新能源汽车发展简史

导言

自1839年英格兰人罗伯特•安德森制造出人类历史上第一辆电动汽车距今已有182年。电动汽车早于内燃机汽车近半个世纪诞生,人类最卓越的梦想家们从未停止过尝试让电动汽车走入人们的生活。但电动汽车在诞生以来的近两百年历史中几经沉浮,从未真正的统治过人类的交通工具,不过每一次的起伏都让电动汽车技术得到积累,都让电动汽车的信徒更加笃定电动汽车终将主导人类的出行。

好消息是我们正身处电动汽车第四次发展浪潮之中,电动汽车演绎的是一场能源和汽车驱动方式的革命,尤其是在能源安全、环境问题及地缘政治等风险暴露日益明显的当下,就显得更加必要和紧迫,全球各国正在以前所未有的力度推动电动汽车行业的发展。

在内燃机汽车与电动汽车这场关系到汽车未来发展的竞争中,是内燃机汽车继续自己的统治,还是电动汽车一鼓作气终结内燃机汽车的历史,仍然不得而知。但可以肯定的是人类不断追求自由移动的梦想还将继续下去,此刻我们重温历史,因为我们对人类实现环保、安全及可持续的出行方式无比乐观。

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百花齐放中步入第一次黄金时代

相比电动汽车和内燃机汽车,蒸汽机早在1672年就已经诞生。1769年法国陆军技师尼古拉斯古诺发明了世界上第一辆蒸汽汽车,正式宣告人类交通工具进入化石能源驱动时代。


新能源汽车发展简史的图1

第一辆蒸汽汽车


进入到19世纪以后,蒸汽汽车开始在富裕的英国流行起来,可惜新兴的蒸汽汽车遭到了反机械的大众和马车运营商的反对,英国政府顺势推出《红旗法案》,对驾驶员数量、驾驶要求、驾驶时速限制均做出了严格规范限制,这彻底阻碍了蒸汽车辆在英国的进一步流行,在此期间法国、德国、美国抓住机遇后来居上。


随后,1839年英格兰罗伯特•安德森在马车上装上了电池和电动机,发明了世界上第一台电动汽车。1884年,德国人卡尔·弗里德里希·本茨研制出世界上第一辆内燃机马车式三轮汽车。汽车能源方案进入百花齐放的时代。


新能源汽车发展简史的图2

第一辆电动汽车&第一辆内燃机汽车


随着19世纪末到20世纪初欧美由自给自足的农业化社会向劳动密集型的工业化社会转变,为满足各种人流、物流的交通工具应运而生,从而对交通道路提出了一定的要求。


当时城市之间交通公路的整体状况并不理想,适合机动车行驶的硬化道路只有在人口相对密集的城市才有。而在广阔的城镇边缘和农村地区大多是普通的土路,一到雨雪天气便泥泞不堪。这样的道路条件,客观上限制了人们的活动范围,所以当时对机动车续驶里程数并没有过高的要求。


另一方面蒸汽机离不开带水箱的锅炉,同时还要装载保证一定续航里程数的煤或木材作为燃料,体型庞大笨种、操作困难,再加上煤或木材的能量密度较低及当时蒸汽机效率低下等原因,在这场机动车的较量中很快便败下阵来。


汽油汽车在今天所表现出来的续驶里程数高和动力性强等优点,在那个时期并未显现。刚刚起步的汽油机汽车,很多技术尚未成熟,如汽油品质不高、加油站分布不广、内燃机噪声大和排放物难闻等,对于欧洲上层消费者来讲并不是首选


而电动汽车在技术方面蓬勃发展。1859年铅酸电池被普兰特发明,蓄电池的发明及不断进步,使其作为汽车动力成为可能;鼓型转子电机的发明,拉开了电动机规模化生产的帷幕;电网大规模建设,电能变得便宜且易获取,同时充电、换电的发展推动了电动汽车商业化。


新能源汽车发展简史的图3


19世纪90年代末和20世纪初,人们对于电动汽车的热爱到了顶峰,电动汽车几乎成为了金融巨头们的代步工具和财富象征,开始迅速占领机动车市场。1900年,欧美出售的4200辆汽车中,40%是蒸汽机车,38%是电动汽车,剩下的22%才是燃油汽车。到1912年,美国电动汽车的保有量高达34000辆。


电动汽车步入第一次黄金时代。


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与内燃机二次交锋,电动汽车迅速衰弱

1859年,德雷克在美国宾夕法尼亚州钻出第一口油井后,加州、德州也陆续发现丰富的石油资源。从19世纪60年代到20世纪10年代,美国石油业快速发展,美国石油钻井口数增加了近16倍。而石油价格长期维持低位,也让内燃机汽车的使用成本具备了强大的竞争力。


新能源汽车发展简史的图4


另一方面,随着发动机技术发展,启动机的发明以及生产技术的提高,燃油车在这一阶段形成了绝对的优势。20世纪20年代,燃油车的改进,完善的道路基础设施,价格合理的汽油的广泛应用,续航能力更强。


新能源汽车发展简史的图5

福特T型车


燃油汽车在各方面都超越了电动汽车,电动汽车在20世纪初之后便逐渐开始失去其在汽车市场的地位,到1935年已经完全衰败,退到历史幕后很长一段时间


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电动汽车迎来第二次发展期

燃油汽车的蓬勃发展,给人们的交通带来了极大的便利,同时也引发了严重的环境污染问题,全球范围内各国大城市都面临不同程度的汽车排放污染,美国城市大气污染排放物甚至有超过50%是来自于交通运输。


相对于环境污染问题以外,20世纪70、80年代不断爆发的能源危机更能让人们重新关注电动汽车。


石油是一种在全球分布极其不均衡的能源资源。在当时,低于9%世界人口的中东地区拥有超过60%的全球已探明石油储量,而作为石油主要消费地区的北美和欧亚地区,仅拥有不超过10%的石油储量。


石油消费国每年需要花费大量的资金进口石油,而石油的稀缺又会严重影响国家工业的发展,这种弊端在70年代爆发的石油危机中表现得更加显著。尤其体现在汽车工业上,1973年全球石油消费结构中,以燃油汽车为代表的的交通运输设备石油消耗占比近一半。

新能源汽车发展简史的图6


石油危机的爆发,原油价格大幅飙升,这也促使人们考虑摆脱对内燃机汽车的依赖,转而将目光投向了无污染、节能的电动汽车。


新能源汽车发展简史的图7


20世纪60-90年代,各个发达国家开始了对于电动汽车大刀阔斧的研究与改革:


1967年,日本成立了日本电动汽车协会以促进电动汽车事业的发展。1971年,日本通产省制定了《电动汽车的开发计划》。


1976年,美国国会通过了《电动汽车和复合汽车的研究开发和样车试用法令》,以立法、政府资助和财政补贴等手段推动发展电动汽车。


1990年,欧洲“城市电动车”协会成立,在欧共体组织内有60座城市参与,该协会帮助各城市进行电动汽车可行性的研究和安装必要的设备,并指导电动汽车的运营。


1996年,中国将电动汽车列为“九五”期间的国家重大科技产业工程项目。


电动汽车迎来第二次发展期


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电动汽车第三次大发展

20世纪90年代,环境问题日益严重,世界各国纷纷推出新的汽车尾气排放限定标准,电动汽车在政策护航下再次起航,成为解决机动车环境污染的重要选项。


1997年在日本京都召开的《联合国气候变化框架公约》,149个国家和地区代表通过了《京都议定书》,旨在限制温室气体排放量,抑制全球气候变暖。


1990年,美国加利福尼亚州出台了为防止大气污染而制定的限制法规,法规规定了“零污染”汽车的销售额要占新车销售额的一定比例并逐年提升。随后,美国东部的10个州也都通过了相应的法规。


90年代初,美国仍然是全球电动汽车的领导者,欧洲电动汽车技术虽然仍具备创新能力,但与美国相比已存在差距。


通用及福特几乎代表了当时最先进的技术水平。1990年通用推出量产车型EV1,可以说是现代电动汽车的鼻祖,又用镍氢电池代替铅酸电池,并可以回收制动能力,达到了当时电动汽车技术的巅峰。欧洲电动汽车技术虽然仍具备创新能力,


新能源汽车发展简史的图8

通用EV1


日本在90年代电动汽车技术进步显著,在部分领域已展现全球竞争力。1991年,日本研制出“IZA”豪华型电动汽车,以40千米的时速行驶,续航里程高达544千米,创下当时电动汽车的世界之最。


进入21世纪,电动汽车在中国得到空前重视。2000年,电动汽车被纳入国家863计划,进入快速发展期。


从20世纪90年代到21世纪前十年,电池技术进步显著,铅酸电池、镍镉电池及锂电电池先后成为电动汽车动力电池。


新能源汽车发展简史的图9


而在此阶段早期,由于纯电动汽车电池寿命短、续航里程较小,对于长途交通运输来说,纯电动汽车不能满足需求,因此不依赖于充电的燃料电池汽车方案一度成为新方向。


与纯电动汽车相比,燃料电池汽车只需要短短几分钟的加氢后便能继续行驶,续航里程几乎可以与汽油汽车相比。然而燃料电池汽车起步较晚,技术成熟度远不如纯电动汽车,电解和加压等环节增加的额外成本也使其没有任何价格优势,尽管在一段时间内燃料电池汽车的研发在汽车界掀起了汹涌浪潮,在2004年以后还是逐渐淡出舞台。


电池技术遭遇瓶颈,传统汽车制造商在市场压力下,开始向更多方向发展,而研发混合动力汽车是其中主要的一种,以克服电池储存携带和续航里程短的问题。混合动力汽车采用了精湛的机电耦合技术和智能化的整车控制策略, 从而可实现整车的高性能、低能耗和低排放。实际上,混合动力汽车并不是真正的电动汽车,而属于节能汽车,其镍氢电池仅用于优化燃汽油发动机的效率,是电池与内燃机的结合,也是解决当时燃油对环境的污染问题和电池技术问题的一种途径。


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电动汽车进入第四次快速发展期

随着电动汽车技术的持续积累,全球范围内的环境污染、地缘政治博弈带来的能源安全问题,全球主要国家均将电力驱动的交通工具作为当下发展的重点方向。大量资本投入、众多创业者入局,传统汽车厂商也加速了电动汽车技术储备的落地。


2010年,电动汽车进入第四次快速发展期。


而在所有的电动汽车品牌中,特斯拉一起绝尘,成为了当之无愧的行业巨头。特斯拉由马丁•爱伯哈德和马克•塔彭宁于2003年共同创立,埃隆•马斯克于2008年接替CEO职位。


2012年,特斯拉推出SUV车型Model X并正式开售Model S车型;2015年,特斯拉正式交付Model X车型,并为其Model S推出自动驾驶功能;同年,Model S的全球销量达到十万辆;2016年,特斯拉针对大众市场消费者推出Model 3;2021年8月,Model 3累计销售突破100万辆,成为全球第一款销量突破百万的电动汽车车型。


新能源汽车发展简史的图10


通过特斯拉在汽车市场的鲶鱼效应,大资本开始押注电动汽车行业,汽车厂商及创业公司大举投入电动汽车领域,多家新兴企业已经或正在筹备IPO,包括:Rivian,蔚来,理想,小鹏,威马,Nikola,Lucid Motors,FFIF,Fisker,Arrival等;同时,传统汽车厂商在电动汽车市场扮演王者归来,除特斯拉之外的造车新势力竞争压力巨大。


调查公司MarkLines根据公开的数据和各企业的公告,统计出2021年全球纯电动汽车(EV)销量前20大企业和集团。其中,12家为中国企业。美国特斯拉以93.6万辆排在首位,上海汽车集团59.6万辆排在第2位,德国大众45.2万辆排在第3位,比亚迪32万辆排在第4位。新兴汽车厂商中,小鹏汽车9.8万辆排名第14,蔚来汽车9.1万辆排名第16.


2021年,全球电动汽车销量占比已接近9%,销量达660万辆,其中纯电动汽车占比70%。如果拉长时间跨度,2012年全球一年电动汽车的销量13万辆,仅相当于2021年一周的销量。


而全球电动汽车销量的指数级增长主要归功于中国的销量,仅在2021年,中国的电动汽车销量就超过了前一年全球销量。


这一结果与政府政策有很大关系:中国政府制定了到2020年电动汽车市场份额达到20%的官方目标。众多因素如政府补贴、小型电动汽车供应的增加和人们的自然偏好,意味着该行业在2022年也将继续增长。


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结语

电动汽车的命运一波三折,如果将电动汽车的发展过程比作一种生命的成长历程,那么英格兰人罗伯特・安德森1839年第一次将电动汽车带到世人面前,虽然一度占据机动车市场近40%份额,但因为基础配套不足和技术不成熟,几近被世人遗忘。


经历不断的试错及技术进步之后,加上石油危机再次使电动汽车获得重生,第二次机遇悄然而至。但此时的燃油汽车已如日中天,电动汽车并未在汽车市场激起太大波澜。而第三次机遇为电动汽车带来了更加光明的未来。在“环保法规”这大伞的呵护下电动汽车已转入了小批量生产和实际应用的探索时代。


进入21世纪,电动汽车前进的脚步越来越稳健,特别是2008年次贷危机之后,全球化浪潮趋势受到了前所未有的挑战。石油价格长期处于高位、石油供需失衡突出、能源安全问题愈发严重,再加上燃油汽车带来的空气及其他污染问题,交通工具电动化受到各个国家前所未有的重视,电动汽车迎来了第四次发展浪潮。


目前,要预言谁将在这场角逐中取胜为时尚早,但是可以确定的是电动汽车的发展势头日渐强劲,相比燃油汽车,电动汽车市场仍然是充满机遇的开放市场,成功只能属于那些怀有电动汽车梦想,并为之做了充足准备的企业。




Reference:

1.Fastdata极数,《新能源汽车简史-电动汽车沉浮录》

2.新微超凡,《精彩回顾:新能源汽车领域的知识产权 — 新能源汽车发展历史》

3.鲤程充电,《新能源汽车的发展简史》

4.知乎,Tinty,《新能源汽车发展史》

5.bilibili,《TED科普:电动汽车惊人的悠久历史》

6.IEA,《Electric cars fend off supply challenges to more than double global sales》

7.全球企业动态,《2021年全球纯电动汽车销量20强公司榜单》


文章来源:正道资产

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