朱头山

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电动车的选择和其终结储能作用

(2024-09-05 07:36:43) 下一个

最近儿子买了一辆插电式混动车(PHEV), 在帮他选车时查了不少资料,在此现买现卖,总结一下。

能被称为电动车,并享受美加政府购车补贴的,只有纯电动车(EV)和插电式混动车。混动车(Hybrid)不算。 混动车是指车里同时有个汽油引擎和电动引擎,汽油引擎发动时会同时为电池充电,由车内电脑控制何时用汽油引擎,何时用电动引擎,何时二者合作。混动方式很多,日本丰田的混动是二者联动的,用一种其专利的齿轮系统和变速箱调控,这套系统目前被认为是最成熟的。有些所谓混动车,其实是两套不联动的系统,很复杂而且不省油。

如果出于省钱去买混动车,那得三思了。以丰田佳美(Camry)为例,该车以皮实耐用闻名,能稳稳地跑上20-30万英里(32-50万公里)。而混动的佳美,虽然其发动机和刹车系统因为电动辅助和刹车充电系统减少了磨损,应该增加了寿命,但电池的寿命通常只有12万英里。届时如果不换电池,则发动机功率在高速时不足,要换电池,得花5000美元左右,那时的全车都不值这个钱了。

插电式混动(简称插混)如何呢?从机理上,插混也有好几种。丰田的Prius Prime, 是把丰田联动式混动的电池加大,并赋予可以外充电功能。它可以人工选择纯电,混动或汽油引擎纯充电模式。其纯电模式,用家用充电要11小时,快充3小时,可以跑40英里左右, 但纯电机在高速动力不足。如果要长时间跑高速,需要先用外充或汽油引擎纯充电模式将电池充到一定程度,选择混动模式驾驶,因为在长时间高速行驶时,汽油引擎需要电动引擎的帮助。如果选择纯电模式,电池电用完了,车自动转到混动模式,汽油引擎既要给无电的电池充电,又要为汽车提供动力,还得不到电机的帮助,会出现失速现象,也会损伤引擎。

插混适用于平常主要是短距离市区通勤用车,比较省电。但从全车寿命而言,也受限于电池。另一种插混,实际上是电机为主,外加一个汽油发电机,中国的很多插混都是如此。这种车在长距离高速行驶时,会出现汽油发电充电不足的现象。中国经常会见到所谓的混动车也在等充电的奇观。

至于纯电车,如果你的行驶场景主要是短距离市区通勤用车,那是可以考虑的。优点是省钱,动力加速很好,缺点则很多,除了以上混动车的电池寿命问题外,最主要是旅程焦虑,另外安全也是一个重要考虑。锂电池爆炸是个难题,国内的地下车库都不允许电动车泊车了,一旦起火,非把整个车库烧了不可,很难灭火。这也造成电车的保险费奇高,抵消了在燃料上省的钱。

中国大城市购买燃油车需要摇号,可遇不可求,而电动车不需要,这是电动车好买的一个原因。另外,中国的基础设施也比较好,有更多的充电桩。另外,大量的电车,可能解决绿色能源发展的瓶颈问题,并可能成为一个终结储能方案!

现在,风能和光能的发电效率大增,而成本急剧下降,其单度电价格已经和煤电类似。但风光电有个致命缺陷,就是其波动性,不但时有时无,还时高时低,其电压,电流,振幅和频率急剧变化,无法直接输入电网。就算建个家庭光伏电路,如果离开了外来电,那个独立的系统就非常复杂,除了调频变压装置,还必须有个电池。光伏电首先被存储起来,然后通过电池放出稳定的电流供家庭使用。供一个独立屋使用的独立光伏电系统需要至少5万美元,还是相当昂贵的。

而大规模的光伏,风电场,调制更加复杂。最理想的是和一个抽水电站耦合,有电时发出的一部分电把水抽到高处,无电时放水发电输出,水电是比较稳定的电源。但抽水电站需要特殊的地理条件,建设成本也很高,还破坏环境。其它的储电选择,如压缩空气,飞轮,重力柱,各种化学电池,都各有利弊。其中最好的是锂电池,但缺点是锂元素是比较稀缺的资源,目前多用在汽车等动力电池上,用在大规模储电,太可惜了,没有可持续性。如果没有强大的储能装置,一旦绿电断供,需要其它供电方式接手。最理想的是天然气电厂,可以无缝联接,但天然气比较昂贵,中国最常用煤电。而煤电需要至少保持30%的发电状态,才能在绿电断供时接手。核电无法担当这个任务。而维持大量的煤电,对环境和减碳是不利的。

有人就想到,如果有足够多的电动车,因为每一辆电车都有个相当大的电池,如果把它们充分利用起来,不就是一个巨大的储能库了吗?设想这样一个场景,在一个完全由光伏供电的小城市,里面的电车的储能量足够满足整个城市的用电量。白天有光时,太阳能为城市电网供电,这时停车场的电车都插上充电。 到了晚上,电车回到家里,插上充电桩,车电池反向为自家和整个电网供电。这种双向充电的技术早就在很多家用光伏网上使用了,如果能普及这种装置,再加一些智能化电网的建设,短期这可能是可行的一种方案。如果电车的普及率极大提高,智能电网的技术充分成熟,那这个双赢组合,可能成为绿色能源的终结解决方案!

 

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评论
朱头山 回复 悄悄话 回复 '朝阳门' 的评论 : 查了一下,丰田和比亚迪的混动是两条技术路线,可以简单的说是以油为主和以电为主。丰田的油电联动的, 最后以同个变速器调制,如果电机停摆(电池没电,坏了或电机坏了),油机单独可以运作,只是功能有减。比亚迪是承继本田路线的,油机和电机是不联动的,油机由一个只有高速档的变速箱控制,电机天然无极变速,低速时油机只能发电,无法驱动车子。如果电机停摆(电池没电,坏了或电机坏了),车就没法用了。据说吉利用的是油机三档变速,理论上油机在电机停摆时还能用。但混动的技术,丰田已经经历了时间的考验,还是最成熟的。至于电车技术,比亚迪要好多了,但问题它还没经历时间的考验。
老柏树 回复 悄悄话 @xiaoxiao雨:非常可能,我上月在国内,右脚肿了,每天吃带去的ibiprofen也没用,连续2周左右。回到美国在西雅图机场等了几个小时飞机,基本就没事了。很可能因为中国的酷暑太厉害了,你这么一说,电车可能贡献了不少。
xiaoxiao雨 回复 悄悄话 eventually all those electricity will be converted to heat and cause extreme weather pattern, which is showing up in China now.
朝阳门 回复 悄悄话 回复 '朱头山' 的评论 : 是车都能坏,电池当然也会坏。您需要了解一下比亚迪三电的保修了:
整车保修期为6年15万公里(先到为准),核心零部件为8年15万公里(先到为准),动力电池电芯终身保修,动力电池不含启动电池(12V小电瓶)。
另,比亚迪的超级插混5.0版构架满油满电官宣续航2100公里+,"+"是因为一些车主实测可以续航2500公里。这续航能让你从北京一路不停跑到广州。再另,你的油机在70公里速度下不启动属于误传。



“也有人诟病比亚迪混动本质上就是个电车,电池坏了,除非换电池,就不会动了。没充电,油机在70KM 以下速度不启动,油机只有一档(高速档)。”
朱头山 回复 悄悄话 回复 '老柏树' 的评论 : 这是个问题,再强大的储能也维持不了十天半个月,备用的火力发电看来无法废除!
朱头山 回复 悄悄话 回复 '朝阳门' 的评论 : 也有人诟病比亚迪混动本质上就是个电车,电池坏了,除非换电池,就不会动了。没充电,油机在70KM 以下速度不启动,油机只有一档(高速档)。而丰田是油动为主的,它的电池没电了,坏了,还能开。本文中的电池寿命决定车寿的问题,在比亚迪中更明显!
老柏树 回复 悄悄话 用电车反向给网格充电不太靠谱。如果天气不好,比如连续几天阴雨天,如果电网依赖这些充电就会有问题,需要大大增加火力发电。更关键的是电池寿命会大大减少,现在如何处理废弃的锂电池是很让人头疼的事。
朝阳门 回复 悄悄话 丰田的传统混动是以油为主,机械控制,本质上就是个油车,所以丰田混动在中国是不能上绿牌的,技术上是落后的东西了。目前混动的标杆是比亚迪的超级插混5.0架构,不但技术标准高而且成本控制优秀。
顺便说,无法控制成本的技术都是伪技术。比如美国真的造不出大疆技术标准的无人机吗?当然能造,但成本太高没人要而已。
武胜 回复 悄悄话 这个可行,就是新电池这样用不太上算。将来会有很多淘汰下来的旧电池可以这样用,还减轻了处理它们的负担。
faf999 回复 悄悄话 我在国内,买了PHEV,纯电里程110公里,足够城市通勤所用,而且电动机带来的丝滑驾驶体验远远好于燃油车;发动机2.0T也能在纯油的工况下提供足够的动力。。。我买这车根本不是为了省油省费用,而是PHEV带来了良好的驾驶感受,并且有L2自动辅助驾驶,20几万的国产车,远胜过4、50万的BBA。我是卖了A6L换成PHEV的
不可告人 回复 悄悄话 博主有眼光,V2G(vehicle to grid) 是大趋势,家用这点电对于电车电池是毛毛雨,不会影响电池寿命
Iknowno 回复 悄悄话 如此电池寿命不是更焦虑啦。
老天真 回复 悄悄话 电能储存技术仍需要革命性的突破。目前的锂电池因为安全问题,显然是不够的。如果将来有新的更安全的电储能技术,我宁愿在我家的房顶和阳面墙壁上,安装太阳能板。
luren_1970 回复 悄悄话 猪头啊,不懂别瞎咧咧
朱头山 回复 悄悄话 一个标准美国一家(5口人,大house)一日耗电30度(KWH), 晚上就算10度吧, 一个标准电车储能100度(行300英里),而一个巨大风车一小时也就发100度电。因此,电车的储能是相当大的,晚上放了十分之一的电,不影响第二天驾驶
北京_01link 回复 悄悄话 电车的电池晚上供电,第二天如何开车?电池寿命也会缩短。为何不在家里加个电池,电车的电池能有多大?供家里使用。解决绿能的关键在电池技术,与电车无关。
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