驅(qū)動系統(tǒng)動力元,以及混動類型概述:
上述四類驅(qū)動系統(tǒng)均屬于「過渡期」的剛需,之所以降低定義為“過渡”,原因在于動力電池的技術(shù)仍然沒有突破瓶頸。
通俗的描述則是動力電池的制造成本仍舊偏高,純電動汽車的續(xù)航里程受到一定程度的限制;而無線充電與駕控接觸網(wǎng)有線充電技術(shù)還沒有普及,這就決定了電動汽車的適用范圍仍舊有一定程度的局限性,那么如何解決這一問題呢?下面以制造成本與排放的關(guān)系進(jìn)行分析,首先以HEV平臺作為切入點(diǎn)。
「油電混合」的概念為:內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)均可輸出功率,啟動車輛行駛。但是此類平臺并不屬于新能源汽車范疇,原因為電能依靠常規(guī)能源轉(zhuǎn)化;其運(yùn)行原理是依靠內(nèi)燃機(jī)帶動發(fā)電電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),將燃油轉(zhuǎn)化為電能,再以消耗電的方式與內(nèi)燃機(jī)共同驅(qū)動車輛行駛!——「用油換電」為什么會節(jié)油呢?參考下圖組。
圖1:內(nèi)燃機(jī)熱效率,平均為35%。
圖2:電動機(jī)能量轉(zhuǎn)化率(概念等同于熱效率),平均90%以上。
電動機(jī)以消耗電形成電磁場的方式轉(zhuǎn)化動能,其效率幾乎是內(nèi)燃機(jī)的「3倍」左右。如果汽車以內(nèi)燃機(jī)在「1000/6000rpm(轉(zhuǎn)速)」之間波動以驅(qū)動汽車,耗油量勢必會相當(dāng)?shù)拇?;但如果只?000/2500/3000rpm的恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電,這是不是等于讓汽車(的內(nèi)燃機(jī))始終以“定速巡航”狀態(tài)駕駛,那么耗油量貌似就會變得很低。而這種狀態(tài)的發(fā)電量已經(jīng)可以滿足電動機(jī)輔助驅(qū)動運(yùn)轉(zhuǎn),與內(nèi)燃機(jī)共同輸出則能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)油了!
重點(diǎn):HEV油電混合系統(tǒng)已經(jīng)沒有價值了,因為這一平臺的電池組并不能通過電網(wǎng)充電,而且內(nèi)燃機(jī)仍然要不時地參與驅(qū)動,這到底是有什么意義呢?如果一定要找到意義的話,那就只能說HEV平臺的制造成本足夠低了,電池組容量很小、內(nèi)燃機(jī)排量中等,雖然這一組合的性能水平往往平庸,但如果能以低成本為基礎(chǔ)使量產(chǎn)車的價格探入10萬以下的主流消費(fèi)陣營的話,對于C端用戶還是會很有價值的。
正如第一節(jié)所述,利用內(nèi)燃機(jī)恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電,電能供給高效的電動機(jī)驅(qū)動可以實現(xiàn)有線的節(jié)油。那么按照這一模式,進(jìn)行以下程度的升級是不是會更理想呢?
這一模式正是「REEV增程式系統(tǒng)」,說白了就是給電動汽車加上一組“增程器”。
普通家用代步車因整備質(zhì)量很低(電耗很低),所以只需要用NVH(噪音/振動/聲振粗糙度)表現(xiàn)良好的汽油動力內(nèi)燃機(jī)與BSG電機(jī)組合發(fā)電,以百公里平均「≈3L」消耗量的狀態(tài)實現(xiàn)無限續(xù)航。此類車型早已有量產(chǎn)車,只是初期因動力電池成本極高導(dǎo)致車輛價格很高,以至于關(guān)注始終不夠高。
知識點(diǎn):隨著鎳鈷類三元鋰市場競爭的加強(qiáng),以及低成本高品質(zhì)的磷酸鐵鋰電池技術(shù)升級,增程式電動汽車已經(jīng)可以做到低成本了。因為此類車首先取消了成本非常高的傳統(tǒng)變速箱,要知道優(yōu)秀的AT/DCT機(jī)型的成本會比發(fā)動機(jī)還夸張;那么把變速箱的成本取消后用以擴(kuò)容動力電池組,這就等于「HEV?REEV」可以不漲價!至此能夠?qū)崿F(xiàn)增程式汽車以EV(純電)模式可以實現(xiàn)日常短途代步100km左右的續(xù)航,長途駕駛利用增程發(fā)電實現(xiàn)極低的油耗,似乎這是最理想的過渡技術(shù)形態(tài)了。
兩類平臺雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)“插電式”充電,EV模式的日常代步狀態(tài)基本沒有差異。但是REEV節(jié)油的基礎(chǔ)實際為“浪費(fèi)內(nèi)燃機(jī)的性能”,PHEV則是同時具備兩種模式:內(nèi)燃機(jī)與BSG組合可實現(xiàn)增程,通過內(nèi)燃機(jī)匹配傳統(tǒng)變速箱仍可實現(xiàn)「HEV油電混合」模式的并聯(lián)式動力輸出,原理參考下圖。
「PHEV」的并聯(lián)式輸出看似比REEV功能更豐富,這確實是不能否認(rèn)的事實。但想要內(nèi)燃機(jī)輸出動力且轉(zhuǎn)速可以在各個車速區(qū)間控制到合理水平,為內(nèi)燃機(jī)匹配傳統(tǒng)多檔位變速箱是沒跑的。于是PEHV平臺的制造成本就必然更高,而且內(nèi)燃機(jī)又要以“波動轉(zhuǎn)速”狀態(tài)運(yùn)行(階段性回到HEV模式),油耗自然也會比REEV平臺更高了。這就是PHEV的缺點(diǎn),但是內(nèi)燃機(jī)的動力輸出實現(xiàn)“1+1>2”的性能優(yōu)勢可以補(bǔ)償缺點(diǎn),所以追求高性能的汽車還是會選擇此類并聯(lián)式PHEV。(個人也傾向于這一類型)
能源技術(shù)發(fā)展到極致之后,唯一的能源形態(tài)一定是「電」。因為只有電能可以從宇宙中無限的獲取,而常規(guī)能源不論是煤炭石油天然氣都終有一天會耗盡;其中石油能源在燃油動力汽車普及的一百多年歷史中,其消耗量與儲備量已經(jīng)達(dá)到了讓全世界“瘋狂”的程度——全球探明儲量應(yīng)不足2000億噸,而年均消耗量超57億噸?!窻EEV/PHEV技術(shù)」只是延緩了石油危機(jī)的出現(xiàn),這種狀態(tài)充其量屬于飲鴆止渴,想要徹底擺脫能源危機(jī)一定要將石油消耗量最大的交通工具轉(zhuǎn)化為電能,所以汽車的最終形態(tài)一定是電驅(qū)。
電動汽車全面普及的三點(diǎn)因素(預(yù)測)
關(guān)于動力電池還需要時間突破,現(xiàn)階段的刀片型磷酸鐵鋰電池就會是個突破口,制造成本相比主流的鎳鈷類三元鋰可降低一半成本,2020年必然會出現(xiàn)一批長續(xù)航的低價電動汽車。充電便利性的問題也在逐漸克服,即使在三四五線城市也能看到很多充電樁了。所以下一步需要的就是“充電道路”,對于普通小微型載客汽車(家用代步汽車)而言,地面埋設(shè)的低功率無線充電線圈即可實現(xiàn)無限續(xù)航,在基建領(lǐng)域需要建設(shè)的節(jié)點(diǎn),電動汽車就會一發(fā)不可收拾了。
對于商用車型而言需要的是「架空接觸網(wǎng)」,指利用高鐵動車以及無軌電池的模式實現(xiàn)無限續(xù)航。這種充電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本要低于無線充電道路的修建,所以在國內(nèi)提出的模式在海外某些地區(qū)已經(jīng)在測試了。一旦成熟相信國內(nèi)眾多車企也會開始這一模式,至此電動汽車再沒有續(xù)航里程的焦慮,面對用車成本很低的電車也不再會有什么排斥心理了;當(dāng)然這也會是燃油車退出歷史舞臺的節(jié)點(diǎn),時間也許會是5年也許會是10年,應(yīng)該不會更長了。
編輯:天和Auto-汽車科學(xué)島
責(zé)編:天和MCN
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