- Az elektromos autók története a 19. század végére nyúlik vissza.
- A gőz és a benzin versengett az elektromossal a kezdetekben.
- A gőzgépek hosszú felmelegedési ideje korlátozta őket, így az elektromos megoldás felé nyitott.
- Ma az elektromos autók villanymotorokat és nagy fő akkumulátort használnak.
Az elektromos járművek története sokkal hosszabb, mint ahogyan azt a legtöbb ember gondolja, gyökerei egészen a 19. századig nyúlnak. Ahhoz, hogy megértsük, hogyan jutottunk el a Tesla Model S-hez és a mai Toyota-hibrid modellekhez, vissza kell néznünk abba az időszakba, amikor a benzin, a gőz és az elektromos energia versenyezett a piacért.
A 20. század elején a közlekedés fő eszköze a ló volt, de ahogy az emberek jövedelmei nőttek és a rendelkezésre álló technológiák fejlődtek, egyesek új közlekedési megoldásokkal kísérleteztek. Ebben az időben a benzin, a gőz és az elektromos energia mind elérhető volt, mindegyik igyekezett leigázni a piacot.
Az első önhajtású járművek kísérletei
A gőztechnika ebben az időszakban jól kiépült és a közönség számára megbízhatónak bizonyult. Végül is bebizonyította, hogy érdemes gőzgépeket üzemeltetni gyárakban, bányákban, vonatokon és hajókon. Természetes lépés volt kisebb szállítóeszközök építése, amelyek gőzgéppel működnek.
Néhány önhajtású jármű a 1700-as évek végén létezett (Nicholas Cugnot gőzhajtású háromkerekűje), de a technológia csak a 19. század végén fejlődött igazán. Cugnot gőzhajtású Dampfwagen-jét tekintik a világ első autójának.
De volt egy jelentős problémája: a gőzgépek felmelegedési ideje hosszú volt (körülbelül egy óra), hatótávolságuk alacsony volt, és folyamatosan vízzel kellett gazdagítani őket. Ezek a technikai korlátok utat engedtek más meghajtási megoldások számára.
Hogyan működik ma egy elektromos autó
Az elektromos autók az égésű motor helyett elektromos motorokat használnak, mint meghajtóerőt a benzintechnológiára támaszkodó autók helyett. A legtöbb esetben ezek az autók egy nagy üzemi akkumulátort használnak a motor működtetésére.
Ez az akkumulátor külső hálózatról vagy otthoni, az elektromos autó-tulajdonosok számára kifejezetten tervezett konnektorból tölthető fel.
Mivel az elektromos járművek elektromos energiát használnak, nincsenek kipufogógázok és nincsenek olyan alkatrészek, mint üzemanyag-szivattyú, üzemanyagcső, karburátor, üzemanyagtartály vagy egyéb olyan alkatrészek, amelyek egy égésű motoros jármű elengedhetetlen részei.
A főbb összetevők egy elektromos járműben
Általánosságban az elektromos járművek alapvető alkotóelemek sorozatából állnak, mindegyiknek egyedi szereppel:
1. Segédakkumulátor
A legtöbb elektromos járműben a segédakkumulátor energiát szolgáltat a motor indításához és a jármű kiegészítő rendszereihez, például az órákhoz. Ez az akkumulátor nem keverendő össze a fő akkumulátorral — annál jóval alacsonyabb feszültséggel (12V vagy 24V) rendelkezik és a műszerfalon lévő rendszerekhez ad energiát.
2. Töltőport
Az akkumulátor energiája nem tart örökké, ezért időnként fel kell tölteni. Itt lép működésbe a töltőport, amely lehetővé teszi a jármű külső energiaforráshoz való csatlakozását. Többféle csatlakozótípus létezik — a lakossági lassú töltéstől a DC gyorstöltésig.
3. DC-átalakító
Általában a fő akkumulátor nagyobb feszültséget ad, mint a jármű többi komponense. Ezt az eszköz átalakítja a feszültséget a kisebb, biztonságos felhasználáshoz — például a 400V-ról 12V-ra az auxillári rendszerekhez.
4. Hajtómotor
Mivel a járműnek mozognia kell, szükség van egy alkatrészre, amely elektromos energiát forgatónyékká alakít, hogy a kerekeket megmozdítsa. Itt jön képbe a hajtómotor — általában szinkron állandó mágnesekkel vagy aszinkron motorral.
Néhány jármű regeneratív fékezésekkel is rendelkezik, hogy a fékezés során visszanyerje a mozgási energiát.
5. Belső fedélzeti töltő
Mivel a külső energiaforrás általában váltóáram, ez a készülék átalakítja azt egyenárammá a fő akkumulátor töltéséhez. Ezenkívül figyeli az akkumulátor jellemzőit, például a feszültséget, a áramerőt, a hőmérsékletet és a töltöttségi szintet töltés közben.
6. Teljesítmény-vezérlő elektronika
Ez a készülék kezeli az akkumulátorba érkező elektromos energia áramlását és szabályozza a hajtómotor sebességét. Az elektromos vezérlő egység (ECU) elektronikus megfelelője a hagyományos autóban.
7. Hűtőrendszer
Ez a rendszer fenntartja a motor és a többi alkatrész működési hőmérsékletét. A hagyományos belső égésű motorokhoz képest az elektromos motorok sokkal kevesebb hőt termelnek, de a lítium-ion akkumulátor aktív hűtést igényel a legjobb teljesítmény érdekében.
8. Hajtóakkumulátor-csomag
Ez a „üzemanyag-tartály” az elektromos járműben, és ez adja a mozgáshoz szükséges elektromos energiát a többi alkatrész működtetéséhez. A modern technológiák főként lítium-ion akkumulátorokat használnak nagy energiasűrűséggel.
9. Elektromos hajtás transzmisszió
Ez az eszköz továbbítja a mechanikai erőt a hajtómotorból a jármű kerekére. A hagyományos többfokozatú váltókkal szemben az elektromos esetekben általában csak egyetlen áttétel van.
A belső égésű motorok fejlődése: Otto, Diesel, Benz és Ford
Az azóta is népszerű, négyütemű motor a 19. század közepén Nikolaus Otto által lett kifejlesztve, a dízelmotor pedig Rudolf Diesel révén 1893-ban született. Kicsit később Karl Benz megalkotta első járművét 1886-ban, míg a Ford Model T az 1900-as évek elején vált tömeggyártású autóvá.
Miközben az égésű motorok erősek és hasznosak voltak, sok probléma is társult hozzájuk. Nem voltak egyszerűek a kezelésük, és gyakran nagy erőfeszítést igényelt a sebességek váltása és a motor indítása. Erősek voltak és a kipufogógáz-szennyezés mértéke sem volt kedvező a fogyasztók számára.
E problémákra egyetlen alternatíva létezett: az elektromos autó. Az elektromos autók nem szenvedtek a fent említett problémáktól, csendesek voltak, könnyen kezelhetők és nem bocsátottak ki káros emissziót. Így az elektromos autók kiváló alternatívát jelentettek a belső égésű és a gőzgépen alapuló járművek mellett.
Az első gyakorlati elektromos autók
Az egyik első gyakorlati autó Thomas Parker brit feltaláló által készült körülbelül 1884 körül, míg 1888-ban Németországban a Flocken Elektrowagen került gyártásba.
Sajnos a külső utak akkoriban meglehetősen rosszak voltak, így az elektromos autók számára gyakorlati terep csak a városon belüli közlekedés volt.
Az időben a járműgyártók ráeszméltek az elektromos autókban rejlő lehetőségekre, és kísérletezni kezdtek velük. Kiemelkedő példa volt Ferdinand Porsche, aki 1898-ban kidolgozta híres P1-esét.
Thomas Edison komolyan hozzájárult az elektromos autók építéséhez azzal, hogy törekedett a fejlettebb akkumulátorok kifejlesztésére. Henry Ford barátja volt Edisonnak, és 1914 körül együtt dolgoztak az elektromos autók megvalósításán, hogy alacsonyabb áron legyenek elérhetők.
Az elektromos autók hanyatlása
Ilyen szempontból ironikus vagy szándékos, hogy a Ford Model T tömegben gyártott volt és messze alacsonyabb áron volt, mint a vegyes elektromos járművek. 1912-ben a Ford Model T ára körülbelül 650 dollár volt, míg a többi jármű ára nagyjából 1750 dollár körül mozgott.
Az elektromos autók olyan – útjainkban – egyre kedvezőtlenebb körülményekre találtak, amikor az utak és a kőolajlelőhelyek felfedezése felgyorsította a gépjárművek belső égésű motorral való használatát.
Ezek a tényezők és nem csak ezek vezettek ahhoz, hogy az elektromos autók piaca visszaszoruljon és 1935 körül gyakorlatilag eltűnjenek. A feladat a benzinüzemű járművek fölényébe került a következő harminc évre, amíg az 1970-es olajválság meg nem rengette a piacot.
Ki gyártotta az első elektromos autót a történelemben
Az égési motoros járművekhez hasonlóan az első elektromos autó megalkotója sem volt egyetlen feltaláló. Az elektromos autók megjelenése és fejlődése inkább egy felfedezések és találmányok sorozataként értelmezhető, amelyek végül egyesültek azzal, amit ma elektromos autónak nevezünk.
Az elektromos energia felfedezése és egy megbízható újratölthető akkumulátor elérhetősége volt a motorháztető alatt az elektromos autó megépítésének alapja.
Anyos Jedlik, magyar feltaláló, 1828-ban fejlesztett ki egy elektromos motort. Ezzel a találmánnyal meg is mutatta az elektromos energia közlekedési célú hasznosításának koncepcióját egy jármű megépítésével.
Kicsivel később, 1834-ben, Vermont-i kovács, Thomas Davenport, egy másik elektromos jármű-modellt épített, amely elektromos pályán közlekedhetett.
Bármennyire is lenyűgözőek voltak, korlátozott energiaforrásuk miatt mobilitási korlátokkal küzdöttek. A föld alatti energiaforrásokra kellett várni 1859-ig, amikor Gaston Plante francia fizikus feltalálta a grafitsavfém akkumulátort.
A technológiát továbbfejlesztette a francia Camille Alphonse Faure, aki 1881-ben jelentősen növelte az akkumulátor kapacitását, és ezzel ipari méretekben megkezdődött az akkumulátorok gyártása.
Az elektromos autók születésének idővonala
Amint láttuk, az elektromos autó megalkotása inkább események sorozata volt, semmint egyetlen konkrét esemény. Így több aspiráns volt az első elektromos autókra, attól függően, hogyan definiálja az, hogy mi álljon össze egy teljesen formált elektromos járművé.
Az első prototípusok (1834-1867)
Az érdekes fejlődés az elektromos autókkal kapcsolatban 1834-ben zajlott Sibrandus Stratingh Groningen egyetemi professzor és asszisztense által készített kis méretű elektromos jármű körüli munkálatokkal. Ez a jármű primáris cellákkal működött, de Stratingh életének korlátozottsága miatt nem tudta továbbfejleszteni. 1867-ben az osztrák Franz Kravogl bemutatta elsős prototípusát Párizsban — egy kétkerekű elektromos jármű, de nem volt megbízható vezetésre.
Az első gyakorlati elektromos autó (1881-1884)
1881-ben Gustave Trouvé háromkerekű járművét vizsgálták Paris utcáin. Ez volt az első külső motor, amely egy pedál Coventry-Rotary vezetőmechanizmusú tricikli mozgatására szolgált. Bár ez nem az a kulcsfontosságú találmány volt, amely egy teljes elektromos autóhoz vezetett.
Végül 1884-ben a brit találmány Thomas Parker építette meg az első gyártási elektromos autót. Parker saját, nagy kapacitású újratölthető akkumulátorokat alkalmazott.
Kereskedelmi siker (1894-1895)
Az első sikeres elektromos jármű, az Electrobat, Henry G. Morris mérnök és Pedro G. Salom kémikus által 1894-ben lett kifejlesztve Pennsylvániában. Ez egy lassú és nehézkes eszköz volt, acéltárcsás kerekekkel a nehézség és hatalmas, ólomból készült akkumulátor miatt.
Az Egyesült Államokban is, William Morrison Des Moines-ból 6 utas befogadására és 23 km/h sebességre képes elektromos autót mutatott be.
1895-ben a fogyasztók felismerték ezt az új technológiát az A. L. Ryker által amerikai piacra vezetett elektromos háromkerekűk révén.
Az elektromos autók aranykora (1895-1910)
Számos más feltaláló és mérnök fejlesztett ki még több modellt ebben az időszakban, amely csúcsra járatta az elektromos autók technológiáját, és 1898. december 18-án rekordidőre állította a gyorsaságot.
Az elektromos autók technológiája virágzott, és ez az érdeklődést is növelte az 1890-es években és a 20. század elejére.
1897-ben elektromos taxik is megjelentek, Walter C. Bersey londoni taxiszolgáltatása révén.
Bár az elektromos autók előnyökkel rendelkeztek a benzinesekhez képest, a fejlesztéshez hiányzó infrastruktúra miatt nem tudtak széles körben elterjedni. Ezek a tényezők a belső égésű motoros járművek előnyére billentették a mérleget, különösen a nagy olajkészletek felfedezése után.
1900-ig a legtöbb elektromos autógyártó kivonult a piacról vagy leállította a termelést. A technológia továbbra is speciális felhasználásokra maradt: targoncákra vagy golfautókra alkalmazták, de a járművek általában a napnyugatra kerültek, amíg a későbbi reneszánsz meg nem érkezett a 20. század végén.
General Motors és az első modern elektromos autó
Bár a General Motors már a 1960-as évek közepe óta kísérletezett elektromos járművekkel, az Electronical sokáig nem jutott sorozatgyártásba. Az Electrovair a Corvair-re (1966-os modell) épült és egy szilver-zinc akkumulátorpakkal működött, amely 532 voltot tudott szolgáltatni.
Néhány évtizeddel később a GM úgy döntött, újból megpróbálja: az 1990-es évek közepén kifejlesztett EV1 volt az első olyan modern korszakbeli elektromos autó, amelyet egy nagy autógyártó sorozatban gyártott.
Ez az autó több jelentős díjat is kapott:
- Az első, nulláról kiinduló EV az általános GM-új tervezéshez mérve
- Az EV1 volt az egyetlen általános GM márkán belül értékesített személyautó
A GM döntése, hogy az EV1 fejlesztése és gyártása otthont adjon ezt a feladatot CARB (California Air Resources Board) jóvoltából, amely egy olyan jogszabályt vezetett be, amely előírta, hogy a jelentős amerikai gyártóknak elektromos járműveket kell fejleszteniük, ha a piac megtartása a tagállamban marad.
Tesla és a modern elektromos autók forradalma
A Tesla Motors 2008-ban gyártotta az első elektromos autót, Roadster-t. Ez a jármű a modern elektromos autók korában forradalmat hozott, és a legmodernebb akkumulátor- és hajtástechnológiát kínálta.
A Roadster egy akkumulátoros elektromos jármű (BEV) volt, és ez volt az első olyan, sorozatban gyártott, teljesen elektromos személyautó, amely lítium-ion akkumulátort használt energiaforrásként. Emellett ez volt az első olyan elektromos autó, amely egyetlen töltéssel több mint 320 km-t tudott megtenni, és akár 200 km/h-ra is képes volt a végsebesség.
Ez volt az első gyártott autó, amelyet 2018 februárjában felhasználtak a Falcon Heavy űrrepülés teszteléséhez, ahol egy űrruhás asztalos, Starman, az űrtechnikai szakértők szerint a pilótafülekkel utazott a rakéta belsejében.
2008 és 2012 között több mint 2450 Roadster kelt el több mint 30 országban.
Az első hibrid autók története
A széles körben elterjedt válasz lehetne a Toyota Prius, de sajnos ez nem pontos. A feljegyzések szerint az első hibrid járművet sokkal korábban fejlesztették ki. 1889-ben egy benzin-elektromos hibrid-tehervonat készült William H. Patton által.
Bár nem egy teljesen a definíciónknak megfelelő autó, mégis rendkívül érdekes koncepció.
Kicsivel később, 1901-ben, miután a Lohner-Cab factura gyártásán dolgozott, Ferdinand Porsche kifejlesztette a Mixte-ot. Ez egy összkerék-meghajtású hibrid jármű volt, amely a Lohner-Porsche elektromos kocsinak a World Fair Paris-i kiállításán mutatkozott be.
A Mixte széles körben az első világon ismert hibrid autóként tekinthető. Az ezt megelőző prototípusok két kerekes meghajtással rendelkeztek, akkumulátorral és két motorral a kerékagyak elülső részén.
Néhányan úgy vélik, hogy az első hibrid jármű a 1905-ben Henri Piper által kifejlesztett autó volt, amely elektromos motorból és generátorból állt, töltő-akkumulátorokkal és egy kis benzinmotorral.
Források: wikipedia.org, knowledge.wharton.upenn.edu, en.wikipedia.org, commons.wikimedia.org, upstation.asia, adictamente.blogspot.com, mycarquest.com, sportscarmarket.com, researchgate.net
