鉅大LARGE | 點擊量：954次 | 2020年11月27日
除了鋰電池和燃料電池，電動車還能玩出什么花樣？
小時候我們都聽過"一箭易折，十箭難斷"的故事，而目前大部分電動車的動力電池都是由一顆顆小小的18650電池串聯(lián)起來的，那么為什么活塞式發(fā)動機的動力就不能串聯(lián)起來呢？
去年6月份，豐田申請了一項發(fā)動機專利，名為FreePistonEngineLinearGenerator（自由活塞引擎線性發(fā)電機，下簡稱FPEG發(fā)動機）。之所以叫自由活塞發(fā)動機，是因為這臺發(fā)動機拋棄了曲軸機構(gòu)而變得非常"自由"，不僅大幅減少了傳統(tǒng)發(fā)動機與發(fā)電機之間的傳動損失，而且無須其它機械裝置也能讓它平順運轉(zhuǎn)。
據(jù)悉，一個長60厘米、直徑20厘米的FPEG發(fā)動機可以產(chǎn)生15匹馬力，在連續(xù)使用下能夠達到42%的熱功效（普銳斯的穩(wěn)定熱效率都不到40%）。通過調(diào)整發(fā)動機氣壓彈簧室的壓力和噴油量，工程師可以自由地控制發(fā)動機的壓縮比、排量、以及熱循環(huán)模式（阿特金森循環(huán)、奧拓循環(huán)、均質(zhì)壓燃），甚至能夠根據(jù)不同類型的燃料來調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)。
由于這是一個獨立工作的小型發(fā)電裝置，所以FPEG發(fā)動機可以像電池一樣串聯(lián)起來，產(chǎn)生充沛的動力。
渦軸發(fā)動機-增程式混合動力
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
二戰(zhàn)之后，活塞式特種發(fā)動機的功率重量比已經(jīng)接近極限，而渦軸發(fā)動機的出現(xiàn)及完善使這個參數(shù)得到倍數(shù)提高，且現(xiàn)在還有進一步提高的可能，所以現(xiàn)在除了教練機之外，已經(jīng)沒多少直升機使用活塞發(fā)動機了。有著"小身材大味道"的渦軸發(fā)動機，為什么不用在汽車上呢？
2016年的日內(nèi)瓦車展上，有著背景的至玥騰風(fēng)推出了一款概念超跑--泰格魯斯·騰風(fēng)。直接驅(qū)動這輛車的是6顆電機，共輸出1044Ps的最大馬力，電池容量為20kw。不過這都不是重點，重點是它是一輛增程式超跑，充電能源來自一臺36kw的渦軸發(fā)動機。憑借著這套混動系統(tǒng)，泰格魯斯·滕風(fēng)在空電時的百公里油耗僅為4.8L。這意味著從燃油燃燒的能量到輪上消耗的能量，其轉(zhuǎn)化效率超過了37%。
如果算上了熱效率和傳動效率，大概只有勒芒賽車可以做到旗鼓相當(dāng)。并且渦軸發(fā)動機與剛才提到的FPEG發(fā)動機一樣，可以使用各種類型的燃料。這或許也是未來新能源汽車的一個發(fā)展方向。
飛輪電池
說起飛輪，大家應(yīng)該都不陌生，它將活塞的動能儲存起來，幫助曲柄連桿機構(gòu)闖過"死點"。作為一種古老的儲能元件，理論上它可以存儲無限的動能。威廉姆斯車隊曾在旗下的F1賽車上開發(fā)了一套飛輪KERS系統(tǒng)，幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)后，被運用在保時捷997GT3-RHybrid和奧迪R18e-tronquattro上，而后者也成為了勒芒史上首輛混合動力冠軍賽車。
當(dāng)然，賽車上使用的飛輪電池不計成本，在超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)和真空的加持下，每天的能量衰減只有2%。而在民用領(lǐng)域，這一數(shù)字可達到25%。盡管損耗很大，但飛輪電池在民用市場仍有用武之地。
飛輪電池的能量密度在100-200Wh/kg左右，與目前的鋰電池能量密度相當(dāng)。不過它在充電時不受化學(xué)反應(yīng)速率的限制，因此其充電速度遠快于目前的化學(xué)電池。而另一方面，飛輪電池的電量可以在行駛時存儲在電損較少的鋰電池中，以減少能量損耗。不過由于高速旋轉(zhuǎn)的飛輪會產(chǎn)生陀螺效應(yīng)，因此飛輪電池只能水平放置，這也在一定程度上限制了飛輪的尺寸。
上一篇：氫燃料電池與鋰電池共同點
