沃爾沃研發(fā)增程器 可延長電動車行程至一千公里
沃爾沃汽車公司正在執(zhí)行電氣化戰(zhàn)略的下一個步驟,制造帶增程器(Range Extender)的驗(yàn)證性車輛,為電動車配備內(nèi)燃發(fā)動機(jī)以增加有效行程。
該項(xiàng)工程得到了瑞典能源署(Swedish Energy Agency)和歐盟的支持,涵蓋三項(xiàng)高潛力技術(shù)組合。根據(jù)規(guī)劃,多種概念技術(shù)將從2012年第一季度開始著手測試工作。
沃爾沃汽車公司動力總成設(shè)計(jì)副總裁Derek Crabb表示,沃爾沃對車輛電氣化的聚焦程度日漸提升,而電動車用增程器則是令人振奮的技術(shù)拓展。采用增程設(shè)備之后,電動車的有效行程可以增加1000千米之多,同時(shí)二氧化碳排放水平將控制在50克/千米之下,甚至遠(yuǎn)低于此。
如上文提及,當(dāng)前公司在該領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)圍繞三項(xiàng)不同的技術(shù)組合進(jìn)行,一臺三缸汽油發(fā)動機(jī)安裝在輔助性電力驅(qū)動(前輪驅(qū)動)裝置上。所有的衍生型號均帶有制動能量再生功能。這款三缸汽油發(fā)動機(jī)具有雙燃料性能,可以采用汽油或E85乙醇燃料。其中兩項(xiàng)技術(shù)解決方案以沃爾沃C30電動車為基礎(chǔ),原先標(biāo)準(zhǔn)配備電池組將進(jìn)行尺寸削減,以騰出空間容置內(nèi)燃發(fā)動機(jī)與燃料箱。
下面,將對這三項(xiàng)技術(shù)組合進(jìn)行逐一介紹:
技術(shù)概念一:沃爾沃C30配備串聯(lián)式增程器(Series-connected Range Extender)
圖1為沃爾沃C30配備串聯(lián)式增程概念技術(shù)的示意圖,不過該圖主要用于描述新技術(shù)的功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn),而非精確的技術(shù)解決方案示意圖,例如背景車型的選擇便不是嚴(yán)格按照C30或V60來安排。圖中左側(cè)說明文字從上至下:三缸汽油發(fā)動機(jī)、燃料箱(40升)、電動馬達(dá);右側(cè)說明文字從上至下:發(fā)電機(jī)、電池。
圖1:沃爾沃汽車開發(fā)的電動車用增程技術(shù)概念I(lǐng)
第一種串聯(lián)式增程技術(shù)概念以沃爾沃C30電動車為基礎(chǔ),在后車身貨艙地板位置安裝了一臺功率45千瓦(60馬力)的三缸汽油發(fā)動機(jī),其前方一臺功率輸出40千瓦(53馬力)的發(fā)電機(jī)緊密相連。發(fā)電機(jī)前面是容積40升的燃料箱,為汽油發(fā)動機(jī)提供能源。而燃料箱的前方又依次分別是電池組和主電動馬達(dá),整個動力機(jī)構(gòu)呈現(xiàn)出直線串聯(lián)的布局,不過這里的“串聯(lián)”實(shí)際上更加側(cè)重于兩種動力的聯(lián)動方式,即內(nèi)燃機(jī)動力只用于發(fā)電,并不會直接驅(qū)動。
圖2:沃爾沃C30電動車帶充電線纜
圖3:沃爾沃汽車公司動力總成設(shè)計(jì)副總裁Derek Crabb
發(fā)動機(jī)所輸出的能量在發(fā)電機(jī)處轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑯?biāo)準(zhǔn)模式下電能驅(qū)動功率82千瓦(111馬力)的主電動馬達(dá)。一般電池組能量耗盡后,發(fā)電機(jī)將直接為電動馬達(dá)提供電能繼續(xù)增程行駛,這樣便延長了車輛電力推進(jìn)的行程。不過,在電池組依然保持運(yùn)行的情況下,司機(jī)也可以選擇利用發(fā)電機(jī)為電池組充電,有利于提高低排放要求地區(qū)的電池推進(jìn)行程,從而滿足減少尾氣產(chǎn)生量的要求。原先車載電池組可提供一次充電行程為110千米,在增程器作用下可延伸至1000千米。
技術(shù)概念二:沃爾沃C30配備并聯(lián)式增程器(Parallel-connected Range Extender)
圖4為沃爾沃C30配備并聯(lián)式增程器概念技術(shù)的示意圖,圖中左側(cè)說明文字從上至下:三缸汽油發(fā)動機(jī)、燃料箱(40升)、電動馬達(dá);右側(cè)說明文字從上至下:發(fā)電機(jī)、變速箱、電池。
圖4:沃爾沃汽車開發(fā)的電動車用增程技術(shù)概念I(lǐng)I
并聯(lián)式增程技術(shù)概念同樣以沃爾沃C30電動車為基礎(chǔ),布局與串聯(lián)式增程技術(shù)概念大體相近,只是在發(fā)電機(jī)左側(cè)設(shè)置了一臺六速自動變速箱。這里車輛使用的三缸汽油發(fā)動機(jī)配備了渦輪增壓器,功率可高達(dá)190馬力,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過串聯(lián)式,可以實(shí)現(xiàn)兩種動力并聯(lián)工作的模式。
和串聯(lián)式增程技術(shù)概念相同,標(biāo)準(zhǔn)模式依然是發(fā)電機(jī)為電動馬達(dá)提供能量增程。在市區(qū)行駛模式下,發(fā)電機(jī)也可以為電池充電,延長電池純電力推進(jìn)的工作時(shí)間與行程,達(dá)到滿足低排放區(qū)域的規(guī)定。
而新增的并聯(lián)工作模式下,通過六速自動變速箱的調(diào)控,三缸汽油發(fā)動機(jī)的動力可驅(qū)動車輛后輪。再計(jì)入電動馬達(dá)111馬力的功率,整個車輛的總功率超過300馬力,從而賦予該車6秒內(nèi)從靜止到100千米/時(shí)的加速性能。故此,這種達(dá)到最大總功率的并聯(lián)工作模式又被稱為運(yùn)動模式(Sport Mode)。
由于配備了更強(qiáng)勁的汽油發(fā)動機(jī),新車在重量上付出了少許代價(jià),一次充電后純電力模式推進(jìn)距離為75千米。不過啟動增程功能之后,最大行程依舊可以超過1000千米。
圖5:沃爾沃C30電動車接入充電線纜
圖6:沃爾沃C30電動車采用Cosmic White宇宙白涂裝,R-Design車身組件前方和側(cè)向則采用了Orinoco Blue奧里諾科河水藍(lán)色澤
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