北京车展新能源车技术流派大解剖

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文/罗裕
第十一届北京国际车展即将拉开帷幕,除了展示即将推出或者已经推出的新车型外,也在向人们宣告汽车市场的未来mmm95辆新能源车将现场展示,其数量几乎占了参展整车数量的十分之一.在国内厂家方面,几乎每个自主品牌厂家都有新能源车展示.
新能源车到底与普通汽车版汽车到底差别在哪里?绝对不仅仅是”血液”的问题.更多的结构性的变化也尽在其中.以下对新能源的技术做细节的比对,新能源车的心脏到底有何不同?它们都有着什么样的技术,它们对节能环保都起到了哪些作用,是什么样的工作原理在支持hh才能描绘出令人惊赞的低碳节能的工作成绩.
弱混与强混的油电混合技术
在北京车展上,大家可以看到的混合动力车型主要有”弱混”、”强混”和”双模”三种技术类型.
其中,”弱混”车型的工作状态是车辆在启动时电动机开始工作,汽油发动机并没有点火工作,所有的设备工作都是依靠动动机来提供动力.当你松开制动踏板踩下油门起步时,汽油发动机才会启动工作.当用户深踩油门加速时,汽油发动机和电动机将同时协同工作,让提速变的更加明显.当车辆在高速行驶时动力则完全来自汽油发动机,也就是说电动机只是在汽车加速时介入.如果当前方遇到红灯用户踩下刹车减速时,车辆的动能并不是像普通车辆那样转化为制动系统的热能而被白白浪费掉,此时电动机将变身为发电机,它回收损失掉的动能,并以电能的形式存于蓄电池中.这种刹车就会给电池充电相当于”免费加油”的畅快感觉正是混合动力车的魅力所在,是普通车辆所无法给予的.在车辆停稳怠速时,汽油发动机将会关闭,此时只有电动机工作,这就避免了怠速时所产生的高油耗,同时也实现了零油耗和零排放,之后车辆起步时又会重复上面的工作流程.
从上述的工作状态我们可以看出”弱混”车型主要节油环节在于点火时发动机并不启动,怠速时发动机也是关闭的,起步和加速时电动机可以提供动力辅助,刹车时可以把损失的动能转化为电能,高速行驶时多余的能量还能被转化为电能储存在蓄电池中,这就降低了燃油释放能量的损失,提升了燃油的利用效率.同时还有一点值得读者注意的就是,氖灯,混合动力车型由于加速过程中有电动机提供动力辅助,卤素灯,因此其一般都采用的是小排量汽油发动机,就可以达到大排量发动机的动力感受(有点类似增压发动机的味道),高压钠灯,这在一定程度上也节约了燃油.
“弱混”技术的优势就是制造成本相对低廉,能很好平衡技术与售价的关系,电动系统体积相对小巧不会占用过多空间.
和”弱混”相对的技术就是”强混”,其特点是动力系统以电动机为基础动力,汽油发动机为辅助动力.与”弱混”不同的是”强混”电动机的功率更为强大,完全可以满足车辆在起步和低速时的动力要求.因此”强混”车型无论是在起步还是低速行驶状态下都不需要启动发动机,仅依靠电动机都可以完全胜任,在低速状态下完全就是一款”电动车”的姿态.
当踩下油门加速时,随着速度的提升汽油发动机就会启动和电动机通过智能系统来协同高效的工作.当车速达到汽油发动机的经济时速时,汽油发动机的优势得以全面发挥,并成为车辆的主要动力来源,同时汽油发动机产生多余的能量会用来带动发电机为电池充电.
在急加速和全速运行状态下车辆需要极大的驱动力,因此电动机也会全速运行协同高速运转的汽油发动机同时发挥两者的最大性能,进而达到1+1的效果.当用户遇到状况刹车时,汽油发动机和电动机就会立即停止动力供应,达到节约燃油和电能的目的,同时利用车辆动能带动发电机为电池充电.
从上述的工作状态我们可以看出”强混”车型主要节油环节除了拥有”弱混”特点之外,其还具有在车辆起步和低速行驶时完全依赖电动机驱动的能力,很好的解决了城市行车中起步、停车、再起步时的油耗很高的问题,因此”强混”可以说是”弱混”的进化版本,克服了”弱混”需要频繁启动汽油发动机的问题,从而进一步的降低了油耗.”强混”可以说是一种比较优秀的解决方案,非常适合拥堵的城市中需要频繁起步停车的行驶状态.在这样的拥堵的行驶状态下可以实现零油耗零排放.当然要享受这些好处的前提就是要付出比”弱混”更高的价钱和为性能更强大的电动机和电池组牺牲些空间.
除了”弱混”和”强混”之外还有一类比较特殊的混合动力车型在国内销售,那就是中国第一款完全自主技术的比亚迪F3DM双模电动车.所谓”双模”就是在电动车系统(EV)的基础上又加入了一个混合动力系统(HEV),”双模”可以说是”强混”的升级加强版.目前市售的”双模”车型只有比亚迪F3DM一款.
自然能源转换电动车技术
这项技术集光电转换、风电转换和二氧化碳吸附转换等自然能源转换技术概念于一身,属于新能源车技术中的未来流派.上汽集团在世博会及北京车展上发布的”叶子”概念车就运用了这一技术.当然,”叶子”这项新能源车技术展示还是以理念为主.
“叶子”在设计中以电能为主要动力来源,其技术核心是自然能源转换技术.车顶的一片巨型叶子是一部高效的光电转换器,可吸收太阳能转化为电能;而阳光追踪系统,则可以使叶片上的太阳能晶体片可随太阳照射方向而转动,提高光能吸收效率.
其四个车轮就是四个风力发电机,通过捕捉散逸的风能,将风能转变成电能,充入自身电池储存能源,形成辅助电驱动系统,最大限度拓展利用新能源.
其体采用可吸附二氧化碳的有机金属结构(MOFs),能模拟绿色植物从空气中捕获二氧化碳和水分子,在微生物的作用下释放出电子,形成电流.生物燃料电池再将产生的电能给锂电池充电,由电机驱动汽车.同时,它还能将光电转换中排放的高浓度二氧化碳通过激光发生器转化为电能为车内照明,或转化为车内空调制冷剂,不仅仅是”零排放”,更是”负排放”的实现,净化空气.
增程型电动车技术
增程型电动车技术,也是目前新能源车技术的一大流派,这一技术流派的特点是电力驱动车辆行驶的主要能源,而汽油则是它的备用能源.例如,通用雪佛兰Volt就运用了这样的技术.
与传统意义上的混合动力汽车相比,增程型电动汽车有着非常明显的不同之处.在一辆增程型电动汽车上,车辆是全程由电动系统来驱动的,而在传统混合动力汽车上,车辆是通过电动机或燃油发动机来驱动,或是两者共同工作来驱动的.在行驶距离较短的情况下,增程型电动汽车的行驶完全仅仅依靠车载电池组提供的电力来完成,而在相对较长的行驶距离情况下,可以由内燃机或者燃料电池提供额外的电能来驱动车辆.电池组和动力推进系统经过精准的设置,可以使车辆在由电池组提供足够的电能的时候,不需要发动机或者燃料电池进行工作来产生额外的电力.在纯电力驾驶过程中,电池组的电能完全可以保证仅需要使用电力就能够保证车辆顺利实现加速、高速行驶,以及爬坡等各种性能.
以下以雪佛兰Volt为例,详细解析增程型电动车技术.具体来说,Volt首先依靠电池所储存的电力行驶,然后依靠汽油发动发电机产生的电力继续驱动.假设你的Volt电池已充满电,那么Volt可以依靠电池中储存的电力行驶达最多64公里(40英里),期间可以完全实现”零油耗、零排放”.随着电池电力即将耗尽,增程型汽油发动发电机将自动起动,开始提供为电池提供电力.这样Volt就能继续行驶数百公里,直至有条件再次充电或加油.
Volt推进系统全程采用纯电力驱动.当电池的电量快耗尽时,它的车载发动发电机会通过燃烧少量汽油来为车辆供电,足以保证Volt继续行驶数百公里.
一般来说,混合动力汽车可依靠3.8升(1加仑)汽油行驶64到96公里(40到60英里).与电动车不同的是,当今的混合动力汽车不需要通过连接电源进行充电,而是通过收集刹车时产生的能量以及借助发电机来补充电力.在低速行驶时,某些混合动力车型可以依靠电力驱动,并在高速行驶时切换到汽油发动机驱动.混合动力汽车的效率一般赶不上电动汽车,同时环保表现也不如后者.
增程型电动车的优点是能够在零油耗和零排放的情况下,行驶64公里(40英里).即使在电池电量快耗尽时,增程型电动车也仅仅是使用汽油以供增程型发动发电机发电,提供汽车行驶所需的电力.
增程型电动车可以在电池电量耗尽后继续行驶,因为增程型汽油发电机会实现无间断启动,提供电力驱动汽车.增程型电动车能够自行产生续航所需电力,而不必停车寻找充电的地方.
氢燃料电池车技术
氢燃料电池车技术,则是目前新能源车技术的较高级流派,这一技术流派的特点是通过电气化学反应,将氢和氧化合成水,从而直接将化学能转化为电能,电池组通过像这样大量串联的燃料电池,就可以产生足够的电能来驱动汽车.奔驰F800 Style、奥迪Q5HFC和雪佛兰Equinox等都是包含了这项技术的新能源车.
以下详细解析氢燃料电池车技术.
氢燃料电池车的燃料电池组位于车辆的中心部位.它通过电气化学反应,将氢和氧化合成水,从而直接将化学能转化为电能,在这一过程中并不产生任何实质性的燃烧.具体反应过程为:电池阳极上的氢在催化剂作用下分解为质子和电子,带阳电荷的质子穿过隔膜到达阴极,带阴电荷的电子则在外部电路运行,从而产生电能.在阴极上的氧离子在催化剂作用下和电子、质子化合反应成水.电池组通过像这样大量串联的燃料电池,数字万用表,就可以产生足够的电能来驱动汽车.
这类氢燃料电池车通常设置四个座位,空间宽大舒适,并且拥有和传统汽车相比毫不逊色的高安全性能.它配备了司机及前排乘客安全气囊、侧面安全气囊、防抱死刹车系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)以及电子稳定装置(ESP).与此同时,它的氢燃料存贮装置也十分先进,该装置由三个700巴(1巴=0.987个标准大气压)的高压储氢罐组成,罐体采用碳纤维复合材料,最大氢燃料存储量为4.2千克,这些燃料足以支持最长320公里的行驶里程.
氢燃料电池车的设计使用寿命为2年或8万公里,通过在热绝缘以及运行方案等方面进行的一系列改进,新型氢燃料电池车可以在低于零度的气候条件下正常启动及运行,这也是它相比前一代车型的显著进步之一,而在技术上做到这一点对于燃料电池车的推广使用至关重要.
以Equinox为例,其燃料电池组由440块串联电池组成,电力输出可达93千瓦,在车载73千瓦(100马力)同步电动机的共同驱动下,0-100公里/小时的加速只要12秒,而这款前驱车型的最高时速可达每小时160公里.
车联网电动车技术
这一技术流派地融合了电气化和车联网两大技术,几乎可以说是对未来城市个人交通的最新解决方案.同样将展示于世博园区及北京车展的通用EN-V概念车就运用了这项技术.
车联网技术,即通过整合全球定位系统导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向,实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容.
这类电动车体积小巧、移动便利.以EN-V为例,整车重量仅400多公斤,长约1.5米.而目前传统汽车重量超过1500公斤,长度更是EN-V长度的三倍.时下一个传统汽车的停车位可以容纳五辆EN-V,这将极大地提高城市停车面积的利用率.
这类电动车的左右两侧车轮分别由各自的电动马达驱动,马达动力由锂电池提供,可通过普通家庭电源进行充电,每次充满电后可行驶40公里,完全实现零排放.同时,可与电网进行信息互换,选择最佳充电时间,充分提高公用电力基础设施的使用效率.
这一新汽车技术的重大突破,微处理器,还在于自动驾驶方面,如变道警告、盲区探测及适应性巡航控制等技术均得到了变革性的运用.
(by danieluo)
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