以后只有纯电动汽车和插电混动、增程、油电混动,你会怎么选?(汽车驱动技术的最终形态是电驱)
汽车驱动技术的最终形态是电驱,目前存在的值得选择的驱动系统包括内燃机燃油动力汽车、油电混合汽车、插电混动以及增程式插电混动。这四类驱动系统在过渡期间是刚需,因为动力电池技术仍然存在瓶颈。其中,油电混合系统通过内燃机驱动发电机来产生电能,并通过电动机驱动汽车行驶,能够节省燃油。增程式插电混动则是在油电混合系统的基础上加上了增程器,使电动汽车在EV模式下能够实现更长的续航里程。插电混动可以同时使用内燃机和电动机驱动汽车,并且能够通过插电充电。最终形态为纯电驱动技术,而电池成本、充电便利性以及充电网络的建设是电动汽车全面普及的关键因素。
汽车驱动技术最终形态为「电驱」-过渡期间会有两类值得选择
驱动系统动力元,以及混动类型概述:
上述四类驱动系统均属于「过渡期」的刚需,之所以降低定义为“过渡”,原因在于动力电池的技术仍然没有突破瓶颈。
通俗的描述则是动力电池的制造成本仍旧偏高,纯电动汽车的续航里程受到一定程度的限制;而无线充电与驾控接触网有线充电技术还没有普及,这就决定了电动汽车的适用范围仍旧有一定程度的局限性,那么如何解决这一问题呢?下面以制造成本与排放的关系进行分析,首先以HEV平台作为切入点。
「油电混合」的概念为:内燃机与电动机均可输出功率,启动车辆行驶。但是此类平台并不属于新能源汽车范畴,原因为电能依靠常规能源转化;其运行原理是依靠内燃机带动发电电机运转,将燃油转化为电能,再以消耗电的方式与内燃机共同驱动车辆行驶!——「用油换电」为什么会节油呢?参考下图组。
电动机以消耗电形成电磁场的方式转化动能,其效率几乎是内燃机的「3倍」左右。如果汽车以内燃机在「1000/6000rpm(转速)」之间波动以驱动汽车,耗油量势必会相当的大;但如果只以2000/2500/3000rpm的恒定转速运转发电,这是不是等于让汽车(的内燃机)始终以“定速巡航”状态驾驶,那么耗油量貌似就会变得很低。而这种状态的发电量已经可以满足电动机辅助驱动运转,与内燃机共同输出则能够实现节油了!
重点:HEV油电混合系统已经没有价值了,因为这一平台的电池组并不能通过电网充电,而且内燃机仍然要不时地参与驱动,这到底是有什么意义呢?如果一定要找到意义的话,那就只能说HEV平台的制造成本足够低了,电池组容量很小、内燃机排量中等,虽然这一组合的性能水平往往平庸,但如果能以低成本为基础使量产车的价格探入10万以下的主流消费阵营的话,对于C端用户还是会很有价值的。
正如第一节所述,利用内燃机恒定转速运转发电,电能供给高效的电动机驱动可以实现有线的节油。那么按照这一模式,进行以下程度的升级是不是会更理想呢?
这一模式正是「REEV增程式系统」,说白了就是给电动汽车加上一组“增程器”。
普通家用代步车因整备质量很低(电耗很低),所以只需要用NVH(噪音/振动/声振粗糙度)表现良好的汽油动力内燃机与BSG电机组合发电,以百公里平均「≈3L」消耗量的状态实现无限续航。此类车型早已有量产车,只是初期因动力电池成本极高导致车辆价格很高,以至于关注始终不够高。
知识点:随着镍钴类三元锂市场竞争的加强,以及低成本高品质的磷酸铁锂电池技术升级,增程式电动汽车已经可以做到低成本了。因为此类车首先取消了成本非常高的传统变速箱,要知道优秀的AT/DCT机型的成本会比发动机还夸张;那么把变速箱的成本取消后用以扩容动力电池组,这就等于「HEV▶REEV」可以不涨价!至此能够实现增程式汽车以EV(纯电)模式可以实现日常短途代步100km左右的续航,长途驾驶利用增程发电实现极低的油耗,似乎这是最理想的过渡技术形态了。
两类平台虽然都能够实现“插电式”充电,EV模式的日常代步状态基本没有差异。但是REEV节油的基础实际为“浪费内燃机的性能”,PHEV则是同时具备两种模式:内燃机与BSG组合可实现增程,通过内燃机匹配传统变速箱仍可实现「HEV油电混合」模式的并联式动力输出,原理参考下图。
「PHEV」的并联式输出看似比REEV功能更丰富,这确实是不能否认的事实。但想要内燃机输出动力且转速可以在各个车速区间控制到合理水平,为内燃机匹配传统多档位变速箱是没跑的。于是PEHV平台的制造成本就必然更高,而且内燃机又要以“波动转速”状态运行(阶段性回到HEV模式),油耗自然也会比REEV平台更高了。这就是PHEV的缺点,但是内燃机的动力输出实现“1+1>2”的性能优势可以补偿缺点,所以追求高性能的汽车还是会选择此类并联式PHEV。(个人也倾向于这一类型)
能源技术发展到极致之后,唯一的能源形态一定是「电」。因为只有电能可以从宇宙中无限的获取,而常规能源不论是煤炭石油天然气都终有一天会耗尽;其中石油能源在燃油动力汽车普及的一百多年历史中,其消耗量与储备量已经达到了让全世界“疯狂”的程度——全球探明储量应不足2000亿吨,而年均消耗量超57亿吨。「REEV/PHEV技术」只是延缓了石油危机的出现,这种状态充其量属于饮鸩止渴,想要彻底摆脱能源危机一定要将石油消耗量最大的交通工具转化为电能,所以汽车的最终形态一定是电驱。
电动汽车全面普及的三点因素(预测)
关于动力电池还需要时间突破,现阶段的刀片型磷酸铁锂电池就会是个突破口,制造成本相比主流的镍钴类三元锂可降低一半成本,2020年必然会出现一批长续航的低价电动汽车。充电便利性的问题也在逐渐克服,即使在三四五线城市也能看到很多充电桩了。所以下一步需要的就是“充电道路”,对于普通小微型载客汽车(家用代步汽车)而言,地面埋设的低功率无线充电线圈即可实现无限续航,在基建领域需要建设的节点,电动汽车就会一发不可收拾了。
对于商用车型而言需要的是「架空接触网」,指利用高铁动车以及无轨电池的模式实现无限续航。这种充电网络的建设成本要低于无线充电道路的修建,所以在国内提出的模式在海外某些地区已经在测试了。一旦成熟相信国内众多车企也会开始这一模式,至此电动汽车再没有续航里程的焦虑,面对用车成本很低的电车也不再会有什么排斥心理了;当然这也会是燃油车退出历史舞台的节点,时间也许会是5年也许会是10年,应该不会更长了。
未来车型选择:为什么增程式电动车是更方便的选择?
目前在插电混动、增程混动、油电混动里面选一款车型,我肯定会选择油电混动。因为油电混动目前用着最方便,油耗比燃油车低、驾驶体验与电动车接近,最主要的一点是使用方便。
未来充电桩肯定会越来越多 。这次两会也有人大代表提出增设充电桩的建议,可以看出来未来的充电桩、充电站会逐步增多。
但如果像加油站那样快速普及,还需要一定的时间。因此几年后我的选择就是增程式电动车。如果电池容量足够大,充电方便那么纯电动是最好的选择。但几年后充电站也未必能像加油站那样无死角的全面覆盖,因此可以增程的电动汽车更方便一些。
增程式电动汽车,可以简单的理解为电动汽车+发电机。
电池电量足够时就是一辆电动汽车,电池电量不足时发电机启动,或者提前启动。发电机启动后可以为电池补充电量,可以为驱动电机提供电能。这样一来电动汽车就没有了后顾之忧,临时决定出一个小长途也不受剩余电量影响。增程式电动车看似解决了电动汽车续航的短板,但是也要付出一定代价。那就是发电机启动后车子的油耗会比同级别的燃油车高很多。
油耗高的原因就是能源二次转换造成的。燃油车内燃机直接驱动车轮,低速行驶时发动机利用率低一些,但是中高速行驶时发动机利用率非常高,这也是为什么市区油耗要比高速油耗高很多的原因。
发电机发电的过程中能源会有一定的损耗,充电的时候也会有一定的损耗。电能驱动电动机的时候也会有一定的损耗,因此发电机发电来驱动车辆行驶,效率肯定要比内燃机驱动车辆低一些。油耗自然也会高一些,但是对于增程式电动汽车来讲,如果纯电续航里程超过200公里,那么増程器启动的机会就少很多。
200公里完全可以满足市区内上下班、近郊上下班的需求,如果临时决定出长途也不用担心续航,加满油后就可以像燃油车一样方便。即使长途油耗比燃油车高一些也是可以接受的,毕竟解决了续航里程焦虑,不用四处找充电桩。只要电池技术没有突破,充电桩没有像加油站那么全面覆盖、增程式电动汽车是一个不错的选择。
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