江東瑜
電動車誕生伊始到落敗,始終受制于電池技術。根子出在電池能量密度低,無法滿足續航需求,充電速度緩慢也難以解決
電動汽車給大眾的印象是高科技時尚產品。其實,追溯汽車工業發展歷史,電動車是比內燃機汽車更早誕生的前輩。
最早的汽車既不是電動,也不是內燃機驅動,而是蒸汽機車。1801年,英國人理查·特里維西克制成了“倫敦蒸汽馬車”,它是第一輛真正投入市場的(蒸汽機)汽車,能乘6人,最高速度27公里/時。接下來登場的才是電動車。
1820年,丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應。1821年,法拉第讀了奧斯特的論文后,造了一個裝置:只要有電流通過線路,線路就會繞著一塊磁鐵不停地轉動,這是世界上所有電動機的“祖先”。
1828年,年輕的匈牙利科學家耶德利克·阿紐什發明了世界上第一臺直流電動機,將其命名為“電磁自轉子”。阿紐什嘗試著將其固定在一個木板上,并且底部裝上四個輪子,這是世上最早的純電動概念車,但功率太小,無應用價值。
1834年,美國人托馬斯·達文波特制造出第一輛直流電機驅動的電動車。這是一部真正能夠載人的電動車,但用干電池驅動,也無真正的實際應用價值。
回顧電動車誕生的“上半場”,不難發現這一發明是超前的。法拉第發現電磁感應定律是在1831年,而他制造電動機原型是在這一重大理論突破前十年。電動機的發明走在了電磁學理論完善之前。而電動車作為最早的電動機應用嘗試,也早于蓄電池、發電機。
電動車整裝待發時,蒸汽機汽車已經在馬路上奔馳了多年。1833年,企業號蒸汽巴士已在倫敦市內運營。
而內燃機的誕生可謂命運多舛。1860年,法國的勒努瓦模仿蒸汽機的結構,造出第一臺實用的煤氣機。這是一種無壓縮、電點火、使用照明煤氣的原始內燃機,熱效率只有4%左右,體型笨重,沒人會想把這大家伙裝到車上。
事有湊巧,勒努瓦煤氣機發明前一年的1859年,法國物理學家葛斯頓·普朗特發明了可重復充電的鉛酸蓄電池,電動車終于可以投入實際應用了。1881年,第一輛可充電的電動車在法國巴黎街頭出現,比第一輛投入實際使用的內燃機車早了好幾年。
真正實現內燃機輕量化、小型化的是兩位名垂青史的德國工程師,戈特利布·戴姆勒和卡爾·弗里德里希·本茨。兩人在1886年先后制造出了內燃機驅動的三輪汽車。
但是,本茨的汽車總是拋錨,被冷嘲熱諷為“散發著臭氣的怪物”。1888年8月,本茨夫人貝瑞塔·林格,帶著兩個兒子開著丈夫的“怪物”,行駛一百多公里去看望祖母。這一壯舉被廣為傳頌后,本茨的汽車夢才打開了局面。不過,這一旅程并不順利,斷油缺水出故障,娘仨連推帶開才完成旅程。
相比之下,先行一步的電動車在這一時期表現更佳。電動車的優點早在一百多年前就被普遍認可了:噪音小、無氣味、震動低、不換擋。當年比今天還多一條:價格低廉,因為早期的內燃機造價更昂貴。
19世紀末-1920年代可謂純電動車的黃金時代。早年競爭汽車市場的三大主力中蒸汽機最早落敗,電動車憑借諸多優勢在這一時期占據了市場的C位。1899年比利時工程師卡米樂·熱納茨制造了世界上第一輛時速超過100公里的電動車,出盡了風頭。
看上去前途光明的電動車吸引了很多大咖競相加入。其中最著名的要數愛迪生,1912年他加入“造車新勢力”,制造的電動車續航能力達到了273公里,價格也很便宜,僅300英鎊,約合現在的1萬美元,確實不貴。
但是,愛迪生押錯了寶。內燃機汽車的反超趨勢日益明顯。
石油開采和冶煉技術帶來了更便宜的汽油,為內燃機汽車扳回了一點劣勢。加油速度可比蓄電池充電的速度快了很多。而內燃機的改良空間更大,續航能力、功率提升的潛力逐漸發揮。反觀電動車的兩大核心部件電動機和電池,發展潛力十分有限。1899年卡米樂·熱納茨刷新時速紀錄,主要得益于采用鋁制車身減重,而非動力系統提升,雖然名噪一時,但已顯出電動車的發展后勁不足。
在這個勝負轉折的節點,另一位重要人物亨利·福特出現了。1908年他推出的T型車受到了市場的歡迎。1913年,一次具有劃時代意義的變革到來了——福特創立汽車裝配流水線,使裝配速度提高了近8倍。最終每隔10秒鐘就有一臺T型車駛下生產線,生產效率大幅提升,成本大大降低,并保證了質量的穩定。在1908-1927年間生產了1500多萬輛價廉物美的T型車。
此消彼長,1920年后電動車在與內燃機汽車的競爭中迅速落敗,內燃機汽車一統天下的時代終于到來了。這一勝利如此徹底,以致大眾很快遺忘了電動車的存在。
電動車誕生伊始到落敗,始終受制于電池技術。根子出在電池能量密度低,無法滿足續航需求,充電速度緩慢也難以解決。有意思的是,諸如更換電池的解決方案在20世紀初就有過嘗試,結果并不理想。歸根結底,如果電池技術沒有革命性突破,電動汽車恐怕行之不遠。
(作者系歷史、經濟學者)