中国储能网讯:一个是世界上最大的汽车供应商,一个是欧洲第二大汽车制造商,博世与标致雪铁龙联手进军新能源领域本就值得期待,独辟蹊径的“空气混合动力”技术更是让人大跌眼镜。
然而据了解,如今问世的雪铁龙C3样车并非初出茅庐,它已是在法国研究的第三代空气混合动力车了,非但不是绣花枕头,反而有相当安静的驾驶感受,百公里油耗不到3L,更可避免寻找充电桩而不得的无奈。
啥原理?
这套空气混合动力系统主要由传统汽油动力系统和液压/压缩空气动力系统组成,能量来源于压缩气体及汽油,二者分别储存于高压气罐、低压气罐以及油箱内,用以驱动液压马达和内燃机。不同于传统的油电混合,油气混合并非由发动机与电动马达结合,而是采用独立的液压马达。
当车辆制动或减速时,不像传统车辆那样,制动盘摩擦将动能转换成热能浪费掉,而是通过压缩气体的阻力减速,把能量收集储存在高压气罐中,亦或通过重新唤醒汽油机给高压气罐充气,从而实现用两种方式储能。
《品质汽车》记者从雪铁龙中国处了解到,此处虽称“空气”混合动力,实际上存放在这套密封的气体压缩释放系统中的是氮气,它作为一种介质贮存在两个气罐里,与大气不连通。之所以如此,一是因为氮气为惰性气体,相对稳定安全,再者也可避免从外界抽入的空气中,水分和尘埃导致系统工作不稳定。对于“该系统的后续费用是否需要车主埋单”的问题,《品质汽车》记者从雪铁龙中国处得到答案,“氮气是被一次性充入的,在系统内循环使用,因而该系统的全部费用是一次性付清的。”
三种模式
这横空出世的空气混合动力听起来尚且有些陌生,实际上与我们熟悉的油电混合有着异曲同工之妙,两者的架构同属于并联动力模式。说得明白些,就是内燃机和液压泵动力既可独立提供动力,也可协同工作将输出最大化,同时二者共享一个变速器和传动机构。如此一来,与油电混合动力类似,这套空气混合动力也具有汽油动力、空气动力,以及混合动力三种工作模式。
汽油动力模式在长途巡航与城际匀速行驶时常用,与所有内燃机动力车相同,以汽油机为主。但这台汽油机在驱动两个前轮的同时,也为压缩气瓶加压储能。被汽油机间接驱动的液压泵此时为储能工况,源源不断地从置于后轴部位的低压油液罐内吸取油液向气瓶加压。随着油液逐渐注入气瓶,活塞一点点压缩着瓶内氮气,直至气瓶设计的临界压力为止。
空气动力模式下,汽油内燃机断油停机,压力达到临界值的气瓶开始向开放的油液阀推进瓶内活塞,被压缩的气体不断膨胀,将液压油注入油路,最终抵达液压泵。原本在储能工况下向气瓶内加压的液压泵此时进入释放工况,在油液的冲击下反向工作,带动变速器和传动系统驱动前轮。
该动力是可以满足城市短距离行驶的,特别是走走停停的路况下,制动能量回收系统可以为气瓶加压储能。减速或刹车制动时,通过液压泵的牵引力制动,将油液再输入气瓶中压缩活塞,气压升高储能。据悉,在动能回收系统辅助下,60%~80%的市区驾驶都可以在空气动力模式下行驶,实现零排放的理想状态,而且最高车速可达70公里/小时。
混合动力模式下,汽油发动机与液压发动机同时对变速器施力,使前轮拥有最高动力。虽如前面所述,空气动力与汽油动力模式各自能应对大部分情况,但在超车、爬坡等情况下,动力当然是多多益善。有数据称,C3样车实测复合动力模式的最大功率至少可达90千瓦,一辆小车动力如此,已相当可观了。
看广告,更看能效
空气混合动力系统问世之际有媒体点评说,混合动力的转折点就要来了。原因在于,与传统的油电混合相比,它确实存在几点明显的优势。首先,相比常规电池,空气混合动力系统受温度影响略小。起初样车采用的密封系统甚至和空客大中型客机一样,后面的样车也和航空工业所用的压缩空气系统相同,很大程度上提高了对环境的适应能力。
其次,空气混合动力系统尺寸更为紧凑,压缩空气储能单元的体积比电池组更小。包括液压马达、气罐等在内的所有部件只比传统汽油机重约100公斤,而即便是插电式的第三代普锐斯,光电池就150公斤。
再次,该系统不需要过多维护,只需要定期检查即可。由于具备制动能量回收能力,它甚至减轻了制动系统的负担,制动系统的维护成本也会有所降低。
最后,这套系统的所有设备都很容易回收利用,防止污染。相反,废旧电池的处理十分复杂,成本高,也易造成污染。另外,空气混合动力车也无需受充电桩的制约。
不过,溢美之辞渲染得再好也仅停留于宣传,一项崭新技术走进生活之前必然会被诸多疑问围攻:实用性如何,动力、时速能否满足日常需求?气动元件会不会有噪音?在震动条件下整个管路的密封性如何保证?压缩气体的效率如何⋯⋯因为诸多试验和事故数据显示,高压气瓶的爆炸威力远高于锂电池起火燃烧造成的危害,更有很多人关注保障高压气罐碰撞安全的问题。
对此,根据C3样车的车身结构,中央纵向位置是瞬间冲击吸收能力最出色的部位。如此安装气瓶虽然一定程度上限制了空气混动系统的灵活性,却将安全性最大化,还使车内空间受到最小影响。不仅如此,标致雪铁龙还宣称进行了两项针对性设计,一是发生碰撞等意外时,封闭气罐;二是如果着火,高温下气体膨胀,达到危险压力值时气罐自动泄压。虽说采访中,雪铁龙中国对气罐材质、压力临界值的控制等涉及安全性的详细信息并未透露,但其明确表示,上市之前必定会做全方面的安全测试。
Tips
早在标致雪铁龙之前,印度塔塔集团就公开了同法国MDI合作的汽油空气混动项目,本来公布了一系列惊人的数据,并宣布2011年揭幕样车,却一拖再拖,直至今日再未提及。相比之下,标致雪铁龙雷厉风行,出人意料地亮相日内瓦车展,随之公布2016年投产的目标,这从任何方面来看,都是经得起推敲的。而且技术方面,塔塔集团和MDI的技术仅适用于微型车,而且采用液压储能媒介,储能效果由体积决定。另外,液态压缩空气的渗透性高于气体,对密封容器的技术要求也更高。或许,这些正是困扰塔塔和MDI的技术瓶颈,加之压缩空气发动机运作时较大的声响、充气站建设以及安全等问题,致使他们一路拖延产品发布。