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混合动力 是希望还是噱头

  • 作者:老叶 类别:人车生活                       
  • 阅读:(7186) 评论:(20) 发表时间:2010-04-30
 

畅想绿色未来这届的北京车展,绿色、环保、低碳是本届车展上最热门的看点之一。混合动力从未有过如此的重视,也许,明天您买车,是不是也该考虑混合动力了?

有关混合动力的文章,早已泛滥了几年,不计其数。这篇文章就最基本的能量转换和平衡的角度,来看看混合动力,是希望还是噱头。

目前的混合动力,大都是油电混合,就是内燃机、蓄电池组和电动机的组合,其中内燃机大部分以汽油机为主。

在讨论混合动力之前,先看看我们平时汽车的行驶方式。

汽车在每个家庭的作用不同,行驶范围不同,导致油耗的千差万别。譬如我的富康或325 MT,基本是用在长途旅行,市内大都步行或公交,因此才有了7.5/百公里的综合油耗。我最怕入库倒车,油是哗哗的流,却行驶不了几步,因为心疼油,因而也练就了一把入库的倒车功夫。有些家庭纯粹用来接送孩子上下班,行驶在市区,油耗远远超出预想。

厂家说明书(尤其欧盟)标出的市区油耗往往是郊区的一倍,这是一个客观的事实。发动机(内燃机)和其他热机一样,都有一个空载损耗(就是怠速情况),发动机的效率随负荷的增加而增加,因为空载损耗所占的比例减少了。在等候红灯或蠕动,发动机光烧油不走路,于是人们想到,如果在市区行驶只用电力驱动,那不就免除了内燃机的空载损耗么?电动机嘛,给电就走,不走就断电,另外,还可以运用电磁感应原理,在减速或刹车时回收一部分能量,就像自行车前轮照明一样。

如果取消内燃机而直接改用电力驱动,那多好?电力驱动中,电能和机械能的能量转换效率超过95%,大型电机的转换效率高达98%以上。可是能量储存是个问题,以最新的途锐为例,66公斤的蓄电池充满电只能让汽车走上2公里,当然如果速度降低1倍(25公里/小时),能走上4公里。如果要让途锐行驶600公里,恐怕后面要跟着一辆卡车给他拉蓄电池!当然您可以换上高能量密度的锂电池组。想想诺基亚手机原装的锂电池多少一块吧,还是2.7伏呢,买上100公斤要耗费多少大洋?何况汽车电池是12伏!价格要昂贵的多。

那我们可以用少量的蓄电池,让车辆顺利穿越市区的红绿灯和倒车入库,在郊区或高速公路,让内燃机运行在设计工况,这就是油电混合的由来!

因此混合动力的行驶过程是这样的,车辆起步用电力,发动机停止,当速度达到一定时启动发动机,同时对电池组充电,当车辆滑行(松开油门踏板)时切断发动机燃料,车辆停止时切断电力,时而周复上述过程。

这种混合动力,所能节约的能源就是内燃机的空载损耗,彻底消除了发动机怠速损耗,也避免了发动机部分低负荷工况,提高了发动机的热效率。

不过,对于安装了起停装置和滑行功能的宝马全系来说,也基本实现了混合动力的节能效果。

油电混合适合您我吗?以我为例,为了穿越有限的市区,让我背上100多公斤的蓄电池长途旅行,那我可不乐意,因为这就意味,只要在高速上行驶超过200公里,我在穿越市区节约的燃料就付诸东流,何况,蓄电池的充电也要靠内燃机带动的发电机进行。

对于我,希望能把蓄电池降低到20公斤或更低,我需要1公里的电力驱动即可,这就是弱油电混合,可是增加的那套复杂的机械设备、和电力驱动却没有减少,还要让我掏出很多很多的银子,以及上牌时多付出的购置税,哦,还有增加的保险费,差点忘了。

也许您就送送孩子上下班,长期行走在拥堵的市区,那就采用强一点的油电混合吧,比如能行驶20公里的蓄电池,的确,您省了不少汽油,可您的汽车一定是个庞然大物,要不行李箱、后排座位都装满蓄电池。您还不能忘记,蓄电池还需要充电,这就意味您必须勤快地把它拉到郊区,不管你愿意不愿意,跑上一趟,时间还不能太短哦。你还不要指望,一般的混合动力不具备插电充电模式

这样看来,纯电力驱动才是终极目标,采用电力驱动和蓄电池充电,这就意味可以彻底让内燃机歇菜,电力可以在发电厂大规模转换,那里的转换效率已经接近45%,而普通的汽油机,哪怕宝马著名的直列六缸发动机,压缩比已经达到11.0,他的转换效率还是低于30%!更为重要的是发电厂使用的是煤或水,这样可以节约大量珍贵的石油!这一天的到来还需要多久?10年?20年?这取决于蓄电池技术,还有充电网络的建设。当然意外的收获是疲劳驾驶的没有了,您想疲劳赶路,蓄电池可不干了。

现在,如果让我选择,我还是选择柴油机,它的热效率大约高出汽油机10个百分点,这足以让任何的混合动力俯首称臣。可能有同志会问,那为什么没有油(柴油)电混合?答案是很少,因为它带来的节能效果远远不如汽油的油电混合那么明显,愿意做这项工作的人就少了。

日本是混合动力的先驱,这是因为混合动力大多依靠电池和电子技术,对传统的内燃机研发能力依赖较少,日本人当然懂得扬长避短的道理。在欧洲,他们舍不得研发了百余年的内燃机制造技术,尤其德国还在孜孜不倦地研制老祖宗留下的遗产---狄赛尔发明的压燃式内燃机---柴油机。如果全部在市区拥堵的行驶,柴油机也许不占上风,不过当道路稍微畅通时,柴油机便能取得压倒性的优势,如果长途旅行,混合动力还不如普通的好,毕竟省略了庞大的电池组质量。正是这个原因,欧美厂商一直不愿意在混合动力投入过多的研发,奥巴马的新能源政策也在不同的说客游说下左右摇摆,FGW一会声明要投入巨资鼓励混合动力,隔天又声称不放弃柴油技术的发展,说到底,就是架不住二大理念的游说。不过对于纯电力驱动汽车这个终极目标,任何一个厂商都不愿放弃这个基础领域的研发,这不,宝马、奔驰、大众等奋起直追,在北京车展上纷纷拿出的自己混合动力车型。

眼下,厂家都在宣传,他们的混合动力汽车,如何如何的节省燃油,这完全取决于计算方式。如果您经常在市区拥堵行驶,而恰好有个丈母娘在乡下,路程还不能太远,又必须定时去报道一下,这样才基本满足厂家的计算条件。

能量守恒是自然界的基本规律,但能量是分级别的,他们统统都用焦耳这个名词来度量,1焦耳的电能几乎可以转换成1焦耳的机械能,反之亦然;但1焦耳的热能只能少部分转换成机械能,当今最先进的柴油机,大约不超过40%的热能能转换成机械能,在汽油机上,这个比例降到30%以下。终极的电力驱动汽车和目前普通汽车相比,就是把大规模集中在发电厂的能量转换分散到一个个微观的内燃机中,这里面的浪费可想而知。

现在让我们粗略地计算一下,看看这个浪费有多大:假定一辆风阻系数为0.28、自重1.5吨的纯电动车,以36公里/小时速度行驶,滚动阻力取0.1,如此行驶1公里,按上面的能量转换效率,它所消耗的能量是:5.2×105(焦耳),再看看1度电=1千瓦时=1000×3600(焦耳),二下相除,便得出行驶1公里消耗的电力是0.15度,再考虑实际的能量转换效率进行修正,最大不超过0.2度,在自己家里充电也就是1毛多点,如果把上面的能量等值换回汽油,只能行驶400米。下面是摘自汽车导报的一段话:以目前的电池技术和电力价格,电力驱动的汽车每公里不超过0.15元,随着技术的发展,只要电力价格不上升,这个数值降到0.1元以下几乎没有悬念,也许更低。

由此看,在相当长的一段时间内,最可持续发展的传统行业就是:国家电网公司,最具发展潜力的企业是电池厂商,卖电储电的永远吃香,中石油、中石化眼下是巨无霸,终究是兔子尾巴,哈哈,开个玩笑。

希望这篇短文能让准备选择混合动力的朋友参考一下,也让我们更清楚地看清混合动力的本质,不要被厂家和商家所蒙蔽。

里面有些数据不一定准确,观点也有偏差,欢迎提出批评指正。
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评论列表
  • 太平洋汽车网网友 #20楼 2010-08-18 21:34:53   通用就是在新能源汽车上投了太多的钱 才垮掉的
    现阶段如果电池技术没有质的飞跃
    电动车是不会有很好的前景的
    混合动力发展各大厂家也只是在摸索  
    短时间内取代传统发动机还不可能
  • 老叶 加为好友 发送信息 #19楼 2010-06-08 11:22:35   回答18楼问题:
    充电效率实质是个化学热力学问题,化学反应除了改变分子结构外通常伴随热效应,如果是水的电解,能给出比较精确的计算,对于通常的镍镉或锂电池,我没有办法精确计算,但因为内阻很小,发热很小,如果充电或放电电流很大,这部分热量就不能忽略。对于蓄电池的充放电,除了产生热量之外,还有氢气的溢出,这部分化学能也损失掉了。
    至于电--机转换效率问题,主要有机械摩擦损失,电机电流的热效应、电机冷却需要消耗的功率。如果导线粗内阻小热效应和冷却可以忽略,但电机体积和重量增加。在一般情况下,电机效率取决于功率,大型电机可以达到98%以上,像汽车上使用的小功率电机,能达到92-93%就不错了,当然如果经常采用大电流方式,发热也同步增加。
  • 太平洋汽车网网友 #18楼 2010-06-07 12:51:20   还有一个问题就是充电效率的算法问题。能不能介绍一下充电效率是多少。电厂的煤-电转换效率是45% , 那么电-蓄电池的效率又是多少呢,这个我个人比较关系。另外电-机械能说是接近100%,但毕竟不是100%这个也有没有具体数据呢。。。。。
  • 老叶 加为好友 发送信息 #17楼 2010-05-31 11:03:27   如果考虑蓄电池的寿命,会觉得有点跑题,不过也是疏忽了。
  • 太平洋汽车网网友 #16楼 2010-05-28 20:22:56   就目前的技术,蓄电池来拖动汽车这样的庞然大物肯定是不行的,老叶仅考虑到存电的问题,而没考虑到蓄电池的寿命。一辆电动自行车,蓄电池的寿命只有一二年,电动汽车使用蓄电池,它的寿命又是多少呢?
  • 太平洋汽车网网友 #15楼 2010-05-24 05:55:44   混合动力技术面并不复杂,其主要是和传统动力比起来,价格上不具竞争力,单纯要求消费者提高环保意识多掏腰包买混合动力的车,或者制造商减少利润造车是不现实的。关键要看政府的相关政策上支持力度有多大。
  • 太平洋汽车网网友 #14楼 2010-05-23 13:41:37   13楼,以面前的技术,停车场插电式充电是不现实的,从各大公司出来的混哈动力都不具备这些功能就可以看出来。
    为什么?以面前的混合动力,纯电力行驶的里程很短,电力只是提供启动、低速行驶使用,储能很少,必须采用浮充的形式。
    当然停车场可以充电,充满后几分钟就用完了,还得靠内燃机带动发电机进行浮充。为了实现停车场充电,还得增加变压器、稳压电路、可控硅等等,增加不少成本、增加不少重量、却没有多少实用价值,厂家当然不会这样做了。
    一般来说,我们能想到的,那些专业能力强、经验丰富的工程师团队早就思考过了。
  • 太平洋汽车网网友 #13楼 2010-05-15 11:29:50   我觉得纯电动汽车有点好高务远;
    充电式+油电混合动力 是最理性的
    在任何停车场都能安装低压充电器,汽车停放的时候充电(甚至可以替代停车场收费);
  • wzjohn1 加为好友 发送信息 #12楼 2010-05-06 10:12:20   目前阶段混合动力还是比较切合实际的。国内柴油的质量不咋的:纯电动续航能力还有待提高:氢动力绝大部分人都买不起……
  • 太平洋汽车网网友 #11楼 2010-05-05 23:01:05  
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