електрически автомобил

Електрическите автомобили работят чрез използване на електрически двигател вместо двигател с вътрешно горене, какъвто е случаят с бензиновите коли. В повечето случаи електрическите автомобили използват голям тружък батерия за захранване на двигателя.

Тази батерия се зарежда чрез свързване към зарядна станция или към специално предназначен контакт за дома на собственика на електрически автомобил.

Тъй като електрическите превозни средства работят с електрическа енергия, те нямат изпускане и не съдържат части като помпа за гориво, горивопровод, карбуратор, резервоар или други компоненти, които са необходими за превозно средство, бензинова.

Основните компоненти на един електрически автомобил

Обикновено електрическите автомобили са изградени от редица базови компоненти, всеки с своята специфична роля:

1. Помощна батерия

При повечето електрически автомобили помощната батерия осигурява електрическа енергия за стартиране на двигателя и захранване на приборите в автомобила, като часовника. Тази батерия не трябва да се бърка с основната батерия – тя има много по-ниско напрежение (12V или 24V) и захранва стандартните бордови системи.

2. Зарядният порт

Енергията, съхранена в батерията, не продължава вечно и трябва да се зарежда от време на време. Тук на помощ идва зарядният порт, който позволява на електрическия автомобил да се свърже с външен източник на захранване. Има различни типове портове – от бавен домашен заряд до бърз DC заряд.

3. DC конвертор

Обикновено основната батерия има по-високо напрежение отколкото останалите компоненти в автомобила. Това устройство преобразува напрежението от по-голям постоянен ток в по-ниско напрежение, за безопасна употреба – например от 400V до 12V за помощните системи.

4. Трасиращ двигател

За да се движи автомобилът, е необходим компонент, който да преобразува електричеството в върна сила за задвижване на колелата. Тук идва трасиращият двигател – обикновено синхронен двигател с постоянни магнити или асинхронен двигател.

Някои превозни средства разполагат и с функция за регенериране на енергия в колелата, за да възстановят част от енергията, изгубена при regenerative braking.

5. Бордово зарядно устройство

Тъй като енергийните източници извън автомобила са обикновено променлив ток, това устройство ги конвертира в постоянен ток за зареждане на батерията. То също така следи характеристиките на батерията, като напрежение, ток, температура и състояние на зареждане по време на зареждането.

6. Управляващ електронен контролер на мощността

Този модул управлява потокът на електрическа енергия към батерията и контролира скоростта на електрическия двигател за задвижване. Той е електронният еквивалент на ECU (Electronic Control Unit) в конвенционалните автомобили.

7. Охладителна система

Тази система поддържа подходяща работна температура на двигателя и на другите компоненти. За разлика от двигателите с вътрешно горене, електрическите двигатели генерират значително по-малко топлина, но батерията се нуждае от активно охлаждане за оптимална мощност.

8. Товарният пакет за задвижване на батериите

Това е „горивният резервоар“ на електрическия автомобил и е източникът на електрическа енергия, използвана за да движи повечето останали системи в превозното средство. Съвременните технологии използват предимно литиево-йонни батерии с висока енергийна плътност.

9. Електрическа трансмисия

Този модул пренася механичната мощност от тракционния двигател за задвижване на колелата. За разлика от конвенционалните многостепени трансмисии, електрическите обикновено имат само една предавателна степенка.

Развитие на двигателите с вътрешно горене: Отто, дизел, бензин и Форд

4-тактният двигател, който е популярен и днес, е проектиран през 1862 г. от Николас Отто, докато дизеловият двигател е изобретен от Рудолф Дизел през 1893 г. Малко по-късно Карл Бенц създава първия си автомобил през 1886 г., а Ford Model T става първият масово произвеждан автомобил в началото на 1900-те.

Въпреки мощността и полезността на двигателите с вътрешно горене, те имат и своите проблеми. Не са лесни за каране, изискват голямо усилие за превключване на скоростите и стартиране на мотора. Те са мощни и изхвърляният дим е фактор за околната среда.

На всичко това има единствена алтернатива: електрическият автомобил. Той няма изброените проблеми, е тих, лесен за управление и без вредни емисии. Така електрическите автомобили са били водеща иновация като алтернатива на двигателите с вътрешно горене и парните превозни средства.

Първи практични електрически автомобили

Един от първите практични автомобили е създаден от британския изобретател Томас Паркър около 1884 г., а през 1888 г. се произвежда в Германия Flocken Elektrowagen.

За съжаление офроуд пътищата по онези времена бяха много лоши и трудно се излизаше извън града.

По това време производителите виждат потенциал в електрическите автомобили и започват да ги експериментират. Един забележителен пример е основателят на Porsche, Фердинанд Порше, който разработва прочутия P1 през 1898 г.

Томас Едисон оставя своя отпечатък върху електрическите автомобили, вярвайки в тяхното превъзходство спрямо другите превозни средства и работи за разработване на по-ефективни батерии. Хенри Форд, приятел с Едисон, си сътрудничи с него около 1914 г. за да изследват възможности за електрически автомобили и да направят цената им по-ниска.

Упадък на електрическите автомобили

Иронично или умишлено, масовото производство на модела T на Ford прави автомобила почти три пъти по-евтин от другите електрически превозни средства на пазара. През 1912 г. моделът T струва около 650 долара, докато останалите превозни средства са около 1750 долара.

Електрическите автомобили получават сериозен удар, когато пътищата се модернизират и се откриват огромни резерви от петрол.

Тези фактори и не само довеждат до спад на пазара за електрически автомобили и почти изчезване около 1935 г. Битката изглежда изградена за двигатели на гориво, поне за следващите 30 години, докато не настъпи петролна криза през 1970-те.

Кой е създал първата електрическа кола в историята

Както при превозните средства с двигател с вътрешно горене, и тук не съществува единствен изобретател на електрическите автомобили. Появата и развитието им трябва да се разглеждат повече като серия от открития и изобретения, които в крайна сметка се обединяват в това, което наричаме днес електрически автомобил.

Откритието на електрическата енергия и надеждна презареждаща се батерия са основата на строежа на електрически автомобил.

Anyos Jedlik, унгарски изобретател, разработва електрически двигател през 1828 г. Използвайки това ново изобретение, той разработва и доказателство на концепцията за използване на електрическата енергия като средство за транспорт, чрез построяване на превозно средство.

По-късно, през 1834 г., Vermont blacksmith Thomas Davenport създава друг модел електрическо превозно средство, което може да се движи по електрическа писта.

Колкото и впечатляващи да са тези постижения, липсвала енергийна възможност за презареждане и следователно тяхната транспортна полезност е ограничена. Светът трябва да изчака до 1859 г., когато френският физик Гастон Планте изобретява оловната батерия.

Технологията продължава да се подобрява от друг френски учен, Камий Алфонс Фору, който през 1881 г. значително увеличава капацитета на батерията, което води до индустриална мащабна производствена батерия.

Timeline на изобретяването на електрическите автомобили

Както видяхме, създаването на електрическата кола е по-скоро серия от събития, отколкото конкретно едно. Затова има няколко кандидати за първите електрически автомобили, според вашето виждане за това какво представлява напълно оформен електрически превозно средство.

Първи прототипи (1834-1867)

Интересно развитие при електрическите автомобили е постигнато през 1834 г. от професор Sibrandus Stratingh от Гронинген, Холандия. Заедно с асистента си той създава малък електрически превоз, задвижван от първични клетки, които не могат да се презареждат. За съжаление Stratingh не успява да развие колата си по-нататък, защото напуска този свят през 1841 г.

По-късно, през 1867 г., австрийският изобретател Franz Kravogl представя своя прототип на двуместен автомобил с електрическо задвижване на Парижкото световно изложение. Но той не е достатъчно надежден за практическо използване.

Първият практичен електрически автомобил (1881-1884)

През 1881 г. Gustave Trouvé тества триколен автомобил по улиците на Париж. Това е първият открит електрически двигател като механизъм за движение на триколката Coventry-Rotary. Въпреки че това не е ключова invention за създаването на напълно електрически автомобил.

Накрая през 1884 г. британският изобретател Томас Паркър (който също е изградил подземна електрическа мрежа в Лондон) конструира първия серийно произвеждан електрически автомобил. Паркър задвижва колата си с собствени презареждащи се батерии с голям капацитет, специално проектирани за тази цел.

Комерсиален успех (1894-1895)

Първото сервизно успешено превозно средство е The Electrobat, разработено от механичния инженер Хенри Г. Морис и химика Педро Г. Солом през 1894 г. в Пенсилвания. Това било бавно и тромаво устройство с стоманени колела, за да поддържа теглото си и голяма оловна батерия.

Също така в САЩ Уилям Морисън от Де Мойн, Айова, разработва електрическа кола, способна да побере 6 пътника и да развие скорост до 23 км/ч.

През 1895 г. потребителите започват да обръщат внимание на тази нова технология след пускането на електрически триколки от A. L. Ryker в САЩ.

Златният век на електрическите автомобили (1895-1910)

Различни други изобретатели и инженери разработват редица модели през този период, кулминацията е с автомобил, който поставя световен рекорд за скорост на 18 декември 1898 г.

След тези развития технологията на електрическите автомобили процъфтява и става златен век за технологията. Интересът към електрическите автомобили расте през 90-те години на XIX век и началото на XX век.

Такситата с електрически двигатели започват да се появяват през 1897 г. благодарение на Уолтър С. Бързи, който притежава таксиметрова фирма в Лондон по онова време.

Въпреки предимствата пред бензиновите автомобили тогавашно време, липсата на електрическа инфраструктура забавя масовото приемане от потребителите. Всъщност това означава спад в резултат на доминацията на автомобилите с двигатели вътрешно горене, особено след откриването на големи залежи петрол.

До 1910 г. повечето производители на електрически автомобили излизат от бизнеса или спират производството напълно. Технологията продължава да съществува за специални употреби като складови машини и голф колички, но превозните средства остават в сянката докато не се появи новото пробуждане в края на века.

General Motors и първият модерен електрически автомобил

Въпреки че General Motors експериментира с електрически превозни средства още през средата на 60-те години с концепцията им за електрическа кола Electrovair, това превозно средство никога не достига серийно производство. Electrovair се базира на Corvair (модел от 1966 г.) и се задвижва с пакет батерии с сребърно-цинкови клетки, който могъл да достави 532 волта.

След няколко десетилетия General Motors решават да опитат отново. Първата им модерна серийна електрическа кола, General Motors EV1, е разработена през средата на 1990-те години. EV1 е първата серийно произведена електрическа кола от голям производител.

Тази кола спечели няколко значими награди:

• Това беше първият електрически автомобил на General Motors, проектиран от нула като EV
• EV1 беше първият и единственият пълноценно продаван автомобил под марката General Motors, а не под една от нейните дивизии

Решението на General Motors да проектира и произведе EV1 е повлияно в голяма степен от California Air Resources Board (CARB), която прие мандат, изискващ от водещите американски производители да развият превозни средства с нулеви емисии, ако желаят да продължат да продават стоки в този щат.

Tesla и революцията на модерните електрически автомобили

Tesla Motors произвежда първия електрически автомобил Roadster през 2008 г. Това превозно средство бележи революция в съвременната епоха на електрическите превозни средства и представя модерни технологии за батериите и задвижването.

Roadster е BEV (електрически автомобил с батерия) и е първият легален серийно произвеждан автомобил, който някога е използвал литиево-йонна батерия като източник на енергия. Той е и първият автомобил за масово производство, способен да измине повече от 320 км с едно зареждане. Максималната му скорост достига впечатляващите 200 км/ч.

Той също е първият автомобил за производство, който е бил изстрелян в космоса. През февруари 2018 г. Roadster служи като полезен товар за полета на Falcon Heavy. Кривачът облечен в космически костюм „Starman“ зае мястото на шофьорското място.

През 2008–2012 г. са продадени над 2450 Roadster в повече от 30 страни по света.

Първите хибидни автомобили в историята

Един от отговорите, който става тема на разговор за всички, е Toyota Prius. Но, за съжаление, не е правилният отговор. Според регистрите първото хибридно превозно средство е развито много по-рано. През 1889 г. е конструиран бензино-електричен хибрид за товарен автомобил.

Макар че не е автомобил според нашата дефиниция, това все още е изключително интересна концепция.

По-късно, през 1901 г., докато работи в производството на каруци на Lohner, Фердинанд Порше разработва Mixte. Това е хибридна версия с задвижване на четирите колела от електрическия каруца „System Lohner-Porsche“, която е представена на Световното изложение в Париж.

Mixte се смята широко за първия автомобил-хибрид в света. Първоначалните прототипи на този модел са имали задвижване на две оси, били са задвижвани от батерии и разполагаха с два мотора монтирани на предните хабове.

Някои твърдят, че първият хибрид е автомобил, разработен през 1905 г. от Хенри Пипер, германо-белгийски изобретател. Той създава свой собствен хибриден превозно средство, което комбинира електрически двигател с генератор, батерии и малък бензинов двигател.

Източник на снимките: wikipedia.org, knowledge.wharton.upenn.edu, en.wikipedia.org, commons.wikimedia.org, upstation.asia, adictamente.blogspot.com, mycarquest.com, sportscarmarket.com, researchgate.net