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自带发电机的电动车 算不算永动机

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网易汽车3月8日报道 大家好,本文是浪潮工作室X网易汽车合作上线的全新内容《浪潮研究所》。

没有汽车,就没有现代社会的文明生活,在这里,你不仅将看到关于汽车生活一切有趣、有料的知识,也能看到专业、靠谱的汽车测评。

生活在大城市,能上绿牌能烧油,是理想状态也可以是现实。

“能上绿牌能烧油”的车型,说的就是新能源中的插电混动[1]。自带燃油发电[2],直接告别纯电动车的充电桩难找、续航焦虑的两大烦恼[3]。

值得一提的是,插电混动中的增程式电动车,成为了最近的“明星”。随着理想、赛力斯、岚图等车企今年来接连发布新车型,增程式逐渐进入大众视野,并凭借其独特优势赚足了话题点[4]。

究竟什么是增程式电动车?其实很好理解:

“老头乐”创意改装,车身捆绑燃油发电机,燃油发电给电池充电,从而增加续航里程。

原理和上图差不多,在电动车的基础上,车身装载一个发电机,在电池亏电时随时随地补充能量[5]。日常生活中,无论是上牌门槛还是使用体感,都和电动车无二。

没电了,就燃油发电再走一程

现有的增程式电动车,发电机为内嵌形式,为电池供能,不直接提供动力[5]。

结构上,增程式电动车需要布局油箱、发动机、发电机、动力电池和电动机[5],燃油发动机和发电机共同组成了“增程器”。

它是如何实现“一边充电一边行驶”呢?

一般情况下,我们可以把增程式电动车当做纯电动车使用,通过外接电源给电池储能来完成行驶需求[6]。

增程式电动车技术设置。

一旦缺电,比如电池只有30%时,“增程器”就开始工作,通过燃油发电,并通过整流交换器将能量一分为二,一部分给输送给驱动电机用于驱动车辆,另一部分则会给动力电池储能[6]。这里可以类比下手机“一边充电一边玩”的模式,充电器能够支撑手机使用,同时也不耽误电池充电。

当电池电量充足时,发动机又停止工作,由动力电池驱动电动,提供整车驱动[6]。

一些极端情况,车辆需要更大电流转化成动力时,如急加速或者爬坡,增程器与电池都会改为直接驱动电机提供动能,以保证动力。

因为其“自带发电机”,要实现快充和长续航的压力就不再落在电池上。所以容量小一点的电池也是可以满足日常需求,选车时也就不必再纠结电池容量的问题。

这一套操作下来,增程器的设置简直是备胎般的存在。

燃油发电,也能相对省油

前文说到,“增程”这一过程,需要燃油发电 。

既然还是要烧油,那么增程式到底省不省油?

前面我们说到,在电量充足时,增程器不参与工作[6]。所以如果日常不跑长途、勤充电,月燃油花费几乎可以计算为0。

理想ONE参数图片)增程器的工作模式。

当增程器开始工作时,由于工作流程是增程器为电池组供电,电池组再作用于驱动电机产生动力,中间会有能量消耗,看起来并不省油。但是,由于不同工况下发动机利用效率的不同,省油比例也会有所不同[7]。

例如城市状况下,拥堵路段走走停停时,这时增程式电动车的优势就会显现出来了。相比中低速下难以实现高效动力输出的汽油机,电动机在中低速下能够让动力输出曲线尽可能接近经济的范围,即便是有所损耗,总体上依然可以确保更低的能耗[8]。

而在车辆处于中高速行驶时,恰好反了过来,电动机节能优势不再存在,此时内燃机通过变速箱直接驱动车轮的效率是最高的[8],再加上发电机——动力电池组——电动机的过程中,就会经历两次能量消耗,这种情况下是通常来说油耗更高。

工信部官方网站,新能源汽车推广应用推荐车型目录(2019年第五批)理想ONE资料。

再来看看综合油耗,据工信部数据显示,增程式代表车型理想ONE百公里油耗8.8L,对比同级别燃油车的均值10L左右[9],相对省油。

综合来看,还是要看具体的使用场景,经常堵车、郊游的人比较适合增程式,经常跑高速的还是乖乖买燃油或者其他混动车型。

物理解决续航问题,更适应中国本土环境

也许有人会说,同样都是插电式混动,增程式是不是多此一举。

插电式混动和增程式电动车的动力示意图。

插电式混动可以通过内燃机来直接驱动车辆行驶,我们不妨说它本质上是一辆燃油车。而增程式电动车则是完全通过电动机驱使车轮,本质上还是一个电动车。

从使用场景来说,增程式电动车更适合用车选择。

首先,它具有电动车的特性,安静、提速快等特点[10],并且在部分地区能上新能源牌照[1]。

其次它拥有燃油车的便利性,只要有加油站就可以一直跑下去,在不方便充电的地方不会被迫拖车,不惧基础设施不足的问题[3]。

相比其他混合动力模式,增程式电动车可以不用变速箱,不仅结构上更简单成本更低,还能大大弥补中国品牌在内燃机和变速箱方面的劣势[10],避开技术瓶颈突破,物理上解决用车需求。

这套神级想法操作简单的宝藏方案,将来会更适应中国本土环境。

【参考文献】

[1]人民网(2021.2.11).2023年起插电式混动不再送“绿牌”.

[2]第一电动车网(2020.3.30).混合动力:一张图带你区分不同的混动技术.

[3]新华网(2019.4.12).“一桩”难寻还是利用率太低?电动汽车充电难困局怎么破.

[4]E电园(2021.2.16).为什么增程式电动车越来越多?.

[5]郭凯.增程式电动汽车研究分析[J].汽车实用技术,2020,45(19):5-6+9.

[6]芮辰晅.增程式电动车的结构原理及实际工况分析[J].内燃机与配件,2020(07):64-65.

[7]冯坚,韩志玉,高晓杰,吴振阔,孙永正.基于动态规划算法和路况的增程式电动车能耗分析[J].同济大学学报(自然科学版),2019,47(S1):115-119.

[8]翁才恩.增程式电动汽车动力系统匹配及其影响因素研究[J].成都工业学院学报,2019,22(02):14-18.

[9]小熊油耗(2020.3.11).2019'中国SUV油耗排行榜.

[10]电车资源(2018.9.20).深度解读:中国选择电动车的战略思考.

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