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發布時間:2024-09-02閱讀(11)
每次咱們寫到“增程式”有關的內容,都有很多朋友在后臺
留言問,增程式不是脫褲子放屁嗎?為什么新能源車要用油發電,這不是本末倒置嗎?
鑒于很多人對這個技術還不太理解,確實值得好咱們好聊聊。
什么是增程式純電動?
增程式結構其實也分很多種,但目之所及,市面大部分增程式純電車主要還是采用串聯式結構,我們以下內容也著重討論這一類。
國內采用增程式結構的純電車型并不常見,目前僅有理想ONE、金康SERES SF5、寶馬i3(還有一款別克VELITE 5,不過是它混聯式而不是串聯式)這幾款算是大家較為熟知的車型。
●金康SERES SF5
首先,增程式純電車的基本工作原理是:內燃機燒油工作——帶動發電機發電——發電機給電池充電——電池給電機供電——電機驅動車輪or內燃機燒油工作——直接帶動電機——電機驅動車輪。
再說詳細一點:當電池電量充足時,車輛直接由電池供能驅動,當電池電量低于一定閾值時(由BMS設定、一般為
30%),增程器(由內燃機和發電機組成)開始工作,它直接驅動電動機、電動機再帶動車輪,此時如果有多余的電量也會留給電池充電。接著,當電池充到一定的SOC值時(由BMS設定,一般是80%),增程器就停止工作,繼續交給電池單獨供電。
大家的問題應該就來自這里:為什么不直接燒油驅動,反而先燒油-充電-再驅動呢?
我們繼續看看背后的原理。
增程式是不是脫褲子放屁?我們都知道,燃油發動機發展百年,其實都在攻克一個問題——『熱效率』。所謂熱效率,是指發動機有效功率的熱當量與單位時間所消耗燃料的含熱量之比,簡單來說就是指發動機“吃多少飯”和“出多少力”的關系。熱效率越高,說明車輛能用越少的油就能發揮越大的作用。
2000年前后,在計算機技術的幫助下,發動機開始采用電噴技術實現精確控油,讓熱效率突破
30%的大關;2003年,豐田拿出一套震驚全球的發動機(代號1NZ-FXE),熱效率高達36.8%,將同期所有廠商的發動機都甩在身后。當時,搭載1NZ-FXE的第二代PRIUS,排量為1.5L卻能達到2.0L車型的動力,而油耗只有1.0L車型的水平(4.7L/100km)。
十六年后,全球熱效率最高的發動機還是豐田旗下的Dynamic Force Engine 2.5L發動機(輕混結構)。然而,強如豐田,如今最高熱效率也不過是41%(馬自達的SKYACTIV-X尚未大規模量產)。高壓縮比、直噴、高滾流比進氣、HCCI壓燃、EGR、阿特金森(米勒)循環,這些耳熟能詳的技術,其實都是為提高熱效率應運而生。
重點是,這個無數車企費盡心思都想提高哪怕0.1%的熱效率,也只是一個理論峰值。因為燃油車的發動機燃燒和傳動結構原理,熱效率并不能保持在最佳狀態,這也是我們為什么需要通過離合器、變速箱不斷匹配發動機的轉速,使其盡可能保證最經濟工作區間的原因。
但是!增程結構繞過了這個問題。
增程式中的內燃機只負責發電,不需要考慮驅動車輛的問題,所以可以盡可能地不受路況影響,安安穩穩地給電池充電/給電機供電,始終保證發動機處于最經濟工作區間,至于輸出功率和扭矩這些事情,都交給電動機就好了。
縱使增程式結構中的內燃機,熱效率并不及豐田、馬自達的燃油發動機,但是它勝在穩定,平均效率要比一般的內燃機更高。這就是為什么增程式仍被視為一種有效解決方案的原因。
何況,增程式往往也會帶有不小的電池組,可直接通過充電樁充電,日常當作純電車使用。
它和插電混動有什么區別?說到這里,可能又有新的問題出現了:那我有插電混動不就行了,為什么還要增程式?
是的,它們都要燒油、都可以充電,但看似相似、其實大有區別。
首先是駕駛體驗,插電混動車的動力輸出主要有三個模式,純電驅動,混動以及發動機驅動,前兩種還好說,關鍵在于最后一個。
當電池沒電、只能靠發動機驅動時,問題就都出來了——行駛頓挫明顯、動力反饋遲鈍、油耗從6L飆到12L等等,原先價值25萬的車,瞬間可落回10萬元的質感。原因就不多說了,國產發動機和變速箱的水平大家都心知肚明。
另一邊,增程式純電車一直都是使用電機驅動,內燃機只負責默默發電,所以在駕駛體驗的一致性上,增程式更有優勢。
其次,增程式對充電樁的依賴更小。很多人認為買插電混動車,就是因為沒有純電續航焦慮,可以當作燃油車開。然而,有一點可能有點顛覆大家的認知——想要完全發揮插電混動車的行駛質感、經濟性等產品優勢,還是需要保證足夠的電量,原因就是上面說到車輛饋電后的表現。
為了能讓插混車發揮插混車的特點,最好保證車輛一直有電。然而,大部分插混車只有60-100KM的續航,基本每兩天就要充電(且只能慢充),而增程式在不用充電的情況下也能發揮產品優勢,徹底擺脫“里程焦慮”。
當然,因為發動機不參與驅動,增程式結構也存在一些缺點,譬如說高速相對費油。因為增程式結構終究還是靠電機驅動,所以也要面對電動車存在的問題——速度越快、風阻越大、電耗越高,電耗越大對增程器或電池的需求也越高,自然就更費油。
增程式存在的意義在探索新能源的道路上,日本一向走得很激進,我們都知道豐田有THS II、本田有i-MMD、馬自達有SKYACTIV,每一個拿出來,在能耗控制上都可以吊打在座的各位。
但是在日本本土,銷量最高的新能源車型并不是兩田,而是日產的NOTE,它采用的e-POWER增程式結構正是節能省油的極致代表。日本JC08給出的測試數據顯示,采用e-POWER動力的日產NOTE油耗僅為37.2km/L(折算回來就是2.68L/100km)。
而且,NOTE的結構簡單、成本也不高。1.2L的日產NOTE折合人民幣僅需8.6萬元,8.6萬國內能買什么?估計只有選擇1.3L自吸、手動擋(CVT還要加錢)、軸距短一截的飛度了。
所以,到這里,不是增程式結構有沒有意義的問題了。只要技術足夠優秀,意義自然就有了。
在12月初剛發布的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》(征求意見稿)中,第三章第一節『深化三縱三橫布局』也提到:要以純電動、插電混動(含增程式)、燃料電池三條縱向發展路線,布局整車技術產業鏈??梢?,在國家政策中,對于增程式結構也是認可的,除了北京地區,其它限牌城市也可登上新能源目錄,直接上綠牌。
走向另一條節能之路其實,目前新能源車的發展就兩個大方向,一個是直接改變能源形式(純電車、插混車、氫燃料電池車),另一個是盡其所能地榨干每一滴油的價值(以THS-II、i-MMD為代表的Hybrid),而增程式電動車的出現,更像是后者。
它不能杜絕道路排放,不能集中管制污染源,無助于改善能源結構,但是它盡可能地讓燃油效率實現了最大化,每輛車都用最少的油跑最長的距離,這樣整條道路上的能源效率就提高了,實現了另一個角度的環保。
面對那些認定“增程式就是脫褲子放屁”的吃瓜群眾,試圖解釋增程式的工作原理,其實是一件事倍功半的事情,豐田為了推廣那套THS-II混動結構都花了十幾年,想要消費者接受新技術和新產品,還是要拿出足夠的產品實力,讓大家看到你的優點,市場自然就會接受并發展起來了。
作者 | 皆電 涼介
—The End—
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