太原电瓶销售联盟

除了锂电池和燃料电池,电动车竟然还有这些花样?

E车动力2021-06-07 06:25:45

我们都知道思域很牛逼,可是你能接受别人用思域换你的GTR或者AMG C63吗?



当然不会,或许这位网友能回答你们的疑惑。



虽然思域秒天秒地秒空气,但是它的价值还是比不上奔驰宝马。其实不仅车有价值,能量类型也有价值差异。就拿内燃机和电机打个比方:在VVT、直喷和涡轮等技术广泛应用的今天,用汽油燃烧产生的低质热能转换成曲轴的高质机械能的最高效率在35%左右;而如果是将价值更高的电能在电机中转化为机械能,其转化效率明显高很多。这也是为什么电动车在未来能淘汰燃油车的原因之一。



然而汽油蕴含的能量比目前的化学电池高得多。仅仅是14克的碳原子与32克的氧原子结合,就能爆发出1598kJ的能量,可是锂离子电池的重量要接近1公斤才能压榨出相同的能量。很显然,这是电池技术限制了电动车的发展。不过我们可以稍微转变一下思路,从一些细节中获得灵感,或许能为电动车的发展找到出路。

 

无曲轴发动机-增程式混合动力


小时候我们都听过“一箭易折,十箭难断”的故事,而目前大部分电动车的动力电池都是由一颗颗小小的18650电池串联起来的,那么为什么活塞式发动机的动力就不能串联起来呢?


去年6月份,丰田申请了一项发动机专利,名为Free Piston Engine Linear Generator(自由活塞引擎线性发电机,下简称FPEG发动机)。之所以叫自由活塞发动机,是因为这台发动机抛弃了曲轴机构而变得非常“自由”,不仅大幅减少了传统发动机与发电机之间的传动损失,而且无须其它机械装置也能让它平顺运转。


据悉,一个长60厘米、直径20厘米的FPEG发动机可以产生15匹马力,在连续使用下能够达到42%的热功效(普锐斯的稳定热效率都不到40%)。通过调整发动机气压弹簧室的压力和喷油量,工程师可以自由地控制发动机的压缩比、排量、以及热循环模式(阿特金森循环、奥拓循环、均质压燃),甚至能够根据不同类型的燃料来调整相应的参数。



由于这是一个独立工作的小型发电装置,所以FPEG发动机可以像电池一样串联起来,产生充沛的动力。


涡轴发动机-增程式混合动力


二战之后,活塞式航空发动机的功率重量比已经接近极限,而涡轴发动机的出现及完善使这个参数得到倍数提高,且现在还有进一步提高的可能,所以现在除了教练机之外,已经没多少直升机使用活塞发动机了。有着“小身材大味道”的涡轴发动机,为什么不用在汽车上呢?



2016年的日内瓦车展上,有着军工背景的至玥腾风推出了一款概念超跑——泰格鲁斯·腾风。直接驱动这辆车的是6颗电机,共输出1044Ps的最大马力,电池容量为20kw。不过这都不是重点,重点是它是一辆增程式超跑,充电能源来自一台36kw的涡轴发动机。凭借着这套混动系统,泰格鲁斯·滕风在空电时的百公里油耗仅为4.8L。这意味着从燃油燃烧的能量到轮上消耗的能量,其转化效率超过了37%。



如果算上了热效率和传动效率,大概只有勒芒赛车可以做到旗鼓相当。并且涡轴发动机与刚才提到的FPEG发动机一样,可以使用各种类型的燃料。这或许也是未来新能源汽车的一个发展方向。


飞轮电池


说起飞轮,大家应该都不陌生,它将活塞的动能储存起来,帮助曲柄连杆机构闯过“死点”。作为一种古老的储能元件,理论上它可以存储无限的动能。威廉姆斯车队曾在旗下的F1赛车上开发了一套飞轮KERS系统,几经辗转后,被运用在保时捷997 GT3-R Hybrid和奥迪R18 e-tron quattro上,而后者也成为了勒芒史上首辆混合动力冠军赛车。




当然,赛车上使用的飞轮电池不计成本,在超导磁悬浮技术和真空的加持下,每天的能量衰减只有2%。而在民用领域,这一数字可达到25%。尽管损耗很大,但飞轮电池在民用市场仍有用武之地。


飞轮电池的能量密度在100-200Wh/kg左右,与目前的锂电池能量密度相当。不过它在充电时不受化学反应速率的限制,因此其充电速度远快于目前的化学电池。而另一方面,飞轮电池的电量可以在行驶时存储在电损较少的锂电池中,以减少能量损耗。不过由于高速旋转的飞轮会产生陀螺效应,因此飞轮电池只能水平放置,这也在一定程度上限制了飞轮的尺寸。