廈門市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站的監(jiān)測(cè)表明,我市機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)大氣污染的“貢獻(xiàn)率”超過(guò)40%。盡快以電動(dòng)汽車取代傳統(tǒng)燃油汽車,大幅度提高新能源汽車的普及率,是解決環(huán)境污染和能源消耗問(wèn)題的有效途徑。
最近,國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》,要求重點(diǎn)發(fā)展純電動(dòng)汽車、插電式(含增程式)混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車。這一決定體現(xiàn)了政府從生態(tài)平衡和治理環(huán)境污染的需求出發(fā),支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決心。在此背景下,電動(dòng)汽車銷量不斷增加,據(jù)估計(jì)今年銷量可達(dá)4萬(wàn)輛,然而與年銷量達(dá)2000萬(wàn)輛的燃油轎車相比,尚不足其百分之一,也未達(dá)到“十二五規(guī)劃”既定目標(biāo)。解決當(dāng)前電動(dòng)汽車技術(shù)水平與消費(fèi)者現(xiàn)實(shí)需求之間的矛盾,是加快推廣應(yīng)用新能源汽車的當(dāng)務(wù)之急。
純電動(dòng)汽車的發(fā)展受動(dòng)力電池性能的制約
如果期望純蓄電池電動(dòng)汽車達(dá)到與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng)?shù)睦m(xù)航里程(約500公里),其動(dòng)力電池系統(tǒng)的能量密度至少要達(dá)到400Wh/kg以上。目前裝車應(yīng)用最廣泛的鋰離子動(dòng)力電池,其單體電池的比能量不過(guò)130Wh/kg;組合成電池包后,電池系統(tǒng)的能量密度還不到90Wh/kg,尚不到目標(biāo)要求的四分之一。動(dòng)力電池從當(dāng)前水平提高到 400Wh/Kg,還必須經(jīng)歷一個(gè)較為長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程。
在努力研究提高動(dòng)力蓄電池組比能量的同時(shí),電動(dòng)汽車可否也走出單一蓄電池為動(dòng)力電源的約束,引入混合動(dòng)力電源以應(yīng)對(duì)汽車動(dòng)力電源需求多樣化的問(wèn)題?有關(guān)專家建議采用多種動(dòng)力電源組合的方式:增程式發(fā)電機(jī)應(yīng)對(duì)非經(jīng)常性的續(xù)駛里程難題,超級(jí)電容器應(yīng)對(duì)高功率難題,能量型蓄電池在電動(dòng)汽車中擔(dān)負(fù)零油耗零排放的能量型角色,這三者結(jié)合便可以顯著改善當(dāng)前蓄電池比能量太低、成本高、循環(huán)壽命短、充電難等問(wèn)題,解除消費(fèi)者對(duì)行駛里程、使用及購(gòu)買成本以及汽車性能方面等的顧慮,切實(shí)促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展。
配備增程式發(fā)電機(jī)滿足延長(zhǎng)續(xù)駛里程的需求
專家建議,區(qū)分電動(dòng)汽車用戶的實(shí)際續(xù)駛里程和期望續(xù)駛里程,配備較低容量的蓄電池滿足用戶經(jīng)常性續(xù)駛里程,并配套增程式發(fā)電機(jī)以應(yīng)對(duì)非經(jīng)常性行駛里程。
增程式發(fā)電機(jī)的主要作用是發(fā)電,可連續(xù)工作在最佳轉(zhuǎn)速下,輸出的功率和扭矩也基本恒定;因而其效率、排放、可靠性等均處在較佳狀態(tài),能提高效率而取得節(jié)油的效果,且無(wú)需離合器、變速箱,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。增程式發(fā)電機(jī)能夠在電動(dòng)汽車行駛中發(fā)電,向電動(dòng)機(jī)供電以推動(dòng)車輪,車速較低時(shí)電力有余則向蓄電池充電。
上述設(shè)計(jì)既可顯著減少車載蓄電池重量,減輕成本并提高能效,又可免除用戶對(duì)于續(xù)駛里程短和中途充電難的擔(dān)心。其配置的蓄電池能量只需按每日經(jīng)常性里程(如50至80公里以下)設(shè)計(jì),純電方式行駛的里程已可滿足大約80%至90%的用戶,對(duì)于代步的用戶,基本上與純電動(dòng)汽車無(wú)異。這樣不僅能夠降低購(gòu)車成本,還有效減輕了車載蓄電池重量和總能量,既減少了每公里能耗,又適合于在夜間停車位或家庭車庫(kù)以電網(wǎng)的谷電進(jìn)行慢充電。
采用超級(jí)電容器應(yīng)對(duì)大功率需求難題
增程式發(fā)電機(jī)電動(dòng)汽車所載蓄電池能量只需10kWh,就足以承擔(dān)經(jīng)常性續(xù)駛里程60公里。但是汽車在啟動(dòng)加速時(shí)需要功率約為50kWh,蓄電池放電倍率達(dá)5。汽車制動(dòng)時(shí)可將動(dòng)能回收,向蓄電池充電,此時(shí)充電倍率更是遠(yuǎn)高于5。高倍率的充放電,對(duì)蓄電池壽命損害極大,而且降低蓄電池比能量超過(guò)3成。如果不另外增加功率源,增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力性不好,制動(dòng)能量不能很好回收,啟動(dòng)加速性能不能滿足。超級(jí)電容器是高循環(huán)壽命高功率而能量不高的功率源,壽命可達(dá)10萬(wàn)次至20萬(wàn)次、比蓄電池高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)、能夠承受強(qiáng)功率充電以回收汽車制動(dòng)能量,降低每公里能耗20%以上,并提高汽車起步、加速和爬坡性能。把需要強(qiáng)功率充放電的任務(wù)交給具有強(qiáng)功率特性的超級(jí)電容器而在低功率勻速行駛時(shí)由技術(shù)較成熟的能量型蓄電池提供能量源,如此組合還可以多回收制動(dòng)能量 20%。蓄電池避開高功率后,可以采用能量型蓄電池,其比能量高于功率型蓄電池,同等里程可少用電池且降低成本。(市老科協(xié))
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增程式混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)
增程式發(fā)電機(jī)可以解決用戶電盡車停的里程焦慮,且因蓄電池容量小,可減少車載蓄電池,從而降低購(gòu)車成本。
配備超級(jí)電容器作為功率源,汽車的功率性能得以改善,汽車制動(dòng)能回收以降低能耗而延長(zhǎng)續(xù)駛里程;蓄電池避開頻繁的高功率充放電而延長(zhǎng)壽命,只需配用能量型蓄電池而提高了比能量,車載蓄電池可再減少并降低成本。
經(jīng)常性市內(nèi)代步只需蓄電池供能,零耗油零排放。每年用到增程式發(fā)電機(jī)的非經(jīng)常性延長(zhǎng)續(xù)駛里程只占總里程的20%左右,且此時(shí)耗油也比燃油汽車減半,所以全年節(jié)油平均可達(dá)90%(按權(quán)重平均),減少市內(nèi)汽車尾氣可超95%。
從技術(shù)角度看,增程式混合動(dòng)力汽車能夠解決當(dāng)前技術(shù)水平下電動(dòng)汽車性能與市民實(shí)際需求之間的矛盾,促進(jìn)電動(dòng)汽車大眾市場(chǎng)的拓展。據(jù)了解,增程式電動(dòng)轎車已引起國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)的重視,如奇瑞、江淮、廣汽、一汽、北汽、長(zhǎng)城、吉利都已有樣品。私人轎車擁有者,要樹立綠色出行的觀念,選擇增程式電動(dòng)汽車取代傳統(tǒng)燃油轎車,在方便自己及家人的同時(shí),也為緩解城市的環(huán)境壓力出一份力。隨著新能源汽車技術(shù)的不斷完善和消費(fèi)者的觀念轉(zhuǎn)變,新能源汽車成為汽車行業(yè)的翹楚,必將指日可待!