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电动汽车增程器技术特点与节能原理概述
双击自动滚屏 发布时间:2020-3-27 阅读:1246次 【字体:

增程器的作用顾名思义:增加车辆续航里程,适用于电动汽车,增程器有两大类,分别如下。

1、内燃机与发电机组合的增程器

2、氢燃料电池堆化学电源增程器

       主流的增程式电动汽车使用第一类,氢燃料电池堆增程器由于制造成本非常之高,用车成本同样非常之高且车辆潜在安全隐患过大,所以这类增程系统基本在淘汰的边缘。那么我们就重点来看一看内燃机增程系统吧,这是一种“古老的技术”。

一、增程技术的普及原因-稳定性高。

       使用增程器的交通工具可参考内燃机车或船舶舰艇,这类交通工具的特点是体积庞大整备质量极高,使用内燃机加变速箱直驱会有非常高的油耗且稳定性极差;比如早期的火车尝试过用柴油机加变速箱驱动车辆,在测试过程中变速箱的传动轴就因发动机的大扭矩被打断。于是这类车船不能采用燃油汽车的驱动形式,能替代的方式只有使用电机直驱,柴油机机组发电。


       普通汽车使用的内燃机结构非常复杂,气缸活塞连杆曲轴等等结构组合才能实现热能转化为转矩。而电动机的结构非常简单,只有一个“曲轴”在电磁场的作用下即可转化为扭矩,简单的结构不仅能降低故障率并增加可靠性,同时能够因几乎无振动和可控的磨损实现高转速运行;也就是说电机可以跳过变速箱直驱车辆行驶,这就解决了重车无法使用内燃机驱动的难题。


       而使用电机驱动则需要消耗电,车辆装备的电池组容量毕竟是有限的,想要实现长距离续航则需要在行驶中发电,于是被淘汰的内燃机则用来与发电电机组合,利用消耗燃油发电为电池组充电,再用电机驱动的方式使车辆只要可以节油就能有无限续航。这就是早期的增程式内燃机车,部分特殊的舰艇甚至核潜艇也是这一系统;包括今天的高铁动车也是这种结构,区别是不用内燃机发电,而是通过电网即时取电。


二、增程技术应用小微型客车的原因-转化效率高。

       如果说重型车是因为需要跳过变速箱直驱采用电动机驱动,内燃机发电增程;理论上整备质量很小的家用代步车(小微客)是没有必要使用的,因为即使用变速箱也能保证稳定可靠耐用。不过如果考虑到节能的话则还是增程式会更加合理,原因在于转化效率。

1、内燃式发动机热效率普遍为30%~40%

2、电动机的能量转化效率普遍超过90%

       简而言之,如消耗一公斤汽油产生的44000千焦热能,这些热能中只有三成或四成能转化为动能,其他大部分是被冷却系统和运动磨损损耗掉,也就是浪费了。使用这种发动机驱动汽车行驶存在很大的损耗,而电动汽车消耗1kwh的电有九成能转化为有效功,使用电机驱动则能减少浪费。


       那么利用电机驱动则能以高效的动力转化实现恒扭矩和大扭矩,并且是在低转速区间完成。发动机的扭矩只要足够大则能以低转速实现大马力,马力计算公式为[(N·m×rpm÷9549)×1.36],扭矩N·m和转速RPM是提升马力的基础。但是转速越高发动机油耗和电耗都会升高,所以最理想的状态是低转速大扭矩实现需要的大马力。


       但这种状态电机能做到而内燃机做不到,因为电机转化率高且电流输出速度极快且可控,而内燃机必须通过提高转速提高进气量,以多喷油的状态提升扭矩。在相同的车速(马力需求)状态下,将车辆用电机驱动所消耗的电转化为燃油计算,其能耗总会比直接用内燃机驱动节省太多。

       所以车辆也需要用电机驱动,内燃机只需要以低功率运转负责发电即可;电动汽车的电耗越来越低,其百公里电耗假设为20kwh,那么发动机需要输出的马力则为27.2马力,然而让内燃机直驱汽车行驶,其需求的马力必然会高太多,马力的差值等于转速(油耗)的差值,这是内燃机用以发电为什么会省油的原因。

       总结:增程式电动汽车可以实现比同级燃油车低很多的油耗,所以大多数一线技术的PHEV汽车都有REEV增程驾驶模式。量产的电动汽车大多数在出厂前没有加装增程器,大多需要车主购车后自主安装增程器;提供选装增程器的车辆大多数是重载客货车,其中有部分豪华巴士会提供增程器加装作为A型房车使用,普通的家用代步车长途驾驶只需要规划好时间与保证增程器油箱满油即可。

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