12项提升未来汽车效率的核心技术

2016-08-26 00:00:00 admin 66
过去130年中的大部分时候,汽车动力由碳氢化合物助燃的、往复活塞式的内燃机垄断式地主导着。20世纪的转折之后,水蒸气与电力并未在较长时间内与之形成真正的竞争。事实上,内燃机的主导地位如此之强势,以至于如果你计算所有其他替代品的累计销量,它们只能达到内燃机一年全球销量的一小部分。

一直以来,内燃机凭借高能量密度、实用性以及低成本,确保自己的主导地位。也正是出于这些原因,内燃机不会太过迅速地消失。然而,我们生活的世界的现实条件将在接下来的数十年中发生更多变化,这些变化将会超越我们从马车时代过度至汽车时代所见证过的那些。

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1、48伏电子系统:电子辅助驱动

全球制造与燃料补给基础设施投资的现实,意味着内燃机在接下来的数十年中仍可能是主导的发动机。能够帮助内燃机变得更有效率的核心技术之一,便是48伏电子系统。

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如今,大部分的发动机通过传送带机械地或者直接地驱动交流发电机(alternators)、冷却液泵(coolant pumps)、油泵以及空调压缩机,一般情况下他们都在持续运作。普通的汽车12伏电子系统,最多能够产生2到3kW的电力,今天广泛使用的电子发动机、底盘、车身控制以及一些物质享受与信娱功能会把这些电力消耗干净。随着越来越多电子功能的增加,例如半自动或者完全自动驾驶系统,就需要越来越多的电力。最高能产生10kW电力的48伏发电机,可以容纳上述新功能,也可让今天的机械辅助驾驶变为电动。如此能够减轻寄生于发动机上的负担,并且将燃油经济性潜在地提升10%。售价231825美元的疯狂而又复杂的宾利Bentayga以及电子增压版的奥迪SQ7 TDI,都配备有48伏电子子系统。但在接下来的数年中,该系统可能会普及到主流车型上。

 2、48伏电子系统:“轻度混动”

早期在所谓“轻度混合动力系统”上的尝试,最著名的要属通用汽车,不过却遭到了购车者的冷遇。通过连接低电压电池和比丰田安置在普锐斯当中的还要弱的电机,这些系统在同样的成本下产生的效率提升其实很小。

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工程师们现在期望,48伏电子系统的到来能够产生新的“轻度混动”,以丰田混动30%的成本实现70%的提升。

早期的“轻度混动”在100至170伏之间运行,他们仍然需要超过60伏的任何系统提供额外的安全措施。在48伏电子系统结构中,新的“轻度混动”能够使用更细规格的电线和更便宜的连接器,然而却能产生一些再生制动、电力驱动以及扩大自动启停的容量。

 3、高级汽缸钝化(Advanced Cylinder Deactivation)

很多汽车制造商都知道技术尚未真正成熟就第一个奔赴市场的风险。

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1981车辆年,凯迪拉克引入了全新V8发动机的创造性变体,能够自动从两汽缸转为四汽缸。具备节气门燃油喷射以及非常粗糙的电子系统,V8-6-4距离成功还很遥远。如今,汽缸钝化对于驾驶者来说司空见惯,而且一般情况下察觉不到。在接下的几年中,附加传感器和精密的控制算法将会增强发动机的能力,使之以更少的汽缸更长时间地运行(to run more of the time on less than their full complement of cylinders)。

在这个十年的末尾,通用汽车与德尔福认可了来自初创公司Tula Technology的技术,预计将会拥有配备高级可变汽缸钝化的V8发动机。这意味着,如果失效的汽缸——只剩下两个活跃在轻负荷条件下——以及不在点火的某些汽缸,将会依据操作条件而连续变化。根据通用汽车的说法,这样最多可以减少15%的燃油消耗。

 4、燃料电池插电式混动

尽管已经过去了20年,氢燃料电池技术可能仍需10年时间才能成熟。考虑掉最近发布的丰田Mirai以及今年晚些时候将要发布的本田Clarity,甚至面向加州居民提供租赁的现代Tucson燃料电池版本,也许氢燃料的电动汽车最终也会降临。

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目前,燃料电池依然昂贵,并且燃料补给基础设施仍不完整。这个问题的一种可能的解决方案,由福特初次在10年前利用Airstream概念车做过展示——插电式混合动力方案试图更好地实现成本与实用性间的平衡。之后,它被应用在了可驾驶的原型车Edge跨界车的动力总成中。但是重点在于:燃料电池在释放瞬间的能量流时最为有效。他们需要一枚电池或者电容器作为缓冲,处理现实世界驾驶时所需要的不可避免的波动电量。使用燃料电池作为增城器能够在零排放的前提下潜在地实现更大的整体效率。(理论上来说,它类似于以燃料电池替代雪佛兰Volt的汽油发动机。)尽管福特只造出了一款Edge展示车,梅赛德斯-奔驰近日宣布将会在2017年生产插电式燃料电池版本的GLC跨界车——GLC F-Cell。