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宝马i3如果用上“大发动机+大发电机”

宝马i3如果用上“大发动机+大发电机”

摘要来自:《插混尽头可能是增程,但不是理想问界这种》

【易车摘要频道】下列精选内容摘自于《插混尽头可能是增程,但不是理想问界这种》的片段:

增程,就是增加电动汽车的续航里程。电动汽车跑不远,那就加一套发动机和发电机,在电量快撑不住时,能发电给车子续命。这种发动机又名“增程器”。

最简单的增程式,就是当年宝马i3上用的那种。电动车宝马i3有个增程版本,装了一台摩托车用的 650cc双缸发动机,在电池耗到一定程度时启动发电。

▲宝马i3曾推出增程版本REx(右前翼子板上有加油口)

这类增程式属于“弱增程”,发动机、发电机功率都小,车子一旦进入增程模式,性能明显下降。弱增程的功能是避免电动车亏电趴窝,支撑车子开到充电点。

发动机带着发电机发电,再供给电机去驱动车子,这不就是“串联式混动”吗?

没错,发动机→发电机→电机,这一串操作就是“串联式混动”。

▲串联式混动示意(图据日产汽车)

如果用上“大发动机+大发电机”,发电量足够大的话(通常以发电功率超过驱动电机功率一半为佳),增程模式下的性能也不弱,这就是理想和问界车型上用的“强增程”。

如果发动机不但可以发电,在必要时候还能直接驱动车子,这就多了两个模式:“发动机直驱模式”和“发动机驱动+电机驱动”的并联模式,这种混动又叫“串并联混动”。

▲串联、并联混动示意图

简单来看:

增程=电动+串联混动

插混=增程+并联+发动机直驱

插混比增程效率高多少?

和增程式(串联)相比,插混(串并联)的发动机不但要发电,还要直接参与驱动,这会不会是画蛇添足?

先看两个权威评价。

中科院院士欧阳明高在去年的“中国电动汽车百人会论坛”上,专门就这个问题有如下发言:

“串并联的插电混动,包含了增程式的功能,比增程式功能更丰富,油耗更低”。

▲中科院院士欧阳明高认为插混在技术上优于增程

北京航空航天大学徐向阳教授团队对各类混动技术做了专项研究,其中一个结论是:

“串并联混动系统的燃油经济性,明显优于串联混动系统”。

换句话说,插混的油耗明显比增程低。

油耗能低多少?大约是7%。

具体来看,车型越大、车速越高,插混的优势越大。在高速工况下插混优势最明显,油耗能低10%左右。

▲北航徐向阳团队研究认为串并联比串联混动优势明显

不论油耗差出7%还是10%,从汽车技术角度看,是一个相当大的差距,或者说,存在明显技术代差。可见插混比增程多个直驱,并非多此一举。

“强增程”为什么省油?

“强增程”是个很神奇的技术,既有电动汽车的凌厉加速,还比燃油车省油。如果和同等性能的燃油车比,省三分之一油也不在话下。

很多人想不透一个问题:发动机带着发电机发电,再供给电机来驱动汽车,中间明明绕了个弯儿,凭什么比直接驱动汽车更省油?

这先要明白什么是发动机热效率

所谓发动机热效率,是说汽油燃烧产生的热能,有多少转化成了动力。汽油发动机的最高热效率通常是百分之三十几,也就是说有最多有三成多的热能变成动力。

注意,这是“最高热效率”。发动机运转时热效率的高低,与转速和负载都有关系,燃油车实际运行时的平均热效率,大概在25%左右

▲在不同转速和扭矩输出下,发动机的热效率差异很大(图来自网络)

燃油车的发动机很辛苦,要应付起步、加速、低速、高速、轻载、重载等各种工况,大量时间是在低热效区间工作。

“强增程”的发动机只管发电,和驱动轮没有机械连接,系统可以自由控制发动机的运转。这种发动机不需要应付复杂工况,一是热效率可以设计得更高,最高热效率轻松达到40%以上;二是大部分时间能在高热效率区间工作;三是工作强度低,发电之余有大量休息时间(有电池当蓄能池)。

同时,发电机和电机的效率也很高,大部分时间效率都在90%以上。

▲电机效率能轻松维持在90%以上

增程式的能量看上去是走了弯路,机械能转电能再转回机械能,但发动机能长时间在高效区间工作,并且机械能和电能之间的转化效率很高。而燃油车就很悲催,发动机动不动就偏离高效区间,加上变速箱又损耗一部分动力,算总账的话,反倒比增程式费油。

加直驱有什么用?

混动技术省油的诀窍,藏在一张图中。

看明白这张发动机热效率图,一切豁然开朗。

再说一遍:发动机的热效率,不但和转速有关,还和负载有关。所有的混动技术,无非是想方设法去控制发动机转速和负载,尽量让发动机在高效区间工作。

一般来说,发动机在2000到3000转,负载也较高的时候,效率最高。

▲混动技术通过控制发动机转速和扭矩,尽量让发动机维持在高效区运转

增程式(串联混动)的发动机只管发电,跟车轮之间没有机械连接,转速和负载都能在一定范围内灵活控制。

如果车子功率需求大,发动机高转速、大负载发电才能满足电机驱动的时候,电池就放电补充,把转速和负载压一压;

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