新能源汽车技术发展史

网上科普有关“新能源汽车技术发展史”话题很是火热,小编也是针对新能源汽车技术发展史寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。电动汽...

网上科普有关“新能源汽车技术发展史”话题很是火热,小编也是针对新能源汽车技术发展史寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。

电动汽车具有低噪声、零排放、高效率、节能、能源多样化和综合利用等明显优势,成为各国发展的主流。随着永磁材料性能的提高和成本的降低,永磁同步电机(PMSM)以其高效率、高功率因数和高功率密度的优势成为电动汽车驱动系统中的主流电机之一。

永磁电机驱动系统

永磁电机不仅具有无刷结构和交流电机运行可靠的优点,还具有DC电机调速性能好的优点。它不需要励磁绕组,可以实现小尺寸和高控制效率。它是电动汽车电机研发和应用的热点。永磁电机驱动系统可分为无刷直流电机系统和PMSM系统。无刷DC电机(BLDCM)系统具有转矩大、功率密度高、位置检测和控制方法简单等优点,但换向电流难以达到理想状态,会引起转矩脉动、振动和噪声等问题。无刷直流电机系统在速度要求不高的电动汽车驱动领域具有一定的优势,得到了广泛的重视和应用。永磁同步电机(PMSM)系统具有控制精度高、转矩密度高、转矩稳定性好、噪声低等特点。通过合理设计永磁磁路结构,可以获得较高的弱磁性能,提高电机调速范围。因此,它在电动汽车驾驶中具有很高的应用价值,受到国内外电动汽车行业的高度重视,在日本得到了广泛应用。是一种理想的电动汽车驱动系统。

1.日本电动汽车用永磁同步电机的现状

日本从1965年开始发展电动汽车,1967年成立日本电动汽车协会。由于永磁同步电机的优异性能,自问世以来一直受到日本汽车公司的青睐。1996年,丰田汽车公司的电动汽车RAV4采用东京电机公司的插入式永磁同步电机作为驱动电机,其下的日本富士电子研究所研制的永磁同步电机可达到最大功率50kW,最大转速1300r/min。1998年1月,日产公司开发的新一代电动乘用车在美国加州投入使用。驱动电机采用钕铁硼材料,电机体积小。电动汽车驱动电机的技术指标见表2。

近年来,日本电气工程研究实验室与其他公司合作推出了一款内置双层永磁体的永磁同步电机(如图1所示),提高了电机的横轴电导,增加了电机10%的转矩,增加了10%的最大效率区,电机最大峰值效率可达97%以上,主工作区效率可达93%以上。

2.欧洲电动汽车用永磁同步电机的现状

在法国的VEDELIC电动汽车项目中,PSA电动汽车动力总成制造商Moteurleroy-Somer在1997年改进了驱动电机。选用的新型驱动电机是三相永磁同步电机。

与传统的DC驱动系统相比,法国采用的三相永磁同步电机在以下三个方面进行了改进:①功率密度比和转矩密度比更高;②效率更高;③可靠性提高,维护方便。德国第三代奥迪混合动力汽车的驱动电机采用永磁同步电机(PMSM)。最大速度为12500转/分钟,最大输出功率为32kW。

3.美国电动汽车用永磁同步电机的现状

电动汽车在美国的发展比日本晚。在美国,感应电机的设计和控制策略已经成熟,因此感应电机是电动汽车的主要驱动电机。而美国也对永磁同步电机进行了研究,成果突出。詹姆士开发的永磁同步电机。歌迪和凯文。SatCon公司的LeRowR.E采用定子双绕组技术,不仅扩大了电机的转速范围,而且有效利用了逆变器的电压,绕组电流小,电机效率高。表4显示了美国SatCon公司开发的电机在不同速度和功率下的效率特性。

不少人都将纯电动车称为新能源汽车,但其实纯电动车并不是一个新鲜的产物,而且世界上第一辆电动汽车其实要比第一台内燃机汽车还要早。

世界上第一台纯电动车诞生于1834年,而第一台内燃机汽车诞生于1885年,也就说纯电动车相比内燃机车还要早51年!但为什么纯电动车没有发展壮大,并且在很长的一段时间被内燃机汽车所取代呢?今天我们就一起来回顾一下,纯电动车的发展历史吧。

想要了解世界上第一辆纯电动车首先要知道这个人,匈牙利物理学家耶德利克?阿纽什(Jedlik?.?nyos),由于发明了世界上第一台电动机,所以也被称为直流电机之父。

1828年的春天,耶德利克?阿纽什在他的实验室完成了首个电传装置,他换向器的发明解决了之前电机无法连续旋转的技术问题,他自己将这项发明命名为“电磁自转子”。

直流电机之父-耶德利克?阿纽什

在这之后的不久,耶德利克?阿纽什推出了第一台包含实用直流电动机的三个主要部件的设备:定子,转子和换向器。该设备不使用永磁体,因为固定组件和旋转组件的磁场仅由流经它们的绕组的电流产生。

有了电动机,耶德利克?阿纽什尝试着将它用于实际的工作中,因此他将该电机固定在一个木板上,并且底部装上了四个轮子,这可能就是世界上最早的纯电动车构想了。但由于电机功率太小等等原因,这个想法始终没有什么实际的进展。

世界上第一台可以真正行驶起来的纯电动车是美国发明家托马斯?达文波特(Thomas?Davenport)于1834年设计并制造出来的,该车的亮点在于采用了一台直流电机作为驱动车辆的动力。

托马斯?达文波特

虽然这台车看上去已经与常规的汽车无异,但依旧由于当时技术的阻碍,该车只能行驶很短的一段距离,并且最高时速也仅为6km/h,完全无法用它来作为代步工具,并且电池方面也非常简单,还是一次性的,当电量用完也不可再充电。

3年之后,1837年托马斯?达文波特发明了换向器型直流电动机,并因此获得了美国电机行业的第一个专利,该电机在性能方面已经有了明显的进步,可以以每分钟600转的速度运转,但当时电池的成本太高,以至于电动机在商业上并不成功,最终托马斯?达文波特也破产了。

就这样纯电动车的研发和进展似乎停止了。

纯电动车的再次出现已经是1881年了,不过有了这40多年的沉淀和发展,纯电动车终于有了突破式的进展。法国人Gustave?Trouve打造了一台采用铅酸蓄电池供电的纯电动车,整车及其驾驶员的重量约106kg,速度为15km/h,续航里程为16km。

该车相比1837年托马斯?达文波特发明的那台车明显更加实用,不论是速度还是续航里程都有了进步。但即便是这样的表现,也依旧不足以与马车相抗衡,所以在当时并没有引起关注。

1885年德国人卡尔?本茨已经发明了世界上第一台汽车,并于1886年1月29日申请并获得了发明专利。该车配备三个车轮,搭载了一台两冲程单缸0.9马力的汽油内燃机,世界第一辆汽车就此诞生。

奔驰1号

Lohner-Porsche

而且这台汽油内燃机汽车看起来似乎都要比纯电动车更加靠谱,但这些并没有影响纯电动车的发展,1899年德国人波尔舍发明了一台轮毂电动机,目的是用来代替当时内燃机汽车上使用的链条传动,通过这项发明纯电动车Lohner-Porsche也正式面世。没错!就是保时捷,只不过当时保时捷公司都还没有成立。

该车采用铅酸蓄电池作为动力源,亮点在于该车由两台轮毂电机作为动力源,轮毂电机被直接安装在了车辆的前轮上,所以在效率方面有了非常明显提升。在1900年的巴黎世博会上,该车首次登场亮相,轰动一时。

Lohner-Porsche的外观采用了当时流行的马车车厢造型,位于两个前轮的轮毂电机可以提供3马力左右的动力用来驱动车辆行驶,而为该电机供电的是位于车厢下方的铅酸电池。但是即便轮毂电机的效率足够出色,也摆脱不了当时电池技术不成熟,能量密度低而且电池笨重的情况,因此该车在续航里程方面的表现并不出色。

之后波尔舍还在Lohner-Porsche的两个后轮上也装上了轮毂电机,世界上第一台四轮驱动的电动车就此诞生,虽然该车的最高时速可以达到60km/h,但续航里程依旧是非常棘手的问题。

为了有效解决续航里程的问题,波尔舍于1900年研发出了世界上第一台混合动力汽车,波尔舍给车子安装了一台水冷的DeDion?Bouton汽油发电机,该发电机功率为3.5马力,被安装在车身的中间,该发电机可以在90伏特电压下输出20A的电流,发电机输出的电能直接驱动外转子轮毂电机,而剩余的电能则流入电池组储存起来。

La?Jamais?Contente

同样是1900年,法国人卡米勒?詹纳兹(Camille?Jenatzy)设计了一台引人注目并个性十足的车子,他将该车命名为La?Jamais?Contente,该车最大亮点在于采用了炮弹外形的车身,同时作为一台纯电动车,可以达到105.88km/h的极速,这样的速度不仅刷新了内燃机汽车保持的速度记录,同时也是纯电动车的极速首次突破100km/h,La?Jamais?Contente纯电动车保持着这个速度记录,一直到20世纪。

卡米勒?詹纳兹曾表示:当你开着这台车时,它仿佛离开了地面并且像颗从地面弹开的子弹一般向前投掷出去,至于车手,他身体和肩膀的肌肉在与气压抗衡时会变得僵硬,视线会固定在200码的地方,感知完全处在警戒状态。

这就是卡米勒?詹纳兹驾驶La?Jamais?Contente纯电动车时速度超过100km/h的感受,可能现在看来这样的速度并没有什么特殊的地方,但不同的是,在La?Jamais?Contente之前,人们从来没有通过一台车达到过这样的速度。

La?Jamais?Contente纯电动车的尺寸非常紧凑,与现在的小型两厢轿车差不多,同时车重只有1450kg,两台负责牵引的电动机总功率可以达到67马力。这样的表现对于当时的纯电动车完全是突破性的升级。

除此之外,La?Jamais?Contente纯电动车的车身使用铝钨合金、铝合金等等材质打造,它也被认为是世界上第一台流线造型的汽车,另外米其林还为该车提供了轮胎。

正是因为这些技术方面的进步,纯电动车的发展进步飞快,同时蓄电池方面也有了非常突出的进步,这也让纯电动车在当时颇受欢迎,而且许多关于速度和性能方面的纪录都是由纯电动车创下的,当时的内燃机汽车可以说是望尘莫及。

19世纪末20世纪初,汽车在美国开始流行起来,电动车也凭借着没有噪音、没有废气而且平稳舒适的特点让纯电动车的销量远远超过内燃机汽车。有数据显示在20世纪10年代的美国,燃油车的保有量只有22%,电动车则有38%。

但是好景不长,纯电动车的辉煌历史并没有延续太久,汽车的发展也推动了公路的建设,而人们也越来越期待驾驶着汽车前往更远的地方,所以汽车的续航里程就成为了人们最迫切的需求。

这对于纯电动车来讲无疑是致命的弱点,再加上当时世界上许多油田的开发,燃油的价格也下降到了人们可以接受的范围,所以内燃机汽车渐渐得到了人们的重视,技术也得到了飞速的发展。

福特T型车

可以说是亨利-福特与他的福特车亲手终结了纯电动车,凭借着大批量量产的福特车,不仅价格便宜,而且皮实耐用,纯电动车的优势已经荡然无存,自此,纯电动车一路低迷,百年沉寂。

标致VLV

不过在二战爆发后(1939-1945)电动车也曾短暂复苏过,由于当时石油资源短缺,法国标致公司趁势推出了VLV电动车,销量还算不错。

1941年标致推出了一款最大功率为1.3-3.5马力,搭载电压为48V的电动机的VLV纯电动车型,该车最高时速可以达到30km/h,在当时了巴黎街头,该车非常普遍。但也仅是昙花一现,随着战争的结束,VLV停产了。

通用EV1

而在电动车历史上,不得不提的一台车那就是通用EV1。该车可以说是最接近现代汽车的第一台纯电动车,并且还为之后纯电动车的发展提供了经验和技术标准,很多EV1车型上的研发设计思路依旧沿用至今。

虽然在EV1车型发布的时候引起了广泛的关注,但最终该车却并没有成功,EV1车型的设计非常个性,圆润的风格让它看起来有些臃肿,一体化的车壳一直延伸到车屁股,半封闭的后轮为车尾增加了审美重心,并加重了这辆车低底盘的视觉效果。

车尾的设计与车头遥相呼应,大角度上翘并形成较扁的嘴状。这样的一套设计即使用今天的审美观念来看也是很前卫的,在某些俯视角度和车漆颜色下这辆车甚至还有不小的现代感。

动力方面,EV1搭载了一台交流异步电机,最大功率可达100kW,可在输出149N?m的峰值扭矩。这样的动力表现在当时可以算作顶尖。每次十几小时的充电时间虽然不长,但对已习惯性加满油一次就不用管的传统汽车,这样的麻烦也让顾客在最初的新鲜劲过去后越来越没有继续用下去的耐心。再加上一些政策法规等各种原因,最终EV1仅量产了1117台,成为了被人遗忘的历史。

随着技术的发展,现在纯电动车已经成为了未来汽车发展的大趋势,不只是像特斯拉这样的厂商推出了众多知名的车型,就连不少著名的超级跑车厂商也纷纷加入了纯电动车的队伍。而且不论是动力性能还是高科技配置,也都超越了传统的内燃机车型,相信随着科技技术的发展,未来纯电动车还会有更大的发展。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

关于“新能源汽车技术发展史”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!

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  • 念文
    念文 2025年02月19日

    我是共度号的签约作者“念文”!

  • 念文
    念文 2025年02月19日

    希望本篇文章《新能源汽车技术发展史》能对你有所帮助!

  • 念文
    念文 2025年02月19日

    本站[共度号]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育

  • 念文
    念文 2025年02月19日

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