增程式電動汽車的發(fā)展概況

增程式電動汽車的發(fā)展概況

作為解決汽車排放和傳統(tǒng)能源短缺的系統(tǒng)，電動汽車已被廣泛使用。電動汽車包括混合動力電動汽車、純電動汽車以及燃料電池電動汽車等?；旌蟿恿﹄妱悠嚹壳暗呐欧判阅苓€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;純電動汽車由于蓄電池技術(shù)瓶頸導(dǎo)致續(xù)航里程較短及動力性能等問題而目前無法被市場所接受。文章介紹了增程式電動汽車(EREV,Extended-RangeElectricVehicle),相比其它類型的電動汽車,EREV具有巨大優(yōu)勢。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汽車?yán)m(xù)航里程短的問題,在純電動汽車的基礎(chǔ)上,增加1個增程器(RE)以增加電動汽車的續(xù)航里程。RE是能夠發(fā)電且給車載動力蓄電池充電的輔助能量裝置。RE的拓撲結(jié)構(gòu)包括:大容量蓄電池、熱機+發(fā)電機組合、燃料電池系統(tǒng)等。文獻對EREV給出定義:EREV是當(dāng)車載可充電儲能系統(tǒng)(RESS)能夠提供電能時,以純電動汽車模式運行,同時帶有1個僅當(dāng)RESS能量不足時啟動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)計中,蓄電池和動力系統(tǒng)條件為汽車工況當(dāng)蓄電池有足夠電量時,EREV驅(qū)動系統(tǒng)的動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)于純電動汽車(RE未開啟),完全依靠蓄電池提供的動力來完成,實現(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)動電機提供動力,延長它的續(xù)航里程。EREV的蓄電池和動力系統(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候,不需要RE產(chǎn)生額外的動力。在由蓄電池驅(qū)動汽車時,可以保證汽車順利實現(xiàn)加速、最高時速以及爬坡等各種性能;當(dāng)RE提供動力時,EREV能夠滿足基本的行駛要求。1.3erev排放特性相比純電動汽車,EREV在行駛里程方面有很大的優(yōu)勢,解決了純電動汽車?yán)m(xù)航里程短這一大缺點;相比傳統(tǒng)油電混合動力汽車,由于EREV的發(fā)動機始終工作在最佳工作狀態(tài),在排放方面優(yōu)點十分突出;而相比新型電-電混合動力汽車,EREV以蓄電池驅(qū)動為主,更偏向于純電動驅(qū)動,具備純電動汽車的低噪聲、零排放、綜合利用能源及行駛成本低等特點。因此可視其為從混合動力驅(qū)動向純電動驅(qū)動的一種過渡方法。2erv和混合動力電動汽車之間的差異2.1典型的基本結(jié)構(gòu)由前面所述,EREV實際上是在純電動汽車的基礎(chǔ)上增加1個RE來延長電動汽車的續(xù)航里程。其典型的基本結(jié)構(gòu),如圖1所示。其中,單實線表示電氣部件之間的電氣連接,雙實線表示部件之間的機械連接,虛線表示RE單元。電動機用來驅(qū)動汽車車輪,車載蓄電池為電動機供電,而RE在蓄電池電量低于一定值時為汽車提供動力,從而延長行駛里程。2.2在復(fù)合動力型式中的應(yīng)用插電式混合動力汽車與EREV的工作模式非常類似,兩者都可以由動力電池單獨輸入能量以行駛在純電動模式下,且當(dāng)動力電池容量接近設(shè)定的下限后都轉(zhuǎn)由另外一種動力源繼續(xù)提供汽車所需的能量,但兩者在工作機理上有著本質(zhì)的區(qū)別。從驅(qū)動的角度分析,EREV不論工作在純電動模式還是增程模式下,其車輪始終僅由電機獨立驅(qū)動;插電式混合動力汽車如果工作在混合動力模式下,則發(fā)動機要和電動機一起驅(qū)動車輪,這個過程需要復(fù)雜的動力耦合。從系統(tǒng)選型的角度分析,EREV必須是串聯(lián)式混合動力型式,而插電式混合動力汽車可以是并聯(lián)式混合動力型式,也可以是混聯(lián)式混合動力型式。從性能的角度分析,只有EREV才可以發(fā)揮出純電動汽車的最大潛力。EREV的動力蓄電池以及驅(qū)動系統(tǒng)需要在驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計之初非常好地匹配,這樣才能達到既定的性能指標(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)計性能。而插電式混合動力汽車因為發(fā)動機也參與驅(qū)動的緣故,對電池與驅(qū)動系統(tǒng)的匹配要求就不會很高。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%,而插電式混合動力汽車則明顯達不到100%。EREV在沒有布置RE之前就是一輛純電動汽車。增加1個RE基本不會影響原有的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。混合動力汽車由于存在2套獨立的驅(qū)動裝置,則結(jié)構(gòu)上要比EREV復(fù)雜不少,成本也略高。簡單的說,要確定一輛電動車到底是混合動力電動車還是EREV,就直接看這輛車的增程系統(tǒng)(主要是針對內(nèi)燃機+發(fā)電機而言)是否與車輪直接機械連接。3國內(nèi)外發(fā)展3.1助力系統(tǒng)的變配電驅(qū)動系統(tǒng)國內(nèi)由于市場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平臺和A21平臺,驅(qū)動系統(tǒng)搭載了該公司研發(fā)的增程式電驅(qū)動系統(tǒng)。該款電動汽車上配了1個專門研發(fā)的增程發(fā)電機組,這個發(fā)電機組具有振動小、油耗低及噪聲低等特點。當(dāng)行駛里程在100km以內(nèi)時,電動汽車可以完全只依靠車載電池所儲備的電能來驅(qū)動。當(dāng)達到電池組的限位保護狀態(tài)時,RE就自動啟動,也可根據(jù)客戶意愿手動開啟,從而為汽車驅(qū)動系統(tǒng)提供持續(xù)電能。3.2用于未來能源驅(qū)動系統(tǒng)的生產(chǎn)通用汽車于2010年正式推出的雪佛蘭Volt(2011年下半年引進中國時被稱為沃藍達)就是一款典型的EREV。Volt采用通用全新Voltec平臺,也稱為EFlex平臺,是通用試圖將零件標(biāo)準(zhǔn)化以備未來量產(chǎn)各種電動車的電力驅(qū)動系統(tǒng)。該系統(tǒng)最初誕生時包含16kW·h鋰電池、電動機以及插電充電系統(tǒng)搭配一個集成53kW發(fā)電機的排量為1.0L的3缸汽油發(fā)動機。同時,該平臺的汽油發(fā)動機可以換成其他排量的汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機,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)動系統(tǒng)簡圖。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電動版廂式車及Ampera轎車等EREV。4在erev的市場作用上的優(yōu)勢EREV在續(xù)航里程上大大優(yōu)于純電動汽車;在排放性能上也遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的混合動力汽車,EREV具備純電動汽車經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能和動力性能良好等所有優(yōu)點,同時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)的混合動力電動汽車。相比其他類型的電動汽車,EREV在絕大多數(shù)方面都具有巨大的優(yōu)勢,可以確信EREV將擁有廣闊的市場前景。雖然是電力驅(qū)動,雪佛蘭VoltEREV的電動系統(tǒng)可以產(chǎn)生大約110kW和370N·m的扭矩輸出,最高車速能達到161km/h,0~100km/h加速時間約為9s。Vol依靠電動機直接驅(qū)動車輪,在電池充滿電的情況下,純電力行駛里程達到64km,