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[科普] | 電動汽車興起、衰落和復甦簡史

[科普] | 電動汽車興起、衰落和復甦簡史

在這個世界上各種關於科技的冒險故事裡,恐怕沒有幾個能比電動汽車早期的興起、草草的衰落以及最終復甦的過程更加富有戲劇性且更加富有美國特色了。如果你也是如今正在考慮購買一輛電動汽車的上百萬消費者的一員,你應該明白,這輛車,如同一部電影的主角一樣,背後有著引人入勝的故事。

你可能從來不會愛上你的麵包機或者冰箱,但是電動汽車這款家用電器卻可能會深深吸引著你——許多美國人都深愛著自己的汽車。美國龐大的公路網路正是為此而建。它們創造了上百萬個就業崗位,幫助建立了成熟的生產基地,並且提供了世界上任何一個國家都無法與之媲美的自駕游體驗。

但是它們同時也導致了交通擁堵、空氣與雜訊的污染,以及依賴進口石油所帶來的成本與風險。此外,碳氧化物的排放也讓絕大多數科學家相信,如果不採取應對措施,我們的地球將會因為過熱而變得十分危險。

無數的冒險家、發明家、改裝愛好者、工程師以及風險投資者,依靠美國最先進的科學技術,力圖改變汽車工業的現狀。在經歷了一段段如同《奪寶奇兵》一般的旅程之後,最終造就了新型汽車。因此,想了解它們,你可能需要做一番功課,但是在那之後,它們會給你帶來很多樂趣。

第一代電動汽車可以追根溯源到美國的締造者之一——本·富蘭克林。他早期關於電學的實驗吸引了全世界的人們進行後續的研究,其中就包括一位18世紀的義大利貴族,同時也是一位孤獨的夢想家,他的名字就是亞歷山德羅·伏特。

亞歷山德羅·伏特

這位公立大學的教授將自己奉為物理學家,並且十分自豪地自稱為「富蘭克林學家」。他利用靜電錶演了很多魔術,同時用拉丁文作詩讚頌電的各種神奇的特性並且預言其未來的用途。在他將電描繪為一種不可見的神奇液體時,他的一位導師認為他已經從科學的道路上跑偏太多了,於是命令伏特「永遠保持沉默」。

於是,伏特回到了自己的實驗室。1799年,他堆起了一堆銀幣,並且在銀幣的中間插入了籌碼大小的鋅片以及被水浸泡過的圓形紙板。在他將雙手用水泡過之後抓住這個機構的兩端時,他獲得了他的研究成果——一次劇烈的電擊。他發明了世界上第一個蓄電池

這一發現讓他在全世界獲得盛譽,其中包括拿破崙親手頒發的獎章。他的名字也被用作衡量電勢的單位而得到永生。然而,伏特始終都沒有完全理解他的發明背後複雜的電化學反應。在這一點上,他之後數以千計的先驅者們用盡畢生心血,也未能取得實質性的突破。

不過這些先驅者們的努力最終促成了Electrobat的問世——一輛重1650磅,形似棺材的黑色汽車,其纖細的車輪上承載了一組費城的有軌電車使用的電池。在1895年的感恩節,這輛車在芝加哥的湖邊閃亮登場。作為美國的第一場汽車比賽的參賽者,Electrobat表現出眾。儘管臨近終點時它耗盡了能量,輸給了一系列雜訊巨大,黑煙滾滾的汽油車。裁判們依然對它表示了高度的讚許,並且為它頒發了一個單獨的獎項。

Electrobat

儘管如此,當時依然有商人看到了電動汽車的前景。到了1900年,Electrobat進化成了Mark XVII電動計程車。它們比馬匹工作的時間更長,並且從來不會將糞便留在大街上。

更重要的是,這些汽車能夠產生利潤。在20世紀初,有超過27家製造商生產電動汽車。而創造這個市場的消費者,主要是上流社會的女性。她們不喜歡坐著由一連串爆炸驅動的汽油車裡,所到之處都留下滾滾煙塵,同時也不喜歡由帶著護目鏡的司機或者家裡的男主人來負責駕駛。

這些電動汽車則提供了客廳一般的安靜舒適與奢華,除了帶有玻璃窗戶的車門,車內還有雕刻的木質內飾以及水晶花瓶,甚至露在外面的擋泥板都用皮革包裹。此外,想開車出門的話,女性也不必與司機或者丈夫溝通。她們只要上車,按下按鈕,就可以把車開走了。

電動汽車吸引女性消費者的地方,在於其結構簡單,並且十分乾淨。由於活動部件相對較少,故障率也更低。廠商們也因此打出了相應的廣告詞:「它不需要耗費一點力氣,控制起來簡單輕巧」曾經位於俄亥俄州哥倫布的哥倫布電動汽車公司(Columbus Electric)在廣告中這樣宣傳道,「這款車幾乎可以滿足一位精緻的女性生活所需要的一切。」

這些車的電池重量高達1200磅,並且在進行維護時必須要整個取下來。在電池的底部還會形成一層沉澱物,如果不定期清理則會產生短路。同時,電池如果充不滿則有可能將駕駛者困在任何地方,而如果過充,則有可能爆炸。此時,駕駛者可能會先看到一束明亮的白色電光,然後被灑上一大片電池中的硫酸。

而真正將第一代電動汽車趕盡殺絕的是查爾斯·富蘭克林·凱特林,一位後來建立了通用汽車研發實驗室的自由發明家。1911年2月17日,他向凱迪拉克公司交付了他用電池驅動的發明——自動起動系統。在此之前,汽油車的駕駛者們都不得不蹲在汽車的前保險杠面前,通過手搖的啟動搖柄轉動發動機才能讓車起動。當時,具有起動機的汽油車價格也只有更加優雅的電動汽車的三分之二。因此,電動起動機的出現,間接地將美國的商業化電池技術封印了將近一個世紀。汽油車只需要一塊65磅重的簡單的蓄電池,而不是電動汽車中的那些龐然大物。

而最終讓汽油車市場進入爆髮式增長的,是一位來自於當時還是鄉下的密歇根州Dearborn的小男孩。他後來來到底特律學習機械。在他後來的傳記中,一位作者這樣描述他:「他充滿活力,富有魅力。每當他走進一個房間,亨利·福特總是會散發出一種自信的氣息。」

然而,電動汽車的製造商們也並沒有因此坐以待斃。他們清楚地認識到他們的汽車更加高效,並且能夠產生更大的轉矩,比福特的汽車加速更快。這也激勵了克利夫蘭的貝克汽車公司發布了公路魚雷(Road Torpedo)車型。這輛形似一枚裝有輪子的火箭的電動汽車於1902年5月在斯塔頓島舉辦的一場比賽中達到了70每小時英里的速度,但是卻被有軌電車的軌道帶出了賽道,沖入了觀眾群中,導致兩人死亡,八人受傷。

到了1916年,在無形的市場競爭下,幾乎所有的電動汽車製造商都已經退出了汽車行業。只有位於芝加哥的伍茲汽車公司還在勇敢地堅守著最後的陣地。他們推出了伍茲雙動力(Woods Dual Power)汽車。這是一輛有著幾乎無限續航里程的電動汽車,因為它同時具有電池驅動的電機以及一台汽油發動機,可以為電池充電。這款「混合動力汽車」售價為2650美元,但是很快與其他早期的電動汽車一樣淹沒在歷史的浪潮中。它存在的問題就是,它的概念比它所處的時代領先了90年。

伍茲雙動力(Woods Dual Power)汽車

如今,隨著電動汽車的復甦,全世界的企業都希望在這場21世紀初最大的商業巨變里爭奪到主導地位。我們也因此看到這篇故事的第二幕,一場爭奪上萬億美元利益的世界性競賽。

然而如果只將21世紀發生的故事比作「競賽」似乎並不准確。因為早在20世紀60年代,現代電動汽車的先驅們,已經開始站在他們繁榮一時的祖父一輩留下的廢墟中,通過上演一系列的競賽吸引公眾的注意,拉開了復活電動汽車行業的大幕。

第一場競賽由沃里·里佩爾發起,這位加州理工學院書生氣十足的物理系學生向麻省理工學院的學生們發出挑戰,展開了一場橫跨美國大陸的電動汽車比賽。這場競賽引起了公眾廣泛的興趣,參賽的兩輛賽車後來也被運到華盛頓的史密森尼博物館,以「未來汽車」的名稱進行展出。

然而在後來,澳大利亞人漢斯·托爾司楚普,發起另外一場競賽,才讓史密森尼博物館中所謂的「未來」真正開始走向現實。托爾司楚普設計了一輛輕型的純電動汽車並且駕駛它橫跨了澳大利亞。之後他起草了一份太陽能電動汽車比賽的規則。而通用汽車,為了通過這個機會展示其在冷戰時期開發出的先進太陽能和電池科技,也參與了這項賽事,並且通過一輛名為Sunraycer的昂貴、科幻的賽車打敗了所有的參賽者。從那以後,全世界的人們都將通用公司與先進的純電動汽車聯繫在了一起。

而如今人們所購買的電動汽車的動力總成,都來源於1987年的這場比賽。1987年至今,一些來源於美國的導彈和太空項目的發明,包括鋰離子電池與燃料電池,讓電動汽車的動力總成獲得了大幅度的改良。這些技術突破使一系列發明家和商人,包括阿蘭·科科尼、埃隆·馬斯克以及傑弗里·巴拉德。

電動汽車的夢想家埃隆·馬斯克

美國的前副總統艾伯特·戈爾並沒有發明網際網路(譯者註:戈爾在任期間推動了網際網路的普及,但是在接受媒體採訪時,其發言被曲解為他宣稱自己發明了網際網路),但是他確實推動了美國能源部「超級汽車」項目的誕生。這一項目在不經意間,導致了日本電動汽車的發展。豐田普銳斯車型由此誕生,其銷量至今仍然在逐漸增長的電動汽車市場中具有統治地位。其成功也向美國的汽車製造商證明,電動汽車確實是汽車的未來。

通過大選選票與汽車市場銷量也能夠看出,美國人如今也意識到了這場電動汽車競賽的重大意義。但是他們對於令電動汽車重新問世背後的發明家、夢想家、改裝愛好者、企業家、電腦極客和法規制定者們了解甚少。參與這篇幕後故事的人物眾多,從「普銳斯之父」——日本的工程師內山田竹志,到競選時描繪美國製造的電動汽車藍圖的歐巴馬總統,以及夢想家盧安武;還有一系列追求性能的美國汽車改裝愛好者們,比如「閃電小子」約翰·韋蘭、「電動的路易斯」以及「大老霸」唐恩·加利茨。

「普銳斯之父」——內山田竹志

這場完善的電動汽車競賽的一大特點就是,它很快變成了一場全球性的角逐,並且充滿了意料之外的收穫。其中就包括在20世紀80年代加拿大溫哥華的傑弗里·巴拉德和他的科研小組,發現了已經公開的60年代美國雙子座飛船所使用的燃料電池的設計圖紙。

他們對燃料電池進行了重新設計,使其功率更大、價格更低,同時在賓士汽車的母公司——戴姆勒集團的資金、技術以及政策支持下,將燃料電池組銷售給了全世界各大汽車製造商。其最終產品——氫動力電動汽車如今成為美國汽車市場的一顆新星。

這也讓當前的競賽成了混合動力電動汽車、插電式純電動汽車以及燃料電池汽車在價值上萬億的汽車市場中相互爭奪份額的局面。哪一項技術能夠最終獲得勝利?哪一家公司能夠最終主宰市場?哪一個國家的經濟能夠因此而更加繁榮?並且哪一個因素能夠改變上百萬消費者的購車和用車習慣,讓他們向電動汽車轉換?

所有的這些問題,除了最後一個,如今都沒有答案,汽車製造商、零部件供應商、企業家、廣告商,都在一場全新的競賽中看到了未來。那便是在全世界各大城市舉辦的電動方程式。

隨著電動汽車逐漸開始挑戰長時間由內燃機汽車保持的速度和比賽紀錄,參與這場宏大的電動汽車大競賽的人們曾預測,在2016年,電動汽車市場會真正起飛。隨著電動方程式中使用的賽車逐漸開始被汽車製造商打造的賽車替代,令人熱血沸騰的比賽將同時成為展示清潔且高性能產品的舞台。它們最終會改變人們的生活,改善亟待解決的環境問題。看著這些賽車衝過終點線,也會讓那些如今一提到電動汽車仍會說三道四的人們獲得新的認識。

(作者:【美】約翰·菲亞爾卡 翻譯:國家「千人計劃」特聘教授,吉林大學青島汽車研究院執行院長馬芳武。節選自《汽車戰爭:電動汽車的興起、衰落和復甦》)

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