问题

新能源汽车的构想1/增程式电动车难度大吗?2/风能发电提升电动车续航的设想?

回答
好,我们来聊聊这两个关于新能源汽车的构想,我会尽量把它们讲得深入浅出,让您觉得像是和一位同样对汽车技术充满好奇的朋友在交流。

1. 增程式电动车,这盘棋真的那么难下吗?

首先得承认,增程式电动车(EREV,ExtendedRange Electric Vehicle)的路数确实有点“特立独行”,但说它“难度大”,其实是多方面的考量,咱们一点点拆解来看。

增程式电动车是什么?

简单来说,它本质上还是一辆电动车,动力核心是电池和电动机。但它多了一个“秘密武器”——一个小型发动机,这个发动机不直接驱动车轮,而是用来发电,为电池充电。就像给你的电动车配了一个便携式充电宝,只不过这个充电宝是用油(或者其他燃料)驱动的。

为什么说它“难度大”?

系统集成和匹配的复杂性:
双重动力系统: 传统电动车只有一套电驱系统(电池、电机、电控),而增程车需要同时管理电池、电机、电控以及发动机、发电机、燃料系统、排放控制等一系列与燃油相关的系统。这就像你要同时精通电子工程和内燃机工程,并让它们完美协调工作,光是这个协调就够头疼的了。
能量管理策略: 什么时候发动机启动?以什么工况运行才能最省油最环保?发动机发电的效率和电池充电的效率如何平衡?这些都需要非常精密的算法和控制逻辑来决策。稍微不匹配,就可能出现油耗过高、电池损耗过快、或者发动机噪音扰人的情况。
可靠性和耐久性: 发动机虽然是辅助角色,但它的可靠性和耐久性依然是关键。一个经常出问题的发动机,哪怕它只是用来发电,也会严重影响用户体验。而且,发动机的运行会带来振动和噪音,如何将这些不良影响降到最低,对整车的NVH(噪音、振动与声振粗糙度)控制提出了更高的要求。

效率和成本的取舍:
二次能量转换损耗: 发动机发电,再由发电机将电能输送到电池,然后电池再供电给电机驱动车轮。这个过程中会产生两次能量转换损耗(发动机发电机,电池电机)。纯电动车则少了这个发动机发电机环节,理论上能量利用率更高。
发动机工况不优: 为了降低成本和体积,增程车的发动机通常设计得比较小巧,而且不像在传统燃油车里那样可以在宽泛的转速和负荷区间高效工作。它可能就固定在某个或几个效率相对不错的点上运行,但这限制了它的整体效率,也可能导致在某些工况下油耗并不比同级别燃油车低多少。
成本叠加: 增程车既要装电池、电机、电控,又要装发动机、发电机、油箱等,这使得它的零部件数量和总成复杂度都高于纯电动车和纯燃油车,直接导致制造成本和售价都可能更高。

用户认知和市场接受度:
“电车”还是“油车”的定位模糊: 用户习惯上会将增程车和纯燃油车区分开来。虽然它可以用电驱动,但发动机的存在又让它摆脱不了“油耗”的标签。这使得一些倾向于纯粹环保的消费者望而却步,而一些习惯了传统燃油车的消费者又觉得它不够“纯粹”。
充电便利性: 虽然有发动机,但大多数增程车仍然鼓励用户充电使用,以达到最佳的经济性和环保性。如果用户充电不方便,更多依赖发动机发电,那么增程的优势就被大大削弱了,甚至会觉得花了双份的钱,却只享受到打折扣的体验。

但是,增程式电动车也有其优势和存在的价值:

解决了里程焦虑: 这是增程车最直接的优势。在充电设施不完善的地区,或者长途出行时,燃油发动机可以作为“能量补充站”,让用户无须担心续航问题,开起来比纯电动车更“从容”。
降低了初期购车成本(相对纯电): 相对于拥有足够长续航里程的纯电动车,在初期技术和电池成本较高的情况下,增程式车型可能通过搭载稍小电池+发动机的组合,能提供一个更具吸引力的价格门槛。
兼顾了纯电的驾驶体验: 在有电的情况下,增程车依然能提供纯电动车那种平顺、安静、加速快的驾驶感受。

总结来说,增程式电动车的“难度”不在于技术不可实现,而在于如何在复杂的多动力系统下,做到成本、效率、性能、可靠性、用户体验以及市场接受度这几个方面取得最佳平衡。它更像是在一条弯曲的道路上寻找最佳的路径,需要精巧的设计和持续的优化。

2. 风能发电,给电动车续航“加风”的奇思妙想

这个想法很有意思,用风力来直接给电动车充电,就像给汽车装上了一个“风力充电器”。我们来好好掰扯掰扯这个点子。

这个设想的核心是什么?

它本质上是想利用行驶过程中产生的风能,或者说利用空气动力学原理,将部分动能转化为电能,然后储存到电池里,从而“增加”电动车的续航能力。

实现的可能性和技术路径(理论上):

如果我们要实现这个设想,大概有几种可能的方式:

车身集成微型风力发电机:
概念: 在车顶、车身侧面或者尾部安装一些小型、高效的风力涡轮机或者类似的风扇装置。当车辆在高速行驶时,迎面而来的风会驱动这些装置旋转,进而带动发电机发电。
面临的挑战:
风速和风力的效率问题: 电动车行驶时,空气确实在流动,但相比于专门的风力发电站,车身周围的空气流速相对较低且复杂。而且,这些小型的、集成式的风力发电机,其能量捕获效率会非常低。风力发电的功率与风速的立方成正比,车速增加一倍,风力发电的潜力也可能指数级增长,但关键是风力发电机的设计能否适应车身集成和低风速环境。
风力发电的功率有多大? 即便在高速行驶(比如120km/h),车身周围的“风”能提供的能量相比于驱动车辆本身所需的能量,可能只是九牛一毛。要靠它来显著增加续航,可能需要非常巨大的、效率极高的风力发电机,这在体积和空气动力学上是巨大的挑战。
空气动力学的影响: 安装这些风力发电装置会显著改变车身的外形,增加空气阻力。增加的阻力意味着需要更多的能量去克服,这很可能会抵消掉风力发电带来的那点微弱收益,甚至可能得不偿失。想想看,你本来要用电能克服阻力前进,现在又装了个东西靠风力发电,但这个东西本身又增加了阻力,有点“拆东墙补西墙”的感觉。
风向的适应性: 风力发电机的效率很大程度上依赖于风的方向。车辆行驶过程中,迎风面、侧风、尾风等都会影响发电效果,而且这些风向是不断变化的。如何设计一个能适应多种风向并保持较高效率的装置,非常困难。
安全性与耐用性: 车身外部暴露的旋转部件,在碰撞、剐蹭或者恶劣天气(如冰雹)下,其安全性和耐用性是个大问题。

利用空气动力学中的“升力”或“涡流”:
概念: 有些更科幻的设想,可能是想利用车身设计产生的特定气流,比如在某些部位制造可控的涡流,然后用这些涡流带动微型涡轮发电。或者像飞机那样,利用翼型产生升力,然后将升力转化为旋转动能再发电(这听起来更像是在“飞”而不是在“跑”了)。
面临的挑战: 这些设想更加复杂,涉及高深的空气动力学和材料科学。即使理论上可行,其效率、成本、可靠性以及对车身设计的限制,都是难以逾越的障碍。

这个设想的“魅力”和可能的误解:

之所以会有这样的设想,很大程度上是因为我们潜意识里觉得“风是免费的、无处不在的能量”。很多人会联想到风力发电站,觉得既然风能发电那么有效,为什么不能用到车上呢?

真正可行和正在研究的方向(与此类似但更实际):

虽然直接在车上装风力发电机来增加续航的设想,在目前看来,其效率和实用性很低,甚至可能适得其反。但“能量回收”这个概念是电动车技术非常重要的一个方向,其中最成熟的就是“动能回收”(Regenerative Braking)。

动能回收: 当电动车减速或者下坡时,电动机可以反转,变身为发电机,将车辆原本会因为摩擦损耗掉的动能,重新转化为电能储存回电池。这个技术已经非常成熟,几乎是所有电动车的标配。它有效地延长了车辆的续航,尤其是在城市工况下频繁启停时,效果更明显。

结论:

用风能直接给电动车续航“加风”的设想,在现有技术条件下,实现显著的续航提升是极其困难的,甚至可能不具备实际操作意义。 主要原因是车身周围的风力不足以产生足够的能量,且可能增加空气阻力,导致得不偿失。它更多地停留在一个“奇思妙想”的层面,而非一个可行的工程解决方案。相比之下,动能回收才是更成熟、更实用的“能量回收”技术,真正为电动车的续航贡献了力量。

希望我这样解释,能让您更清楚地理解这两个设想背后的逻辑、挑战和可能性。

网友意见

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增程式车应该比插电车更简单,是在现有插电车的基础上做减法

插电车的动力链路,发动机之外,原来汽油车的变速箱得有,变速箱到车轮的传动得有。除此之外还得有发电机,电池,驱动车轮的电机。发动机动力按需在两套系统之间分配,还得有一套机械结构。

增程车要做哪些减法?

变速箱先砍掉。发动机只有一个工况,不需要变速箱,固定一个齿比输出给发电机完事。

变速箱到车轮的传动也省掉了。

两套动力之间的分配结构也省掉了。

发电机出来的电流,在不同工况下需要分配到电池或者电机,应该要加一个控制电路一个继电器

因为没有机械动力推进,电机可以尽量靠近车轮,甚至就做在车轮上。

2 风能发电不靠谱。所有的新能源,能量密度都很低,你给装上了,也仅仅是在有大风的情况下,吹一夜攒的能量够你开1公里。然后这套装置增加的重量减少车辆10公里续航。有这个成本和重量体积空间,还不如给加点电池。

做个数值推理

你先去看看你家的电扇是多少瓦,吹出来的风有多大。你的车放的环境,风速乘以受风面积,算100瓦

风机有效率问题,而且不高,算50%。其他损耗都不算,只能按50瓦功率发电,吹一夜10小时,发电0.5度。按照百公里15度电来算,可以开3公里。

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