侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

重新定义电动车!可能吗?

2019-09-03 14:13
LY说新能源
关注

从能源需求匹配角度出发,重新规划电动车构架使得电动不再需要充电桩,外置增程系统使得电动车不在有里程焦虑。48V低电压等级、四驱和多电机多电源冗余确保了乘用车的安全。

重新定义电动车!可能吗?

图 1 车辆能量需求,能量变换能力示意图

从图1知道车辆能量需求是变动的,其瞬时值有正有负。车辆的能量变换能力也是变动的,波动非常剧烈。速度是能源供给和能量变换能力共同作用的结果。由推进功率曲线图知道能量制动馈能甚至会比整个车辆输出功率大。比如高速下陡坡急刹车的情况下。

基于上面的情况,可以得到一个认识。电驱动车辆的最佳能源利用方式是能源处理能力跟能源需求匹配。

车辆的能源处理能力最主要的指标是功率,性能较好的车辆其能源处理能力通常是能源需求的十倍左右。如平均功率10KW,而车载功率通常会是100KW以上。、

48V电驱系统当前主要用于轻混或超微型车辆。从能源利用角度来说。48V电驱系统通常单电机驱动长时间的功率15KW以内。双轴驱动功率30KW以内。也就是说起在不考虑因速度瞬时大幅波动的提速制度能源需求的情况下。48V电驱系统能够满足所有乘用车的需求。

如果让48V电驱系统作为主要能源供给方式。可以通过提升48V系统的效率,如提升驱动器效率,电机效率,传动效率等等。在车辆行驶过程中,如果48V驱动系统的整体效率非常高。而整个车辆能源大部分都是48V电驱系统提供的(在制动馈能足够情况下,可100%由48V系统提供),这样就保证了整车能源利用效率非常高。而48V系统成本较高压要低一些,其提高效率的成本同样也会很低。

以48V电驱系统为主动力能源,车辆的能源变换能力可能要更大一些。此外电驱动系统的控制会更复杂(速度控制),电机出力如何匹配四轮摩擦力(即力矩分配控制),车辆在特殊路况如沙砾路段,山路等等又该如何调整。延伸出来的问题非常多,甚至无解。上面的问题都在学习中,部分已经有了解决的方法并写出了。本文限于篇幅,只讨论能源变换能力。

图2的构架还可以存在多种版本,比如单轴双电机,双电压等级。单轴单电机双电压等级。双轴四驱四电机双电压等级。图2只是典型构架。对于大型电动车而言,集中加速牵引驱动,分轴巡航驱动会是最好的方式。比如重卡采用这样的形式其操控性更好,并能组成公路高铁,减少司机数量。

更多的人会关心这样配置的电动车成本是多少?从原材料角度来说,原材料并没有增加。从加工过程工艺来说,其区分开工况更适合加工制造出性能更好的产品。故这样配置的电动车不会比当前同样规格电动车贵太多。

车辆的能源处理能力体现在多个地方,最主要的是电力电子、电池和电机。其中电力电子即驱动器是核心。是能源变换的十字路口。电池是能源的车库。电动机是能源的生产和消耗终端。下面以一辆130KW驱动功率的电动车来说明如何利用车辆能源的处理能力。

130KW驱动功率是市场主力车辆配置。比如传祺GS4 PHEV,H6汽油版等等。如果我们将130KW拆分成100KW+15KW+15KW。其中两15KW是前后轮轴驱动,是48V电驱系统。100KW是一个发电电动机+520V直流电池组+100KW可逆驱动器。100KW电动机是一个三相380V三相感应永磁同步电动机,配有一个可逆驱动器。该驱动器是可逆的。也就是说可以通过外接一个380V50Hz三相电源,对48V电池,及520V直流电池组以100KW(或低于)的功率充电。相当于有一个车载快速充电桩。520V直流电池组是由超级电容或者充放电倍率超过10C的电池组构成。如图2所示。

重新定义电动车!可能吗?

图 2 新构架的48V系统。三电机两套电压等级

图2新结构的电动化车辆带来两个非常强大的改变。

第一个改变:可以让发展电动车脱离充电桩的束缚。人们在使用燃油车形成了一个习惯,补能只能去加油站。让人觉得电动充电必须有充电站,而实际上,电能无处不在有电就可以充电,不需要充电桩。

第二个改变是,100KW发电电动机可以作为增程系统的发电机,在不增加成本的情况下,可以让纯电动车成为增程车,只需要租用一个小功率发动机的增程系统。如一个以甲醇为燃料的10KWe增程系统。如果车辆百公里耗电15KWH。那么纯电300公里+一个10KWe增程系统可以保证出行需求了,此外停车休息的时候,在有电的地方快速充电。这也基本解决了里程焦虑。

图2 只是一个设想中的雏形,如果这样的方法行得通。那么可以说重新定义了电动车。

要完善这样的结构。我可能需要另外的三年时间去证明。三年前考虑购买通勤用的汽车,顺便了解一下汽车的结构。三年过去了,汽车没买到却写了超过20万字的文章去叙述一种不一定客观存在的东西。这三年一直犯了一个很大的错误。即所有做的事情都是努力去实现和证明:最初的设想是对。而不是寻求更加正确的方式。

在最近的学习到的48V电驱系统的中,觉得当前对48V系统的认识是存在错误,使用也是错误。

错误认识有:48V系统只适合轻混(油气电动化车辆是吃力不讨好的,除非能够大幅节油)。

48V系统成本低(市面上带48V系统售价通常比相同配置燃油车高2万,这已经不低了)。

48V系统没有高压系统先进。(在电能的使用中,从来没有哪一种电压等级是先进的,匹配最重要。)

48V系统采用大电流。(电流电压的选择都是工程问题,综合考虑选择合理区间。而非一味追求单一性能,大功率不适合48V。48V最大优势是安全)

48V电驱系统效率低。(效率同样是工况匹配的问题,而非原理性的)

这里并不是为了标新立异,而是为了解决现实中存在的一些问题。利用另外一个角度来看问题,会解决一些问题并带出新的问题。

本文中讲述的新思路很可能重新定义电动车的雏形结构带来的新问题远比解决的问题要多。

后续的文章中,我们逐一梳理,并寻求合理的解决方法。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号