底特律遗忘的早期美国混合动力尝试
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讲述混合动力汽车的历史时,几乎每个人都会从同一个地方讲起:Ferdinand Porsche 在1900至1901年前后的 Lohner-Porsche 研究工作,以及1997年问世的 Toyota Prius.而在这两者之间的漫长岁月,在传统叙事中往往只是一个空白框.然而,这个空白框之中,在1910年代的芝加哥和底特律,曾有过一些严肃的美国尝试,将汽油与电力装进同一个车身;其中最具体的例子 Woods Dual Power .本页将深入剖析这段被遗忘的早期美国混合动力尝试,探讨它们为何被研发,又为何未能延续,并附上技术细节.
要点速览
- Woods Dual Power 于1916年发布,仅 1917-1918 车型年份生产.
- 系统由 14马力 Continental 汽油发动机和 48伏 General Electric dynamotor 共同驱动.
- 15 mph (约24 km/s)以下时,车辆仅靠电力行驶.
- 1916年售价 为2,650美元;这大约相当于四辆 Ford Model T 的价格.
- 如今仅存四辆,可能还有第五辆.
1910年代的美国为何会考虑混合动力?
从今天回望,早期混合动力尝试似乎是一种不必要的复杂化.但1910年代中期的局面则没那么清晰.蒸汽汽车在投入使用前需要预热,电动车则在续航和充电时间上苦苦挣扎.汽油车也不省心:噪音大、污染重、需要维护,而且大多要靠手摇曲柄启动.
一个简单的对比足以说明规模差距.当时最成功的电动车制造商 Detroit Electric 在其巅峰年份1914年销量不到5,000辆.同年,Henry Ford 卖出了超过200,000辆 Model T,而这个数字在1916年翻了一番.电动车制造商们都在寻找扭转这一曲线的办法;混合动力便是这条路上最合理的工程答案.将两种技术的优势结合到同一车身之中,这正是2010年代插电式混合动力讨论中构建的逻辑链条本身.
Woods Dual Power 的工作原理是什么?
Woods Motor Vehicle Company 成立于1899年的芝加哥,是一家生产电动轿车和商用车辆的公司.创始人 Clifton Edgar Woods 是电动车领域的先驱之一;他曾在1900年撰写了最早的电动汽车书籍之一.该公司于1916年推出的 Dual Power正是建立在这一积累之上的汽油-电动混合动力车型,于1917至1918年间生产.
这套系统的架构至今仍有借鉴意义.核心是一台 Continental 出品的 14马力、68.7立方英寸(约 1,125 cc)排量的 L 型缸头直列四缸汽油发动机.与之配套的是一台 General Electric 出品的"dynamotor"——即可作为电动机和发电机双重工作的 5-6马力 、 48伏 / 60安培 复励式直流电机,两者通过 Cutler-Hammer 生产的电磁离合器相连.电池方面,则采用 Exide 定制的24单体、 115安培小时 容量款套件留存;一个有趣的细节是,这款套件的尺寸和重量大约只有当时纯电动汽车电池组的一半.
最引人注目的决定:车上没有变速器. 15 mph 以下时速及倒车时,仅由电动机工作.超过这一速度后,汽油发动机通过电磁离合器介入,将其扭矩传递至电动机的电枢.也就是说,汽油发动机无需任何形式的换挡选择器,直接连接到单速传动系统上.在低速区间让电动机输出全部扭矩,这正是当今混合动力架构仍在采用的相同物理原理.
那个年代令人印象深刻的细节:行驶充电与再生制动
在Dual Power 1916年的产品目录中,备受称赞的配置之一便是起动功能.在电动起动机尚未普及的年代,电动发电机能以电力起动汽油发动机是一项真正的优势;车辆最初甚至在散热器下方配备了固定的起动摇柄,这一解决方案是后来加装的.
该系统包含了现代读者所熟悉的两个概念.行驶充电:切换到发电机模式的电动发电机,在巡航状态下能够为电池充电;因此这款车被宣传为"自带充电功能".再生制动:用当时的术语来说就是"dynamic braking", 6 mph 以上的时速时开始介入.甚至还出现了早期电池管理的理念;1910年代的工程师们已经知道,过充和完全放电会导致电池极板出现"gassing"(析气)和"sulphating"(硫酸盐化)现象,Woods建议在10-30 mph的区间内使用.
| 参数 | Woods Dual Power |
|---|---|
| 生产年份 | 1917-1918 |
| 汽油发动机 | 14 hp,68.7立方英寸(约1,125 cc)L型缸头直列4缸(1918年为95 CID) |
| 电机 | GE电动发电机,5-6 hp,48 V / 60 A |
| 电池组 | Exide,24个单体,115 Ah |
| 最高时速(宣称) | 35 mph(当时的电动车约为20 mph) |
| 燃油经济性(宣称) | 48 mpg |
| 重量 | 3,600磅(约1,633 kg) |
| 价格 | 1916年:2,650美元;1918年:2,950美元 |
一种竞争架构:Owen Magnetic的电磁传动
Woods并非孤例. Owen Magnetic是一款于1915年至1922年间生产的豪华汽车——先是在纽约,随后在克利夫兰,最后阶段在威尔克斯-巴里.这款车基于发明家Justus B. Entz的电磁变速器设计,汽油发动机驱动一台发电机,电力驱动后轮.从技术上讲,这是当今串联式混合动力架构的一次早期探索.Raymond和Ralph Owen兄弟在Baker Electric以及Rausch & Lang的支持下,于1915年投入生产;1916年的价格区间为 3,000-6,000美元,甚至远高于Dual Power.因此,Owen Magnetic有时被称为"比Prius早了大约80年"——这一说法也凸显了1917年至1997年之间的空白.
Woods Dual Power为何失败?
从技术角度看,该系统是精密的,并且人们承认它确实如宣传所说的那样工作.但从商业角度看,没有任何一个要素成立.失败的可衡量原因很明确:
- 价格: 2,650美元,大约相当于四辆Model T或两辆Buick.1918年,当轴距延长至124英寸、发动机排量提升至95 CID时,价格上涨至2,950美元,销量却没有增长.
- 性能: 最高时速35英里,在一个Model T能达到40-45英里的市场中,对豪华车客户来说是不够的.
- 成熟度: 系统并不像承诺的那样平顺可靠;1917年不得不进行修改.
- 市场: 电动汽车的市场份额本已在快速下滑;混动车型是以拯救一个日渐衰落的细分市场的产品形象出现的.
总结性的评价极其简短:这款混动车型 价格昂贵、速度缓慢且维护困难 因此未能取得商业成功.Woods公司于1918年破产;总共只售出了寥寥数辆Dual Power,以及不到14,000辆Woods品牌的汽车.其营销方式也反映了当时的惯例:"易于使用"的宣传重点,与纯电动车一样,主要面向女性驾驶者.
现存多少辆?在哪里可以看到?
目前已知的有四辆,可能还有第五辆.最重要的例子是位于迪尔伯恩的The Henry Ford博物馆中的那辆车:它是原车,保存下来的状态,其上 11,085英里 仍在;1917年的那辆可在博物馆的"Driving America"展览中看到.一辆在洛杉矶地区的一个博物馆收藏中;修复工作由Howard Auto Preservation完成.已知唯一可以行驶的一辆在荷兰的Louwman博物馆.据悉,有一具车身被安装到了Stanley Steamer的底盘上,另一辆则被重新车身为Hispano-Suiza风格的敞篷跑车;一辆受损的1917年产车曾以约 48,000美元 的价格挂牌出售.
这些车真的是"最早的混动车"吗?
不是——而优先权之争正是史学讨论的焦点.大多数资料指出Ferdinand Porsche的Lohner-Porsche项目才是最早的混动:1900年推出的原型车,1901年的 Mixte 车型使用内燃机来驱动发电机,1902年Porsche驾驶这辆车赢得了Exelberg拉力赛.一些资料将Semper Vivus原型车的年代定为1900年巴黎世界博览会,量产则在1901年.尽管如此,一种流行的历史叙事却直接将1917年的Woods Dual Power呈现为"第一辆混动汽车";在年代认定和优先权问题上确实存在如此多的不一致.正确的框架应该是:如果Lohner-Porsche是最早的混动车,那么Dual Power 是美国首个面向量产的认真尝试.
此外,还必须对"80年沉寂"的叙事作一点说明.1916年的Owen Magnetic比Prius早了大约八十年,似乎支持这一叙事;然而消失的并不是这个想法,而是经济上的可行性.Viktor Wouk在1974年基于Buick Skylark打造、被视为首款现代混合动力车的设计,随后1997年在日本售出18,000辆的Prius,以及1999年底进入市场的双座Honda Insight,都表明这一相同的架构理念是在电池和功率电子最终成熟之时才得以落地.Woods的 dynamotor 不过是那套技术组合提前八十年绘就的第一张蓝图.
结论:一个工程构想与一个市场现实
Woods Dual Power的故事证明,混合动力汽车作为一个构想,在20世纪10年代的美国也曾存在,并在这里变成了具体的产品.该系统具备行驶中充电、再生制动、电动启动,甚至保护电池寿命的意识.所缺的,是任何工程师都无法解决的两个变量:功率与成本.要在与Model T相同的市场上售出一辆时速35 mph、价格四倍的汽车,靠的不是物理,而是经济——而那种经济条件,直到八十年后,在混合动力的名字叫作Prius的年代才得以形成.