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浅聊福建家用发电机能让汽车跑起来吗?

来源:www.fjnljx.com         发布时间:2020-12-25 返回列表
   无论你的车子是内燃引擎(ICE)汽车、混合动力车(HEV)还是纯电动车(EV),在有需要的时候(例如停电),把它用来作为基本能源为住所提供交流电(AC)使用发电机,这可能吗?
   

发电机


   因特网上充斥着各种资源,描述在AC电源中断的情况下,如何实现车辆对家庭的供电(Vehicle-to-Home,V2H)。这些方案有一些是可信的,有些并不可取,毕竟在供电时经常受到许多因素的影响,如负载、ICE/HEV燃油箱中的燃料量,或是EV内部电池组的电量等。为了将EV的电力馈送回电网(即Vehicle-to-Grid,V2G),业界持续不懈地努力,但这与断电时为房屋供电完全不同。
   
   这些解决方案所采用的方法都是连接到12V电池,然后再利用DC/AC逆变器产生120VAC (或230VAC)电压。不同方案的情况会有所不同,但是无论12V电池本身如何进行充电,这些逆变器都能从中汲取足够的电流,提供1,000~1,200W的大功率。
   
   无论是哪种类型的车辆,其电源路径中都有许多功能模块在降低效率。就算连接到电池也不是件简单的事,因为它要处理的电流是100A级,必须使用牢固的线夹、坚固的螺钉以及大口径的缆线,以较大程度地减少不良的连接、不必要的IR压降以及甚至是产生火花的可能。而且,现代的车子不再是以电池为核心的简单直流(DC)电路。有一个网站专门介绍如何将日产(Nissan) Leaf车款作为电源使用,其中有一段这样的描述,“LEAF接地不应连接到电池地线,因为这样可能损坏测量电流的传感器。”
   
   我注意到近军中会将悍马车(这是一种广为使用的高机动性多用途车辆,即HMMWV或Humvee)进行改装,将其用作AC电源,却不至于影响其作为车辆的主要用途。它无需增加逆变器和悬挂缆线,这种改装真正将车辆变成了一个电源。
   
   改装悍马车的关键在于用来取代标准动力传动系统的设备,同时也是交流发电机,其封装尺寸不变,且不会影响悍马车传动系统的总长度(图1)。这是一项工程的壮举,由主要的军事承包商Leonardo DRS与Allison Transmission密切合作完成。Allison Transmission是早的悍马车变速箱开发商,也是全球大的中/重型商用车辆全自动变速箱制造商。
   
   新的变速箱在设计中整合了高输出永磁交流发电机。
   
   他们成功将一个大电源“挤进”变速箱的位置,甚至可以在野战仓库中将其改装为动力传动,不必一定得在工厂完成(如图2所示),而且无需改动现有引擎或车辆交流发电机。
   
   整合式变速箱/交流发电机可加载与现有动力传动系统尺寸相同的外壳中,无需延长传统线,改装也相对简单。(来源:Leonardo DRS)
   
   悍马车用的Leonardo TITAN车载电源(OBVP)系统是普通车辆的升级版,让车辆在静止状态下可提供30kW (120/208VAC三相)功率,在行驶中可提供10kW功率,这是采用逆变器和悬挂电缆无法做到的。值得注意的是,标准版悍马车引擎本身的额定功率为150HP/113kW@3,000rpm以及190HP/142kW@3,400rpm
   
   整个系统包括永磁交流发电机、功率控制单元以及纯正弦波逆变器(图3)。永磁交流发电机安装在引擎和变速箱之间,但仍位于变速箱外壳中。有些成本更低的逆变器会产生步进正弦波,这对于某些负载来说是可接受的,但对于其他负载则否。
   
   完整的系统还包括外部电源转换和控制单元,用于处理高达30kW的输出。(来源:Leonardo DRS)
   
   其总体效率比起使用独立式发电机至少提高了20%,而且装配更快,不需要特殊维护——这听起来似乎实现了理想的车载发电机(如图4所示)。此外,新组件还包括一个SAEJ1939接口,这是一组定义了重型车辆中引擎控制单元(ECU)如何透过CAN总线进行通讯的标准。
   
   系统的另一个优点是提高了燃料发电效率,并减少后勤支持。(来源:Leonardo DRS)
   
   我们不得不佩服这些电气和机械工程师的创造力、专业知识以及甚至胆量,他们说:“我们可以做到!”然后就真的实现了。由于针对替换组件的外形尺寸、野战仓库的升级能力,以及通用军用设备的耐用性等各方面都有严苛的限制,因此这是一项级具挑战的任务。Leonardo目前正升级该技术使其适用于其他类似尺寸的车辆中,同时还在开发大型卡车即插即用型变速箱,在行驶中提供高达55kW的功率,静止时提供125kW的功率。
   
   或许这只是一个梦想,但如果可以将这种变速箱设计进行一些改变,作为消费者ICE/HEV/EV车辆动力传动的标准配备,岂不是很好?或许还可以提供所需的动力转换子系统(显然EV只需要逆变器)。这将变得非常具有吸引力,因为在危机情况下,拥有更的能源库远胜过1kW的逆变器。
   
   不过,可别开始迫不及待地等着这一切成为现实,因为它在工程上还面临巨大挑战,即使增加一个组件(或只是作为一个选配),都会相应增加车辆的基础设施,其成本将大幅提高且由所有的车辆分担。但我们仍然充满期待。
   
   当家里停电的时候,将ICE、HEV或EV车辆当做备用AC电源,你认为这一应用是否存在需求?其实用性如何?除了增加一个连接到电池的逆变器,是否还有其他更好的方法来提供过1kW的功率?或者,标准的独立发电机才是更好的选择?无论是支持还是反对独立发电机,理由都很充份。为了防患于未然,如果足以负担高额成本,或许投资Tesla Powerwall (一种Generac型的甲烷/丙烷燃气系统)或Generac PWRcell储能系统才是更好的选择?