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解析兩種冷門的新能源車技術:氫能源技術與空氣混動

說到新能源車,大家想到的無非是油電混合動力、純電動等類型,但實際上,除了這兩種常見的新能源技術之外,氫能源技術和空氣混動也分別是新能源的發展方向之一,一起來看看吧。

氫燃料電池

  其實氫燃料電池已不是什麼全新的技術,20世紀60年代,氫燃料電池就已經成功地應用於航天領域。往返於太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。

  ●氫燃料電池的工作原理是什麼?

  氫燃料電池基本工作原理是將氫氣送到燃料電池的陽極板(負極),經過催化劑(鉑)的作用,氫原子中的一個電子被分離出來,失去電子的氫離子(質子)穿過質子交換膜,到達燃料電池陰極板(正極),與氧原子和氫離子重新結合為水。

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豐田Mirai Fuel Cell

  豐田去年年底在美國交付了自己的Mirai車型,本田也表示其Clarity Fuel Cell應該會在2016年上市,預期價格可能將在60000美元左右。這個價格與豐田Mirai車型的57500美元相比並沒有差太多。從租賃的價格來看,兩家也相差無幾--租期三年,每個月的租金都在500美元左右。

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奧迪 h-tron quattro concept

  Pint表示燃料電池技術正在發展,而且奧迪認為氫動力的吸引力在於,與電動汽車相比之下的低耗油時間,不過也還需要看考慮公眾對它的需求和認可度如何。

  在此期間,奧迪也在開發可以現場產生燃料的加氫站,通過當地現有的自然資源來提取供應能源,可能是太陽能或者是風能,或者是附近的工業設施所產生的廢棄物的能量。

  奧迪的Reinhard Hofmann博士表示奧迪無意稱為氫動力的分銷商,但他認為一體式氫氣發生器的研究是奧迪燃料電池研究的一個並行工程,即使奧迪不打算將其商業化,也不意味該項目不會有好的發展。

  ●氫燃料電池可能並不環保

  如果沒有用環保意識的方式來生產氫氣,隻是考慮是否高效的話,那麼燃料電池是否有益於生態還值得商榷。就像對於電動車來說,如果你依靠的燃料運輸動力來源是肮髒的化石燃料,那麼你所做的一切隻是將等量的二氧化碳排放到另一個位置而已。

  氫在這方麵有天然有於電力的優勢。作為交通運輸新的選擇,在一個位置將水分解成氫後轉移到另一個位置,然後為燃料電池供能,被認為要比靠運行長電纜更實用,尤其是當靠近海邊時,儲存它隻需要一個大罐而不是一排排的電池。

  此外,氫燃料電池大範圍應用的障礙還有這些:

  1.金屬鉑的稀缺。在氫燃料電池發電的過程中會用到金屬鉑作為催化劑。這種金屬就是咱結婚買戒指那個比24K金更貴的那個鉑,它少啊,它貴啊,那麼大規模生產氫燃料電池,這個鉑就是瓶頸,完全沒有規模化後成本減少的效應,反而需求越多越貴,這可怎麼辦好?

  2. 氫氣的安全性。有人說帶著氫氣瓶就像帶個氫彈,到底這個氫氣瓶會不會爆炸啊?氫氣是最輕的氣體,它的擴散性極強,氫的擴散係數比空氣大3.8倍,比汽油大7.5倍,由此可以證明氫比汽油安全是有根據的。所以少量的氫氣泄漏,可以在空氣中很快被稀釋成安全的混合氣。氫氣的比重小,易向上逃逸,這使得事故時氫氣的影響範圍要小得多。

  ★空氣混合動力

  在新能源汽車領域,如純電動汽車沒有突破瓶頸,那混合動力(油電混合)依然是新能源汽車的主力,目前眾多汽車廠商都在積極研發與推廣。不過標致-雪鐵龍集團在這個領域另辟蹊徑,開發出一套名為Hybrid Air空氣混合動力係統。

  ● 空氣混合動力技術什麼來頭?

  空氣混合動力的研發也是標致這幾年才著手研發,相對來說油電混合動力技術的研發要早許多。在2010年,穆卡德姆和搭檔安德雷·亞爾斯成立了名為混合空氣動力的研究項目,他們認為借助壓縮空氣在汽車上的應用也可以實現節能減排的目的,而且更加環保。最初通過采用汽車發動機與商用飛機的液壓係統進行連接,來檢驗他們理論的可行性。

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  這套係統在2013年的日內瓦車展上正式登台亮相,當時搭載這套係統雪鐵龍C3,官方公布百公裏油耗僅為2.9L。而在今年的日內瓦車展上,這套係統再次登台亮相,搭載這套係統的標致2008,百公裏油耗僅為2.0L,這套混動係統也日益完善。PSA集團也表示,這套空氣混合動力係統將會在2016年正式量產,並率先應用在旗下的中型車上。

  ● 它的結構布局是怎樣的?

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  由上麵的結構圖可以看到,壓縮空氣能量的釋放,是利用液壓油推動液壓機構(液壓泵與液壓馬達),進而將動力傳遞到驅動橋。而製動能量的回收,也是通過液壓機構,通過液壓油來壓縮空氣進行存儲能量。下麵我們來看看這套混動係統是怎麼工作的。

具體是怎樣工作的?

  空氣混合動力係統與油電混合動係統類似,包含了四種行駛驅動模式:發動機驅動、高壓空氣驅動、混合驅動和能量回收。其中,發動機驅動模式主要用於高速定速巡航(這也是發動機最經濟的工作區間);純空氣驅動主要用於城市道路(時速不超過70km/h);而需要加速或爬坡時,兩者同時介入工作。最後就是製動能量回收,這與電動機回收電能存儲於電池有所差別,它是以壓縮氣體的形式儲存與儲氣罐裏。

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  從動力單元結構布局上看,空氣混合動力係統在體積以及重量上更有優勢,畢竟壓縮空氣係統的布局更緊湊,尺寸也更小。

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  關於這套空氣混合動力係統的技術細節廠商還沒公布,例如在純空氣驅動模式下的續航裏程目前還不得而知。不過由於空氣壓縮係統結構相對簡單,使用的是“原料”是氮氣,製造技術與成本相對較低。而關於空氣驅動與汽油機的配合工作能否做到現在電機與汽油機銜接的那麼平順,也是未來值得關注的問題。