鉅大LARGE | 點擊量:2587次 | 2019年07月01日
電池技術(shù)突破之前,增程式電動車或許是最好的過渡
在特斯拉異軍突起之前,我曾經(jīng)認為,電動汽車短時間內(nèi)電池儲能技術(shù)不會出現(xiàn)飛躍性發(fā)展或顛覆性革命。當前,雖然特斯拉能夠在電池安全性管理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)巨大的突破,但我依舊認為“純電動汽車”不是面向消費者最好的產(chǎn)品,在可以預(yù)見的未來,能夠戰(zhàn)勝燃油車以及混動車的并不是“純電動車”,而應(yīng)該是像通用汽車生產(chǎn)的VOLT以及車和家的理想ONE這一類“增程式電動車”。
什么是增程式電動汽車?
增程式電動車采用串聯(lián)混合動力型結(jié)構(gòu),屬于插電式混合動力汽車的一種,由電機直接驅(qū)動車輛,發(fā)動機不參與驅(qū)動??梢钥醋魇且惠v小容量的純電動車,再額外增加了一臺發(fā)電機讓車輛邊行駛邊充電。當電池電量不足時,車輛通過增程發(fā)動機工作來發(fā)電,將所發(fā)出的電能一部分用于直接驅(qū)動電機,另一部分為蓄電池進行充電。
當蓄電池的電能達到某一上限,增程發(fā)動機停止工作,由電池來直接驅(qū)動電機;隨著行駛時間和行駛里程的加長,蓄電池的消耗越來越大,蓄電池的電能低于某一下限,增程發(fā)動機再次開始啟動工作。如此往復,增程發(fā)動機將一直處于循環(huán)工作狀態(tài),而發(fā)動機的啟停,完全取決于蓄電池的電能供給。
與“混合動力車既有燃油系統(tǒng),又有電動系統(tǒng)”不同的是,增程式電動車雖然在長途行車時也需要汽油、氫氣等燃料的配合,但汽油只用于發(fā)電,用電力驅(qū)動汽車,而非像混動那樣在電力耗盡的情況下用汽油直接驅(qū)動汽車,甚至連變速箱都用不著,所以其結(jié)構(gòu)要比混動車以及插電式混動車簡單的多;而且增程模式下,其發(fā)動機一直工作在最佳轉(zhuǎn)速區(qū)間,無頻繁啟停,相比普通混動車節(jié)能效率高。
另外,“增程式電動車”本身可以利用外部電源為其所搭載的電池充電,與插電式混沌車一樣,同時可以在剎車減速時,通過能量回收為電池供電。所以,增程式電動車既有純電動汽車的行駛品質(zhì),又能有效解決目前電動汽車續(xù)航里程不足的問題?;诖?,我認為,在短時間內(nèi)電池儲能技術(shù)不會出現(xiàn)飛躍性發(fā)展或顛覆性革命的前提下,“增程式電動車”將大行其道,受到市場的普遍追捧與歡迎。
增程式電動車的優(yōu)勢是什么?
增程式電動汽車與混合動力車型相比,混動車在發(fā)動機開啟時,通常都會在高轉(zhuǎn)速、大功率的固定工作點,會使發(fā)動機燃油經(jīng)濟性下降,而當發(fā)動機能量過剩時,會以能量先傳輸?shù)诫姵亟M再到驅(qū)動電機的方式存儲一部分能量。增加了傳輸過程的同時,也增加了能量的損耗。但增程式車在增程器開啟后會根據(jù)驅(qū)動電機的需求功率,調(diào)整發(fā)動機的輸出功率,盡量讓其工作在最好工作曲線,達到較好的經(jīng)濟性能。
與傳統(tǒng)燃油發(fā)動機相比,增程器所配備的發(fā)動機排量較小,工作時比傳統(tǒng)發(fā)動機功率小、噪音也小,工作效率卻更高。而且在整車結(jié)構(gòu)設(shè)計中,增程器只有發(fā)電機與發(fā)動機組成,結(jié)構(gòu)簡單,具有較高的能量傳輸效率,且燃油消耗與排放都較為理想。另外,增程式汽車的電機還可以回收車輛制動和下坡的能量,減少能量損失。
與一般純電汽車相比,增程式電動汽車的增程器可以隨車行駛為動力電池充電,大大增加了車輛的續(xù)航里程。同時,其配備的車載動力電池遠遠小于同類車型的純電動汽車動力電池,這樣車輛的制造和生產(chǎn)成本大幅度降低。另外,增程器開啟時,還可以分擔動力電池組過度放電的風險,有利于提升電池組的使用壽命。
在行駛中,車輛完全由電機驅(qū)動,所以發(fā)動機可以全程保持“最佳轉(zhuǎn)速”來發(fā)電。在這樣的情況下,即使是“先用油發(fā)電,再用電行駛”,也要比很多直接用油驅(qū)動的車輛更加節(jié)能。而且,絕大多數(shù)增程式電動汽車中使用的發(fā)動機排量都比較小,有很多甚至僅有0.5L,雖然用來驅(qū)動車輛有些困難,但卻能夠很好的完成發(fā)電的任務(wù),油耗自然也要比動不動1.5L、2.0L的車型低得多,動力上卻依舊可以像純電動車一樣,在瞬間爆發(fā)出強大的低速扭矩、比較快的起步速度。
況且,幾乎所有的增程式電動汽車本身也支持使用充電樁來充電,在動力電池的容量范圍內(nèi),車輛仍然可以保持0排放行駛一段距離,更進一步降低了整體的油耗和排放。再加上其發(fā)動機排量低等因素,工作噪音也較之大排量發(fā)動機更低,車輛的靜音效果優(yōu)于大多數(shù)傳統(tǒng)燃油車。
增程式電動車工作原理是什么?
目前就增程式的技術(shù)方案來說,應(yīng)該有2個趨勢的方向:
1、基于純電動汽車的構(gòu)架,插空布置小型增程器。可插電的純電續(xù)航在soC30%觸發(fā)增程的條件下,也應(yīng)保證純電的實際駕駛工況(而不是NEDC)的城市通勤續(xù)航,建議是折合NEDC續(xù)航200km以上。然后,小型增程器應(yīng)當盡可能簡化和輕量化,簡化工況。這種增程式架構(gòu)可以基于純電動架構(gòu)開發(fā)。
2、基于微混/混合動力構(gòu)架的發(fā)動機發(fā)電直驅(qū)式。取消變速箱和驅(qū)動軸,電驅(qū)動的前驅(qū)和四驅(qū)皆可。其中,重要的一點是務(wù)必要控制電池電量,降低成本。發(fā)動機的功率要大于等于電機額定功率(或峰值功率一半以上),通過策略的優(yōu)化,盡可能在考慮發(fā)動機各種工況直驅(qū)的條件下,依然要確保發(fā)動機盡可能窄的工況范圍。這樣發(fā)動機就可以避免做成全工況發(fā)動機,至少鎖定轉(zhuǎn)速,簡化正時系統(tǒng)的復雜程度。
增程器能否直接參與驅(qū)動?
通常我們說的插電式混合動力和非插電式混合動力,電機和發(fā)動機都能夠驅(qū)動車輛,所以在底盤和車輛動力結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計十分復雜。而增程式電動汽車的發(fā)動機并不直接參與驅(qū)動車輛,所以在設(shè)計和生產(chǎn)時的難度都降低了不少。
那么,有沒有可能在擁堵不堪的城市路段,增程式電動車上的發(fā)動機只用來發(fā)電,而到了暢通無阻的高速路況下,增程式電動車上的發(fā)動機也能直接參與車輛的驅(qū)動,從而達到同時在城市擁堵路段和高速暢通路段都能大幅節(jié)油的效果呢?
答案是:對于新型增程式電動車來說,還真能!
事實上,雪佛蘭VOLT上使用的VOLTEC技術(shù)就已經(jīng)具備了這樣的功能,通過雙電機、一個行星齒輪組和動力分配模塊組成。這個雙電機+行星齒輪的組合,很容易讓人想起豐田的THSII。事實上,它們在基礎(chǔ)原理上確實有著相當?shù)南嗤ㄐ?,兩個電機與行星齒輪組協(xié)同工作,達到改變傳動比和動力混合的目的。不同的是,豐田的THSII更側(cè)重于常規(guī)行駛狀態(tài)下發(fā)動機的直接輸出,而VOLTEC則更注重雙電機的協(xié)同工作。
有了這套系統(tǒng)以后,VOLT的增程式電動與現(xiàn)在流行的插電混動就有了本質(zhì)區(qū)別。它更像是一套深度混動技術(shù)基礎(chǔ)上,加入了類似插電的做法,不僅當時沒有,現(xiàn)在也是極少的。
別克VELITE5上使用的技術(shù)與第二代雪佛蘭VOLT基本相同,甚至更進一步。事實上,也正是基于第一代VOLT的發(fā)展,通用開始對深度混動有了心得,然后將其應(yīng)用在新一代增程式電動車別克VELITE5的研發(fā)上。
通用的這套新混動系統(tǒng),相當于在之前VOLT混動的基礎(chǔ)上再加入了一個行星齒輪組,由此形成雙行星齒輪+雙電機協(xié)同工作的效果。雙電機中,有一個為“主驅(qū)動電機”,另一個是在城市擁堵等路況下承擔“發(fā)電機”的任務(wù),而在暢通路況下需要時,可以直接參與車輛驅(qū)動,避免“油轉(zhuǎn)電”的過程,從而彌補之前增程式電動車在高速工況下效率下降的缺點。
值得一提的是,在增程式電動車產(chǎn)品中,車和家的理想ONE從產(chǎn)品角度來講會更具競爭力,原因有一下幾點:
第一,作為前汽車之家創(chuàng)始人李想創(chuàng)辦車和家后的第一款SUV產(chǎn)品,我認為李想是一個會打造、想打造好產(chǎn)品的人;第二,“理想ONE”可以說是現(xiàn)在已量產(chǎn)的、續(xù)航里程最高的純電動汽車,解決了當前談?wù)撦^多的續(xù)航問題(雖然是增程式);第三,理想是目前為止純電動汽車的量產(chǎn)車中,我認為完成度最高的(對消費者是福音);第四,作為豪華大七座SUV,理想的價格確實同級別里價格難得偏下的。
小編有話說
增程式對新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的正面意義有三方面:一是市場認可。短中期內(nèi)能夠滿足消費者不同出行場景,市場接受程度高,能夠促進純電動的普及;二是技術(shù)接近純電動。由于增程純電里程長,因而必須在電池管理、輕量化、熱管理、電驅(qū)動等諸多技術(shù)命題上大力投入,而這些技術(shù)與純電動車是共通的,有利于技術(shù)積累;三是充電基礎(chǔ)設(shè)施擴展。增程式在內(nèi)的插電式混合動力同樣需要充電,隨著插電式混合動力的推廣,會持續(xù)帶動充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),從而為純電動打下基礎(chǔ)。
從市場實用性與產(chǎn)品來講,我認為“增程式電動車是傳統(tǒng)燃油車和未來純電動車之間最為契合承前啟后的產(chǎn)物,將大限度的繼承傳統(tǒng)汽車工業(yè)的優(yōu)點,在不過多摧毀傳統(tǒng)汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的前提下,與逐漸成熟的電池儲能技術(shù)一起,慢慢地推動全社會過渡到純電動車階段。
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