增程式電動(dòng)汽車的發(fā)展概況

增程式電動(dòng)汽車的發(fā)展概況

作為解決汽車排放和傳統(tǒng)能源短缺的系統(tǒng)，電動(dòng)汽車已被廣泛使用。電動(dòng)汽車包括混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車以及燃料電池電動(dòng)汽車等?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車目前的排放性能還不夠理想且主要還是依賴傳統(tǒng)能源系統(tǒng);燃料電池電動(dòng)汽車由于關(guān)鍵技術(shù)還未完全突破且相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施還不完善以及目前成本過于昂貴還不具備大規(guī)模推廣的條件;純電動(dòng)汽車由于蓄電池技術(shù)瓶頸導(dǎo)致續(xù)航里程較短及動(dòng)力性能等問題而目前無法被市場(chǎng)所接受。文章介紹了增程式電動(dòng)汽車(EREV,Extended-RangeElectricVehicle),相比其它類型的電動(dòng)汽車,EREV具有巨大優(yōu)勢(shì)。1erev總結(jié)1.1輔助能量新能源發(fā)電EREV是指為了解決純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短的問題,在純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)上,增加1個(gè)增程器(RE)以增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。RE是能夠發(fā)電且給車載動(dòng)力蓄電池充電的輔助能量裝置。RE的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括:大容量蓄電池、熱機(jī)+發(fā)電機(jī)組合、燃料電池系統(tǒng)等。文獻(xiàn)對(duì)EREV給出定義:EREV是當(dāng)車載可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)(RESS)能夠提供電能時(shí),以純電動(dòng)汽車模式運(yùn)行,同時(shí)帶有1個(gè)僅當(dāng)RESS能量不足時(shí)啟動(dòng)工作的附加能量裝置的車輛。1.2在充放電系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計(jì)中,蓄電池和動(dòng)力系統(tǒng)條件為汽車工況當(dāng)蓄電池有足夠電量時(shí),EREV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力全部來源于蓄電池。在一定的行駛距離范圍內(nèi),EREV相當(dāng)于純電動(dòng)汽車(RE未開啟),完全依靠蓄電池提供的動(dòng)力來完成,實(shí)現(xiàn)“零油耗、零排放”。蓄電池能量低于一定值的情況下,RE開啟為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力,延長(zhǎng)它的續(xù)航里程。EREV的蓄電池和動(dòng)力系統(tǒng)經(jīng)過精準(zhǔn)的設(shè)置,可以使汽車在由蓄電池提供足夠電能的時(shí)候,不需要RE產(chǎn)生額外的動(dòng)力。在由蓄電池驅(qū)動(dòng)汽車時(shí),可以保證汽車順利實(shí)現(xiàn)加速、最高時(shí)速以及爬坡等各種性能;當(dāng)RE提供動(dòng)力時(shí),EREV能夠滿足基本的行駛要求。1.3erev排放特性相比純電動(dòng)汽車,EREV在行駛里程方面有很大的優(yōu)勢(shì),解決了純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短這一大缺點(diǎn);相比傳統(tǒng)油電混合動(dòng)力汽車,由于EREV的發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳工作狀態(tài),在排放方面優(yōu)點(diǎn)十分突出;而相比新型電-電混合動(dòng)力汽車,EREV以蓄電池驅(qū)動(dòng)為主,更偏向于純電動(dòng)驅(qū)動(dòng),具備純電動(dòng)汽車的低噪聲、零排放、綜合利用能源及行駛成本低等特點(diǎn)。因此可視其為從混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)向純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的一種過渡方法。2erv和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車之間的差異2.1典型的基本結(jié)構(gòu)由前面所述,EREV實(shí)際上是在純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)上增加1個(gè)RE來延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。其典型的基本結(jié)構(gòu),如圖1所示。其中,單實(shí)線表示電氣部件之間的電氣連接,雙實(shí)線表示部件之間的機(jī)械連接,虛線表示RE單元。電動(dòng)機(jī)用來驅(qū)動(dòng)汽車車輪,車載蓄電池為電動(dòng)機(jī)供電,而RE在蓄電池電量低于一定值時(shí)為汽車提供動(dòng)力,從而延長(zhǎng)行駛里程。2.2在復(fù)合動(dòng)力型式中的應(yīng)用插電式混合動(dòng)力汽車與EREV的工作模式非常類似,兩者都可以由動(dòng)力電池單獨(dú)輸入能量以行駛在純電動(dòng)模式下,且當(dāng)動(dòng)力電池容量接近設(shè)定的下限后都轉(zhuǎn)由另外一種動(dòng)力源繼續(xù)提供汽車所需的能量,但兩者在工作機(jī)理上有著本質(zhì)的區(qū)別。從驅(qū)動(dòng)的角度分析,EREV不論工作在純電動(dòng)模式還是增程模式下,其車輪始終僅由電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng);插電式混合動(dòng)力汽車如果工作在混合動(dòng)力模式下,則發(fā)動(dòng)機(jī)要和電動(dòng)機(jī)一起驅(qū)動(dòng)車輪,這個(gè)過程需要復(fù)雜的動(dòng)力耦合。從系統(tǒng)選型的角度分析,EREV必須是串聯(lián)式混合動(dòng)力型式,而插電式混合動(dòng)力汽車可以是并聯(lián)式混合動(dòng)力型式,也可以是混聯(lián)式混合動(dòng)力型式。從性能的角度分析,只有EREV才可以發(fā)揮出純電動(dòng)汽車的最大潛力。EREV的動(dòng)力蓄電池以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初非常好地匹配,這樣才能達(dá)到既定的性能指標(biāo)(如最高車速、最大爬坡度及目標(biāo)續(xù)航里程等),而RE的存在與否不影響整車的設(shè)計(jì)性能。而插電式混合動(dòng)力汽車因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)也參與驅(qū)動(dòng)的緣故,對(duì)電池與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的匹配要求就不會(huì)很高。從電氣化程度的角度分析,EREV的電氣化程度無疑更高,具體的表現(xiàn)就是電功率占總輸出功率的百分比是100%,而插電式混合動(dòng)力汽車則明顯達(dá)不到100%。EREV在沒有布置RE之前就是一輛純電動(dòng)汽車。增加1個(gè)RE基本不會(huì)影響原有的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?；旌蟿?dòng)力汽車由于存在2套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置,則結(jié)構(gòu)上要比EREV復(fù)雜不少,成本也略高。簡(jiǎn)單的說,要確定一輛電動(dòng)車到底是混合動(dòng)力電動(dòng)車還是EREV,就直接看這輛車的增程系統(tǒng)(主要是針對(duì)內(nèi)燃機(jī)+發(fā)電機(jī)而言)是否與車輪直接機(jī)械連接。3國(guó)內(nèi)外發(fā)展3.1助力系統(tǒng)的變配電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)由于市場(chǎng)因素以及受制于技術(shù)積累薄弱的緣故,涉入EREV研發(fā)的企業(yè)還不多,主要是一些大客車生產(chǎn)企業(yè)等。目前國(guó)內(nèi)某公司已經(jīng)開發(fā)2款EREV,其分別采用該公司的S18平臺(tái)和A21平臺(tái),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)搭載了該公司研發(fā)的增程式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該款電動(dòng)汽車上配了1個(gè)專門研發(fā)的增程發(fā)電機(jī)組,這個(gè)發(fā)電機(jī)組具有振動(dòng)小、油耗低及噪聲低等特點(diǎn)。當(dāng)行駛里程在100km以內(nèi)時(shí),電動(dòng)汽車可以完全只依靠車載電池所儲(chǔ)備的電能來驅(qū)動(dòng)。當(dāng)達(dá)到電池組的限位保護(hù)狀態(tài)時(shí),RE就自動(dòng)啟動(dòng),也可根據(jù)客戶意愿手動(dòng)開啟,從而為汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供持續(xù)電能。3.2用于未來能源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的生產(chǎn)通用汽車于2010年正式推出的雪佛蘭Volt(2011年下半年引進(jìn)中國(guó)時(shí)被稱為沃藍(lán)達(dá))就是一款典型的EREV。Volt采用通用全新Voltec平臺(tái),也稱為EFlex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16kW·h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的3缸汽油發(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)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī),甚至是燃料電池,以便滿足未來開發(fā)各種新能源汽車的適應(yīng)性。圖2示出Volt電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。歐洲Opel汽車公司依托其母公司通用汽車的EREV技術(shù)開發(fā)出了名為ViraroE-Concept電動(dòng)版廂式車及Ampera轎車等EREV。4在erev的市場(chǎng)作用上的優(yōu)勢(shì)EREV在續(xù)航里程上大大優(yōu)于純電動(dòng)汽車;在排放性能上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車,EREV具備純電動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能和動(dòng)力性能良好等所有優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又解決了駕駛員的后顧之憂(蓄電池的電能突然耗盡而束手無策)。EREV的生產(chǎn)制造成本也低于傳統(tǒng)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。相比其他類型的電動(dòng)汽車,EREV在絕大多數(shù)方面都具有巨大的優(yōu)勢(shì),可以確信EREV將擁有廣闊的市場(chǎng)前景。雖然是電力驅(qū)動(dòng),雪佛蘭VoltEREV的電動(dòng)系統(tǒng)可以產(chǎn)生大約110kW和370N·m的扭矩輸出,最高車速能達(dá)到161km/h,0~100km/h加速時(shí)間約為9s。Vol依靠電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪,在電池充滿電的情況下,純電力行駛里程達(dá)到64km,