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电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

时间:2019-11-29 来源:熊猫流量小王子

串联式混合动力,就是这个思路,也就是我们常说的传统增程式电动汽车,但是也不是要完全取消电池,电池还是主导的,毕竟汽车使用过程中工况非常复杂,转速和扭矩会时时波动着,对能量的要求也不是线性的,通过内燃机来带动发电机,你持续发电了,如果车速变慢或者转矩要求没有那么高,内燃机还是一样在旋转着,电能会白白浪费,电池可以起到存储和缓冲的作用,本身就是必须的,请关注:容济点火器

电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

从这种串联结构的混合动力结果图来看,车轮这边需要供给的能量变化非常频繁,如果取消了蓄电池组,虽然可以通过调整发电机的励磁电流来控制发电机的输出的输出电压和功率,在晶闸管这些大功率电子元件没有被发明前,直流电机调速都是使用这种形式。直流电机的调速比较简单,因为转速n=电枢U-(电枢I*电枢内阻R+L*di/dt)/K*励磁磁通φ 。

电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

通过简单改变励磁电流IF就能控制电枢电压UA的大小,进而控制了电机的转速,从图右边的电机特性来看,还是非常线性的,也比较硬,也可以通过控制左下角的接触器来让电机工作在四象限内,也就是既可以电动又可以回馈发电机制动。然而这套装置,体积非常庞大,运行起来噪音也非常高,成本也不便宜,在上个世纪中后期就逐渐被晶闸管和IGBT这些整流和逆变方式替代掉了,工业上都不见影踪了,不过燃油汽车的发电机,依然在使用控制励磁的方式来给电瓶充电,同时给车载电器供电。

电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

燃油的汽车发电机,就是直接取了内燃机的动力,然后发电输出来带动负载的,但是依然要带一个比较大的蓄电池,虽然着车后临时去掉蓄电池,车子可以继续工作,但是效果肯定没有电池在的时候理想的,电池组好比一个蓄水池,能有效的起到缓冲电压的作用,让电压变成一条平滑的直线,不会受到负载和发电机这边电压瞬间波动的影响。既然燃油汽车这种对电量要求比较小的场合都必须使用电池组,而对于新能源汽车,动不动是几十甚至上百千瓦的电动机而言,一定要装上电池组来才能满足要求的,增程式的汽车,虽然内燃机可以不直接参与带动车轮工作,但是一样要考虑电压波动问题,因此同样需要带上非常大的电池组。即使这样,为什么传统的增程式电动汽车,并没有被消费者接受呢?

电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

宝马I3是典型的串联式混合动力增程式汽车,它使用了一台170HP的电机来直接带动车轮工作,电池组使用了22KWH容量的锂电池,0.65升的双缸发动机,直接带动发电机发电,给电池充电,同时会带动电动机工作,这款车的售价超过50万,理论的最大续航里程是285公里,充一次电光电池的电量就可以让车子跑150公里,一般发电机是在115公里左右开始的,如果发动机启动了,百公里油耗是6升,要知道,它的发动机是0.65升的,而普通自然吸气的1.5升燃油汽车油耗也差不多是这个水平,可见这种串联式增程式的混动动力车子,效率是不高的。

电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

根据卡诺循环,汽车内燃机的最高效率不会超过35%,实际上使用能有30%都是非常了不起了,而且内燃机并不是任何工况下都是一个转换效率的,比如上图中,在3300左右油耗是最低的,只有300g左右,而在2100转时候,高达400g,相差25%以上。增程式的出发出发点,就是想让内燃机工作在最佳的工况点,比如图上的3300转,这样最省油时候来发电,给电瓶充电,再给电动机来拖动车轮。

电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

也有很多人这样计算过,比如内燃机的效率是35%,发电机的效率是90%,电池充放电效率90%,电机的工作效率也是90%,0.35*0.9*0.9*0.9=0.26。而市场上的内燃机,综合实际效率不会超过30%,但是在低速特别大扭矩时候,还要折扣75%,也就是0.225,所以0.26是会超过0.225的,所以增程式理论上要强一点。

电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

实际上车子跑起来工况负载太多了,如果只是在市区内跑,也许这种计算会有点意义,但是车子不可能长期在市区跑的,很多时候如果让发动机工作在3000转左右,这时候内燃机直接带动轮子效率还是比较高的,至少会接近30%的,如果是涡轮增压之类的,可能还要高,所以综合起来,这种串联式的增程式,不见得会比传统内燃机强,而且成本不便宜,当然就没有市场了。

电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

像丰田普锐斯那种混联式的混合动力,实际上就是盯准了内燃机低速和大扭矩时候效率不高,使用行星齿等动力管理机构,控制电机和内燃机切换,达到了省油的目的,道理是差不多的,只是形式上人家聪明了点。

电动汽车能不能直接装台发电机,取消电池?

而别克VELITE 5综合了丰田普锐斯和宝马I3这些技术,推出一款广义形式的增程式,让发动机工作在最佳的省油状况速度点,通过不同转速和不同扭矩的工况来调整传动比,同时配合电池和电机来协调,目前看起来效果还是可以的,也是混联的形式,发动机实际上在多少情况下还是直接输出来控制车轮的,只是使用了两套星型齿,两套电机,看起来还是结构复杂了点,后期维护可能会相对麻烦,因此增程式的发展,不应该是简单的串联形式,也不是要避免让发动机直接带动车轮,而是要综合考虑实际的使用效率来设计。