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我要更长续航里程!-- OBRIST Powertrain

发布时间:2020-07-14




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译 文


电动汽车越来越受欢迎,但是高昂的价格、饱受环境问题质疑的电池以及漫长的充电不是每个人都能够接受。增程器和串联混动或许能够解决这些问题。我们来看看Obrist PowertrainHyperHybrid系统以及其他技术概念。


驾驶电动汽车会获得很多乐趣,即使小型电动汽车也可以在静止启动时获取惊人的加速。不仅如此,特别是在城市和短途驾驶时,电驱动操作便捷,非常高效。
 
但如果你仔细观察,很快你会被充电时长和使用寿命周期评估等问题击中。虽然充电与日常生活的结合变得越来越方便,高速公路附近的快速充电网络也正在扩大,频繁驾驶的司机不得不接受以及预留更长时间给充电。迄今为止,长续航里程只能通过大容量电池获得。

生产制造中产生大量碳足迹的电池,其使用寿命周期评估常常受到负面评价


这辆 Model 3 被用作原型车技术基础


新的发电机组安装在引擎盖下方空间

 


为了增加续航里程,人们一直在寻求可替代的技术概念。一个解决方案是串联式混合动力系统,它被用作增程式车型的技术基础,由电机从电池存储单元汲取全部驱动力。而与纯电动汽车相比,它的电池包要小许多,这源于它能够在行驶过程中充电。


额外的发动机或者燃料电池专门用作发电机来发电,但不与驱动桥、车轮相连接。市场上典型的增程器主要使用传统汽油发动机,但串联式混动系统更倾向于使用平稳的发动机。双缸发动机在运行平稳性和操作便利性方面表现尤为出色。


这辆特斯拉有新技术


Obrist Powertrain,一家奥地利的工程开发公司也发现了串联式混合动力的巨大潜力,并开发出此类驱动系统:“HyperHybrid Mark II”。为了更好地阐明这款新型驱动系统在中型车上的表现,团队选择特斯拉Model 3为原型车的技术基础。原来的动力电池和控制系统不得不让位给新的零部件,动力总成包括了一个100kW电机和一个容量仅17.3kWh电池包,可通过容量3.7kW外接电源充电或在驾驶过程中通过零振动发动机来充电。在背后支持这一切的是一台集成了两个20kW发电机紧凑双缸汽油发动机,它用来输出电能。


这个技术概念有很多优势。首先,原型车重量约为250公斤,比原来的车型更轻,这得益于重量显著减轻的电池包和体积紧凑的发动机,小型发动机对驾乘舒适性有积极影响。其次,它能轻松提供续航里程,长距离驾驶也没问题,和插混及普通增程器相比,保证油耗大幅降低。
 
HyperHybrid最显著的区别在于它的设计,双缸汽油发动机运行表现几乎零振动,并且设计在最佳转速范围内运转,恒定空燃比lambda = 1。因此,发动机能够保持高效运作,在燃烧过程中不产生NOx和颗粒物等污染物。另外,开发商还对发动机进行了隔热保温设计。


 独一无二的充电策略


这意味着不会损失任何热量和能量,从而避免了排放非常高的冷启动阶段。Obrist告诉我们,在现实驾驶中,整个驱动系统可以达到百公里油耗2升和电耗7.3 kWh。系统的另一个特别之处在于充电策略。与将电池用尽的策略相反,发动机将电池容量控制在50-70%之间来保护电池。


从理论上看,这一切十分完美,但真实驾驶HyperHybrid会是什么样的呢?于是我们坐进了这部原型车兜兜风。按下速度键“D”,车开始启动。一切如同驾驶电动车一般,听不见发动机声音,静止启动时可获取全部扭矩。只有在高速公路上我们感觉到些许不同。当速度到达65 km/h,发动机自动开启,如果仔细观察,你会发觉方向盘上传来微微振动和轻微的嗡嗡声。
 
失望?一点也不。毕竟在这辆原型车中,隔音并不是最重要的。驱动系统动态性能更加重要。Obrist表示HyperHybrid6.6秒内能够加速至百公里,最高时速高达170km/h.
 
虽然我们无法立刻验证这点,但我们可以在一条蜿蜒的山路上进行加速。驾驶中,我们毫不费力地攀升,每一个弯道处加速,很快就将摄影师乘坐的强劲电动轿车甩在身后。原型车另一个加分点:发动机启停时,没有任何抖动。


 批量生产时间已


在成本上,Obrist也设定了标准。一辆配备此新型驱动系统,中等续航里程汽车售价在20000欧元起。另外,该技术概念还应衍生出不同版本,例如:不同充电方式或更高功率版本。

感兴趣的客户仍需耐心等待,虽然Obrist已经将发动机专利技术售出,制造商未计划在2023/24年之前开始大规模生产。
 
文章:Annette Bender-Napp  图片:Getty Images, Dino Eisele




串联混合动力技术

MAZDA
汪克尔发动机卷土重来   
           
汽车制造商对增程器的原理并非完全不予考虑。比如:马自达正在开发旋转活塞发动机增程器。 

 

就像音乐与时尚,在汽车工程技术领域,很多事也在轮回。即使它是以两种形式展现,马自达就是个很好的例子,这家日本汽车制造商的第一款纯电动车型MX-30后续将推出增程器版本。与第一款欧宝Ampera和宝马i3等早前的概念不同,马自达将不会使用传统往复式汽油发动机,而是重新启动汪克尔发动机。这款发动机最后一次运用是在马自达的RX-8运动双门轿跑车中。         

          

在改型的版本中,旋转活塞发动机将主要以平稳模式运行,即以恒定发动机速度 (rpm)运行。根据马自达的说法,先前运行时效率低、污染物排放较高的缺点可以基本消除。该驱动器还具有多种优势。首先,它比同类往复式发动机要轻许多,并且在运行时振动小许多。在行驶舒适性和噪音水平方面,有助于接近电驱动系统。    

        

其次,根据汪克尔原理,旋转活塞发动机可以使用多种燃料。这意味着它不仅可以使用汽油或柴油,还可以使用液化气和天然气或纯氢,及面向未来的合成燃料。汪克尔发动机使用氢气时特别有趣,与传统的内燃机相比,极热的氢气燃烧不会损坏如自由悬置阀之类的组件。而且它运行非常快并逐点运行,这就是为什么燃烧室中的死角不会导致不利条件的原因。      


这台汪克尔发动机运转时振动极小可用汽油或氢气  


在MX-30车型上产业规模使用汪克尔增程器的计划还尚未明确,但腔室容积700立方厘米的单盘装置项目目前在讨论中。按照欧洲标准调整后,它可以提供仅次于20 kW的发电机输出功率,从而实现轻松驾驶,最高时速120 km / h情况下,几乎没有里程限制。据马自达说,另一个选择是:串联插电式混合动力概念。将更大功率的发动机、发电机与更小容量的电池组合在一起。按照目前的情况,新的汪克尔发动机可能不会在2021年底或2022年初前投入批量生产。                 





不同供应商


被搁置的技术


增程器不是一个新概念。一些供应商已经花费多年时间研究此技术,并提出了完善的技术路线。

两家供应商的驱动系统都使用了平稳运转双缸发动机来发电


早在2009年,即十多年前,欧宝就推出了第一款Ampera –一辆带增程器的电动汽车。当时,并非只有他们有此想法,为了使早期的电动汽车拥有足够的续航里程,其他供应商也已在开发类似概念。其中莱茵金属汽车公司(前身为KSPG)在2012年,展示了他们紧凑型30 kW机组的研究。该概念首先在一辆菲亚特500上进行了驾驶测试。自那时起,天然气版本的增程式摩托车也诞生了。

 

与HyperHybrid相似,莱茵金属汽车公司使用了双缸汽油发动机,但他们将气缸布置为V形。垂直的曲轴设计,使得该模组可以轻松地安装在小型轿车的备用轮胎舱或车身底部。另外,发动机保持低调运转,据说它在行驶时几乎没有噪音或振动。由于发动机减少了许多接口,可以轻松集成到车上。对于驾驶者具有更多优势:小型内燃机足够控制电池、传动系统和车内的温度以至于不会明显地损失续航里程。

 

汽车供应商马勒(Mahle)的开发团队甚至更进一步发展。这款30kW增程器(同样是双缸单元)在2014年首次在一辆测试车中使用。2018年,它被用作开发功率高达90 kW的马勒模块化混合动力总成(MMHP)的技术基础。这个驱动系统概念结合了串并联的优点,有望实现更高的效率,尤其是在更高速度下。

 

但这两个概念是否能工业化生产尚不能预见。尽管它们已做好批量生产的准备,供应商正在与多家制造商商谈,但还未有具体项目成型。

 



技术 

巴登-符腾堡州立合作大学(DHBW)斯图加特


另一种燃料电池 


燃料电池也可以在行驶过程中产生电能。目前氢动力衍生技术已运用在车上。其可替代的概念将甲醇作为燃料。


当人们谈到电动汽车时,氢燃料汽车相关问题经常出现。短途驾驶时零排放,加氢可以像加汽油一样快速。但问题是:人们几乎很难找到一座加氢站。 这就是为什么一些公司正在试验用甲醇作为燃料的燃料电池。在驾驶中,通过电化过程,将其转化为电能再进行电驱动。这不是一个全新的概念。该类型的设备在露营时被用作电源供应器已有好些年了。 


Moke以最初版Mini为技术基础,从1960年代初人们便可购买。斯图加特的巴登-符腾堡州立合作大学(DHBW)正与合作伙伴一起将它改装为甲醇燃料电池车


除了Gumpert的电动跑车Nathalie之外,斯图加特的巴登-符腾堡州立合作大学(DHBW)与合作伙伴使用该技术共同合作制造了增程式测试车。然而它们有一些差异。例如,该团队使用的Siqens高温甲醇燃料电池在160°C的温度下运行时具有比露营系统更高的效率。另外,不需要在零度以下加热,它只需在-20°C时开始加热,并可以在-40°C的温度下安全存储。 


但值得注意的是:尽管甲醇燃料电池不会排放NOx,CO或颗粒物之类的废气,原则上它仍会排放二氧化碳。那人们为什么还要花费这么多精力呢?氢气存储价格高昂,建造加氢基础设施价格不菲,而人们可以通过普通的加油泵为车加满甲醇。另外,它可以进行合成生产-因此在很大程度上是碳中和的,在欧盟它作为一种燃料被标准化,人们也可以在传统发动机中使用它。 

 

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工商认证信息
公司名称: 上海狼奥动力总成有限公司
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注册登记号: 91310000MA1FPEJN6J
注册地址: 上海黄浦区北京东路666号H区东座6楼A102室
法人代表: FRANK STEFAN WOLF
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