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真正打完全环保 丰田氢燃料电池
起步早,如今渐受重视
纯电动是世界性的潮流,也几乎成为当下汽车领域“新能源”的唯一代名词。但目光长远的人总不会只满足于现状,例如丰田,早在二十年前就已经开始着手氢燃料电池的相关研发和生产工作,并且在日本本土,第一代氢燃料电池汽车Mirai已经在2014年开始就在当地市售。
而随着能源转型的潮流,全球性的新能源市场也在不断地成熟,氢燃料电池也被中国汽车行业逐步重视。在今年六月份,《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》正式发布,根据内容指出,氢能将会成为中国未来能源体系中的一大重要组成部分,预计在2050年将在总的能源体系中占有10%左右的比例;由此可见,在纯电能之后,氢能尽管是当下的新兴产物,但却在未来有独挑大梁之势。
几乎完美的能源形式
续航足、补充时间短、零排放。这三项是氢燃料电池最大的优势,而同时,这也几乎是现在纯电动汽车最大的三个痛点所在;毕竟目前有一个比较主流的观点认为,纯电动汽车看似可以做到没有废气污染,但电能的来源却有七成以上源白火力发电,而氢能源作为一种可再生能源,可以透过工业副产品、电解水等方式以清洁的方式制氢,因此氢能是十分理想的一种能源形式。
而丰田第一代Mirai的加氢方式与燃油车加油方式十分相似,储氢罐充满时间仅需3~5分钟,便可以达到400公里以上的续航,这基本上解决了当前纯电动车型无法克服的成本问题和里程焦虑问题。另外在2019年的进博会上,丰日正式发布全新一代的Mirai车型,跟第一代车型相比,续航里程增加将近30010达到644公里,新一代Mirai在中国的亮相,似乎也进一步坐实了氢燃料电池汽车即将进入中国汽车市场。
广汽集团董事长此前曾经透露道:“广汽丰田将在2019年年底引入丰田最先进的氢能源车进行示范性运行。”这无疑是氢能源崛起的又一积极信号。其实,丰田早在商用车领域已经与北汽福田、亿华通达成了合作意向,将在2021年量产氢燃料电池大巴车、同时与清华大学签约成立清华大学一丰田联合研究院,对于氢燃料电池项目进行深入的研发和推广。结合此前发布的白皮书,可见氢能源对于中国汽车市场的吸引力相当巨大。
氢能源与纯电一样,都是未来
氢能源的优势很明显,但同样劣势也十分突出,由于能量密度高,氢气的活跃性能导致它的安全性成为了当下人们关注的重点,同时也是氢能源研发和生产企业所着重关注的问题,短时间内并不会成为民用级别汽车的量产能源形式,而是会在商用、客运等稳定性较高的领域作为试行能源投入使用。但随着技术的深入发展和企业的不断研究,氢能燃料电池势必会被广泛使用,跟纯电动一样,在新能源领域,氢燃料电池,也将会是新能源汽车的未来。
让充电跟加油一样方便 保时捷800V超级快充
开创新的速度篇章
保时捷Taycan是全球第一款系统电压达到800V的量产车型,而常见的电动车系统电压仅为400V,保时捷把这项技术称为Porsche Turbo Charging,在使用高功率充电网络进行直流充电时,Taycan的蓄电池仅需5分多钟便可充满100km续航里程所需电量。在理想充电条件下,Taycan从电量5%充至80%仅需22.5分钟,支持高达270kW的充电功率,获得超过300公里的行驶能力,比起TeslaSupercharger超级充电器快上超过1倍。充电效率的提升可极大缓解消费者对于电动车的里程焦虑,改善电动车的使用体验,
加快充电网络发展
800V超快充系统不仅可以解决Taycan电耗过快的问题,且由于充电电压较高,可以采用更细的电缆和更高效的封装,从而使Taycan的电动系统更轻便、更紧凑。以现阶段国内使用场景来看,当采用400V直流充电的时候,车辆会通过升压器尽量往800v电压提高,实现最高lOOkW的充电功率,而当采用800V直流充电的时候,充电桩会直接为电池充电,最高充电功率达到200kW,效率有了明显提升。
我们相信,在未来新能源汽车发展进程上,这将会成为快充技术一大拐点,其他车企将陆续建立自己的超高压充电网络,促进大功率充电站的基础建设工作,并对电池的比能量与比功率、关键零部件IGBT,充电接口与电缆、热管理、电网稳定性等等提出新的考验。
当采用800V直流充电的时候,充电桩会直接为电池充电,最高充电功率达到200kW,效率有了明显提升。我们相信,在未来新能源汽车发展进程上,这将会成为快充技術一大拐点。
讓马达悠着点 ZF双速减速器
马达也有发力特性
很多人都说,马达的优点在于一开始运转就能全扭矩输出,不像发动机还有一堆发力线性不线性、迟滞不迟滞的问题,故而纯电动车大多都有比较强猛的加速感。并且,由于马达的转速还能达到一般市售发动机极限的两倍以上,所以它也不需要复杂的变速箱来调和转速与扭矩的输出。
这说法对,也不对!试驾过不少纯电动车之后,明显可以发现多数电机马达在高转速域就扭矩衰退严重,是故多数纯电动车并不擅长跑极速,并且车速高了耗电量也大得可怕。
在今年的“十大好车”、“五大新能源车”的获选车辆中,编辑们都不约而同给了保时捷第一款市售纯电动车Taycan好评,理由很多,但后轴电机配备有双速减速器正是其中之一,它能凭借16.00:1、8.05:1两个由行星齿轮设定出来的齿比,搭配离合器与行车电脑控制,在车速大约70~90km/h切换挡位(或固定挡位),此举确实是确保高速力道延伸以及节能省电的一石二鸟之计,符合Taycan的车格调性。
但这台双速减速器构造颇复杂,重量达到约70kg,如非像Taycan这般高大上的车,一般电动车可能很难请得进车!
更有望被普及的ZF双速减速器
相对来说,知名变速箱品牌ZF(采埃孚)推出的双速减速器,结构相对更精简(双斜纹齿轮+离合器),体型更小、重量更轻,似乎更有望被广泛推广。
笔者曾在今年7月间的“ZF全球科技日”活动上,透过一台“特制”大众途安体验到这台双速减速器的妙用——那台车除了采用电机驱动之外,仪表台更改装了一超大屏幕,其上即时显示着电动马达输出扭矩与转速的二维效率关系变化图,以及多项控制功能。但这还不是最特别之处,当我们把车开上测试场地的高速环形道时,有没二挡减速器的差别就出来了!
这台途安虽然只是搭载140kW最大功率的电机,但加速后劲明显比一般同级纯电动车强猛,80~130km/h加速过程一气呵成,毫无疲软,就算车上载满4人也跑得活像一台钢炮劲车。而且我注意到这段时间屏幕上显示的电机扭矩/转速效率变化图,扭矩发放基本一直都被控制在最高效率区,足可展现双速减速器对确保动力输出更线性、省电效率更高所起到的作用。
更厉害的是,这款二挡减速器在车速70km/h切换挡位时,我根本感觉不到传动系统有啥动静,平顺度一流,并且它还可以集成停车锁止机构在驻车、上坡起步时发挥效用。至于其它亮点,官方资料这么说:
1.显著降低电池能耗,与传统单速减速器相比,续航里程增加5%。
2.能连接到车辆CAN通信,根据GPS讯号、网联……资料的路线编程来智能切换挡位,对于提高电动车续航里程与动力效率有莫大帮助!
3.日后可以透过OTA升级调整换挡逻辑。
双速减速器这么好,不上吗?
其实就笔者个人观点来看,电动车配备双速减速器的优点还不只ZF说的那些,举例来说,如果能够透过双速减速器让行车时的电机马达转速维持在较低水准,或是合理控制输出扭矩,换来的就是更低的耗电量,那相对来说,车厂或许就可以稍稍降低电池采购成本,但依然维持车辆理想的续航里程。
另外,让电机马达不用太常维持在高转,长远来说对于降低电机轴承、电路、电池工作负荷,延长使用寿命也有一定好处。因此我们认为,在今年的新能源车领域,双速减速器是一大科技亮点,并且它也很有可能成为纯电动车发展的未来趋势之一!