- Elbiler har rødder tilbage til 1800-tallet og konkurrerede med damp og benzin.
- Dampdrevne køretøjer krævede lang opvarmning og vandforsyning, hvilket begrænsede rækkevidden.
- Moderne elbiler bruger elektrisk motor og hovedbatteri uden udstødning.
- Hovedkomponenter inkluderer hjælpebatteri, ladeport og DC-konverter.
Elektriske køretøjer har en historik, der er længere, end de fleste forventer, med rødder der strækker sig helt tilbage til det 19. århundrede. For at forstå, hvordan vi kom til Tesla Model S og Toyotas hybrider i dag, må vi se tilbage til den æra, hvor benzin, damp og elektrisk energi kæmpede om at dominere den nystartede bilindustri.
I begyndelsen af det 20. århundrede var det primære transportmiddel hesten, men efterhånden som folks indkomster steg og teknologierne udviklede sig, begyndte nogle at eksperimentere med nye transportformer. Benzin, damp og elektrisk energi var alle tilgængelige, hver især som konkurrenter om at dominere markedet i perioden.
De første forsøg med selvkørende køretøjer
Dampteknologien var veludviklet i perioden og blev generelt anerkendt og pålidelig af offentligheden. Trods alt havde den bevist, at den kunne drive fabrikker, miner, tog og skibe. Det så ud som en naturlig progression at bygge mindre transportformer, der kunne bruge dampmotorer.
Nogle selvkørende køretøjer fandtes siden slutningen af 1700-tallet (Nicolas Cugnot’s dampvogn), men teknologien blev ikke rigtig udviklet før i slutningen af 1800-tallet. Cugnots dampvogn anses for verdens første bil.
Men der var et stort problem: dampmotorer krævede lang opvarmningstid (omkring en time) og havde lav rækkevidde, og de skulle konstant forsynes med vand. Disse tekniske begrænsninger åbnede vejen for andre fremdrivningsløsninger.
Hvordan fungerer en moderne elbil
Elbiler fungerer ved hjælp af en elektrisk motor i stedet for en intern forbrændingsmotor, som i benzin-drevne biler. I de fleste tilfælde bruger elbiler en stor trækningsbatteri til at forsyne motoren.
Dette batteri oplades ved at tilslutte til en ladestation eller en dedikeret hjemmeoplader til elbiler.
Da elbiler kører på elektrisk energi, har de ikke udstødning og indeholder ikke dele som brændstofpumpe, brændstoftank, carburator eller andre dele, der er nødvendige for et brændstofdrevet køretøj.
Hovedkomponenterne i en elbil
Generelt består elbiler af en række basale komponenter, hver med sin særlige rolle:
1. Hjælpebatteri
Ved de fleste elbiler leverer hjælpbatteriet elektrisk energi til at starte motoren og forsyne bilens tilbehør, såsom instrumentbrættet. Dette batteri må ikke forveksles med hovedbatteriet - det har et meget lavere spændingsniveau (12V eller 24V) og forsyner de konventionelle køretøjs-systemer.
2. Ladeport
Det energi lagret i batteriet kan ikke vare evigt og skal oplades fra tid til anden. Her kommer ladeporten ind i billedet, som gør det muligt for elbilen at tilslutte en ekstern strømkilde. Der findes flere typer porte – fra langsom hjemmeopladning til DC-hurtigopladning.
3. DC-konverter
Normalt vil hovedbatteriet have højere spænding end de øvrige komponenter i køretøjet. Denne enhed konverterer jævnstrøm med høj spænding til en lavere spænding til sikker brug – f.eks. fra 400V til 12V til de sekundære systemer.
4. Traktionsmotor
Da køretøjet skal bevæge sig, kræves en komponent til at omdanne elektriciteten til rotationskraft for at få hjulene til at dreje. Her kommer traktionsmotoren ind – typisk en motor med permanentmagneter eller en induktionsmotor.
Nogle køretøjer har også energi-genvinding ved hjulene for at genvinde en del af energien tabt ved regenerativ bremsning.
5. Om bord oplader
Da energi fra eksterne kilder normalt er vekselstrøm, omdanner denne enhed den til jævnstrøm, der kan bruges til at oplade batteriet. Den overvåger også batteriets tilstand under opladning, f.eks. spænding, strøm og temperatur.
6. Elektronisk effektstyring
Denne enhed styrer strømmen til batteriet og kontrollerer hastigheden af traktionsmotoren. Det er den elektroniske pendant til ECU (Electronic Control Unit) i en konventionel bil.
7. Kølesystem
Dette system holder en passende driftstemperatur for motoren og andre komponenter. I modsætning til forbrændingsmotorer genererer elmotorer betydeligt mindre varme, men batteriet kræver aktiv køling for optimale ydeevne.
8. Traktionsbatteripakken
Dette er elbilens “brændstoftank” og energikilden til at drive de fleste af bilens andre komponenter. Moderne teknologier anvender primært litium-ion-batterier med høj energitæthed.
9. Elektrisk transmissionssystem
Dette udstyr overfører den mekaniske kraft fra drivmotoren til bilens hjul. I modsætning til konventionelle flertrins transmissioner har elektriske drivsystemer normalt kun ét udvekslingsforhold.
Udviklingen af forbrændingsmotorer: Otto, diesel, benzin og Ford
Den firetaktsmotor, der stadig er populær den dag i dag, blev udviklet i 1862 af Nikolaus Otto, mens dieselmotoren blev opfundet af Rudolf Diesel i 1893. Kort tid senere udviklede Karl Benz sit første køretøj i 1886, og Ford Model T blev den første masseproducerede bil i begyndelsen af det 20. århundrede.
Selvom forbrændingsmotorer havde kraft og nytte, især i forhold til dampmotorerne, havde de også visse problemer. De var ikke lette at betjene, krævede betydelig manuel gearskift og især for at starte motoren. De var meget kraftfulde, og udstødningen var konstant og ikke behagelig for alle.
Der var altså kun én virkelig mulighed: elbilen. Den havde naturligvis ikke de nævnte problemer, var stille, nem at betjene og uden skadelige emissioner. Så elbiler var en topopfindelse som alternativ til forbrændingsmotorer og dampmaskiner.
De første praktiske elbiler
En af de første praktiske elbiler blev skabt af den britiske opfinder Thomas Parker omkring 1884, og i 1888 blev den produceret i Tyskland, Flocken Elektrowagen.
Desværre var de ydre veje på den tid meget dårlige, og det var temmelig svært for bilerne at begive sig ud på landet.
På dette tidspunkt så bilproducenterne potentialet i elbiler og begyndte at eksperimentere. Et bemærkelsesværdigt eksempel var Porsche-funderen Ferdinand Porsche, som udviklede det berømte P1 i 1898.
Thomas Edison satte også sit præg på konstruktionen af elbiler og troede på deres overlegenhed. Henry Ford, som var ven af Edison, samarbejdede omkring 1914 for at udforske mulighederne for elbiler og gøre dem billigere.
Nedgangen for elbilerne
Ironisk eller måske bevidst blev Ford Model T masseproduceret og var næsten tre gange billigere end de andre elbiler, der var tilgængelige på markedet. I 1912 kostede Model T omkring 650 dollars, mens de andre køretøjer lå omkring 1750 dollars.
Elbilerne fik et dødeligt slag, da vejsystemerne blev forbedrede og der blev fundet store olie-reserver.
Disse faktorer og ikke mindst andre førte til, at elbilerne faldt ud af markedet og næsten døde ud omkring 1935. Kampen så ud til at være vundet af brændstofdrevne køretøjer i de følgende 30 år, indtil oliekrisen i 1970’erne.
Hvem lavede den første elbil i historien
Som med forbrændingsmotorer var der ikke én enkelt opfinder af elbiler. Oprindelsen og udviklingen bør betragtes som en række opdagelser og opfindelser, der til sidst blev samlet til, hvad vi i dag kalder elbilen.
Opdagelsen af elektrisk energi og en pålidelig genopladelig batteri dannede grundlaget for konstruktionen af en elbil.
Anyos Jedlik, en ungarsk opfinder, udviklede en elektrisk motor i 1828. Ved hjælp af denne opfindelse udviklede han også et bevis for konceptet om brugen af elektrisk energi som transportmiddel ved at konstruere et køretøj.
Lidt senere, i 1834, byggede Vermont Blacksmith, Thomas Davenport, et andet el-køretøj der kunne køre på en elektrisk bane.
Selvom disse tidlige eksempler var imponerende, manglede de en genopladelig energikilde og havde derfor begrænset anvendelse til transport. Verden måtte vente til 1859, da den franske fysiker Gaston Plante opfandt blybatteriet.
Teknologien blev videreudviklet af en anden franskmand, Camille Alphonse Faure, der i 1881 dramatisk øgede batteriets kapacitet, og dermed kunne batterier produceres i industriel skala.
Tidslinjen for elbilens opfindelse
Som vi har set, var skabelsen af elbilen mere en række begivenheder end en enkelt hændelse. Derfor findes der flere kandidater til de tidlige elbiler afhængigt af, hvordan man definerer en fuldt dannet elbil.
De første prototyper (1834-1867)
En interessant udvikling i elbilens verden blev gennemført i 1834 af professor Sibrandus Stratingh fra Groningen, Holland. Sammen med sin assistent konstruerede han en lille elektrisk bil, drevet af primære uopladebare celler. Desværre kunne Stratingh ikke videreudvikle bilen, da han døde kort efter opfindelsen i 1841.
Kort derefter, i 1867, præsenterede den østrigske opfinder Franz Kravogl sin prototype af sin bil ved Verdensudstillingen i Paris. Det var et tohjulet køretøj med en elektrisk motor, men det var ikke særligt pålideligt til kørsel.
Den første praktiske elbil (1881-1884)
I 1881 testede Gustave Trouvé en trehjulset bil gennem stræderne i Paris. Dette var den første udvendige motor som bevægede hans Coventry-Rotary-trekker. Selvom dette ikke var nøglen til en fuld elbil.
Først i 1884 byggede den britiske opfinder Thomas Parker (som også oprettede et underjordisk elnet i London) den første producerede elbil. Parker forsynede sin bil med sine egne højkapacitets genopladelige batterier, specielt designet.
Kommerciel succes (1894-1895)
Det første succesfulde el-køretøj, The Electrobat, blev udviklet af mekanikeren Henry G. Morris og kemikeren Pedro G. Salom i 1894 i Pennsylvania. Det var en langsom og tung enhed med stålhjul til at bære vægt og en stor blybatteri.
Også i USA udviklede William Morrison fra Des Moines, Iowa, en elbil der kunne rumme 6 passagerer og nå en hastighed på 23 km/t.
I 1895 begyndte forbrugerne at få øjnene op for denne nye teknologi efter A. L. Ryker introducerede elektriske trehjulede i USA.
Elbilsens gyldne æra (1895-1910)
Forskellige andre opfindere og ingeniører udviklede en række andre modeller i denne periode, der kulminerede i en elbil, der satte verdens hastighedsrekord den 18. december 1898.
Efter disse udviklinger blomstrede elbil-teknologien, og det blev den gyldne æra for teknologien. Derfor steg interessen for elbiler gennem 1890’erne og begyndelsen af det 20. århundrede.
Taxier med el blev tilgængelige i 1897 takket være Walter C. Bersey, der drev et taxi-selskab i London på det tidspunkt.
I modsætning til benzinbilerne på det tidspunkt var der dog en mangel på elektrisk infrastruktur, hvilket forhindrede massein adoption hos forbrugerne. Faktisk markerede dette elbilernes nedgang, da de blev udkonkurreret af forbrændingsmotorbiler, især efter fundet af store oliereserver.
Indtil 1910 fandt de fleste elbilproducenter ikke længere ind i branchen eller stoppede produktionen. Teknologien overlevede i specialiserede anvendelser som gaffeltrucks eller golfbiler, men elbiler forblev i det væsentlige i skyggen indtil renæssancen senere i det 20. århundrede.
General Motors og den første moderne elbil
Selvom General Motors havde eksperimenteret med elbiler siden midten af 1960’erne med konceptet Electrovair, nåede dette køretøj aldrig seriøs serieproduktion. Electrovair var baseret på Corvair (1966-modellen) og blev drevet af et sølv-zinc batteripakke, der kunne levere 532 volt.
Efter nogle årtier besluttede GM at prøve igen. Deres første moderne elbil, General Motors EV1, blev udviklet i midten af 1990’erne. EV1 var den første elbil produceret i serie af en stor bilproducent.
Denne bil vandt flere vigtige priser:
- Det var General Motors’ første køretøj designet fra bunden som en EV
- EV1 var den første og eneste bil markedsført under General Motors-mærket og ikke under en af dets datterselskaber
GM’s beslutning om at designe og bygge EV1 blev i høj grad inspireret af California Air Resources Board (CARB), som vedtog et mandat, der krævede, at store amerikanske producenter udviklede køretøjer med nul-emissioner, hvis de ønskede at fortsætte salget i staten.
Tesla og revolitionen af moderne elbiler
Tesla Motors producerede den første elbil, Roadster, i 2008. Dette køretøj markerede en revolution i den moderne æra af elbilen og leverede banebrydende batteriteknologi og et elektrisk drivsystem.
Roadster var en batteridrevet elbil (BEV) og var den første serieproducerede, fuldt elektriske bil, der nogensinde anvendte et lithium-ion-batteri som energikilde. Det var også den første masseproducerede bil, der kunne køre mere end 320 km på en enkelt opladning og kunne nå en imponerende topphastighed på 200 km/h.
Det var også den første masseproducerede bil, der blev sendt ud i rummet. I februar 2018 blev den brugt som belastning til Falcon Heavy-testflyvningen. En astronaut i rumdragt, kendt som Starman, satte sig bag rattet.
Mellem 2008 og 2012 blev der solgt over 2450 Roadster i mere end 30 lande verden over.
De tidlige hybrider i historien
Et svar, der ofte nævnes, er Toyota Prius. Ikke? Desværre er det ikke det korrekte svar. Ifølge optegnelser blev den første hybride bil udviklet meget tidligere. I 1889 designede William H. Patton en benzindrevet-el-hybrid lastbil.
Selvom det ikke er en bil efter vores definition, er det stadig et meget interessant koncept.
Lidt senere, i 1901, mens han arbejdede hos autocarefabrikken Lohner, udviklede Ferdinand Porsche Mixte’en. Dette var en hybrid med firehjulstræk af den elektriske vogn i “System Lohner-Porsche” præsenteret ved Verdensudstillingen i Paris.
Mixte anses bredt for at være verdens første hybridebil. De tidlige prototyper af denne model havde tohjulet træk, drevet af batterier og havde to motorer monteret på forhjulenes nav.
Nogle hævder, at æren for den første hybrid tilhører en bil udviklet i 1905 af Henri Piper, en tysk-belgisk opfinder. Han byggede sit eget hybridkøretøj bestående af en elektrisk motor og en generator, batterier og en lille benzinmotor.
Kilde: wikipedia.org, knowledge.wharton.upenn.edu, en.wikipedia.org, commons.wikimedia.org, upstation.asia, adictamente.blogspot.com, mycarquest.com, sportscarmarket.com, researchgate.net