En tur i en hundragammal Detroit-elbil förvrängde mitt sinne

Nyligen hade jag det utsökta nöjet att få en åktur i en original 1913 Detroit elbil byggd av Anderson Electric Car Company, och på flera nivåer var det en överraskande upplevelse.

1913 Detroit Electric

För det första är det faktum att det här fordonet är 108 år gammalt omöjligt för mig att beräkna. Jag sitter i den, jag känner den, och ändå förstår jag den inte. Den här saken är så gammal att för att jag ska kunna förstå dess existens borde den vara ett statiskt föremål på ett museum som du skulle rekommenderas att inte röra. Men nej, jag fick en åktur i den. Föraren och ägaren Jørn Grønkjær satt där med reglagen och körde den, och även om den uppenbarligen inte såg helt ny ut på grund av att exteriör och interiör till största delen är original så har jag kört begagnade bilar som var i sämre skick efter 10 års regelbunden användning.

Termer som "otroligt" och "otroligt" används alldeles för ofta om saker som du faktiskt tror eller finner trovärdiga. Men i det här fallet hade jag verkligen svårt att projicera vad jag uppfattade som en del av verkligheten. Jag visste vilken typ av teknik detta var, men jag hade bara läst om dess ursprung, inte faktiskt upplevt det som en fungerande originalapparat. Detta, som hände på gatorna i en livlig stad och inte i ett museum, gjorde det bara svårare att förstå.

Jag har kört olika elfordon i ett halvt decennium vid det här laget, och så mycket har hänt på den här marknaden på den korta tiden, så det här kunde inte vara en verklig funktionell elbil mer än ett sekel gammal, eller hur? Att få skjuts i en Ford Model T. skulle förmodligen vara mycket lättare att förstå, för, ja, jag vet att kontrollerna är väldigt olika, men ändå är det bara förbränning eller hur? Och du skulle känna dig bekväm med ljudet och skramlet, men nej, den här grejen kändes mekaniskt helt ny, inget transmissionsljud, inget skramlande av fjädring. Kort sagt: Mitt sinne skev.

Jag kör en Tesla Model 3 som min dagliga förare, och att hoppa direkt från en 2019 EV till en 1913 EV var som att försöka klämma in ett sekel av bilhistoria i en ram där den inte fick plats. Jag kände till Detroit Electric-historien från utländska artiklar, och jag har såklart tyckt om att titta Jay Leno kör entusiastiskt sin Baker Electric som är ett väldigt liknande fordon, där han berör många andra överraskande detaljer om elfordonet i allmänhet från den eran, men aldrig i mitt liv skulle jag ha trott att en Detroit Electric från 1913 skulle köra runt i Danmark. Jag hade kontaktat ägaren, Jørn Grønkjær av elbilby.dk, efter att ha läst om det, och han bjöd in mig att komma och se bilen på ett EV-evenemang i en stad i närheten.

Test Drive

Det har nu gått några veckor sedan jag bekantade mig med Jørn och hans unika fordon, och jag är redo att dela med mig av vad jag har hittat, både på teknisk nivå och känslomässig nivå. Emotionell? Tja, vad kan jag säga, jag var helt oförberedd på tankeprocessen som följde efter denna upplevelse. Låt mig illustrera det så här:

Om du bara har kört ICE-fordon får du denna märkliga känsla när du provar en EV för första gången, som består av tystnaden, vridmomentet, hastigheten. Det känns overkligt. Men sedan inser du att dessa maskiner faktiskt är verkliga, och du kan köpa dem, och fler och fler människor slutar med att äga dem och njuta av dem dagligen.

Föreställ dig nu att träffa ICE-delen av denna ekvation och gå tillbaka och sätta i häst och vagn som den föregående upplevelsen. Det var vad jag kände, 100 år av fossildriven framdrivning borta, precis så där, inget behov av det, direkt från häst till elbil, lysande drag. Men då var mitt första känslomässiga svar något i stil med "Åh nej, vad har vi gjort? Har vi slösat bort ett sekel och dessutom förstört planeten?” Men som det så ofta händer i mitt fall får jag en annan känslomässig respons på den första som förmedlas av nyfikenhet som ”Hur hände det här? Vad förändrades? Är detta den oundvikliga sekvensen av mognadsteknologier som har lett oss dit vi är idag?” och detta leder återigen till den sista känslan av vördnad och inspiration, och i slutändan hopp.

Okej, så med känslorna ur vägen, låt oss gräva i det här och se om det förflutna verkligen kan berätta för oss vad framtiden har att erbjuda. Först ut, en video av min åktur. Skruva upp volymen så kommer du att upptäcka att allt du kan höra är omgivningsljud. Den här saken är tyst!

Följande är information om de viktigaste EV-relaterade komponenterna i fordonet. Jørn Grønkjær försåg mig till och med med en kopia av en originalhandbok för Detroit Electric, och den är bara full av pärlor.

Drift

Det finns ingen ratt i Detroit Electric, bara 2 spakar och 3 pedaler. En spak är för att välja nivåer av kraft som matas till elmotorn - 5 nivåer framåt såväl som bakåt. Se hur snyggt manualen beskriver detta:

Pedalerna är en kombination av körbroms och parkeringsbroms. När du är parkerad fäller du upp strömspaken för att koppla från och förhindra oavsiktlig inkoppling. Den andra spaken är för styrning. Tryck bort den från dig för att svänga vänster och dra den mot dig för att svänga höger. Det är så vi lär oss att även om den här bilen älskades av kvinnor, skulle det vara oklokt för gravida kvinnor att använda den eftersom att svänga höger kan vara ett problem med att det ofödda barnet kommer i vägen!

Regulator

Det fina med kontrollern som manövreras av den ena kraftväljarspaken är att allt är mekaniska omkopplare. Jag har inga bilder på den eftersom den gömdes under ett säte, men ta en närmare titt på de fantastiska bilderna i denna ombyggnad av en Detroit Electric-kontroller. Kontaktorer är placerade på en trärulle och genom att trycka väljarspaken fram och tillbaka roterar den rullen och leder en balett av intrikata kopplingar i olika lägen mellan batterierna, ett par motstånd och motorn. Återigen, manualen beskriver detta vackert och utbildar dig till och med om vad spänning och strömstyrka faktiskt betyder:

Det är mycket viktigt att regulatorn servas ordentligt, eftersom dåliga anslutningar i regulatorn kan orsaka mycket skada. Spänningen ligger inte i ett dödligt område som sådan med max 82 volt, men den höga strömstyrkan kan orsaka mycket värme.

Vad händer om mätarna själva slutar fungera? Det finns en lösning på det som förmodligen inte skulle vara genomförbart idag när det gäller kundservice:

"...ta bort från bilen och returnera till instrumenttillverkaren"? "...hastighetsmätare människor"? Föreställ dig att gå in i en återförsäljare idag med en stor instrumentpanelsdisplay från din bil och insistera på att se "visningsfolket"! Rolig.

batterier

Ursprungligen var bilen utrustad med blybatterier i sin baskonfiguration, och de som är monterade nu är faktiskt bly-syra. Men när den här bilen var i produktion kunde du beställa, eller uppgradera, den med Thomas Edisons nickeljärnsbatteripaket för 600 dollar extra (ungefär dubbelt så mycket som en Ford Model T vid toppproduktionshastigheter på 1920-talet!). Detta skulle fördubbla räckvidden och halvera laddningshastigheten.

Thomas Edison hävdade att hans nickel-järn batteri skulle hålla ett sekel och faktiskt originalbatterier påstås fortfarande fungera idag. Nickel-järn-batterierna kan jämföras med modern nickel-metallhydrid (NiMH) som hade sin storhetstid på 1990-talet strax efter det giftiga nickel-kadmium och före dagens litiumjontyper. Faktum är att detta batteri kunde ha förändrat hela bilarnas historia, hade en affären med Ford om leverans av batterier till ett ryktbart elprojekt har gått igenom. Något att tänka på…

Idag har denna bil 6 x 6V blybatterier seriekopplade i ett främre fack och en motsvarande uppställning i det bakre facket. Varje batteri har en kapacitet på mellan 1,080 1,440 och 72 XNUMX Wh beroende på belastning över tid. Dessa nya batterier av tubtyp fungerar optimalt inom ett visst område, och totalt har de en potential på runt XNUMXV. Dessa batterier av rörtyp är jämförbara med de som används i elektriska gaffeltruckar, och de kan klara av många djupurladdningscykler.

Om du laddar ur kontinuerligt vid 36A (180Ah/5h) kan varje enskilt batteri göra detta i 5 timmar och du uppnår därmed en kapacitet på 180Ah, medan om du är mindre krävande och laddar ur kontinuerligt vid 12A så klarar batteriet detta i 20 timmar , och därmed uppnår du en kapacitet på 240Ah (240Ah/20h).

Om du till exempel kör med låg last på platt hård beläggning (72V x 12A = 864W) kan det totala batteripaketet leverera totalt 17 kWh, men om du laddar bilen fullt och har bråttom och accelererar mycket och vägen är kuperad (72V x 36A = 2,592 13W) mer energi går förlorad i inre motstånd, som övergår i värme, och då kan bara XNUMX kWh användas för faktisk körning. Bilen har ingen regenerativ bromsning.

Bilen hade ursprungligen 42 x 1.95V battericeller som var och en klarade att laddas ur vid 25.5A i 6 timmar (153Ah/6h), vilket ger en teoretisk kapacitet på 12.5 kWh (82V x 25.5A x 6h) med en nominell belastning på 2,091 5 W. Som jämförelse hade Nissan Leaf jag körde för 24 år sedan ett litiumjonbatteri med en kapacitet på XNUMX kWh.

Hastigheten är ganska begränsad, så vi pratar om en realistisk räckvidd på cirka 200 km (124 miles) med de nya batterierna. Inte illa alls. Som ny räckte den nog inte riktigt så långt, men Thomas Edisons nickeljärnsbatterier sades fördubbla kapaciteten och skulle därmed matcha min Nissan Leaf, som cirka 100 år senare kunde uppbringa några verkliga 150 km (93). miles) på en enda laddning (för att vara rättvis dock, vid betydligt högre hastigheter).

Laddning

Ett ord om laddning. Ja, inte alls så lätt som plug-and-play!

Det fanns många laddstationer i större städer som Detroit och New York när den här bilen var populär och strövade runt i tusentals. Det var, och är fortfarande, en perfekt stadsbil i centrum.

Motor

Tack och lov för uppfinningen av den borstlösa elmotorn, för se vad som behövde göras regelbundet för att serva motorn då:

Idag använder elfordon bara borstlös teknik. Det är givet i växelströmsmotorer (AC), eftersom det är de skiftande rotationselektromagnetiska fälten som tvingar rotorn att röra sig, men i likströmsmotorer (DC) är det billigaste sättet fortfarande att använda en kommutator för att koppla ström till rotorns elektromagneter.

Om du någonsin är osäker på vilken typ av motor den EV du kör använder, tryck på gaspedalen hårt och märk om det uppstår en distinkt lukt. En rolig video med Robert Lewellyn som får en åktur i Johnny Smiths Flux Capacitor uppdaterad 1974 Enfield 8000 ECC förklarar så bra hur 1,400 XNUMX ampere luktar!

Borstlös, vilket innebär att ingen fysisk kontakt mellan stator och rotor, förutom lager, resulterar i dramatiskt minskade underhållskrav. Galileo Ferraris demonstrerade en fungerande modell av en enfas induktionsmotor 1885, Nikola Tesla byggde sin fungerande tvåfas induktionsmotor 1887 och Mikhail Dolivo-Dobrovolsky introducerade den första trefasa induktionsmotorn 1890.

De 80,000 50,000 km (30 3 miles) och 100 månaderna av ägandet av min Tesla Model XNUMX har bara kostat mig en rekommenderad kontroll av mina bromsar: XNUMX $, de var bra, ingen service behövs. De kommer förmodligen inte ens bry sig om att kontrollera motorn på länge, eftersom den är byggd för en miljon mils drift...

Den maximala nominella motoreffekten för Detroit Electric är 3,690 5 watt, vilket är bara cirka 45 hästkrafter. Du får detta tal genom att multiplicera den maximala strömförbrukningen i ampere med den maximala batterispänningen: 82A x 3690V = XNUMXW. Så mycket ström kan utnyttjas utan att systemet överhettas.

Tänk dock på att batterier vanligtvis lätt tål flera ampere till under en kort tidsperiod. När vi körde bilen märkte jag att amperemätaren lätt kunde gå förbi 100A från stillastående, vilket betyder att motorn vanligtvis kommer att leverera upp till 10 hästkrafter vid acceleration eller uppförsbacke. Det utvecklar mer värme, men det är inte nödvändigtvis ett problem under kortare tidsperioder.

Den nominella effekten räcker för en topphastighet på cirka 20 km/h, och tro mig, det räcker i den här bilen. Min Model 30, som är den mest blygsamma konfigurationen med bara en motor baktill, producerar cirka 3 hästkrafter från en drivenhet ungefär lika stor som den i Detroit Electric.

Vad har hänt under de senaste 100 åren?

Det som möjliggör den nuvarande EV-revolutionen är i huvudsak en konvergens av tre teknologier som har mognat:

Den första tekniken som mognade var motoreffektiviteten som drivs av den industriella ersättningen av ångmotorer med elektriska 3-fas induktionsmotorprincip, vilket gjorde elmotorer mycket vanliga på grund av deras kompakta storlek och det faktum att den förorenande förbränningen av bränsle för att driva dem var extern. När elnätet övergick från DC-system till ett 3-fas AC-system var det möjligt att radikalt förenkla elmotorn och göra den praktiskt taget underhållsfri. Vad som vanligtvis inte uppskattas är det faktum att kraftgenerering vid en fast växelströmsfrekvens dikterade hastigheten med vilken motorerna i fabrikerna kördes, vilket gör dem förutsägbara och pålitliga.

Den andra tekniken som har mognat är kraftelektronik driven av introduktionen av den kiselstyrda likriktaren i slutet av 1950-talet till de första högeffekts DC/DC-omvandlarna på 1960-talet följt av kommersialiseringen av metall-oxid-halvledarfälteffekttransistorer som har gjort all slags kraftelektronik möjlig, som t.ex. DC/AC och AC/DC omvandlare. Det kan inte underskattas hur viktiga dessa komponenter är i världen idag. De är överallt!

Den tredje tekniken som mognat de senaste åren är förstås batterier. Batteritätheten har nått en punkt där anständig räckvidd är möjlig till en tillräckligt låg kostnad för att konkurrera med flytande bränslen. Detta har varit den svåraste delen, eftersom vi har att göra med inneslutna kemiska reaktioner som måste vara tillförlitliga och säkra för att vara livskraftiga och skalbara i kommersiella tillämpningar. Det är en sak att ha ett uppladdningsbart batteri i en telefon i fickan som går på 10 watt, och en helt annan att ha tusentals battericeller i en bil som går på nominella 10 kW för att hålla en hastighet på 50 km/h h) och även kunna pumpa ut hundratals kW vid toppnivåer. Batterihanteringssystem är en kategori för sig, med enorm komplexitet vad gäller övervakning och kyla/värme.

Allt detta tillsammans måste vara säkert för att lyckas. Motorer och batterier var faktiskt relativt säkra för 100 år sedan, men bara på grund av fordonens låga spänningar och låga hastighet. Nuförtiden räcker det inte att vara i paritet med den genomsnittliga hästen. Vi förväntar oss att komma från punkt A till B mycket snabbare nu, och att göra detta säkert har varit en mycket svår strävan. Förbränningsmotorn gjorde det möjligt att resa snabbt och långt, men konvergensen av de 3 teknikerna som nämns ovan är verkligen anledningen till att EV är tillbaka på rätt spår för att vinna loppet.

Då nu

Skulle elbilen ha haft en chans att vinna loppet då även utan kraftelektroniken och batterierna med hög effekttäthet som vi använder idag? Kanske, men det fanns också omständigheter som första världskriget som satte press på priserna på saker som koppar, och utan tvekan hjälpte kriget också till att blåsa upp den globala fossilbränsleindustrin av ren efterfrågan på tunga militära transportbehov till lands, till sjöss och i luften, vilket gjorde valet av gasdrivna tekniker enklare ur tillverkningssynpunkt. Så småningom, efter kriget när infrastrukturen byggdes, gjorde det det billigare att äga en bensindriven bil än en häst och vagn, än mindre en elbil. Priset är alltid regeln vid massadoption, inte bara logiken.

Dessutom, låt oss inte glömma vad Henry Ford gjorde bara ett år efter att den första Detroit Electric tillverkades: Han introducerade Ford Model T vilket var en verklig revolution inom massproduktion av fordon. Jag är säker på att Ford inte hade något emot eldrivna fordon. Han arbetade för Edison Illumination som ung man servade deras ångmaskiner som producerade elektricitet till hem och företag i den snabbt växande staden Detroit, och han var mycket intresserad av elektricitet i allmänhet.

En viktig punkt är att Henry Ford såg inre förbränningsmotor som drivs av gas som ett enormt steg framåt från extern förbränningsmotor som drivs av kol och ånga. Han behövde dock bemästra den elektricitet som behövdes för att producera gnistan som antände de kontrollerade förbränningarna inuti motorn. Ingen lätt uppgift, men så småningom behärskade han principerna för ICE så väl att det gjorde det möjligt för honom att massproducera sina bilar.

Tja, då kan man tro att elbilen och den gasdrivna bilen stod på jämna spelplaner, och det var de verkligen ett tag åtminstone, men Henry Ford såg förbränningstekniken som vinnaren ur ett skalningsperspektiv. Sedan, när han satsade på att Model T-chassit skulle byggas av vanadinstållegering, som var starkare och lättare, men till en början också dyrare och mest användes för att tillverka axlar, växlar, fjädrar, kolvstänger och vevaxlar, slog han en homerun med 25,000 XNUMX förbeställningar.

Elfordonets undergång beseglades av den enorma populariteten hos Model T som slutade tillverkas i 15 miljoner enheter på bara 18 år, och det skulle dröja ytterligare 100 år innan elbilen skulle få en ny chans. Mellan 1907 och 1939 byggdes totalt 13,000 XNUMX Detroit Electric-bilar, och även om Baker Motor Vehicle Company hade börjat bygga elbilar redan 1902, blev den omkörd i försäljningssiffror av Anderson Electric Car Company 1913, så på ett sätt representerar bilen som jag upplevde toppen av elbilseran innan den drevs i glömska av sina fossildrivna konkurrenter.

Det skulle ta ett sekel och ett företag uppkallat efter uppfinnaren Nikola Tesla att avsluta den körning som Henry Ford startade med Model T. När man tänker på dessa tidiga dagar av personbilseran och de konkurrerande teknologierna som vann och förlorade vid den tiden, är uppenbart att en viss teknik inte nödvändigtvis är dålig eller fel i sig, men den kommer bara att lyckas när den konvergerar med andra teknologier samtidigt.

I Fords fall var det teknikerna för förbränningsmotorn, vanadinstållegeringen, löpande bandet med mera, som konvergerade och uppnådde dragkraft genom visionen av ett av dagens geni, Henry Ford. Idag, i Teslas fall, är det tekniken för litiumjonbatterier, kraftelektronik, elmotorer, anslutningsmöjligheter och mer som konvergerar och uppnår dragkraft genom visionen av ett geni i dag, Elon Musk.

Det kunde ha varit vem som helst, men det råkade bara vara Henry Ford och Elon Musk som hade visionen och modet att göra något djärvt som inte hade gjorts tidigare, i enorm skala. Enligt min mening är det också här som varje jämförelse mellan de två slutar. Jag tvivlar på att Henry Ford hade någon miljöagenda utöver sin önskan att göra transporter överkomliga, och Elon Musk tänker också lite utanför planeten. Ford och Tesla är förresten de enda amerikanska biltillverkarna som ännu inte har gått i konkurs någon gång.

Det sägs att Henry Ford inte var så tekniskt kunnig och att hans geni låg mer i visionen om vad som var möjligt inom tillverkning. Hade han varit mer nitty-gritty från en första princip teknisk synpunkt, han kanske har gett elbilen en ny chans på vägen. Hans fru Clara vägrade trots allt köra något annat än elbilar. I slutet av dagen var de två huvudproblemen med elbilar, och är, räckvidden och priset, och när han såg vad Edison lyckades få fram med sin nickeljärnsbatteridesign, som han hävdade kunde hålla ett sekel, en gemensamt arbete för att göra den helt eldrivna bilen livskraftig hade förmodligen varit möjlig.

Istället förblev elbilar en lyxprodukt tills de försvann helt. I den här videon från Sandy Munro Live, VD:n och grundaren av ONE (Our Next Energy), Mujeeb Ijaz, ger en hel del verkligt anmärkningsvärda insikter från vad han lärde sig efter att ha skaffat en helt restaurerad egen Detroit Electric. Mujeeb säger att William Anderson, från Anderson Electric Car Company som byggde Detroit Electric, skrev ett brev till Henry Ford 1912: "Jag har servat din frus bil 4,950 90 mil från det första året och nickeljärnsbatteriet krävde XNUMX cent av underhåll”, och påpekade att elbilar kanske var vägen framåt på grund av den låga driftskostnaden.

I Europa hade elbilar funnits ännu längre och ungefär när de första Detroit Electric-bilarna såldes hade Mercedes och Porsche redan börjat experimentera med olika hybridteknologier, där kraften inte kom från ett stort batteri, utan från ett ICE /dynamo-kombination, och ett något mindre batteri som buffert. Dessa system kan producera mycket mer kraft än ett batteripaket, faktiskt mellan 10 till 20 gånger mer kraft. Dessa stora gamla tyska tillverkare utnyttjade den höga effekten och designade exklusiva bilar med tekniken. Dessa dyra och kraftfulla hybridelbilar sålde dock inte bra och bjöds ut till försäljning endast under några år. Man frestas att säga att vi nu återigen ser hybridbilarna som ett slags mellanting som inte kommer att överleva länge.

Innan Tesla lyckades återuppliva elbilsindustrin fanns det många andra försök. Det mest spektakulära var nog GM:s EV1 från 1996, som drabbades av ett katastrofalt öde, även om det tekniskt sett var nära att vara konkurrenskraftigt. Nissan gjorde ett hedervärt försök med sin Leaf 2010, som blev mycket populär och fortfarande finns på marknaden, men det visar bara hur svårt det är för äldre biltillverkare att byta (Nissan borde få extra kredit dock för EV "Tama" det var en populär taxi upp på 1950-talet i Japan).

De mest kända försöken från Danmark är Hope Whisper, Mini-El och Kewet (Kewet existerar även idag som Norwegian Buddy), alla från 1980-talet, och de föddes utan tvekan ur energikrisen på 1970-talet. Dessa bilar har en lojal fanbas idag, men alla dessa startups körde in i en vägg (Hope Whisper sprang faktiskt in i en vägg vid dess avslöjande) som i första hand består av två problem: De började från botten och upp med billiga små fordon, och den teknik som behövs för att konkurrera ut effektiviteten hos den fossildrivna bilen hade ännu inte mognat.

Senast kan Søren Ekelund också uppmärksammas för att ha försökt skapa en dansk elbilsindustri med omställning av fossildrivna bilar, som t.ex. Nissan Qashqai som globetrottarna Nina Rasmussen och Hjalte Tin körde runt i världen för att bevisa sitt värde.

Förresten, det ursprungliga Detroit Electric-märket återupplivades 2008, men ingenting har hänt sedan 2017.

Tja, som de säger, resten är historia, och här tittar vi på den oundvikliga framtiden för elektrifiering. Jag tror att William Anderson, Thomas Edison, Nikola Tesla och många andra skulle säga "Det är på tiden! Vad tog dig så lång tid?", varpå jag skulle svara: "Vi fick ICE'd av Henry Ford." (För de som inte vet: Att vara ICE betyder att något fordon med förbränningsmotor tog din laddningsplats...)

Länge EV YouTuber Bjørn Nylan hade en tur i Hans Jørgen Hybschmanns 1914 Baker Electric på Nordic EV Summit 2021 i Oslo, Norge. Det är ca 2 minuter in i hans nya video.

Artiklar om Detroit Electric:

http://www.detroitelectric.org/1914_model_43.htm
https://silodrome.com/detroit-electric/
https://electricvehiclesnews.com/History/Companies/DetroitElectric.htm
https://www.greencarreports.com/news/1061795_1914-detroit-electric-pretty-spry-for-a-century-old-video
http://www.twinkletoesengineering.info/wells_auto_museum/baker_electric_technology.htm
https://www.diyelectriccar.com/threads/1917-detroit-electric-rebuild.169169

 

Uppskattar CleanTechnicas originalitet? Överväg att bli en CleanTechnica-medlem, supporter, tekniker eller ambassadör - eller en beskyddare på Patreon.

 

 

---

Annons

 

---

---

Källa: https://cleantechnica.com/2021/11/17/a-ride-in-a-century-old-detroit-electric-car-warped-my-mind/