増程發(fā)動(dòng)機(jī)是如何打敗鋰硫固態(tài)電池的

2018年8月15日出版的《變頻器世界》里第46、47頁(yè)名為《一種改變當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)的混動(dòng)車結(jié)構(gòu)原理》，及2018年9月15日，發(fā)改委學(xué)術(shù)期刊《中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)》里介紹的lightyear混動(dòng)車結(jié)構(gòu)。

圖一、雙電機(jī)lightyear混動(dòng)車結(jié)構(gòu)

Lightyear混動(dòng)車，在前機(jī)艙不放置增程發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，雙電機(jī)動(dòng)力過剩。具備跑車的性能。

Lightyear混動(dòng)車，在前機(jī)艙放置增程發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，増程發(fā)動(dòng)機(jī)的能量密度具有超越鋰硫固態(tài)電池的性能。而實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)都成熟的。

下面以廣汽傳祺GS4 PHEV 的改良版GS4 LYEV，來說明如何實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)。

首先，我們從汽車之家查詢到的數(shù)據(jù)如下。

表1、三種配置下的主要參數(shù)對(duì)比，使用大于或小于的參數(shù)是估算值

GS4 LYEV是在GS4 PHEV 卸載燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)及其附屬裝置的情況下在前軸安裝一臺(tái)22KW發(fā)電電動(dòng)機(jī)。這是一臺(tái)直流無刷電動(dòng)機(jī)。在外力的帶動(dòng)下，直流無刷電動(dòng)機(jī)變?yōu)橹绷靼l(fā)電機(jī)。所發(fā)電量直接接到后驅(qū)電機(jī)的變頻器直流母排，用來驅(qū)動(dòng)后輪。當(dāng)電量過剩時(shí)，變頻器逆向給電池充電。

由上表對(duì)比發(fā)現(xiàn)。當(dāng)前的技術(shù)條件下lightyear結(jié)構(gòu)已經(jīng)比燃油車更優(yōu)越、具備普及電動(dòng)車的技術(shù)要求。

増程發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的能量密度為什么已經(jīng)超過了鋰硫固態(tài)電池。

這里選取兩種規(guī)格的増程發(fā)動(dòng)機(jī)，分別是20KWe和7KWe.

圖二、寶馬i3 增程發(fā)動(dòng)機(jī)由摩托車改造來

20KWe 的發(fā)動(dòng)機(jī)采用寶馬I3的增程器。無法查詢到增城系統(tǒng)的重量。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)在不含發(fā)電機(jī)的，20KWe増程發(fā)動(dòng)機(jī)和35L92#汽油，及液冷系統(tǒng)總重量不會(huì)超過150kg。（根據(jù)摩托車總重估計(jì)）

而35L 92#汽油能量密度約12kwh/kg.鋰硫固態(tài)電池的理論比容量和理論比能量分別達(dá)1.672kwh/kg和2.6kwh/kg。而做成電池后最大能量密度不會(huì)達(dá)到理論值的40%。由此，增程發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的能量密度為35L汽油*12kwh/kg÷150kg*0.3效率=0.84kwh/kg。接近最有效率的鋰硫固態(tài)電池1.04kwh/kg。

如果將增程發(fā)電功率改成7KWe。采用直接風(fēng)冷，整個(gè)增程系統(tǒng)不會(huì)超過100kg。得到增程系統(tǒng)的能量密度為1.26kwh/kg。遠(yuǎn)比最佳的鋰硫固態(tài)電池要好。

這樣能量密度的增程系統(tǒng)，帶來的好處不只是長(zhǎng)續(xù)航。利用現(xiàn)有加油站的便利性，解決了充電難等問題。顯然，更重要的一點(diǎn)是lightyear使用了現(xiàn)有成熟的技術(shù)。而鋰硫固態(tài)電池還不懂猴年馬月才開發(fā)出來。