Sto lat przed Teslą. Wstęp.

Pierwszy elektryczny pojazd czterokołowy skonstruował William Morrison w 1890 roku.

Produkcja pojazdów elektrycznych w stanach zjednoczonych osiągnęła najwyższy poziom na przełomie XIX i XX wieku. Produkcją zajmowały się obecnie zapomniane firmy takie jak Detroit Electric, Baker Motor Vehicle Company, Rauch & Lang, Fritchle Automobile & Battery Company.

Wśród wielu producentów tamtych lat na uwagę zasługuje znajdująca się w stanie Ohio Firma Baker Motor Vehicle Company, która w roku 1906 wyprodukowała 800 samochodów, co czyniło firmę największym na świecie producentem pojazdów elektrycznych. W 1907 roku Baker produkuje siedemnaście modeli a w 1912 roku również elektryczne ciężarówki o ładowności do 5 ton.
Produkowany w latach 1899 – 1914 Baker Motor Vehicle był samochodem, który na jednym ładowaniu baterii mógł przejaechać 160 km.

W roku 1908 - Kilka miesięcy przed wprowadzeniem na rynek pierwszego modelu T, Henry Ford kupił swojej żonie samochód elektryczny Detroit Electric ponieważ był on niezawodny i łatwy w obsłudze.

Samochody z silnikiem elektrycznym z początkiem XX wieku zostały wyparte z rynku przez samochody napędzane silnikami spalinowymi. Niska cena benzyny i lobby naftowe doprowadziły do prawie zupełnego upadku koncepcji pojazdów z napędem elektrycznym.

Fot. detroitelectric.org
Samochód elektryczny posiadał również Thomas Edison był nim Detroit Electric zasilany opatentowanymi przez Edisona akumulatorami niklowo żelazowymi (NiFe).
Jeden z najwiękrzych amerykańskich producentów samochodów elektrycznych Detroit Electric ostatecznie ogłosił upadłość w roku 1929.

Trudny powrót do przyszłości. W skrócie.

Kryzys naftowy lat siedemdziesiątych oraz działania organizacji ekologicznych wymusiły powrót koncepcji samochodu elektrycznego jako środka transportu.

W 1967 roku powstaje Rada ds. Zasobów Powietrznych w Kalifornii (CARB). CARB przyczynia się do rozwoju innowacji w globalnej branży motoryzacyjnej poprzez programy takie jak mandat ZEV (Zero Emission Vehicle po polsku: pojazd o zerowej emisji). W 1976 roku Kongres Stanów Zjednoczonych przyjął ustawę o badaniach i rozwoju pojazdów elektrycznych i hybrydowych.

W latach dziewięćdziesiątych XX w producenci samochodów tacy jak General Motors, Ford, Toyota i inni inspirowani nowymi przepisami powrócili do koncepcji samochodów napędzanych energią elektryczną, wydając miliony dolarów na projekty i badania.

Wbrew opinii publicznej, samochodów takich jak elektryczny EV1 General Motors czy RAV4 EV Toyoty nie sprzedawano na skale masową tłumacząc to niewielkim zainteresowaniem klientów.
Można się jednak domyślać iż przyczyny takiego postępowania nie są jednoznaczne.

Mimo iż krytycy widzieli EV1 jako niepowodzenie finansowe to dla General Motors, samochód był pionierem technologii, która później okazała się opłacalna, zarówno w pojazdach elektrycznych, jak i hybrydowych.

Fot. EV1-club
Program EV1 został wycofany w 2002 roku, a wszystkie użytkowane samochody zostały odzyskane przez GM. Większość odzyskanych samochodów została zniszczona a nieliczne z wyłączonymi układami napędowymi, przekazano muzeom i instytucjom naukowym z zastrzeżeniem, iż nie można ich ponownie uruchamiać oraz użytkować na drogach.

Technologie. Akumulatory.

Akumulatory NiFe (niklowo żelazowe) według projektów Edisona są obecnie produkowane jednak wykorzystuje się je głównie w urządzeniach stacjonarnych.

Samochody elektryczne z lat siedemdziesiątych (BMW 1602 Elektro) były zasilane akumulatorami kwasowo-ołowiowymi jednak w latach dziewięćdziesiątych XX w trwały testy innych rozwiązań takich jak ogniwa sodowo-siarkowe (NaS) (BMW 325iX Electric) czy sodowo-chlorkowo-niklowe (NaNiCl2 Zebra) (BMW E1).

W 1999 roku w samochodzie elektrycznym EV1 zastosowano akumulatory niklowo-wodorkowe (NiMH) opatentowane przez firmę Ovonics Battery Company. Firmę Ovonics założył amerykański inżynier o polsko brzmiącym nazwisku Stanford Robert Ovshinsky. Firma Ovonics prowadziła również badania w zakresie opracowania nowych technologii między innymi paneli fotowoltaicznych.

Baterie (NiMH) montowano również w samochodach Nissan Leaf oraz Toyota Prius.

Patent na akumulatory samochodowe oparte na technologii NiMH (Ovonics) został przejęty i zablokowany do dnia 23 sierpnia 2018 roku przez Chevron. Chevron jest jedną z największych na świecie firm naftowych.

Chevron zmusił Toyotę do zaprzestania produkcji RAV4 EV , a także zakazał sprzedaży „komercyjnych ilości” niektórych dużych samochodowych akumulatorów NiMH do 30 czerwca 2010 r.

Obecnie do zasilania samochodów elektrycznych stosuje się akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion) jednak w niektórych samochodach hybrydowych powrócono do technologii Ni-MH (przykład Toyota Prius IV).

Główną zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest to, że mają lepszy stosunek energii do masy, co oznacza, że ​​mogą pomieścić więcej energii i ważyć mniej niż ich odpowiedniki Ni-MH jednak akumulatory Ni-MH są tańsze i trwalsze od Li-Ion.

W przyszłości technologia akumulatorów zasilających samochody elektryczne będzie oparta na chemii ogniw organicznych na bazie grafenu, a zatem całkowicie wyeliminuje, toksyczne i drogie metale ziem rzadkich takie jak lit, molibden i inne. W ten sposób elektromobilność uniezależni się od zasobów kopalnych. Takie rozwiązanie prezentuje koncepcyjny Mercedes-Benz VISION AVTR.

Akumulator sodowo-chlorkowo-niklowy NaNiCI2 Zebra.

Tesla ogniwa 2170 NCA (nikiel-kobalt-aluminium) oraz ogniwa 1865 (litowo-jonowe).

Pierwszy koncepcyjny samochód autonomiczny Mercedes-Benz VISION AVTR zasilany ogniwami organicznymi na bazie grafenu.

Technologie. Sterowanie.

Opracowanie nowoczesnych systemów napędowych było możliwe dzięki postępowi jaki dokonał się w elektronice. Podstawowym elementem zarządzania mocą i sterowania EV jest tranzystor wysokiej mocy IGBT (ang. insulated gate bipolar transistor).

W 1992 roku w San Dimas w Kalifornii zostało założone przedsiębiorstwo AC Propulsion (ACP), które zajmowało się między innymi konwersją samochodów spalinowych na elektryczne w oparciu o urządzenia sterujące i napędowe własnej konstrukcji. Firmę założyli Tom Gage i Alan Cocconi.

W 1994 r. Firma AC Propulsion zaprezentowała AC-150, innowacyjny zintegrowany układ napędowy o mocy 200 koni mechanicznych do kompaktowych i średnich samochodów osobowych. Technologia firmy ACP trafiła między innymi do samochodów BMW, MINI, GM, TESLA.

Kiedy General Motors przystąpił do prac nad projektem Impact a póżniej jego wersji produkcyjnej EV1 zatrudniono inżynierów ACP do opracowania systemów sterowania napędem.

W 1997 roku na targach motoryzacyjnych w Los Angeles firma AC Propulsion zaprezentowała samochód sportowy tZero.

Obecnie ACP jest laboratorium badawczym współpracującym z producentami samochodów w zakresie opracowywania technologii pojazdów elektrycznych oraz zapewnia produkty i usługi inżynieryjne dla motoryzacji i innych klientów na całym świecie.

BMW i3 z technologią ACP.

Elektryczne MINI AC Propulsion z roku 2008..

Sportech. Światowy sukces zrodził się w garażu.

I właśnie w tym czasie powstała Tesla.

Z początkiem lat dwutysięcznych dwudziestego wieku w wyniku wycofania się dużych korporacji motoryzacyjnych z planów wprowadzenia na rynek samochodów elektrycznych pozostała do zagospodarowania technologia oraz grupa entuzjastów chcących kupić EV. I właśnie w tym czasie powstała Tesla - ale zacznijmy od początku.

W mieście Brighton w stanie Michigan funkcjonuje niewielki warsztat prowadzony przez inżyniera o polsko brzmiącym nazwisku Piontek. Pan Dave Piontek pracował w Centrum Projektowym Ford Motor Company (FMC) zajmując się projektowaniem i budową samochodów koncepcyjnych.

Po odejściu z Forda założył firmę Piontek Engineering. Około roku 1987 w czasie kiedy był jeszcze zatrudniony w FMC opracował autorski projekt małego sportowego pojazdu nazwany póżniej Sportech. Pojazd ten zbudowano na rurowej ramie. Nadwozie wykonano z kompozytu a do napędu posłużył motocyklowy silnik Suzuki GSX-R 600 przerobiony z 1100 do 1325 cm³.

Dave Piontek zbudował i sprzedał sześć albo jak podają inne źródła siedem Sportechów, z których początkowo jeden został zakupiony przez firmę AC Propulsion (ACP) z zamiarem przerobienia go na samochód elektryczny.