电动车 的发展历史2016.04.14/熊亮12目录1.电的 发现2.电的应用3.电动汽车的产生4.电动汽车的发展5.电动汽车的 “心脏 ”6.走入现实的电动汽车7.电动汽车存在的安全隐患8.电动汽车的未来31.电的发现在第二次工业革命那个科技日新月异的时期，电是最时髦的科技，托马斯·爱迪生和尼古拉 ·特斯拉作为那个时代的偶像，地位与现在的史蒂夫 ·乔布斯 和 Elon Musk 相当第一次工业革命标志：蒸汽机的发明．它不仅是一场生产技术上的革命，也是一次深刻的社会革命，引起了生产关系上的重大变革第二次工业革命标志（产业革命）：电气化．被迅速应用于工业生产，促进经济的发展第三次工业革命标志：微电子技术的发展和普遍应用．是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃．不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革，而且也影响了人类生活方式和思维方式，使人类社会生活和人的现代化向更高境界发展尼古拉 ·特斯拉托马斯 ·爱迪生史蒂夫 ·乔布斯 Elon Musk2.电的应用6船舶也曾经电动过，在战列舰军备竞赛时期，有一段时间，机械变速箱减速齿轮的传输功率暂时没能跟上吨位的不断攀升，于是美国人搞出了电传动战列舰来解决这个问题。
田纳西级战列舰朱姆沃尔特级驱逐舰随着高性能雷达、定性能武器等的耗电量越来越大，为了更加灵活地分配电力、简化船体结构、提高灵活性，美国人重新拾起了电动船舶 鲜为人知的是，电动车并非是一个新鲜事物，准确地说电动车诞生得甚至比内燃车还要早的多，历史上公认的第一台内燃车由德国工程师卡尔 ·奔驰 1885年在曼海姆发明而电动车诞生在1832年到 1839年之间，当时由苏格兰人罗伯特 ·安德森发明了使用一次性电池的汽车在 1888年两者几乎同时进入商业化的进程，第一次电动和内燃汽车的战争开始了19世纪 90年代后期和 20世纪初的这段时间里，尽管最高速度慢一些，但电动车由于具有无需换档，直接启动等很多先天性的优势，发展居于优势地位 1911年的纽约时报这样写道： “与燃油的内燃车相比，电动车无疑是更理想的交通工具，它既清洁又安静，关键的是还可以省不少钱 ”3.电动汽车的产生4.电动汽车的发展现在电动汽车虽然已经上市发售，我们依然视之为新奇的发明殊不知在 100多年前，第一辆电动汽车就上路了，发明者不是别人，正是发明大王爱迪生爱迪生曾经这样赞赏过电力： “电力就是一切不需要复杂精密的齿轮，没有危险，也没有汽油的恶臭，甚至没有噪音。
”1880年， 爱迪生制造出第一辆电动汽车，时速 20英里使用者可以自行为汽车充电 ”纽约时报当时是这样报道的最初它是上流社会的奢侈品，后来因其没有手动档且噪音小、无味的特点进入女士专用车的市场当年制造商还掩盖这一 “弱点 ”，试图打入男性市场但电动汽车并没有如预想的一样发展当年石油寡头为了自己的利益阻碍电动汽车发展，爱迪生的交流不善也没能让电动汽车打开市场另一个原因是当时的技术水平局限，电池充电时间太长，并不适用于日常使用而现在，电动汽车卷土重来在汽车发展早期，由于当时的内燃机技术并不成熟，电动车作为高端产品成为精英们的象征，汽车行驶速度和巡航里程世界记录曾经都是电动车保持的为了解决电池性能不足的问题，也有很多工程师热衷于开发混合动力技术，其中具有代表性的包括 费迪南德 ·保时捷 ，他开发了第一辆双轮毂电机电动车、第一辆四轮毂电机电动车、第一辆混合动力车，在当时取得了多项速度记录和拉力赛冠军，后来甚至做出了电传动的象式坦克歼击车当时的美国不仅拥有数量众多的电动轿车和电动卡车， Bailey Electric 公司在 1907 年甚至开发了最早的电动跑车， 1897 年纽约出现了第一辆电动出租车。
与此同时，和电动车一起相关的配套服务设施也应运而生， Hartford Electric Light 公司为电动车提供可以更换的电池Detroit Electric 公司不仅制造电动车，还建立了充电站方便用户，现代电动车需要的那些配套设施在 90 年前就已经建立过了在 1912年，电动车卖 $1750（大致相当于现在的 42,000美元），而内燃车只需要不到一半 650美元（今天大约 $15000），但是当时汽油相当昂贵，总体拥有成本相差并不大所以尽管电动车的价格较贵，电动汽车的销量还是在 1912年达到顶峰，当年美国和欧洲电动车的保有量大约 5万辆，占了整个汽车数量的 40%，而内燃车只有不到 22%左右的市场份额剩下的是蒸汽驱动的车辆）到了 20世纪 20年代，随着遍布全球的石油大发现，汽油的价格很快降到大众可以负担得起的水平，新的道路，加油站等基础设施如雨后春笋般涌现内燃车可以跑得更快更远的优点吸引了大众的注意，火花塞、消音器的发明也让内燃车驾乘变得更为简单舒适电动车的全盛时期过去了，又过了十年，全世界的电动车产业事实上已经完全消失了之后将近一个世纪的漫长岁月里，由于石油危机和污染问题，催生了一些电动车需求，但新的实用电动车产品依然是寥若晨星。
值得一提的产品只有登月用到的月球车，剩下的商业化电动车对于续航能力不足和价格昂贵这两大痼疾也无计可施，没有一款有能力向内燃车的地位发起挑战这一状况一直持续到 20世纪 90年代经过一个世纪的发展，电动机相对于内燃发动机而言拥有了更大的比较优势，采用电动机驱动的汽车在同等功率下动力输出更加强劲，能源效率更高，可以说非常适合如今城市驾驶频繁起停的工况另外电动车的结构简单，无需传统意义上的变速箱、传动系统、离合器，也不用机油，从而故障率低也大大降低了保养维修的成本但是 1990至今的复兴进程，虽然几乎每个汽车厂商都推出了一些电动车型号，可是从通用的 EV1到日产的 Leaf，至今没有一款车获得主流大众市场的认可，究其原因，是有两个因素拖了电动车发展的后腿：电池和充电基础设施5.电动汽车的 “心脏 ” 任何一个车的核心技术都是动力链系统汽油车就是引擎，变速箱，以及一系列将引擎的动力传递到轮子上的系统对于电动车来讲就是电机、逆变器、直流转换器、电池箱等将电机的动力传到轮子上的部件踩下加速器的那一瞬间，其实是给了逆变器（ inverter，或者可以直观地称为电机控制器）一个电信号，这个电信号的电压大小决定了逆变器给电机输出多少功率，电机就会输出相应的扭矩来驱动车辆。
逆变器的英文名是 inverter，功能是将直流电逆转成交流电那为什么要转换成交流电呢？因为电动车大多数用的都是交流电机，而电池只能输出直流电（即电流只有一个流动方向）电动车的核心有三个，电池、电机和电控电机技术因为在业界广泛采用，发展的已经很成熟应用在电动车上没有太多问题电控随着现代微电子技术的发展也不存在瓶颈，核心的关键就在电池上电动车动力系统基本架构其中永磁电机和感应电机是应用最多的两种电机永磁电机的定子（即电机中不会转的一部分）是永久磁性材料，电机内磁场强度高，能量转换效率高，单位质量输出功率大感应交流电机在定子部分用的也是和转子一样的线圈，虽然效率和单位质量输出没有永磁电机高，但是建造成本低，建造速度快，并且结构非常可靠感应交流电机由尼古拉 .特斯拉发明，一直到现在基本架构和原理都没变特斯拉电动车也是因此而得名电动车的另一核心就是电池箱电池箱是由电池本身和电池管理系统构成一般电池包都是由一节节小电池组成小的锂电池，分为圆柱体和长方体两种，电压大约在3-4V小电池通过串联来达到较高的额定电压，比如 400V左右，然后通过并联来达到较高电流的需求电池箱为了可靠性和安全性，一般采取模块化的设计，即由小的电池包组成大的电池箱。
每一个小的电池包内部有一个电磁开关，如果该电池包内有小电池异常，这个电磁开关就由电池管理系统的控制电路打开这样这个有问题的电池包就被切断于整个系统之外另外锂电池充电放电的特性和温度非常相关，所以在机械设计中也要充分考虑如何有效的平衡电池间的温度常见电动车电池箱架构电池管理系统（ bms）主要的功能有两个，一个是上述所说的通过采集各个小电池的电压，电流，温度等信息来决定开启保护电路，第二个就是平衡小电池之间的电量为了避免单个锂电池过度充电和放电，电池管理系统需要用一些电路来平衡电池之间的能量最常见的有主动和被动平衡两种平衡方式被动平衡就是在小电池电压过高的时候，通过放电电阻慢慢消耗多余的能量来平衡主动就是在电池组上加上小的直流转换器，让能量在电池之间流动而不是简单的在电阻上消耗虽然主动平衡听上去比被动平衡要好很多，但是在现实的工程生产中，最佳的设计不一定是符合最佳理论设想的设计被动平衡虽然确实会浪费一些能量，但是考虑到锂电池生产一致性非常高，充电放电过程中小电池的电压也不会相差太多，所以在放电电阻上的能量损耗也不会太高被动平衡系统的硬件和软件都比主动平衡系统简单可靠很多，在成本上也少很多。
所以现在被动平衡还是工业界的主流电池管理系统在采集了所有电池的电压、温度、电流之后，一般会进行一些统计计算比如说通过算方差来评估小电池数据的一致性电池上的每一个传感器都有自己的 “地址 ”，这样电池管理系统可以知道哪一个电池电压过低过高，温度过高，电流过高等来判断开启哪里的安全电路直流转换器的作用，就是将主电池箱比较高的 400V的直流电转到 24V或者 12V来给车内其他电路供电比如说娱乐系统、其他的电子控制单元等等我们的生活绝对离不开电池，从形形色色的电动玩具工具到汽车里面的 12v蓄电池，从各种 智能 笔记本 PAD到卫星国际空间站上的高密度蓄电池，电池的应用已经无处不在尽管电池的应用已如此的广泛，但是电池发展的进度和个人电脑，互联网这些科技革新进化的速度相比却相形见拙用作汽车的动力电池有两个核心的指标：一个是能量密度，另一个是使用寿命（包括循环和日历寿命）如果电池的发展也存在类似芯片业摩尔定律这样规律的话，那么如钢铁侠的战衣，变形金刚的能量块这样许多科幻电影中的场景完全可以在现实生活中出现，不幸的是电池现在还是人类文明发展的一大制约我们回顾下电池的历史就可以发现，从早期的铅酸电池到现在应用最广泛的锂离子电池，能量密度仅仅提高了 7倍多。
坏消息是电池的发展是百年来是如此缓慢，摩尔定律真的不存在好消息是大部分发展我们是在 1990年以后锂离子电池工艺突破（索尼公司率先克服枝晶难题）取得的在电动车的动力电池上，有几条路线一条是锂电池、镍氢电池、铅酸电池还有一个路线就是燃料电池，不充电，填充物质来产生电能一个路线是铝空气电池、锌空气电池这类金属燃料电池，另外一个路线就是氢燃料电池这个路线的优势是可以快速完成能量补充，和加油一样快捷，只要用加氢站，加锌站替代加油站即可，丰田走的就是这条路线燃料电池汽车锂电池汽车Tesla是有一套专门的液体循环温度管理系统围绕着每一节单体电池的，但其具体构造，却始终未能见到有媒体在报道中是这么说的 “据Tesla专利说明介绍，隔离板内部的水可以是静态的也可以是流动的，可以直接存储在隔离板内部管腔，也可以被装到特定的水袋中如果是流动状态，可以与电池组的冷却系统连接在一起，也可以自建循环系统 ”Model S 85型，并未选配寒冷气候套装通过暴力拆解，使我们终于看到了电池组内部的构造在锂电池组内部，灌注水乙二醇的导热铝管呈 S形状环绕图中左右两侧的接口为水乙二醇液体的循环接口，在铝管外还包裹着一层橘黄色的绝缘胶带。
为防止绝缘胶带意外破裂，导致铝管与锂电池外壳接触造成短路， Tesla在铝管外部还加了一层绝缘胶进行隔离在其他没有铝管通过的电池之间，也使用了一层绝缘胶进行隔离Tesla使用的。