增程式电动汽车的发展概况

增程式电动汽车的发展概况

作为解决汽车排放和传统能源短缺的系统，电动汽车已被广泛使用。电动汽车包括混合动力电动汽车、纯电动汽车以及燃料电池电动汽车等。混合动力电动汽车目前的排放性能还不够理想且主要还是依赖传统能源系统;燃料电池电动汽车由于关键技术还未完全突破且相关基础设施还不完善以及目前成本过于昂贵还不具备大规模推广的条件;纯电动汽车由于蓄电池技术瓶颈导致续航里程较短及动力性能等问题而目前无法被市场所接受。文章介绍了增程式电动汽车(EREV,Extended-RangeElectricVehicle),相比其它类型的电动汽车,EREV具有巨大优势。1erev总结1.1辅助能量新能源发电EREV是指为了解决纯电动汽车续航里程短的问题,在纯电动汽车的基础上,增加1个增程器(RE)以增加电动汽车的续航里程。RE是能够发电且给车载动力蓄电池充电的辅助能量装置。RE的拓扑结构包括:大容量蓄电池、热机+发电机组合、燃料电池系统等。文献对EREV给出定义:EREV是当车载可充电储能系统(RESS)能够提供电能时,以纯电动汽车模式运行,同时带有1个仅当RESS能量不足时启动工作的附加能量装置的车辆。1.2在充放电系统最优设计中,蓄电池和动力系统条件为汽车工况当蓄电池有足够电量时,EREV驱动系统的动力全部来源于蓄电池。在一定的行驶距离范围内,EREV相当于纯电动汽车(RE未开启),完全依靠蓄电池提供的动力来完成,实现“零油耗、零排放”。蓄电池能量低于一定值的情况下,RE开启为驱动电机提供动力,延长它的续航里程。EREV的蓄电池和动力系统经过精准的设置,可以使汽车在由蓄电池提供足够电能的时候,不需要RE产生额外的动力。在由蓄电池驱动汽车时,可以保证汽车顺利实现加速、最高时速以及爬坡等各种性能;当RE提供动力时,EREV能够满足基本的行驶要求。1.3erev排放特性相比纯电动汽车,EREV在行驶里程方面有很大的优势,解决了纯电动汽车续航里程短这一大缺点;相比传统油电混合动力汽车,由于EREV的发动机始终工作在最佳工作状态,在排放方面优点十分突出;而相比新型电-电混合动力汽车,EREV以蓄电池驱动为主,更偏向于纯电动驱动,具备纯电动汽车的低噪声、零排放、综合利用能源及行驶成本低等特点。因此可视其为从混合动力驱动向纯电动驱动的一种过渡方法。2erv和混合动力电动汽车之间的差异2.1典型的基本结构由前面所述,EREV实际上是在纯电动汽车的基础上增加1个RE来延长电动汽车的续航里程。其典型的基本结构,如图1所示。其中,单实线表示电气部件之间的电气连接,双实线表示部件之间的机械连接,虚线表示RE单元。电动机用来驱动汽车车轮,车载蓄电池为电动机供电,而RE在蓄电池电量低于一定值时为汽车提供动力,从而延长行驶里程。2.2在复合动力型式中的应用插电式混合动力汽车与EREV的工作模式非常类似,两者都可以由动力电池单独输入能量以行驶在纯电动模式下,且当动力电池容量接近设定的下限后都转由另外一种动力源继续提供汽车所需的能量,但两者在工作机理上有着本质的区别。从驱动的角度分析,EREV不论工作在纯电动模式还是增程模式下,其车轮始终仅由电机独立驱动;插电式混合动力汽车如果工作在混合动力模式下,则发动机要和电动机一起驱动车轮,这个过程需要复杂的动力耦合。从系统选型的角度分析,EREV必须是串联式混合动力型式,而插电式混合动力汽车可以是并联式混合动力型式,也可以是混联式混合动力型式。从性能的角度分析,只有EREV才可以发挥出纯电动汽车的最大潜力。EREV的动力蓄电池以及驱动系统需要在驱动系统设计之初非常好地匹配,这样才能达到既定的性能指标(如最高车速、最大爬坡度及目标续航里程等),而RE的存在与否不影响整车的设计性能。而插电式混合动力汽车因为发动机也参与驱动的缘故,对电池与驱动系统的匹配要求就不会很高。从电气化程度的角度分析,EREV的电气化程度无疑更高,具体的表现就是电功率占总输出功率的百分比是100%,而插电式混合动力汽车则明显达不到100%。EREV在没有布置RE之前就是一辆纯电动汽车。增加1个RE基本不会影响原有的动力系统结构。混合动力汽车由于存在2套独立的驱动装置,则结构上要比EREV复杂不少,成本也略高。简单的说,要确定一辆电动车到底是混合动力电动车还是EREV,就直接看这辆车的增程系统(主要是针对内燃机+发电机而言)是否与车轮直接机械连接。3国内外发展3.1助力系统的变配电驱动系统国内由于市场因素以及受制于技术积累薄弱的缘故,涉入EREV研发的企业还不多,主要是一些大客车生产企业等。目前国内某公司已经开发2款EREV,其分别采用该公司的S18平台和A21平台,驱动系统搭载了该公司研发的增程式电驱动系统。该款电动汽车上配了1个专门研发的增程发电机组,这个发电机组具有振动小、油耗低及噪声低等特点。当行驶里程在100km以内时,电动汽车可以完全只依靠车载电池所储备的电能来驱动。当达到电池组的限位保护状态时,RE就自动启动,也可根据客户意愿手动开启,从而为汽车驱动系统提供持续电能。3.2用于未来能源驱动系统的生产通用汽车于2010年正式推出的雪佛兰Volt(2011年下半年引进中国时被称为沃蓝达)就是一款典型的EREV。Volt采用通用全新Voltec平台,也称为EFlex平台,是通用试图将零件标准化以备未来量产各种电动车的电力驱动系统。该系统最初诞生时包含16kW·h锂电池、电动机以及插电充电系统搭配一个集成53kW发电机的排量为1.0L的3缸汽油发动机。同时,该平台的汽油发动机可以换成其他排量的汽油发动机或柴油发动机,甚至是燃料电池,以便满足未来开发各种新能源汽车的适应性。图2示出Volt电力驱动系统简图。欧洲Opel汽车公司依托其母公司通用汽车的EREV技术开发出了名为ViraroE-Concept电动版厢式车及Ampera轿车等EREV。4在erev的市场作用上的优势EREV在续航里程上大大优于纯电动汽车;在排放性能上也远远优于传统的混合动力汽车,EREV具备纯电动汽车经济、环保、节能和动力性能良好等所有优点,同时又解决了驾驶员的后顾之忧(蓄电池的电能突然耗尽而束手无策)。EREV的生产制造成本也低于传统的混合动力电动汽车。相比其他类型的电动汽车,EREV在绝大多数方面都具有巨大的优势,可以确信EREV将拥有广阔的市场前景。虽然是电力驱动,雪佛兰VoltEREV的电动系统可以产生大约110kW和370N·m的扭矩输出,最高车速能达到161km/h,0~100km/h加速时间约为9s。Vol依靠电动机直接驱动车轮,在电池充满电的情况下,纯电力行驶里程达到64km,