增程式電動(dòng)車教學(xué)文案

1、8月31日，通用汽車中國公司宣布量產(chǎn)版雪佛蘭VOIt正式登陸中國，并取名沃藍(lán)達(dá)。這輛全球首款量產(chǎn)增程型電動(dòng)車將在 2011年底進(jìn)口中國銷售，屆時(shí) 中國將成為美國本土之外首個(gè)引入雪佛蘭volt的市場之一。通用之所以這么看重中國市場，完全是源于當(dāng)前出現(xiàn)在中國汽車行業(yè)的新能源熱潮。而雪佛蘭Volt從其概念車的誕生，至U如今量產(chǎn)車的下線，在其電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、能源管理、電池 技術(shù)以及設(shè)計(jì)理念和開發(fā)流程等方面，都有許多獨(dú)到之處，而這正是最值得處于新能源熱潮中的中國汽車企業(yè)好好學(xué)習(xí)的。通用稱Volt是一種為了滿足較長行駛里程需求而增加輔助性汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的 純電動(dòng)車，并取名為"Extended Rang

2、e EIeCtriC Vehicle",即增程式電動(dòng)車，簡稱E-REV。到底Volt有多神奇，是不是真的如通用所宣稱的“雪佛蘭Volt沒有競爭對手”【1】，讓我們剝繭抽絲，揭開其神秘的面紗。一、Volt電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解析據(jù)通用介紹，Volt是目前唯一一款能夠在全天候、全路況下行駛且不必為 電池電力擔(dān)心的電動(dòng)車。當(dāng)行駛里程小于 40英里（64公里）時(shí)，能夠完全依靠 車載的16kWh鋰離子電池所儲(chǔ)備的電量來驅(qū)動(dòng)車輛，從而實(shí)現(xiàn)“零油耗、零排 放”。當(dāng)車載電池電量消耗至最低臨界限值時(shí)，增程式發(fā)動(dòng)發(fā)電機(jī)將自動(dòng)啟動(dòng)并為其繼續(xù)提供電能，以實(shí)現(xiàn)額外高達(dá)數(shù)百公里的續(xù)駛能力。【門從前可知，通用將Volt定

3、義為增程式電動(dòng)車，本質(zhì)上還是電動(dòng)車。但是是不是真如通用所言， Volt就是電動(dòng)車了呢？還是讓我們來仔細(xì)研究分析一下 Volt的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。Volt采用通用全新“Voltec ”也稱為“E -Flex ”平臺(tái),是通用試圖將零件標(biāo)準(zhǔn)化以備未來量產(chǎn)各種電動(dòng)車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)最初誕生時(shí)包含16kWh鋰電池、電動(dòng)機(jī)以及插電充電系統(tǒng) 搭配一個(gè)集成53kW 發(fā)電機(jī)的排量為1.0L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，該平臺(tái)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可以換成其他排量的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至是燃料電池，以便滿足未來開發(fā)各種新能源車輛的適應(yīng)性。經(jīng)過通用幾年的開發(fā)、測試，現(xiàn)在VOIt使用的是一套包含一個(gè)峰值功率為110kW， 扭矩達(dá)

4、到370Nm的電動(dòng)機(jī)和16kWh鋰電池以及一個(gè)集成發(fā)電機(jī)的排量為1.0升 3缸ECoTEC汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。并不像當(dāng)前的其他并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛，Volt的汽 油發(fā)動(dòng)機(jī)并沒有使用任何機(jī)械結(jié)構(gòu)連接到車輪。而是全靠鋰電池和電動(dòng)機(jī)控制車 輪，在電池充滿電的情況下，純電力行駛里程達(dá)到 64千米（40英里）。根據(jù)美國 交通部的調(diào)查，75%美國的上班族的平均里程為33英里，如果使用Volt的話， 可以完全不必啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)而完全依靠電池組電量就能完成上下班。如Volt需要行駛較長里程時(shí)，車載發(fā)動(dòng)發(fā)電機(jī)會(huì)通過燃燒少量汽油來為車輛供電 ，足以保證 Volt繼續(xù)行駛數(shù)百里程。也許這么看來，Volt似乎真的正如通用所言，真是

5、電 動(dòng)車了。但是，仔細(xì)分析結(jié)果卻不盡然。咱們從 Volt的工作原理入手，還原其 真實(shí)面目。二、Volt的工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)一> 發(fā)電機(jī)> 電池車 S&©電動(dòng) l 機(jī)械籠傳遞踣徑sa圖1 Volt電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡圖如圖1所示，各種能量在VOlt電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的傳遞方式及方向均可一 目了然，看到這個(gè)圖，很多人應(yīng)該已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Volt的結(jié)構(gòu)似乎與某種混合動(dòng)力系統(tǒng)相似。對的，其實(shí)本質(zhì)上，Volt的動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)該屬于串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。 但是，Volt也有其特殊之處，在一套系統(tǒng)中體現(xiàn)出兩種動(dòng)力系統(tǒng)，而這兩種動(dòng) 力系統(tǒng)則是通過兩種工作方式體現(xiàn)的。第一種工作方式為純電動(dòng)工作模式。 此時(shí)，

6、電池電量為充滿狀態(tài)，車輛行駛 能量均來自電池，其電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量傳遞方式及方向如圖 2所示。電池提供電 能給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能提供給車輪使車輛行駛， 此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)、 發(fā)電機(jī)均不工作，Volt就相當(dāng)于一輛純電動(dòng)車輛。發(fā)電機(jī)電池車輪 電初®I圖2 Volt電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)純電動(dòng)工作模式下能量走向圖第二種工作方式為“增程式”工作模式。 所謂“增程式”是根據(jù)通用公 司對Volt的定義，在電池電量耗盡時(shí)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電力驅(qū)動(dòng)車 輛行駛。此時(shí)能量傳遞方式及方向可借用圖1說明，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作，使發(fā)電 機(jī)發(fā)電，提供部分電能給電池，以維持其容量在某個(gè)固定值，另一部分電能提供 給

7、電動(dòng)機(jī)，以繼續(xù)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，此時(shí)，Volt已經(jīng)搖身一變，成為一輛串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛了?？吹竭@里，大家應(yīng)該已經(jīng)明白了，Volt其實(shí)就是一輛插電式串聯(lián)混合動(dòng)力車，只是通用為其換一個(gè)名字。本質(zhì)上還是混合動(dòng)力車輛。但是，VOlt的兩種工作模式是如何轉(zhuǎn)換的呢？通用出于對電池壽命方面的考慮，將 Volt電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中鋰電池的“滿”狀態(tài)定義為其電池 SoC（State of Charge ,即電池的荷電狀態(tài)） 為85% ,而 將電池的“空”定義為電池 SOC為30%。也就是說，當(dāng)電池的電量低于30%時(shí), 工作模式從純電動(dòng)轉(zhuǎn)換為“增程式”，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，工作在其最佳工況點(diǎn)（即 最省油工況），帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，

8、其產(chǎn)生的部分電能維持電池 SOC在30%左右, 剩余電能提供給電動(dòng)機(jī)以供車輛繼續(xù)行駛。 當(dāng)車輛行駛到可以充電的地點(diǎn)時(shí)，車 主可以使用標(biāo)準(zhǔn)的家庭插座充電， 將電池SOC由30%提高至85%，以迎接下一 次“零油耗，零排放”旅程。三、與其他車型的對比表1 Volt與普通燃油驅(qū)動(dòng)汽車對比內(nèi)蕊和通過卻議m（如汽莊J時(shí)斷釋扱冰宙導(dǎo)致逅鉉獗舐r訪J產(chǎn)生換能r由于內(nèi)感轎血律極尙昏週.因土田方便.五且薦更芬若車型可但是r激、A<i表2 Volt與混合動(dòng)力汽車對比I 耀½4諾? 4 ,-.j.儡:Volt裡霹在專油耗和翱澈的情 T 64 公里.B0S 晝快耗忌時(shí)r k也僅僅便用汽 曲”從供肓程型

9、戻動(dòng)發(fā)電機(jī)沁"混舍動(dòng)力汽車可械靠3總fhsv 54-96公里 與電請車K同渥臺(tái)因!尢汽車墾LRi過收集剎牟時(shí)嚴(yán)生的宵UE僚電歸卜克 ¾b. far r某些混合動(dòng)力牟型可以胎畤驅(qū)閒r并在高魴 農(nóng)&換那宅動(dòng)機(jī)驅(qū)孰助率Tfi不上屯勁汽牟I跖卿表3 VOlt與電動(dòng)汽車對比I Vdt鈍酗汽車VOlt可収在足越電尿肓竝辣行 翌啟如程型汽電機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)無 閭算呂曲r導(dǎo)供電力驅(qū)動(dòng)汽車 1電sffl r并田可充電電池越諏電力逵類汽車蹄高r無屋 乜激樓盲N世有助于減少厠門對石油泊陽但即便菜用了毘新的電 術(shù) r ¾jm jr -mmfis鯉顏停車充電。12)可以看出，Volt雖然本

10、質(zhì)是串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛，但是其兩種工作模式， 能夠適應(yīng)長、短行駛距離的需求，相比起其他新能源車輛，還是具有一定的優(yōu)勢 的。過去本人對純電動(dòng)車輛一直存在一種擔(dān)心，那就是在電池電量耗盡后，補(bǔ)充電能的問題，不論是快充方式還是更換電池的方式， 個(gè)人認(rèn)為都不太方便。現(xiàn)在 Volt就很好的解決了這種問題，隨處可見的加油站，使得人們在駕駛新能源車 輛時(shí)，距離已不再是問題。這就是Volt相比現(xiàn)階段其他純電動(dòng)車輛最大的優(yōu)勢。 同時(shí)，Volt相比起并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛，其內(nèi)燃機(jī)可運(yùn)行在最省油狀態(tài)，在節(jié) 約能源方面也具有一定優(yōu)勢。所以，Volt的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的確是現(xiàn)階段最切實(shí)可行的方案之一。四、電池技術(shù)解析VOIt的

11、電池及其能源管理系統(tǒng)更是通用的得意之處，VOlt使用的整塊電池組包含220個(gè)電池單元，重量約為170千克（375磅），呈“ T”字形布置在車身 底盤下方。其采用的鋰離子電池，相比起鉛酸 （NiMH）蓄電池，不但重量較輕， 也具有較好的性價(jià)比。同時(shí)為了確保消費(fèi)者對 Volt的信心，通用針對Volt的電 池實(shí)行8年/16萬公里的質(zhì)保期，基本能夠與車輛同壽命，這充分顯示出該電池 的高質(zhì)量以及穩(wěn)定性。而這都是基于通用在美國成立了汽車行業(yè)最大最先進(jìn)的電 池實(shí)驗(yàn)室，不僅為未來的電池做研發(fā)，而且對電池應(yīng)用管理及技術(shù)運(yùn)用也起到重 要的作用。比如在安全性方面，Volt的電池單元會(huì)與錳基陰極材料與添加劑結(jié)合使用以

12、提高在高溫條件下的電池使用壽命。又比如，Volt的電池最低工作溫度為0。到10 ° C,所以當(dāng)在寒帶地區(qū)使用Volt時(shí)，如果電池溫度較低，則電池 不能正常工作。而Volt的解決方式時(shí)，在充電時(shí)，電池本身產(chǎn)生熱量可以保持 電池的溫度，所以，可以隨時(shí)拔掉插頭，正常使用Volt。當(dāng)Volt處于非充電狀態(tài)時(shí)，如果電池溫度較低，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)一小段時(shí)間使電池達(dá)到工作溫度才 關(guān)閉。五、其他獨(dú)到之處分析在 Volt 的美國網(wǎng)站上，通用使用了“ Find out What makes Volt different,Smarter and better.”這句廣告語，V說明不僅在新能源方面有所建樹，

13、在其他方面也有其獨(dú)到之處。由于篇幅所限，現(xiàn)只列舉其部分獨(dú)到之處。1、智能化管理在智能化管理方面，通用會(huì)將 OnStar （安吉星）系統(tǒng)安裝在明年登陸中國 市場的Volt身上，并且能通過智能手機(jī)進(jìn)行互動(dòng)。率先在量產(chǎn)車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了通 過手機(jī)軟件讓用戶隨時(shí)隨地檢查車輛狀況并遠(yuǎn)程控制車輛的功能。例如：幫助駕駛員隨時(shí)隨刻與愛車互聯(lián)；檢查充電水平；查看電能行駛里程和燃料效率； 遠(yuǎn)程 為愛車制冷或輸送暖風(fēng)；遠(yuǎn)程關(guān)閉/開啟車門；設(shè)置充電檔案；還可通過網(wǎng)站實(shí) 現(xiàn)同樣功能；每月給客戶發(fā)送電子郵件，提供愛車狀態(tài)信息，【21等等。2、出色的外觀造型和空氣動(dòng)力學(xué)性能為了使VOIt在純電動(dòng)工作模式下行駛更多的里程， 通用通

14、過對VOIt進(jìn)行長 達(dá)500多個(gè)小時(shí)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，采用平滑的外觀設(shè)計(jì)，閉合式前進(jìn)氣格柵等設(shè)計(jì)方 法，以確保車身周圍的空氣流動(dòng)順暢， 最大化降低風(fēng)阻系數(shù)，雖然通用并未公布 Volt的風(fēng)阻系數(shù)，但是通用宣稱 Volt的風(fēng)阻系數(shù)小于豐田普銳斯的0.25的風(fēng)阻 系數(shù)。通過仔細(xì)的分析，可以看出，雪佛蘭 Volt的確有許多獨(dú)到之處，但是也并 非如通用所說的“沒有競爭對手”，希望在明年Volt正式在中國上市時(shí)，能夠出現(xiàn)許多與Volt旗鼓相當(dāng)?shù)摹案偁帉κ帧?，?dāng)然，更希望這其中絕大多數(shù)都是 國產(chǎn)的！Volt不是純電動(dòng)汽車 就像通用中國的總裁甘文維在 volt與Ieaf誰將競爭取勝的問題上的一個(gè)巧妙回答一樣：“雪佛

15、蘭Volt沒有競爭對手?！笔裁词恰霸龀淌健彪妱?dòng)汽車呢？ “純電動(dòng)”還好理解，就是電機(jī) +電池來驅(qū) 動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)。那么“混合動(dòng)力”、“插電式”電動(dòng)、“增程式”電動(dòng)這些概念就 不免有些讓人頭暈了。這些概念之間有什么區(qū)別與聯(lián)系呢？各有什么特點(diǎn)呢？在學(xué)術(shù)界，這些名詞之間并沒有明確的界定，概念之間也存在著一些重合與 交叉。筆者建議可以使用這樣一個(gè)簡單的標(biāo)準(zhǔn)，將這些概念區(qū)分：電驅(qū)與油驅(qū)， 誰主誰副？“混合動(dòng)力”車（狹義），油主電副，沒有油是跑不起來的。代表是豐田普銳斯。“增程式”電動(dòng)汽車，電主油副，電是主要驅(qū)動(dòng)力。雖然只有油也可以跑， 但一是油轉(zhuǎn)成電才可以驅(qū)動(dòng)，二是用油時(shí)車輛工作在次佳狀態(tài)，因此說油是輔助

16、（參見青主的文章）。代表是通用volt。“插電式”（狹義）車，雙主。兩系統(tǒng)基本分離，只有油或只有電都可以跑。 代表是比亞迪F3DM“純電動(dòng)”車，只有電驅(qū)。代表是日產(chǎn)leaf?？傮w來說，Leaf與Volt同屬于新能源汽車范疇，而普銳斯最多只可歸為節(jié) 能車范疇。我們知道，現(xiàn)階段限制純電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)主要因素就是電池的質(zhì)量尚未 達(dá)到理想的實(shí)用要求。而“增程式”電動(dòng)汽車則可以克服其中一些缺點(diǎn)。筆者的 同事就正在從事這方面的學(xué)術(shù)研究， 而通用竟然這么快就推出了實(shí)用的產(chǎn)品， 真 的是比較難得。設(shè)計(jì)一個(gè)1.0L的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)并將其植入到整車中，作為輔助動(dòng) 力源進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)，真正從事研究與

17、設(shè)計(jì)的工程師都知道， 這并不是一件容易的事情。相比于volt ，leaf的純電動(dòng)路線就顯得有些超前了，160km的“巡航”里程，在實(shí)際使用中，可能要打個(gè)折扣到120km續(xù)航里程將成為限制leaf發(fā)展的 主要瓶頸，而leaf的純電動(dòng)路線如果要徹底解決這個(gè)問題，只能寄希望于電池 技術(shù)的快速進(jìn)步，使電池更輕更小，能量密度更大。這大概是三五年之后的事情， 而從2010到2015這一階段，筆者認(rèn)為，“增程式”電動(dòng)汽車將大放溢彩，超過“純電動(dòng)”的風(fēng)光。“純電動(dòng)”的崛起，要依賴于電池技術(shù)的快速進(jìn)步。電池 技術(shù)取得突破性進(jìn)展之后，“純電動(dòng)”將會(huì)把“增程式”電動(dòng)汽車取而代之-畢竟加個(gè)輔助動(dòng)力源，要增加不少成本和

18、設(shè)計(jì)生產(chǎn)難度。換句話說，“增程式”電動(dòng)汽車是電動(dòng)汽車史上的一個(gè)階段性產(chǎn)品，是限 于時(shí)代的電池技術(shù)的瓶頸而采取的折衷方案。而通用能夠采取這個(gè)方案，表現(xiàn)出了其務(wù)實(shí)的態(tài)度，其結(jié)果也是有效的：純電續(xù)航60km最大續(xù)航50Okm既可以在平時(shí)短程出行中省電節(jié)能，也能滿足偶爾的出城遠(yuǎn)足-這恐怕是大多數(shù)城 市白領(lǐng)的生活方式?！霸龀淌健彪妱?dòng)汽車如此快地被研發(fā)出來并且量產(chǎn)，不得不 讓筆者感嘆：通用VOIt寶刀一出，劈星斬月。而“插電式”，特指油驅(qū)與電驅(qū)都為主要驅(qū)動(dòng)源的狹義插電式電動(dòng)汽車，由于其需要兩套主要驅(qū)動(dòng)源，所以必然帶來成本的提高。在同等級(jí)的車型中，要 么配置降低，要么價(jià)格變高，筆者認(rèn)為這種動(dòng)力構(gòu)型沒有太大的前景，是細(xì)分市場研究不夠充分的表現(xiàn)，也可能是項(xiàng)目倉促上馬時(shí)間太緊導(dǎo)致動(dòng)力構(gòu)型簡單所 致