- Elektriske kjøretøy stammer fra 1800-tallet, førte til Tesla Model S og Toyota-hybrider
- Dampdrevne kjøretøy hadde lang oppvarming og lav rekkevidde, derfor vokste elektriske løsninger
- Moderne elbiler bruker store hovedbatterier for kraft, og lades via ladeporter
- Viktige komponenter: tilleggsbatteri, ladeport, DC-omformer
Elektriske kjøretøy har en historie som strekker seg lengre tilbake enn de fleste aner, med røtter som går helt tilbake til 1800-tallet. For å forstå hvordan vi kom til Tesla Model S og dagens Toyota-hybrider, må vi se tilbake til en tid da bensin, damp og elektrisitet konkurrerte om å dominere det nyfødte bilmarkedet.
På begynnelsen av 1900-tallet var hesten hovedtransportmiddelet, men etter hvert som folks inntekter økte og tilgjengelig teknologi avanserte, begynte noen å eksperimentere med nye transportmidler. På den tiden var bensin, damp og elektrisitet alle tilgjengelige, hver og en i konkurranse om å dominere markedet.
De første eksperimentene med selvkjørende kjøretøy
Teknologi basert på damp var velutviklet i den perioden og ble generelt oppfattet som pålitelig av publikum. Til syvende og sist hadde den vist at den kunne drive fabrikker, gruver, tog og skip. Det virket naturlig å utvide til å bygge mindre transportmidler som brukte dampmotorer.
Noen kjøretøy med selvdrift eksisterte på slutten av 1700-tallet (dampdrevet kjøretøy av Nicholas Cugnot), men denne teknologien ble virkelig utviklet først på slutten av 1800-tallet. Cugnots dampbil anses som verdens første bil.
Men det fantes et stort problem: dampmotorer krevde lang oppvarmingstid (omtrent en time) og hadde lav rekkevidde, og de måtte konstant ha vannpåfylling. Disse tekniske begrensningene åpnet veien for andre virkemidler.
Hvordan fungerer en moderne elektrisk bil
Elektriske kjøretøy fungerer ved å bruke en elektrisk motor i stedet for en forbrenningsmotor som i bensinbiler. For det meste bruker elbiler et stort fremdriftsbatteri for å drive motoren.
Dette batteriet lades ved å koble til en ladeplass eller en spesiell hjemme-ladeinfrastruktur utviklet for elbil-eiere.
Fordi elektriske kjøretøy bruker elektrisk energi, har de ingen eksos og inneholder ikke deler som drivstoffpumpen, drivstoffledningen, forgasseren, drivstofftanken eller andre deler som er nødvendige for et kjøretøy drevet av bensin.
Hovedkomponentene i et elektrisk kjøretøy
Generelt består elektriske kjøretøy av en rekke grunnleggende komponenter, hver med sin spesifikke rolle:
1. Tilleggsbatteri
Hos de fleste elektriske kjøretøy gir tilleggsbatteriet elektrisk energi til å starte motoren og drive bilens tilbehør, som klokken. Dette batteriet bør ikke forveksles med hovedbatteriet – det har lavere spenning (12V eller 24V) og driver bilens konvensjonelle bordsystemer.
2. Ladeport
Energi lagret i et batteri kan ikke vare evig og må lades innimellom. Dette er rollen til ladeporten, som lar kjøretøyet koble seg til en ekstern strømkilde. Det finnes flere typer porter – fra hjemmelading med lav effekt til rask DC-lading.
3. DC-omformer
Vanligvis vil hovedbatteriet ha høyere spenning enn de andre komponentene i kjøretøyet. Denne enheten konverterer likestrøm med høy spenning til en lavere spenning som er trygg å bruke – for eksempel fra 400V til 12V for de tilleggsystemene.
4. Drivmotor
Siden kjøretøyet må bevege seg, er det nødvendig med en komponent som konverterer elektrisitet til dreiemoment for å få hjulene til å snurre. Her kommer drivmotoren inn – vanligvis en synkron motor med permanentmagneter eller en asynkron motor.
Noen kjøretøy har også regenerativ bremsing for å hente tilbake en del av energien som går tapt ved bremsing.
5. Om bord-lader
Siden energien som leveres fra eksterne kilder vanligvis er vekselstrøm, omformer denne enheten den til likestrøm for lading av batteriet. Den overvåker også batteriets egenskaper som spenning, strøm, temperatur og ladegrad mens batteriet lades.
6. Elektronisk kraftregulator
Denne enheten styrer energien som leveres til batteriet og kontrollerer hastigheten til drivmotoren. Den er den elektroniske ekvivalenten av ECU (Electronic Control Unit) i en konvensjonell bil.
7. Kjølesystem
Dette systemet opprettholder riktig arbeidstemperatur for motoren og andre komponenter. I motsetning til forbrenningsmotorer genererer elektriske motorer mye mindre varme, men batteriet trenger aktiv kjøling for optimale ytelser.
8. Drivbatteripakken
Dette er bilens «drivstofftank» og energikilden som brukes av de fleste andre komponenter i kjøretøyet. Moderne teknologier bruker i hovedsak litium-ion-batterier med høy energitetthet.
9. Elektrisk drivverk
Denne enheten overfører mekanisk kraft fra drivmotoren til hjulene og får et elektrisk kjøretøy til å bevege seg. I motsetning til konvensjonelle girkasser med flere trinn har elektriske vanligvis bare ett girforhold.
Utviklingen av forbrenningsmotorer: Otto, diesel, bensin og Ford
Motoren i fire takter som er populær i dag, ble designet i 1862 av Nikolaus Otto, mens dieselmotoren ble oppfunnet av Rudolf Diesel i 1893. Litt senere designet Karl Benz sin første bil i 1886, og Ford Model T ble den første masseproduserte bilen tidlig på 1900-tallet.
Til tross for kraften og nytten forbrenningsmotorer hadde, spesielt i forhold til dampmotorer, hadde de også visse problemer. De var ikke lette å kjøre, og krevde betydelig innsats for å skifte gir og spesielt å starte motoren. Det var kraftige biler og utslippet var konstant, noe som ikke falt i smak hos alle.
Til tross for disse utfordringene fantes det bare ett alternativ: elbilen. Den hadde ikke de nevnte problemene, den var stille, enkel å manøvrere og hadde ingen skadelige utslipp. Dermed var elbiler en toppvalg som alternativ til forbrenningsmotorer og dampdrevne kjøretøy.
De første praktiske elektriske bilene
En av de første praktiske bilene ble laget av den britiske oppfinneren Thomas Parker rundt 1884, og i 1888 ble den produsert i Tyskland, Flocken Elektrowagen.
Dessverre var de ytre veiene på den tiden veldig dårlige, og det var vanskelig for bilene å begi seg utenfor bygrensene.
På den tiden så bilfabrikanter potensialet i elektriske biler og begynte å eksperimentere. Et bemerkelsesverdig eksempel var Porsche-funderen Ferdinand Porsche, som utviklet det berømte P1 i 1898.
Thomas Edison satte et solid fotavtrykk i byggingen av elektriske kjøretøy og trodde på deres overlegenhet fremfor andre kjøretøy, og jobbet for å utvikle mer effektive batterier. Henry Ford, som var venn med Edison, samarbeidet med ham omkring 1914 for å utforske mulighetene for elektriske biler og gjøre dem billigere.
Nedgangen for elektriske biler
Ironisk nok, eller med vilje, ble Model T fra Ford masseprodusert og var nesten tre ganger billigere enn andre elektriske kjøretøy som fantes på markedet. I 1912 kostet Model T hos Ford omtrent 650 dollar, mens andre kjøretøy lå rundt 1 750 dollar.
Elektriske kjøretøy fikk et endelig slag da veibygging og transportinfrastruktur forbedret seg og store oljereserver ble oppdaget.
Disse faktorene, og flere andre, førte til at markedet for elektriske kjøretøy sank og nesten forsvant rundt 1935. Kampen ble sett på som vunnet av kjøretøy drevet av drivstoff, minst den neste 30-års perioden, frem til oljekrisen på 1970-tallet.
Hvem lagde den første elektriske bilen i historien
Som med kjøretøy med forbrenningsmotor, fantes det ikke en enkelt oppfinner av elektriske biler. Oppkomsten og utviklingen av dem bør sees på som en rekke oppdagelser og ansettelser som til slutt ble til det vi i dag kaller den elektriske bilen.
Oppdagelsen av elektrisk energi og en pålitelig oppladbar batteriboks la grunnlaget for byggingen av en elektrisk bil.
Anyos Jedlik, en ungarsk oppfinner, utviklet en elektrisk motor i 1828. Ved bruk av denne oppfinnelsen laget han også et bevis på konseptet for bruk av elektrisitet som transportmiddel ved å konstruere et kjøretøy.
Litt senere, i 1834, bygde Vermont-smed Thomas Davenport et annet elektrisk bilmodell som kunne kjøre på en elektrisk bane.
Uansett hvor imponerende disse var, manglet de en oppladbar energikilde og hadde dermed begrenset transportnytte. Verden måtte vente til 1859, da den franske fysikeren Gaston Plante oppfant blybatteriet.
Teknologien ble videre forbedret av en annen franskmann, Camille Alphonse Faure, som i 1881 betydelig økte batterikapasiteten, og dermed ble blybatterier produsert i industriell skala.
Tidslinje for oppfinnelsen av elektriske biler
Som vi har sett, var skapelsen av den elektriske bilen mer en serie hendelser enn et enkelt spesifikt klimaks. Det fantes derfor flere kandidater for de første elektriske bilene, avhengig av hva man anser som et fullstendig dannet kjøretøy.
De første prototyper (1834-1867)
En interessant utvikling ble gjort i 1834 av professor Sibrandus Stratingh fra Groningen i Nederland. Han og sin assistent laget et lite elektrisk kjøretøy drevet av primære ikke-oppladbare celler. Dessverre kunne Stratingh ikke videreutvikle bilen da han døde kort tid etter oppfinnelsen i 1841.
Litt senere, i 1867, viste den østerrikske oppfinneren Franz Kravogl fram prototypen av sin bil på verdensutstillingen i Paris. Det var et tohjuls kjøretøy med en elektrisk motor, men det var ikke veldig pålitelig å kjøre.
Den første praktiske elektriske bilen (1881-1884)
I 1881 testet Gustave Trouvé et tresjetters kjøretøy langs gatene i Paris. Dette var den første eksterne elektriske motoren som drev tredemøller for sykkelen Coventry-Rotary. Selv om dette ikke var en viktig oppfinnelse mot en full elektrisk bil.
Bare i 1884 bygget den britiske oppfinneren Thomas Parker (som også stod bak et underjordisk el-nettverk i London) den første produksjonsbilen. Parker drev bilen ved hjelp av egne høykapasitets oppladbare batterier som var spesielt utviklet.
Kommersielt suksess (1894-1895)
Det første vellykkede elektriske kjøretøyet, The Electrobat, ble utviklet av maskiningeniøren Henry G. Morris og kjemikeren Pedro G. Salom i 1894 i Pennsylvania. Dette var en treg og tung enhet, med stålhjul for å bære vekten av seg selv og et stort blybatteri.
I USA utviklet William Morrison fra Des Moines, Iowa, et elektrisk kjøretøy som kunne romme seks passasjerer og nå 23 km/t.
I 1895 begynte forbrukere å få øynene opp for denne nye teknologien etter introduksjonen av elektriske trehjulere av A. L. Ryker i USA.
Gullalderen for elektriske biler (1895-1910)
Flere oppfinnere og ingeniører utviklet en rekke andre modeller i denne perioden, som kulminerte i en elbil som satte verdens hastighetsrekord 18. desember 1898.
Etter disse utviklingene blomstret elbil-teknologien og det ble en gullalder for teknologien. Interesse for elektriske kjøretøy økte gjennom 1890-tallet og begynnelsen av 1900-tallet.
Taxis fikk elektriske kjøretøy tilgjengelig i 1897 takket være Walter C. Bersey som hadde et taxi-selskap i London den gangen.
Til tross for fordelene over bensinbiler på den tiden, hindret manglende infrastruktur utbredt adopsjon. Faktorer som dette og andre, førte til nedgang i markedet for elektriske kjøretøy og de forsvant nesten rundt 1935. Kampen virket å være vunnet av bensindrevne kjøretøy, minst for de neste 30 årene frem til oljekrisen på 1970-tallet.
General Motors og den første moderne elektriske bilen
Selv om General Motors eksperimenterte med elektriske kjøretøy allerede på midten av 1960-tallet med konseptet Electrovair, ble dette kjøretøyet aldri masseprodusert. Electrovair var basert på Corvair (1966-modell) og drevet av en sølv-zink-batteripakke som kunne levere 532 volt.
Etter flere tiår bestemte GM seg for å prøve igjen. Den første moderne elektriske bilen laget av en stor bilprodusent, General Motors EV1, ble utviklet på midten av 1990-tallet. EV1 var den første elektriske bilen som ble produsert i serie av en stor bilprodusent.
Denne bilen vant noen viktige priser:
- Den var General Motors’ første bil designet helt fra bunnen som en EV
- EV1 var den første og eneste bilen som ble markedsført under General Motors-merket og ikke som en av divisjonene
GMs beslutning om å designe og bygge EV1 var i stor grad inspirert av California Air Resources Board (CARB), som vedtok et mandat som krevde at store amerikanske produsenter skulle utvikle nullutslippskjøretøy hvis de ønsket å fortsette å selge kjøretøy i delstaten.
Tesla og revolusjonen i moderne elektriske kjøretøy
Tesla Motors produserte den første elektriske bilen, Roadster, i 2008. Dette kjøretøyet markerte en revolusjon i den moderne elektriske bilens æra og tilbød banebrytende batteriteknologi og et elektrisk kraftoverskuddssystem.
Roadster var en batterielektrisk bil (BEV) og var den første lovlige, serieproduserte, helt elektriske bilen som noen gang har brukt et litiumion-batteri som energikilde. Det var også den første masseproduserte bilen som kunne kjøre mer enn 320 km på en enkelt lading og kunne nå en toppfart på 200 km/t.
Det er også den første produksjonsbilen som ble lansert i verdensrommet. I februar 2018 fungerte den som en nyttelast for Falcon Heavy-testflyvningen. En mannekeng kledd i en romdrakt, kalt Starman, satte seg i førersetet.
I perioden 2008-2012 ble det solgt over 2 450 Roadster i mer enn 30 land verden over.
De første hybride bilene i historien
Et svar som alle kjenner til, kan være Toyota Prius. Ikke sant? Dessverre er det ikke riktig. Ifølge registrene ble den første hybride kjøretøyet utviklet mye tidligere. I 1889 ble en bensin-elektrisk hybridlastbil konstruert av William H. Patton.
Selv om det ikke er en bil i vår definisjon, er det likevel et svært interessant konsept.
Litt senere, i 1901, mens Ferdinand Porsche jobbet ved Lohner-fabrikken, utviklet han Mixte. Dette var en firedørs hybrid med firehjulsdrift av den elektriske vognen System Lohner-Porsche som ble vist fram på verdensutstillingen i Paris.
Mixte regnes bredt som verdens første hybridbil. De første prototypene av denne modellen hadde tohjulstrekk, ble drevet av batterier og hadde to motorer montert på navene til fronthjulene.
Noen hevder at æren for det første hybriden tilhører en bil utviklet i 1905 av Henri Piper, en tysk-belgisk oppfinner. Han bygde sitt eget hybride kjøretøy som besto av en elektrisk motor og en generator, batterier og en liten bensinmotor.
Kilde: wikipedia.org, knowledge.wharton.upenn.edu, en.wikipedia.org, commons.wikimedia.org, upstation.asia, adictamente.blogspot.com, mycarquest.com, sportscarmarket.com, researchgate.net
