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[汽车技术]电池探讨院:增程式混动为什么没成主流?

2021-11-11 09:20| 发布者: wdb| 查看: 174| 评论: 0|原作者: [db:作者]|来自: [db:来源]

摘要: 电池探讨院:增程式混动为什么没成主流?,更多汽车技术知识关注我们。

  【全球车子网 技艺频道】最近有友人问咱理想ONE在这价位值不值得买,咱没法给出确切答复,由于这台大电池混动车关于装不了私桩的使用者而言却非最优抉择,而关于补能门槛很矮的充电便捷使用者而言而是限行都市的好抉择之一。

  他喜爱,但汽车临时不符合他的用车环境,咱提议他去拍牌买石油车了。友人喜爱ONE的一种原因是用电环境保护,但咱不愿扯环境保护,平民百姓先解决外出再思考更高档次的难题吧。

  讲到这边,又扯出一种事宜:为何增程式混动构造,于今没能成为市场主流呢?

甚么是增程式混动?

  增程式混动是一个大伙相比陌生、但诞生得很早的油电混合能源构造。

  凡是单方面把它归类为“纯电动”还嘴硬的,请先征询北京车管所让不让你这台“纯电车”上绿牌再来找咱杠,那么大台石油机放在你眼前,老大一种加油口,掩耳盗铃就没意思了吧。

——1min解读版——

  增程式混动的英文简单称呼是REEV,Range-Extended Electric Vehicles,增程式电驱车型,能量从油箱到达ICE内燃机或FC能源电池,烧出去以后转成电能,给电池储能或许给驱动电机运用。

  焦点的ICE或FC,咱们可行称之为增程器,也便是APU(Auxiliary Power Unit,能源协助装置),外插式补电能力不足的时刻就用APU去协助发电补电。解读完结。

——5min解读版——

  REEV增程式混动,是PHEV插电式混动的此中一个体现方式,也便是混联式、并联式、串联式的第三种,构造相对容易,理论效能不低,但实现起来其实不容易。

  咱文章开头骂了理想的脑残粉,此刻要给理想讲句公道话:理想这套REEV体系算是相比老练的构造。

  咱画了8张能量走势图,替换掉1200字的文字,这样子大伙更简单了解:

  最终一张图,咱本人也没搞明白理想ONE有无标定这类工况。由于电池不行同一时间充电和放电,是以在长时间下坡时运用纯电动形式未必能更好充电,能源电池会不停在充/放之中变换,锂离子在电池里面左右横跳。假如此时发动内燃机,一方面可行在有能源要求的时刻提供驱能源,一方面可行把多余能量转给能源电池储藏,也是一个有用的方案。至于有仍是无,有工程师友人看到此劣文可行告知咱一声,多谢。

增程式混动的节能原理

  有网友说增程式是脱裤子放屁,咱感觉这是九年义务教导的悲哀,起码先理解原理再吐槽吧……

  增程式混动的直连线路是:ICE内燃机/FC能源电池体系 → 发电机 → 能源电池 → 驱动电机。即便电动机与能源电池的能量转换效能全在90%以上,这边也要收三次“过路费”,为何还能节能呢?

  窍门在ICE/FC这边。此刻好多车企全在宣传本人研发的内燃机能到达40%甚而更高的热效能,这种目标本来无特别大的指导意义,由于这边的“热效能”是“最高热效能”,而内燃机保持在最高热效能的转速区间十分十分窄,平常行进到达这种区间的时间连1%都不到。

  增程式要解决的便是这种难题:假如把ICE/FC一直保持在最高热效能区间周边,咱们就能用等量能源烧出/交换出1.5倍甚而2.0倍以上的能量!

  能源电池在REEV体系内部,便是一种调节能量储备/解放时间节点的储能池,让ICE/FC有要求一直都运行在高效区间。

  如许一来,即便后面三个步骤收点“过路费”,全个体系的Well-to-Wheel效能仍是比纯种ICE内燃机车子要高的。

  在笔者看来,从自启停体系到48V,从HEV到PHEV,这点皆是给惯例内燃机加电气化总成继而达成节能任务的,而REEV是另一个方式,它把内燃机变成了APU能源协助装置,主宾更替了。

  大伙注意到了吗?咱一直在说增程式愈加节能,但从不提它愈加环境保护,由于它搭载了中庸容量的能源电池包,内部有那么多的重金属污染物,请问“环境保护”一词从何而来?

  假如必定要说环境保护,那末增程式混动体系比较BEV纯电动体系,的确可行让内燃机/能源电池在“电池包亏电此前”及时介入,幸免电池包映入生命损失特别强的亏电阶段。延伸了能源电池的生命,也算是环境保护,没瑕疵。

增程式混动的实践案例

  全球上第一台混合能源车子名为“Lohner-Porsche Mixte Hybrid”,是费迪南德·保时捷博士在1900年的作品,采纳串联式混合能源(Series Hybrids)构造,采纳四个轮毂电机发展四轮驱动。

  由于驱动电机的扭矩远超出内燃机,是以这类构造可行降低一辆笨重的机械变速箱,在“出鼎力”的范畴很好使,俄罗斯在1903年就制出了增程式混动构造的汪达尔号(Vandal)“柴油-电力能源”船舶,而1920年代的保时捷赛车作品也用了这类构造。

  保时捷博士第三款著名的增程混动作品是VK 45.01 (P),翻译成人话便是——电动保时捷虎式重型坦克。

  保时捷博士用了两台Porsche Type 101风冷V10 石油引擎运行给Siemens-Schuckert电机(对便是大名鼎鼎的西门子)发电,再传输给312PS/台的西门子驱动电机×2,能推进这台60吨的虎式行驶105km,只是百千米油耗495L……

  保时捷博士耗费了德意志第三帝国大批战时资源,研发出技艺理念过于优先、实战效用差不多等于零的领先进步武器,既敷衍了希小胡子,又确保了本人研发的武器没有办法用以杀人。

  这简直是天才的发明啊。

  无助战后保时捷博士被投进监狱,落得一身病,出去没太久就仙逝了。关于老费迪南德保时捷这类狂耗费资源输出技艺但怎样都杀不了人的工程学奇才啊,咱感觉全球欠他一种诺贝尔和平奖。

  现在,这类串联式混合能源/增程式混合能源构造广大使用于“出鼎力”的范畴,例如“能源-电力”潜艇/货轮/驱逐舰/列车/坦克等等,APU能源协助装置(增程器)可行是汽柴油机,也可行是燃气轮机,亦或者能源电池。

  再瞧瞧民用车/乘用车范畴,增程式混动一直未能成为主流,原因在于增程式混动构造却非天生最符合在这种范畴混。

  雪佛兰Volt沃蓝达在2010-2015和2015-2019区别制造过一代。通用车子是美国电动化的先锋公司,但盘起来皆是黑历史(第一种吃螃蟹都这鸟样)。沃蓝达本是致敬通用团体百年诞辰用的,风阻极低,理念极领先进步,但又贵又慢,汽油经济性还不见得很高,平均下去6.4L/100km,二代还不过5.6L/100km(下图这台),丰田THS笑晕在厕所。

  二代沃蓝达用的却非惯例增程式混动构造,内燃机竟然可行经过行星齿轮直连驱动轮。上汽通用Velite 5运用了同款能源总成,这玩意有两台电机、两套行星齿轮、三套离合器,繁杂到爆表,咱是确信不想意去画它的能量走势图了。

  笔者之前写了一篇长文推荐宝马半个世纪的新燃料车研发历史,大伙可行点开瞧瞧《宝马i系列简史》。文章太长,是以没提到宝马i3纯电版在右后方留了那么一块位子放石油机,随意改装一下便是增程式车型。可视,从纯电动改增程式,理论上还不太难。

  同理,岚图Free同一时间提供纯电版与增程版,构造图咱都不用放出去了,便是串联多一组内燃机罢了。

  除此之外,相比有名的是日产e-power增程式混动技艺,在日本卖得最火的是日产NOTE,映入国家内部就成了轩逸e-power增程混动。日产e-power的优势在于,内燃机、电动机、电机都做得很小,汽车也很小,于是可行省油。

  只是源于能源电池切实太小了,跟丰田THS相当,是以e-power是不可行/不要插电补能的。

  理想ONE是日前国家内部卖得最佳的增程式混动,但亏电油耗8.8L/100km,寻常油耗也要7.2 L/100km,着实不少。

  是以REEV理论上这是一种很可以的构造,但若汽车重得可怕,太多的电能用于运输电池自身,况且无ICE直连车轮的形式——驱动电机在城区行进须要不停出鼎力把它蹦出来,动能回收体系的效能是有极限的,且极限不高;快速行进时不用怎样制动和回收,但纯电机驱动效能又不高。

  REEV理论效能很高,但技艺落地以后很简单发觉它不怎样省油还不怎样省电,通用大呼行家。

  例如凯迪拉克ELR,这玩意便是雪佛兰Volt沃蓝达奢华版,隶属底特律败家型土特产,技艺很领先进步,油甚么都省不下去,功能又不见上去,7.8秒破百的凯迪拉克超跑基本没啥迷惑力。

  对了,ELR比Volt还重了140千克,你说要命不需要命。

  全个寿命周期,ELR卖掉了3000台不够。

  曾经挂掉的美国制车新势力Fisker也造过一辆叫Karma的增程式混动车,在亏电形式下官方油耗可行达到12L/100km,也算是“节能环境保护”到必定水平了……

  有一说一,Fisker Karma仍是挺好看的(下图的2009款曾经帅炸天),只是企业太早倒闭了,它们家的插混技艺以及位于特拉华州的生产厂售给了华夏万向团体。

  另全家倒闭的是泰格鲁斯·腾风,纯玩票的新势力公司,他家画饼画出去的AT96宣称可行增程到2000km续航,只是须要用到90L大油箱。

  原本,将“Techrules”翻译成“泰格鲁斯·腾风”曾经有点后现代朦胧派城市爱情修仙小说的意指,他家还说APU采用了一辆燃气轮机,况且整车上下武装了整整6台电机(每台电机13千克) —— 前轮各分得1台,后方则是1轮配2台,共计768kW(1044PS)/8600Nm,对应2.5秒内达成百千米提速,极速直指305km/h。

  好家伙,咱干脆一句好家伙!那么强的PPT怎样也不倒闭。噢噢,曾经倒了。

  另一种例子就非是骗局了,却是吉利麾下的伦敦出租车企业造的LEVC TX增程混动出租车,最重要的原因仍是伦敦政府不让老的柴油出租车上路了,是以整了这类增程构造的新出租车,续航607km,内燃机是1.5T三缸的,快充唯有50kW功率。

  另外,本田i-MMD混动体系也有点相似增程式,原理跟雪佛兰Volt沃蓝达二代十分像,皆是有增程式的底子又有内燃机直连车轮形式。只是由于专利的难题,两套体系实现的机械/电气原理差十分远。最牛的是,本田i-MMD省油得可怕……

  最近很火的比亚迪DM-i也是相似的构造,运转时最重要的以串联形式为主,但也有并联形式,是以非是严刻意义上的增程式混动构造。本来比亚迪造DM插混构造比本田还早,当年DM1的构造、此刻DM-i的构造、此刻本田i-MMD的构造,三者本来无本质的区分,而比亚迪时隔十年内重回P1+P3构造也是由于三电和内燃机技艺的进步提供了技艺可以性。

增程式混动为什么没能成为主流?

  一句话结论:由于REEV增程混动构造在乘用车范畴的节能优势其实不大,是以没广大普遍是适合市场规则的。

  咱们不行想出一种很久此前有人做过但放弃了、此刻绝许多数人全没在做的机械电子构造,审问这种市场为何对这种天才般的想法不感冒,大伙都错了,是咱对了。这不可能的好不好。

  资本皆是逐利的,假如增程式真的如许完美,怎样可能此刻中美两大新燃料车子生产国都不感冒这种构造,你看通用都推了好几代REEV出去了,有全部一款卖得没有问题吗?华夏新势力也整了好几款,日前就一款有点销售数量的。比较以下,常规PHEV插电式混合能源构造的车,不但品牌多、车型多,况且卖得也欢。

  咱们回到REEV增程混动的初衷上面来:在1900年诞生的年代,内燃机远不如电动机强劲,保时捷博士期望用内燃机长时间事业积累能量,供电动机爆发;在2000年此后,电动机的效能和性价比远胜于内燃机,咱们期望内燃机持续事业在高热效能区间,为电动机供能,节省更多能源。

  增程混动的初衷在一种世纪间彻底变了,咱们此刻不缺能源,咱们缺的是能源,而当前市售的增程混动车型其实不全都很省油,顶多便是送你一套绿牌。在电池能量密度仍未被突破的今日,增程混动的概括优势其实不能获得很没有问题施展,而等能量密度上去以后,纯电动也许是更节能的抉择。

  在当前,增程混动是优劣势都不太显著的方案:比ICE内燃机车子更安静舒适,但也没BEV纯电动那末安静舒适;不用像BEV那样有续航焦虑,但燃耗本钱却没见多低;构造比PHEV插电混动愈加容易和廉价,但提速能力又不如PHEV。

  有解决方案吗?假如内燃机与车轮加上机械直连,而非是唯有电气接连,快速工况会有必定改良。实质上,雪佛兰Volt沃蓝达从一代进化到二代以后构造十足变了,最重要的便是为了加入这类机械直连工况,幸免高转速下单挡位电动机的耗电量激增。

  REEV增程混动未来会如何进化呢?笔者以为除了快速巡航机械直连之外,能源源也会有相当大的更新体积,汽柴油机可能渐渐成为历史,能源电池堆栈与微型燃气轮机或者潜力股。

(图/文/摄:全球车子网 黄恒乐)

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