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Lightyear结构电动车如何打败锂硫固态电池

导读: Lightyear混动车,在前机舱放置增程发动机的情况下,増程发动机的能量密度具有超越锂硫固态电池的性能。而实现这些优点的技术都成熟的。

2018年8月15日出版的《变频器世界》里第46、47页名为《一种改变当前能源结构的混动车结构原理》,及2018年9月15日,发改委学术期刊《中国战略新兴产业》里介绍的lightyear混动车结构。

Lightyear结构电动车如何打败锂硫固态电池

图一、双电机lightyear混动车结构

Lightyear混动车,在前机舱不放置增程发动机的情况下,双电机动力过剩。具备跑车的性能。

Lightyear混动车,在前机舱放置增程发动机的情况下,増程发动机的能量密度具有超越锂硫固态电池的性能。而实现这些优点的技术都成熟的。

下面以广汽传祺GS4 PHEV 的改良版GS4 LYEV,来说明如何实现这些优点。

首先,我们从汽车之家查询到的数据如下。

表1、三种配置下的主要参数对比,使用大于或小于的参数是估算值

Lightyear结构电动车如何打败锂硫固态电池

GS4 LYEV是在GS4 PHEV 卸载燃油发动机、发电机及其附属装置的情况下在前轴安装一台22KW发电电动机。这是一台直流无刷电动机。在外力的带动下,直流无刷电动机变为直流发电机。所发电量直接接到后驱电机的变频器直流母排,用来驱动后轮。当电量过剩时,变频器逆向给电池充电。

由上表对比发现。当前的技术条件下lightyear结构已经比燃油车更优越、具备普及电动车的技术要求。

増程发动机系统的能量密度为什么已经超过了锂硫固态电池。

这里选取两种规格的増程发动机,分别是20KWe和7KWe.

Lightyear结构电动车如何打败锂硫固态电池

图二、宝马i3 增程发动机由摩托车改造来

20KWe 的发动机采用宝马I3的增程器。无法查询到增城系统的重量。根据相关数据在不含发电机的,20KWe増程发动机和35L92#汽油,及液冷系统总重量不会超过150kg。(根据摩托车总重估计)

而35L 92#汽油能量密度约12kwh/kg.锂硫固态电池的理论比容量和理论比能量分别达1.672kwh/kg和2.6kwh/kg。而做成电池后最大能量密度不会达到理论值的40%。由此,增程发电机系统的能量密度为35L*汽油0.725kg/L*12kwh/kg÷150kg*0.3效率=0.6kwh/kg。4.5小时油箱汽油耗尽。接近目前实验室的锂硫固态电池能量密度。

采用直接风冷,换热,电子涡轮等技术,效率提升为40%。整个增程系统不会超过100kg。得到增程系统的能量密度为1.2kwh/kg。远比最佳的锂硫固态电池要好。6小时汽油耗尽。

假定,电动车百公里时速,百公里耗电量为20kwh,电池组是20kwh。当平均车速超过100km/h时,消耗功率增加,电池内的电量得不到补充,假定耗电功率增加为原来的1.2倍。发电的电量完全用来驱动电机。5小时内电动车只能按照20kw功率驱动的最高速度行驶。如果巡航功率一直超20kw,电池电能得不到补充。电动车无法提速。

由此可知,电池组能量密度低,越少越好,增程发动机比功率越大越好,油箱储量根据续航不低于500km来选择。

最高发电机功率,适宜为大于或者等于百公里时速工况下的百公里电耗除以1小时。如选择偏小会导致电池电量耗尽车辆无法提速。

为了增加增程系统的能量密度,选用小功率发电机,就需要增加电池容量。比如40kwh电量,百里电耗20kwh,发电机功率10kw。会出现电池电量耗尽。车辆无法提速的情况。这个时候需要停车,让增程器发电补充电池组电量。

这样能量密度的增程系统,实现长续航。利用现有加油站的便利性,解决了充电难等问题。显然,更重要的一点是lightyear使用了现有成熟的技术。而锂硫固态电池还不懂猴年马月才开发出来。

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