隨著汽車尾氣污染的加劇和石油煤炭等化石能源的消耗,發(fā)展新能源汽車是全球的共同趨勢。由于汽車功耗較大,傳統(tǒng)環(huán)保概念中的清潔能源,比如太陽能、風(fēng)能在這個領(lǐng)域均是杯水車薪,使不上勁兒。
目前,全世界積極發(fā)展的新能源汽車技術(shù)主要集中在三個方向:純電動汽車,比如大家比較熟悉的高帥富特斯拉;油電混動型汽車,比較著名的有日本品牌的先行者普銳斯;燃料電池汽車,有報道稱日本某汽車品牌計劃在2018年推出氫燃料電池車。
這三項技術(shù)各有優(yōu)缺點:
純電動車:清潔實惠,但能源補(bǔ)充是硬傷
純電動汽車像手機(jī)充電一樣,使用插電模式充電(使用外部電源,通過變壓器和電纜對汽車電池充電的模式)。優(yōu)點是電能清潔實惠,電動機(jī)扭矩大、加速快、噪音低;缺點是能源補(bǔ)充依賴硬件設(shè)施。(扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的一種特殊的力矩,在功率固定的條件下它與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系,轉(zhuǎn)速越快扭矩越小,它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負(fù)載能力。)
舉例而言,目前世界上頂尖的純電動汽車如果采用普通家庭電路充電,充滿需要7小時以上;若使用造價高達(dá)10萬美元的專用充電樁,充滿則需1-2個小時。按照這種汽車實測的滿電狀態(tài)250-300公里的巡航里程看,在城市里代步是可以的,每晚都能充電。中長途的自駕游就有點勉強(qiáng)了,一天只開300公里,晚上還要找地方充電,做不到傳統(tǒng)燃油汽車的“日行千里”。更不可能開著它去新疆西藏羅布泊,因為沿途連汽油都不一定買得到,更不要說充電啦。
燃料電池汽車:綠色環(huán)保,但設(shè)備重體積大
燃料電池汽車使用燃料電池產(chǎn)生氫氣,氫氣與大氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生電能驅(qū)動汽車行駛。燃料電池的反應(yīng)會產(chǎn)生極度少量的二氧化碳和氮氧化物,這類化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物除了電能外,主要副產(chǎn)品是水,因此被稱為綠色新能源汽車。
現(xiàn)階段,燃料電池汽車的缺點在于設(shè)備重體積大。啟動時間長并需提高系統(tǒng)耐振性:由于氫氣的關(guān)系,密封性要求相當(dāng)高,相對而言若發(fā)生事故危險性較大。
注:燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池,電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等,像一個蓄電池,但實質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。
油電混動汽車:將浪費的能源轉(zhuǎn)為電能
最后說我們今天的主角:油電混動汽車。它是指以燃油和電能共同作為動力的汽車,堪稱目前新能源汽車中最實用、最接地氣的成員。很多人認(rèn)為“混動”將是汽車技術(shù)未來幾十年的發(fā)展趨勢。
油電混動汽車以電動機(jī)作為內(nèi)燃機(jī)的輔助動力來共同驅(qū)動汽車。這項技術(shù)燃油經(jīng)濟(jì)性高,機(jī)械性能更強(qiáng)勁。與同級別的汽車相比,燃油費用更低。電動機(jī)由于其物理特性,在啟動時產(chǎn)生的扭矩遠(yuǎn)大于內(nèi)燃機(jī),擁有更強(qiáng)勁的起步和加速性能。
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車,能源有效利用率是較低的。由于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)四沖程的設(shè)計結(jié)構(gòu),在80%以上的道路條件下,一輛普通轎車僅利用了燃油動力(燃燒所釋放熱能)的40%,在市區(qū)還會跌至25%。也就是說只有25%-40%釋放出來的熱能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能做功,驅(qū)動車輛前進(jìn)。油電混動技術(shù),就是旨在把被浪費的能量收集起來變成電能,通過電動機(jī)提供給汽車作為第二動力。
油電混動汽車的三種“武器”
要實現(xiàn)將浪費的能力收集起來轉(zhuǎn)為電能,油電混動汽車會比普通燃油汽車多三套系統(tǒng)。
能量回收系統(tǒng):大家都知道,汽車以一定速度在路上行駛,是具有動能的,每當(dāng)汽車剎車時,就有一部分動能在剎車片摩擦下變成熱能散逸。而汽車在等紅綠燈時,發(fā)動機(jī)也是以怠速空轉(zhuǎn)在燒油,這些能量都被浪費了。能量回收系統(tǒng)會把這些傳統(tǒng)汽車?yán)速M掉的能量收集起來。
儲能系統(tǒng)(電池):收集起來的能量會被轉(zhuǎn)化為電能,儲存在電池中,在需要的時候供給電動機(jī)。
電動機(jī):它以電池中的電能為能源,向汽車提供動力,驅(qū)動車輛行駛。
這三套系統(tǒng)和汽車原本的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)與制動系統(tǒng)相結(jié)合,經(jīng)過工程師們的調(diào)教和改進(jìn),最終達(dá)到渾然一體:汽車剎車減速和停車空轉(zhuǎn)時,他們積極收集被浪費的能量,儲存到電池里;汽車啟動和加速的時候,電動機(jī)輔助內(nèi)燃機(jī)一起做功,提高整車機(jī)動性能。
油電混動汽車的機(jī)械性能強(qiáng)勁。國產(chǎn)的一款最新油電混動SUV,0-100公里/小時加速不到5秒!這是什么概念?了解汽車的人都清楚,目前傳統(tǒng)汽車市場上的絕大多數(shù)車型,百公里加速不到5秒的車只有四十余款,占總車型的不到百分之一,且絕大多數(shù)售價都在百萬元以上。這樣比較的話,是不是馬上體現(xiàn)出混動汽車的優(yōu)勢了?
油電混動技術(shù)為世界帶來了速度更快、油耗更低、排污更少的新汽車,更可貴的是,它一點也不嬌氣,不依賴外部硬件支持,給油吃油接地氣,適應(yīng)性強(qiáng),必將成為未來新能源汽車技術(shù)的中流砥柱。
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