汽车动力系统的“另类”

来源:荣格

发布时间:2017年11月17日下午 06:11:09

提及燃气轮机,大家肯定不陌生,它在航空航天领域的应用已经相当普遍。相比普通发动机,微型燃气轮机具有更小的体积和更轻的重量,也更加环保。想象一下,当一辆汽车拥有了可以与飞机相媲美的动力时,它将拥有其他跑车无可比拟的速度与激情……当然,创新还远不止于此。

微型燃气轮机带来更多突破

泰克鲁斯 · 腾风(Techrules)公司的总裁兼技术总监靳普先生在接受采访时就向本刊记者描绘了未来汽车动力系统的更多可能。他认为,用固定转速的热机发电后使用电池或超级电容作为桥梁起到变速和功率代偿作用的方式,事实上是一种“职业热机”与“专业驱动机”的完美衔接。“不久的将来,这一技术首先会应用到物流车和出租车上,前景非常广阔。”靳普先生说。

航空动力增程式电动车(Turbine-Recharging Electric Vehicle,TREV)技术源于车内驱动机与热机专业化分工的热力学技术,但是其科研创新思路并不只在技术这一单一层面。“所谓增程式电动车,简单来说就是发动机发电,电机驱动。想要实现同样的续航里程,一定是增程式电动车更轻。”靳普先生这样告诉我们。燃气轮机提供高效的输出,发电机将机械能转化为电能存储在电池里或者直接驱动车轮,这样一来不仅能产生强大的轮上扭矩,而且保证了足够高的机械效率,是目前任何动力系统都不能与之抗衡的。

泰克鲁斯• 腾风(Techrules)公司总裁兼 技术总监靳普先生

泰克鲁斯• 腾风(Techrules)公司总裁兼技术总监靳普先生

电机驱动由于有扭矩矢量控制等特性,其实是一种较为优秀的调速设备。同时电机的扭矩分布较为集中好控制,对整车布局方面也有非常出色的简易化、模块化贡献。所以是汽车理想的驱动机。

但电机又不比发动机,发动机同时兼备驱动机和热机两个功能。电机则是个专职驱动机,需要依赖电能供给才能工作。这时如何为电机供电成了一个重要的研究课题。目前,电池储能是大多数人都在走探索的路线,但只是技术路线中的一种。电动车中,电机与电池其实不一定要像人们习惯的那样绑定在一起。所以“电机驱动车”和“电池储能车”其实也不算是一回事儿。

“至仁”首秀引关注

在今年的日内瓦车展上,泰克鲁斯 · 腾风的首款量产车型“至仁”首次亮相,引起了巨大的轰动。这是第一辆成功使用燃气轮机作为动力源并可规模化量产的陆地车辆,也是国内自主研发的首款跑车,极具里程碑意义。

据介绍,该车由世界著名的汽车设计师乔盖托 · 乔治亚罗和法布里奇奥乔治 · 亚罗倾心打造,其外观设计清新、简单、模块化,车身线条紧密地遵循着汽车潜在的设计结构,体现了经典的“形式服务于功能”设计准则。内饰采用顶级的豪华材料,打造专属尊贵体验。包围式的驾驶舱和乘客舱空间采用工艺精良的意大利皮革(Cuoio Italiano和Alcantara)装饰,座椅垫则采用国际高端服装设计公司PT(Pantaloni Torino)制作的丹宁布面料。

航空动力增程式电动车

航空动力增程式电动车

除了亮丽的外观设计、豪华质感的内饰,最为值得关注的是“至仁”的核心技术——微型燃气轮机。这项创新型航空动力增程式电动车技术以超低的环境影响,带来前所未有的高效与卓越性能。据悉,旗舰版“至仁”的蓄电池容量为25千瓦时,使用80升的柴油燃料提供960千瓦(1,286马力/1,303公制马力)最大功率和1,170公里的行驶里程(欧洲油耗及排放评定标准NEDC),百公里加速仅需2.5秒。目前,“至仁”已接受预定,预计将于2018年投产。

独有的核心技术

燃气轮机有一个非常出色的优点,那就是高转速下能进行高效率功率输出,热效率比目前使用的汽油机高得多。这样小且轻的结构非常适合跑车,不仅重量方面有优势,而且性能强劲。靳普先生表示:“尽管我们也与优秀的零部件供应商合作,但在发动机技术方面,完全属于自主研发。这也是我们引以为傲的地方。”目前,国内外已有多家车企纷纷抛出橄榄枝,表示想要达成更进一步的合作意向。

而在此前,捷豹发布的C-X75概念车也曾搭载过相同的燃气轮机增程电动技术,不过其动力总成并没能走向量产。之所以无疾而终,发动机技术无法突破是关键。谈及增程式电动车的优势,靳普先生自信满满,航空动力增程系统用涡轮轴发动机驱动发电机,在不同运行模式下,发电机可仅供车上电池组充电,仅为驱动电机供电,或两者同时进行。由此带来的裨益不胜枚举:

◆为纯电动汽车“充电难”、“里程焦虑”、“电池二次污染”等问题提供了解决方案。

◆效率优势:在理想的工况下,该动力系统可使用80升燃料为车辆提供约2,000公里的续航能力。

◆轻量化优势:大幅减少电池使用量,既减少电池污染,又减少底盘和车身载荷,实现车辆轻量化,显著提升功重比。

◆环保优势:各项废气直排指标均优于”欧五“标准一倍,真正接近“0排放”。

有望为汽车动力系统开辟新路径

汽油机驱动为了满足变速和发动机经济型转速的需要,逐渐在增加变速器的档位数量,以适配最佳的扭矩区间。活塞式发动机直驱动力的形式,是100%服从于调速需求而非扭矩需求和经济型需求的。虽然理论上只要档位数无限大,就可以匹配到完全精准而不浪费,但在工程上却不可行。所以实际在路上行驶的传统汽车,其最终“轮上效率”都比较惨淡。

“通常意义上的电动汽车是,火力电站发电,通过远程输电,然后再充电给电池,电池再放电——这个过程中会有大量的能效损失。燃气轮机可以理解为缩小版的‘火力电站’,其能效和排放将高于目前的电动车。这也是我们极力推崇的重要原因之一。”靳普先生解释说道。

根据今年6月13日工业和信息化部发布《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法(征求意见稿)》中的要求,2018-2020年度,乘用车企业新能源汽车积分比例要求分别为8%、10%、12%,并初步将考核的起始时间定为2018年。这对于目前国内合资企业来说压力无疑是巨大的。在续航里程以及充电时间这两大瓶颈问题尚未完全解决之前,纯电动时代似乎离我们还有一定的距离。而靳普先生认为,在中间较长的过渡阶段,航空动力增程式电动车似乎是不错的选择。

考虑到更多产业化布局中尚未解决的问题,泰克鲁斯 · 腾风选择了增程式技术路线。虽然,特斯拉的面世更加证明了电机(专业驱动机)驱动的诸多优势及其可行性,但是纯电动依旧存在瓶颈无法解决。“从电池技术水平的角度来看,商业化的前景是可行的,但是电池的成本是让目前的电动车无法实现商业化的重要限制。如果可以用发动机来替换掉大部分电池,成本将会大大降低,这对有着上千万产能的新能源汽车来说将是至关重要的。而专为混动车型搭配的功率型电池技术也已经相当成熟,如丰田普锐斯。”靳普先生如是说。

总而言之,泰克鲁斯 · 腾风所带来的非常另类别致的增程式动力系统,可以有望为汽车动力系统路线开辟出非常独特的一种“路数”。

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