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簡易版油電車有何困難?問題在哪?

ksl3000 wrote:
一直有個疑問?為什麼汽車廠不生產這一類簡易版的油電車?

一定哪裡有問題?汽車廠也不是笨蛋啊!請教專家:


1:例如LUXGEN已經有電動車,但是應該有幾個問題:電池貴、續航力問題+其他,

如果加一顆小引擎,專門發電用不行嗎?解決大家對續航力的擔憂,問題在哪?

看過美國的汽車廠好像有類似的設計,一旦電池續航力可能不夠時,引擎可以以最佳效率發電


按這裡檢視外部影片 (按這裡在新視窗中開啟影片)



2:油電車prius的構造比較複雜,但是如果簡單設計如:前輪由引擎帶動,後輪由電池馬達帶動,這樣哪裡會有問題?

起步馬達有優勢=後輪驅動,有速度後,30、40或50(看狀況)以後,由引擎帶動前輪,電腦判斷控制,大小剎車就啟動大小充電模式(回充)

有需要時,還可以切入四輪驅動模式,

如此也許省油效率沒有prius好,但是應該也不差?

應該有其他問題或考慮?

謝謝解惑



要討論這個問題前,必須先瞭解混合動力(汽油與電力)車款,主要有下列三種架構。


1.串聯式。基本架構是 「引擎ICE--電池HVB--馬達MG--輪子」
這種車款主要動力來源是MG,在HVB耗盡時,小功率的ICE會啟動發電充電,增加可行里程。

這種架構非常的簡單,基本上跟電動車幾乎一樣。
簡單說,就是多了一台發電機的電動車,因此又有「增程式電動車」的稱呼。
但缺點是一旦HVB電力耗盡,動力輸出能力會大幅受到影響。

BMW i3(增程版)、Chevrolet Volt(最有名的PHV),是這種車款的代表。
目前除插電車款以外,已經很少有這樣的設計。



2.並聯式。基本架構是「ICE--輪子--MG--HVB」
也就是說,在一般汽柴油車款上的輪子/傳動桿上裝設MG回收煞車的動能,並在需要增加輸出時,可由MG提供更多的動力輸出。

這架構非常簡單且容易改裝,是最容易佈署的架構(因為不會動到現有上市車輛原有的動力系統)。
市售汽柴油車款如果有適合的零件,都可以直接變成並聯式Hybrid,算是入門難度最低的Hybrid系統。
臺灣首輛可充電式油電混合wish

缺點是當ICE怠速熄火時,車上大功率的電力設備勢必也需要跟著關閉。
簡單講,這種車款停紅燈時如果ICE被關閉,冷氣將只剩送風的功能...

代表車款是IMA系統的Honda Insight,目前已停產。



3.深混動/串並聯式。
這是最複雜的架構。結合了串聯與並聯的結構,然後又要想辦法拿掉兩者的缺點。

代表車款是Toyota Prius。
Prius會成為其中代表車款的原因還有一個:它用很簡單的解法(eCVT),來優雅的處理掉深混動很複雜的動力分配問題。




那麼,接下來回答樓主的問題。

1.不是「汽車廠不生產這一類簡易版的油電車」,而是樓主你不知道這種車早就出現,甚至已經停產了。

2.當然可以增加小引擎變成增程車,但這樣做有兩個大問題。
第一是專利這個次元障壁。
這可以查一下Volt哪時候上市的,而且還有同類型增程車已經在全世界的路上跑。
後來的Lexgen除非跟廠商合作,不然就必須想辦法繞過這些廠商所有已存在的相關專利。

第二是售價會太高。
因為跟電動車一樣,這種車需要背一顆大容量鋰電池。
(有興趣的話可以查看看Volt電池有多大)

尤其第二點,更是目前Lexgen電動車款無法上市的致命傷。

如果想要降低價格,最簡單當然可以設定成背小電池。
但開10分鐘大電池就沒電,剩下里程就難以爬坡的車,我想買單的人會很少...

那麼如果設計成大功率ICE跟小電池呢?
那倒不如直接作成傳統汽柴油車了,還少3次轉換消耗,還可以省下MG跟HVB的費用。
(ICE轉電再轉化學存入電池、轉回電再轉回動能共四次轉換,對比ICE轉動能一次轉換。
而且就算ICE發電直供MG,跳過HVB,也還是多1次轉換)


3.可以,但還是會撞到專利次元障壁,且省油效率有限。(走省油訴求的IMA系統已經被Honda放棄)
另外如果怠速不熄火,省油效果有限。
但熄火的話,相信台灣夏日環境,會沒人想買單。

目前這種系統,大多設計為增加輸出(加力)使用為主,回收動能(省油)為輔。
多出現在3000cc以上的Hybrid車款,且設計上省油並非主要考量。


4.前ICE後MG這模式有相當危險性。
沒有設計好前後動力同步的保護措施的話,會有打滑失控的危險。
這一點請想像一下,一旦後輪出力遠大於前輪的狀況。
對於後輪是MG驅動,前輪是ICE驅動的車子,一旦MG輸出功率過大就很容易發生這個問題,原因是MG在扭力方面的特性。


而且說真的,這也有專利擋住。
不信可以查一下Toyota的E-4WD系統,像RAV4 Hybrid 4WD旗艦,就是後輪串連MG的Hybrid架構。


結論:
Lexgen真的挑戰要做Hybrid???光專利這一關就很難處理了....

想當年Honda為了閃Toyota在深混動的專利,可是花了n年才成功找到解答,做出Fit Hybrid。
其他大廠更是直接找Toyota或Toyota HSD系統的上游廠商合作,這樣比較簡單成本低也快速...
沒有人提到豐田的油電車為什麼可以成功到如此暢銷電池費用也能降低

也沒有人提到他廠油電車為什麼電池費用依然不如豐田低....

但是還是一句話,要發展豐田現有油電車的科技已經過時了

豐田的油電車還會在未來繼續用原來自己曾經發展的電池嗎?

他們也已經開始跟她廠用同樣昂貴的電池了。




alazif wrote:
2012的劇情最不可思議的地方在於當一堆有錢又有勢活下後,誰來當奴隸替他們賺錢


當錢已經沒有用的時候,掌握武力和資源的就是王,其他原本的有錢人就是奴隸了

ksl3000 wrote:
既然有600cc的發電引擎,電池就可以縮小,90萬的電池如果變成只要25萬(車子比較輕,假設電動里程也縮短到60公里的話)
...(恕刪)

這樣會是糟糕至極的決定
鋰電池壽命是看充放幾次來決定的
40kwh電池充一次若能開150km, 那麼壞掉前跑20~30萬km應該不是問題
改成10kwh電池, 壞掉前的可行駛里程就剩1/4, 絕大多數車主都會面臨到要換電池的問題

明月下的清風 wrote:
那麼如果設計成大功率ICE跟小電池呢?
那倒不如直接作成傳統汽柴油車了,還少3次轉換消耗,還可以省下MG跟HVB的費用。
(ICE轉電再轉化學存入電池、轉回電再轉回動能共四次轉換,對比ICE轉動能一次轉換。
而且就算ICE發電直供MG,跳過HVB,也還是多1次轉換)...(恕刪)

其實ICE ==> generator ==> HVB ==> motor ==> wheel這樣的loop效率遠比ICE ==> wheel還低
就算Prius的loop, ICE ==> MG1 ==> MG2 ==> wheel也比單純用ICE驅動輪子低一些
但是引擎熱效率極高, 所以高速油耗看起來還是比純汽油車好一點
感謝大家詳細的解釋!

現在更加了解狀況!

請問電動車加個發電機,這樣簡單的設計也可以有專利?擋住別人?



i3的暖氣來源是?發電機?用電好像很浪費電?


謝謝


所以luxgen都考慮過了,台灣也不大,所以發展充電站+快速充電,是最佳方法;


如果電池可以跑220km,快速充電40分鐘可以充電80%,充電站有個700,應該相當有吸引力?當然還有價格問題!

停車休息上廁所10-20分鐘就可以充電30-40%就可以再跑100公里,吃個飯可以充電80%;

高速公路、省道休息站有充分的快速充電站好像還蠻可行的?只是政府效率?

而且好像很多地方充電是免費的,看過停車場、公家機關都免費,但是很多可能只能110V慢充,

快速充電站應該不多?快速充電站可能是關鍵點?
ksl3000 wrote:
i3的暖氣來源是?發電機?用電好像很浪費電?

如果電池可以跑220km,快速充電40分鐘可以充電80%,充電站有個700,應該相當有吸引力?當然還有價格問題!...(恕刪)

只能是用電啊, 電動車的暖氣都是用電熱

40分鐘充80%, 充電功率會非常大喔
可以跑220km的車, 大概會有40kwh的耗電量, 那麼80%的話是32kwh
32kwh用110v充40分鐘, 那麼電流達到400A, 得多粗的線才能充電?
所以快充必定是特規的電壓, 例如400V
這樣建置的成本又更高了, 普及度應該很低
基本上台灣很難推得起來
就算如此, 在某些情況40分鐘依然很久, 便利性還是有所不足, 如果遇到要排隊充電的情況, 那就不只40分鐘了
所以才會發展氫燃料電池, 因為加氫只要五分鐘, 可以開五百公里

meridian wrote:
只能是用電啊, 電...(恕刪)



氫燃料電池不是幾乎要從0開始嗎?

剛剛看了電動車充電站的資料,有接近400站了,連家裡附近的警察局派出所都新設充電站了,如果許多公家機關、學校在適合位置都加裝的話,馬上700,甚至1000都快到了,


40分鐘充電80%是裕隆汽車網站的資料;

猜測電池好像最好是處於20%-80%最好,

假設早上95%出發,北部到中部20%進入充電站,20分鐘上廁所休息充電到60%,繼續上路100公里,休息上廁所再到南部,差不多需要吃飯了,40分鐘充電到95%,好像勉強勉強可以接受了!
meridian wrote:
40分鐘充80%, 充電功率會非常大喔
可以跑220km的車, 大概會有40kwh的耗電量, 那麼80%的話是32kwh
32kwh用110v充40分鐘, 那麼電流達到400A, 得多粗的線才能充電?


目前快充站在台灣的定義,還不是很清楚。

可能有很多人認為220V AC然後10-20A就是已經快充站了,但其實那只是算市電慢速充電。
比起台灣也有的CHAdeMO DC充電站輸出能力,根本小巫見大巫。
(台灣的CHAdeMO充電站,輸出能力高達DC 400V 125A。充電線截面直徑比50元硬幣直徑還厚!)

https://en.wikipedia.org/wiki/Charging_station

高速充電站,基本上都是採用DC直流輸出的,但需要的佈建成本會比教高。
Tesla Supercharge Station就是其中最有名的DC快充站例子,日本CHAdeMO是其中之一。



接著回來看台灣採用的J1772標準。

https://en.wikipedia.org/wiki/SAE_J1772

基本上AC部分,分成
Level 1: 輸出最大電壓120V,最大電流限制60A,Single phase,最大輸出功率限制在1.92千瓦。
Level 2: 輸出最大電壓240V,最大電流限制80A,Split phase,最大輸出功率限制在19.2千瓦 。


DC部份,
Level 1:輸出電壓200–450V,最大80A,最大輸出功率36千瓦
Level 2:輸出電壓200–450V,最大200A,最大輸出功率90千瓦


其實從這邊可以看出來,所謂「30分鐘充80%」並不能套用在所有的EV/PHV上,
原因就在於充電站最大輸出功率是固定的,而每一台車輛的電池容量卻是不一定,且每種充電站輸出功率也不同。
而且還有轉換損耗的問題(尤其是AC充電站)

比如說PP-Prius PHV 8.8kwh,裕隆電能的公用充電站要在30分鐘內,充40%以上是有可能的。
但如果以Tesla Model S P90D 90kwh的容量,根本別想了。
(而且我沒記錯的話,台灣似乎還沒有J1772的DC公用充電站)


關於充電站的充電線直徑,可以根據上述數據來查詢。


目前國內公眾充電站,其實還有個隱憂:車主需要自備充電線,比如說J1772雙公線材,才能在某些地區使用公眾充電站。
比如說某些露天停車場中,裕隆電能所架設的充電站就有此現象。

雖然我能體諒管理單位的顧慮(怕線被偷走/剪走,畢竟這一條比起一般市電電線來說實在粗太多),但對車主來說卻是一筆相當高的額外負擔。
(J1772雙公線很貴!!
國外網拍賣價200美金起跳,想吐血的可以寫信去裕隆電能去,問看看他們的售價...)
ksl3000 wrote:
猜測電池好像最好是處於20%-80%最好


ksl3000 wrote:
假設早上95%出發,北部到中部20%進入充電站,20分鐘上廁所休息充電到60%,繼續上路100公里,休息上廁所再到南部,差不多需要吃飯了,40分鐘充電到95%,好像勉強勉強可以接受了!



目前知道的資料,EV/PHV一旦鋰電池達到容量80%以上,快速充電系統都一定會大幅降速(充電站減少輸出功率)。
這應該是電池的保護措施,是正常現象,跟電池的最佳充放區間無關。

也就是說,一旦電池電量超過80%,系統就會大幅降低充電的功率。
所以「40分鐘充電到95%」根本是不可能的

附帶補充:一般手機的QC2.0、3.0快速充電系統,也有類似的減速設計。

再補充:目前公眾充電站大多是免費,原因可能是卡到目前電業法中的電力買賣限制。


ksl3000 wrote:
請問電動車加個發電機,這樣簡單的設計也可以有專利?擋住別人?

這種車款的研發,近代可追溯到1970年代開始。
https://en.wikipedia.org/wiki/Andrew_A._Frank
所以不要想了,專利山頭鐵定多到不行,看對方要不要告而已...
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