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EV和HEV技术被看好,突破价格瓶颈是关键

2010-06-23 11:55
小伊琳
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在典型的HEV系统中,使用汽油的高效率内燃机与可重复充电电池一起向汽车提供动力。内燃机的输出同时馈送给行星齿轮动力分离装置,再由这个装置馈送给交流同步发电机。电池的输出馈送到高压DC/AC逆变器,这个逆变器同时接受发电机的输出并馈送到永磁交流电机,另外有一个电路控制动力系统。


为满足规定的效率和环保要求,汽车制造商青睐多种不同形式的相对低价的HEV技术。带式交流发电机启动机(BAS)系统便是其中一种即将迅速流行的技术,许多人把这种技术称为“中度”混合技术。BAS系统被认为是一种相对低成本的HEV技术实现,可以提供许多好处。


通用汽车公司是BAS系统的积极支持者,认为BAS系统能以稍高的成本实现额外的燃油节省和更少的尾气排放,在主要是城市行驶的条件下可以节省5%至10%的燃油。目前大多数BAS系统仅限用于约3升和6缸或以下的发动机。然而,这样的发动机在今后几年中有望获得快速增长,从而使BAS系统更容易得到采用。


在BAS系统中,电机替代了传统的带式驱动交流发电机和启动机。当发动机运行时,电动机用作发电机,并对独立的36V电池充电。当必须启动发动机时,电动机通过连接的皮带传递扭矩实现启动。BAS系统可以完成发动机的停止/启动、电子机械式发动辅助、反馈制动、大功率发电和其它功能,并且无需对汽车设计进行很大的修改。


BAS系统的具体实现取决于汽车在电机/发电机效率和输出功率方面要求的性能等级。一些BAS系统可能不包含启动电机,在启动发动机时负载会比较重,特别是在天气很冷的时候。与传统的汽油动力内燃机汽车相比,BAS系统一般能将燃油经济性提高10%到15%(大部分是城市路况条件下)。


虽然BAS系统所能提供的好处只有完全HEV的一半,但BAS系统只需汽车制造商增加15%至20%的成本,并且不需要对发动机机舱和底盘作大量修改。不过,装备BAS系统的汽车在高速行驶时没有太大优势。尽管如此,这些系统相对简单的特性使得汽车系统设计师对该技术的应用前景非常乐观。


“在今后5至10年时间内,每辆汽车都将装备BAS系统,因为增加少许成本和复杂性就能提供很多好处。”Argonne国家实验室交通运输研究中心电子工程师Ted Bohn表示。

电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)技术继续向前发展,全球主要的汽车制造商已经推出或即将推出许多这样的汽车。鉴于政府法规和激励政策,上述情形并不让人感到奇怪,同时我们也需要减少污染以及对石油的依赖。此外,大众市场也盼望符合一般消费者的汽车问世。

但大多数专家认为,这种低价格的电动汽车(EV)或混合动力汽车(HEV)在短期内很难实现,而且没有人知道目前的电网基础设施将如何应对需要经常充电的汽车电池的爆炸式增长。现在最先进的电池技术仍然十分昂贵。


大多数HEV的设计价格在4万美元至5万美元左右,对大众化市场来说显然太高。一些数字表明电动汽车的最终用户价格可能超过10万美元,主要原因是高昂的电池组成本,每节电池从几千美元到1万美元以上不等。


Carnegie Mellon大学在Energy Policy杂志上发表的一份研究报告指出,像通用汽车的Chevy Volt这样的HEV汽车无法节省下足够的汽油来弥补较高的汽车购买价格。这份研究报告的作者认为,Volt汽车要想在整个使用寿命内有效节省车主能源成本的唯一方式,是将汽油和电力成本在现有水平基础上大幅下降,但目前看来不太可能。


不过,通用汽车公司一直在努力推进Chevy Volt这种插电式HEV汽车。Volt利用内燃机(ICE)发电,然后将电力供给电力驱动的电机和电池组,并不直接驱动车轮。在并联式混合动力汽车中,电动机直接连接汽车的内燃机飞轮,允许无离合器的传动系同时从电动机和内燃机获得扭矩。


除了通用汽车外,还有其他一些主要的汽车制造商在积极研发更高能效的HEV和EV技术。福特的Fusion就是最著名的HEV之一。Fusion单独使用镍氢(NiMH)电池可以达到57mph(英里每小时)的速度,当超过这个速度时,燃烧汽油的内燃机界入工作。丰田Prius汽车在时速达到25mph时会自动启动汽油内燃机。

关于在HEV中使用BAS技术的法规正在美国和欧洲同时展开讨论,并可能于2015年前完稿。德国宝马公司已经在所有HEV车上采用了领先的BAS技术实现。

 

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