先烧油驱动发电再驱动汽车,其实也就是串联式混合动力,或者说是增程式电动汽车。乍一看,这有一种脱了裤子放屁的感觉。
我们知道,每一步能量转换环节都会折损不少可用能量,那从「燃油→机械能」 的一步转换到 「燃油→机械能→电能→机械能」的三步转换,能量转换路径多了2倍(考虑电池甚至更多),肯定效率更低、肯定跑得更近啊!
实际上,事情没有这么简单!主要原因是发动机的脾气太暴了,状态最好的时候效率高达43%,状态不好的时候可能只有15%。状态差的时候,产出只有三分之一,这暗示着潜力很大。
不幸的是,咱们开车的主要工况正好处于发动机状态不好的区域:低速、低扭、走走停停。
其实,上面这张图已经很简化了。如果你说,不想看到发动机、转速、转矩这种专业术语,那我画一个更简化的:
横坐标是工作状态,纵坐标是工作产出。在燃油车中,发动机状态最好可以实现43kJ的工作产出,状态最差只能产出15kJ。上文已述,不幸的是燃油车的发动机经常工作在比较差的状态。
由于增加了多道能量转换环节,增程式的整体产出曲线会下降,如下图蓝线所示。可以看到,蓝线上的点,处处低于黑线,这就会给人一种脱了裤子放屁的错觉。
然而,增程式可以实现发动机的转速解耦、转矩解耦,也就是转速与车速无关、转矩与油门深度无关,从而可以设定一直工作在比较好的状态。如此一来,原本15kJ的产出由于能量转换降低到12kJ,又由于工作状态变好提升为37kJ。
37kJ > 15kJ,赚了啊! 如此一来,增程式虽然能量转换环节多了,但最终产出却提高了,因而可以跑得更远。这就像老板把办公室弄宽敞一点、娱乐空间更大一点,员工心情变好了、单位面积的产出可能反而会提升一样。
当然,这是增程式发挥作用的理想情况。实际工程中,工作状态带来的提升,能否cover掉能量转换造成的损失,还不好说。大体上来说,在综合工况中是可以cover掉的,因为:
- 综合工况中的高速路况比较少,燃油车的发动机工作状态很差,增程式的优化潜力比较大。
- 增加了电机、电池后,自然就可以回收制动能量,这相当于额外的收益。详见:
为什么电动车再生制动时大部分能量都消耗了,仅仅回收了一小部分能量?
此时,敏锐的你可能意识到了,上述推理中漏掉了一环: 虽然发动机转速转矩解耦了,但驱动电机的转速转矩还是与车速、油门相关啊。难道电机不怕工作状态差吗?
还真不怕,因为电机是一个好脾气。我们随便拿出一个2004年的古老电机,就发现最高效率94%,低的地方也有86%,二者相除得到差距也就是8-9%。相比之下,发动机的最大效率却是最小效率的3倍(差别200%)。相比之下,电机比发动机更加情绪稳定!
如果你想更进一步,把高速工况这个弱点也解决掉的话,那就成了串并联混动系统了。代表作正是如日中天的比亚迪DM-i:
如何评价比亚迪秦PLUS搭载的DM-i混动技术,为何被称之为「超级混动」?
以及各自主品牌也纷纷上马差异化的串并联混动:
比亚迪推出了 DM-i、吉利推出了雷神、长城有了柠檬 DHT,国产混动技术究竟是什么水平?
当然,从技术角度来看,增程式也有水平高低之分。具体技术分析就不在这篇小白科普文中展开了。有兴趣的可以看:
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:张抗抗
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延伸阅读:
燃油车加油,电动汽车充的是电,为什么买油车客户不关注油箱的大小,而购电动汽车的客户会关注电池的续航呢?