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        常見問題

        隨著最近油價大漲,新能源汽車可能已經是趨向
        發布時間:2022-03-22 09:44瀏覽次數:
        那我們來說一說新能源汽車是如何省油的呢?
        這之后是對新能源汽車成為環保汽車的構造原理的解說。首先介紹一下能量的變換效率^②。
        功率裝置是供給能量的動力變換裝置,這一點是確定無疑的。發動機把汽油含有的化學能量轉化為動能,電動機是把電能轉化為動能。因此,這兩種功率裝置的能量變換效率(熱效率)就變成這樣了。而且,這些數據因為機器的種類和運轉方式的不同而不同,所以只是一種參考。
        ·汽油機:15%~30%(即使最大才38%)。
        ·電動機:70%~97%。
        無論誰都可以很快發現,和電動機相比,汽油機的效率太低了,原因是汽油機釋放了大量的熱。
        發動機被稱為內燃機,它通過氣缸內部的燃料燃燒(爆發)來工作,
        因此發熱是不可避免的。而且發動機產生的熱量如果不斷增加得不到排出的話,發動機還會因為過熱而損壞。
        利用汽車發動機熱量的唯一的方法是冬天的暖風,這也只能起到很小的作用,而且模塊內部的風扇依然旋轉,為了防止過熱而持續冷卻。
        這個冷卻風扇,以前是直接通過連接在發動機軸上帶動其旋轉的,最近采用“發動機-發電機-專用小型電機”形式的車種很多。不管怎么說,冷卻風扇運用發動機的力量來運轉是事實。因此“通過消耗燃料產生動能的一部分來排出消耗燃料產生的熱能”,這就像足球中的烏龍球一樣是無效的行為。
        而且先前說的能量變換效率說到底只是發動機單體的效率,作為汽車動力使用的時候,變速器等還會產生熱能,造成能量損失,因此實際上,汽油含有的能量只有10%~15%轉換為驅動力。并且,停車時的怠速、急加速、制動減速等都市地區的行駛模式都增加了無效的燃料消耗,有些人指出,汽油車最終的能量轉換效率在7%以下。
        另一方面,展示一下電動機作為功率裝置的優越的性能吧。之前說的能量轉換效率的數字是電動機整體的數據,作為混合動力汽車和電動汽車專用動力的交流永磁同步電機 的效率在95%~97%,這是非常優秀的。
        但是混合動力汽車中供給電力的是車內燃料箱內的汽油,以“發動機一發電機”的路徑供給,燃料的化學能量變換成電氣能量的大概在20%~30%。而且電動機驅動的時候變速器等傳動機構可以省略,之后能量就很少白白浪費,而且傳到車輪。如果能很好地活用電能,相當于汽油車2倍左右的熱效率是可以期待的,因此如何更好地利用作為功率裝置的電動機的優秀性能是關鍵。
        汽油機和電動機分別作為功率裝置的特性有很大不同。
        汽油機在保持一定轉速的狀態下效率是最高的。最優轉速查看新車的說明書里記載的發動機性能曲線圖就能大概知道,既然想到這就開始調查,但是這樣的數據最近有不怎么公開的傾向,說明書和網站上的商品信息也不記載的情況很多。自動變速汽車盛行的時代,駕駛員基本上對發動機的轉速沒有意識,對于想知道商品性能的所有的技術迷來說,這真是遺憾之極。
        因此想著“高級車說不定有”,果然找到了例子,是Century(豐田)的發動機曲線。跑車以外的車型都有大致相同的曲線,因此就參考這個吧。
        在兩條曲線中,其中一條隨著轉速的增加,像半弓一樣增加的是輸出功率(軸輸出功率),簡單來說就是發動機的工作量,比方說在旋轉軸繞一條繩子,繩子上系有重物,當增加繩子上重物重量的時候,快速旋轉軸的工作量也會增加。但是這臺發動機,4200~4300r/min是上限。另一條曲線是轉矩(軸轉矩),這個詞在詞典中是“力的動量”,突然這樣寫著,反而不知道其意義了。用通俗的話說就是“轉動軸的力”。
        一般的乘用車,在盡量寬的轉速區域輸出大功率的情況下,可以簡單地平穩加速。因此,在曲線上面的部分就成為富士山平臺型的圖形①。Century 在平臺頂上部靠近左側的邊界轉速——2000r/min左右是發動機最優效率轉速2。
        如果一直以這個轉速行駛,汽車的燃油經濟性就會變好。在高速公路上采用自動變速在限制速度內勻速行駛就是上述狀態。但是在城市中不是這樣的,往往要頻繁地加減速,紅燈的時候不得不停車怠速,這樣每次就白白地浪費了汽油。
        因此,采用第二功率裝置電機,盡量讓發動機定轉速不要波動,變動的部分由電氣動力來控制,發動機的效率就會變好。這是對于混合動力汽車的基本的想法。
        在此以豐田的混合動力汽車Harrier的數據為基礎,來詳細看一下吧。Harrier混合動力汽車是2005年3月開始銷售,在汽車的前后有兩臺電動機,是混合動力汽車,同時實現了4WD。根據豐田的資料,雖然其發動機排氣量是3.3[,但能夠發揮4L級的功率,使1L汽油跑17.8km的低燃油消耗成為可能。
         
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