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主题:和听涛君的回帖--关于F3DM -- 积吉

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  • 家园 和听涛君的回帖--关于F3DM

    感谢听涛君的强文链接出处 。您的观点都有数据支持,我也绝大部分同意。一点点不同观点也是由于对现有披露信息的不同理解,毕竟现在有关F3DM的工作原理的信息太少。以下是我按照听涛君的分析步骤给予的一些看法,希望有兴趣的朋友给予斧正。

    1. 轿车发动机负荷(此段有问题,可作反面教材。请参看听涛的回复

    我附上一张90年代的一款汽油发动机的工作曲线图,其排量估计在1.3-1.5升,这也是我能找到的最接近比亚迪1.0升50kw汽油机的曲线图。虽然更先进的发动机的性能改进不少,但曲线走势大同小异。

    点看全图

    外链图片需谨慎,可能会被源头改

    油耗(黄线),扭矩(红线)功率(绿线)

    显然图中最大功率是65KW,出现在5500rpm时,而且输出功率和转速基本呈线性关系。当然我们知道输出功率和速度成正比,速度越高输出功率越大,其发动机负荷越大。但油耗和速度不是线性关系。在图中最小油耗在2300-3700转之间。换算成功率,其最佳输出功率区间是25-50kw之间。换算成速度则不好说,这和车重及负载有关。假设最高速度是180 km/hr,最佳速度粗略的估计应在70-140公里/小时之间。扭矩最大也是65KW,出现在3200rpm时,但总体来说扭矩变化不大。

    以上分析从另一个角度来看发动机工作特点。与听涛君的数据分析不同的是:

    时速(km/hr) 转速 输出功率(kw)

    市区 60 1800 21-22

    高速 120 3300 43-44

    极速 180 5500 65

    输出功率与转速的关系问题我参看不同发动机的工作曲线图,它们显示转速如果高于2000rpm, 输出功率一般高于20kw。而您的6-7kw 的输出未免太小。

    2. F3DM的理论性能

    2.1 机械传动F3DM的发动机到驱动轮是否有直接机械传动。这主要是受到两张F3DM工作原理图的影响(见主帖链接出处),它们都显示发动机没有直接机械传动驱动轮。听涛君的分析比较在理,我现在也倾向于两者直接机械传动,但是我是从另一个角度分析得来的。此分析的基本条件是F3DM有两个电动机:主电动机50kw,辅电动机25kw且为发电机。发动机的最大功率是50kw, 这远远大于发电机的25kw,发动机高于25kw的能量怎莫办。再加上发动机如果带动发电机发电,然后驱动传动轴,这样的能量损失要大于发动机直接驱动传动轴。所以两者应该直接机械传动。较好的连接点在时速60-80公里的时候,这样避免了发动机低转速时的低效率。125kw的最高理论输出功率也就好理解了:50kw(电机)+25kw(电机)+50kw(汽油机)

    2.2 加速性

    由于F3DM在低速时用电机驱动,电机在低速时的强大扭矩给与F3DM极好的加速性,在这点上大家是有共识的。在匀速100-120km/hr 时汽车需要的实际功率(不是输出功率)约为20-25kw(这点还没有找到除比亚迪所宣传之外的资料,姑且用之). 显然电动机转换效率高,理论上用电机驱动更经济。但由于电池容量的原因不得不用汽油机驱动。从上面曲线图分析得知:如果单独用汽油机驱动,在匀速100-120km/hr 时汽油机需要的输出功率在36-45kw. 这显然不在比亚迪1.0升50kw汽油机的最佳燃油输出功率区间。为了达到经济节油的目的,最好的办法是换用1.3-1.5升的汽油机,可惜比亚迪目前还没有。我相信对F3DM来说1.0升汽油机只是个过渡,未来需要更换的。另外的变通是辅以电机驱动。但显然行驶距离在150公里内还成,再远就比较费油了。当然高速超车时如有足够电量,电机给与车子的加速性是很好的。同时也说明现款的F3DM只是用来卡位市场的,得不到很大推广的。

    2.3 纯电池模式的行程

    充满电可以跑100km,这肯定有点吹牛,但不会太离谱。在理论上应该可以做到,在实际中估计可跑50-70km. 我的估计和听涛君的不同,因为纯电池模式中说电池电量低于20%时(不是50%)发动机开始工作。一旦极低电量出现,车子就只能以40-80km 的速度行驶了。想想也是无论是发电机25kw的输出功率,还是发动机最佳燃油输出功率(在25kw左右的一段区间)也就只能使车子行驶在40-80km 的速度。

    关于电池使用的容量窗口,对于一般锂离子电池是这样的。一般锂离子电池的主要缺点是不允许过充电和过放电。给与充放电一个容量窗口能有效的延长电池寿命。而且要避免大的充电和放电电流,大电流给电池施加了过大的压力。但有些化学材料更适合较大电流,如锂离子锰和磷酸锂离子电池。深度充电和放电对锂离子锰和磷酸锂离子电池的寿命影响也不大。我再回帖中有说明链接出处

    引用一段有关铁电池寿命的内容

    技术优势主要体现在比亚迪自主创新的铁电池上,“我们的电池在满充满放的情况下可实现循环充电4000次,相当于我们的电池寿命超过了车身的寿命”。[URL=]
    http://finance.sina.com.cn/g/20081228/07215693549.shtml[/URL] 如果不使用任何电池的容量窗口,且每次循环可跑50-70km(纯电池模式),其总行程为20万到28万公里。

    3. 混合动力车的意义

    这点我没有补充。

    关键词(Tags): #F3DM#加速性#电池容量窗口

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    • 家园 从大处着手是不是更简单些?

      例如:Yaris 1.3L的百公里耗油是5.1L。

      乘以汽油发动机的效率和燃油热值可得到汽车行驶每百公里需要的能量。

      再比较一下蓄电池的容量就大概知道可以跑多远了。

      这个比较简单些,得出的数据也粗略些,但是大方向不会错的。

      • 家园 不好意思,今天才看到回帖

        您说的没错,可以从大处着手。但比亚迪的F3DM有1.5T重,相当于普通2.0排量的汽车重量,其汽油机仅有1.0升。所以无论用2.0排量的汽车估算还是用1.0升汽车估算都有太大的误差。听涛用本田雅阁2升发动机(整备质量 1505kg)的“平均有效压力”来计算油耗是比较靠谱的,就是外行不好理解。我原始想法和您一样:用简单的图表说明问题,但出现的问题是外特性图所给功率都是最大值不是实际值。

        我们通常会拿F3DM和其他普通汽车做对比的,这就要求F3DM既要有普通汽车汽车的驾驶性能又要有电动车的节能。这就产生两个疑问:一是纯电动下能跑多远,二是1.0升汽油机动力够不够,节不节油和怎样工作。

        如果仅算蓄电池的容量能跑多远,比亚迪给出的14-15度电理论上跑100公里还是靠谱的(F3DM可蓄14.75度电)。问题出在实际输出电量是多少,载重增加(如坐满5人)的情况下如何,不同工况(如高速)的情况下如何。电池的事我还知道一些,但汽油机我纯属外行所以才出现贻笑大方的分析。

      • 家园 这个肯定是对的

        估算发动机效率和总的能量输入,然后得到百公里能量,这个概念肯定是对的。而且也绝对容易理解。但是象我们这种科班出身的人不会这么想。因为发动机的效率变化太大,这样得到的结果在我们看来‘不专业’。

        说白了,懂行的就是要让不懂行的介于懂与不懂之间。我们去银行,会听到一堆名词,听完还是什么都不懂。去买车,看到数据,不会去关心这些数据代表什么,又是怎么来的。

        对汽车行业的从业人员的素质、操守不必太过当真。我就是搞发动机的。

    • 家园 不存在只能使车子行驶在40-80km的情况

      一旦极低电量出现,车子就只能以40-80km 的速度行驶了。想想也是无论是发电机25kw的输出功率,还是发动机最佳燃油输出功率(在25kw左右的一段区间)也就只能使车子行驶在40-80km 的速度。http://www.ccthere.com/topic/1961152/1

      应该是在 电池电量极低、并且车速也很低(导致F3DM固定齿轮无法有效驱动车辆,我估计速度点在60KM以下)。这种情况下由于汽油机无法直接驱动车辆,只能发电,提供25KW的功率,并且电池也无法提供辅助加速能量,所以,只能以25KW的功率缓慢加速车辆。

      但是我不认为

      只能使车子行驶在40-80km 的速度

      因为一旦车速超过了汽油机的切入点(比如80KM),就可以用直接用汽油机驱动了,速度就可以继续提高了。

      因此,我认为应该是记者水平的问题,没有把问题说透彻。

      另外还有一个细节,就是当时电量是在10%左右,为什么电池也不能辅助加速呢?

      比亚迪的解释是,当时车辆速度很低后,电池开始充电,如果此时开始加速,为保护电池寿命无法快速切换到放电状态。所以只能用25KW的功率慢慢加速。这导致了加速缓慢,而不是“只能使车子行驶在40-80km 的速度”。

      这个问题通过引入超级电容器做缓冲,或者把电池分为多个组也许可以解决。

    • 家园 关于发动机转速、负荷和油耗

      积吉,抱歉,你的帖子里有概念性问题,非常抱歉。你给出的那张图很好,也是我们经常给终端客户看的图,叫外特性图(表明发动机在油门全开时,速度稳定时的性能,这一点下面的圆环君说的是对的),但是我们自己一般还看一张图(以下只讨论汽油机)。(这两天上传图片好像有问题,我会随后把图片补上)

      点看全图

      外链图片需谨慎,可能会被源头改

      点看全图

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      第一张图是我们常看的油耗全图,横轴是转速,纵轴是负荷。注意,在高转速,比如5000转,也可以没有有效负荷。这个时候,油耗就是水泵、泵气功、发电机、磨擦什么乱七八糟的,轴功是0.油耗是无穷大。在给定转速下,随着负荷提高,油耗会降低。到最高负荷的时候,要加浓(汽油机),因为要抑制爆震(还有其它原因,比如降低排气温度什么的)。这个时候油耗会上升一点。那么你看到的第二张图就是给定转速下的油耗,俗称‘鱼钩曲线’。

      从内燃机的基本原理看降低油耗的一个基本措施就是把发电机的工作区往高负荷区移。所以为什么小发动机省油,本质上因为同样的车子小机器的负荷比大机器高。(这里的负荷是单位排量的有效输出)

      所以你用外特性去看油耗,那个就有点‘终端用户’的意思了。在油耗的估算上,请不必质疑,我就是干这个的。

      至于说F3DM一次充电到底能跑多远,那个无所谓,我仅认为在30公里以上,只是我心理阴暗的表现,不必介意。我对同行的操守非常谨慎。

      积吉,抱歉,你今天运气不好,撞枪口上了。


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    • 家园 一点商榷

      输出功率与转速的关系问题我参看不同发动机的工作曲线图,它们显示转速如果高于2000rpm, 输出功率一般高于20kw。而您的6-7kw 的输出未免太小。

      听涛兄的说法有他的道理。由于固定变速比的关系,汽车在特定速度对应一个发动机特定转速。但是您所给曲线是功率、扭矩最大值。而发动机并不是一定要输出该最大值。个人认为发动机通过控制进气量来实现功率,扭矩控制。所以老外爱说“Full Throttle”而不是“Full Gas”.

      为什么不直接通过减少供油呢?可能因为效率问题。热机工质温度越高,效率越高。仅仅减少供油会带来燃气温度下降。

      • 家园 据试车者的报告F3DM没有变速器,所以汽油机不参与驱动

        而发电在50KW汽油机最高速输出经济上不合理,所以采用在25KW处恒定出力,只带动25KW发电机即可。但这个25KW发电机在满足电动驱动和充电两项任务时就有些力不从心了。

        由此看来F3DM是串联式混合动力,同Volt类似。因为没有电控行星变速器,汽油机无法直接参与行走驱动。

        由此看来F3DM的50KW(汽油机)+50KW电动机+25KW发电机=125KW最大出力是瞎掰(没有行星变速器,怎么整合3种动力源?)。

        串联式混合动力车的最大出力就是电动机的最大出力。对F3DM来讲就是50KW。

        试车者报告在起坡时有溜坡现象,这就是动力不足的表现。

        • 家园 PBS汽油机没有变速器也可以输出动力,得说几遍你才明白?

          已经解释过很多次了,自己去翻前面的帖子

        • 家园 溜坡不是动力不足

          试车者报告在起坡时有溜坡现象,这就是动力不足的表现。

          我家90马力老车不溜坡,200马力新车要溜。

          不明白为什么没有用汽油机直接驱动,就像听涛兄所说。这个没啥技术含量,用个离合器判决驱动轮胎还是发电机,抑或二者同时驱动。如此至少可以实现50Kw+25KW(50% 汽油机)。

          • 家园 溜坡和机械直连

            低速的时候只有电动机,那溜坡估计有两个原因。一个就是控制没有做好,这个不奇怪,用电脑控制溜坡不是很容易的。传统的自动变速箱有液力变扭,会好点,如果是双离合自动变速箱也不是那么容易控制这个事情。我还看到双离合上带液力的(这个液力就是控制溜坡的,其它时候液力被短路,就机械直连了)。再一个原因可能和电机的特性有关,会不会和低速(几乎就是静止)大扭矩的电流特性有关?这个不懂,不敢瞎说。不过原则上,溜坡不一定是动力不足的表现。对于所谓的评测,看看就好,他们的结论经常莫名其妙。

            机械直连是这样的,发动机轴和电机轴有离合器控制直连,电机轴和动力轴有离合器控制直连,那么是不是激活直连就是一个控制问题。可以想象成这样:5档变速器,前面4档的车速范围都是电机驱动,车速上了5档就允许机械直连,这样一来前面4档就取消了。从硬件上讲,可以做。125千瓦也只能这样实现。至于其它公司的行星齿轮方案或者其它变速方案,是要达到在全车速范围内都有机械直连。

            最后我实在忍不住,表达一点个人看法。这个王传福或者说他的团队,在F3DM上的态度很可能是认真的(我很少说别人认真)。为什么?就是因为看到他的第三个电机,发动机的启动电机。不用去看他的图我就可以肯定这第三个电机一定有自己的电池,如果比亚迪的图里面没有就一定是他们市场部的人忘了(市场部的人从来都莫名其妙,就像市场部的人永远说我们莫名其妙一样。其实,搞汽车的都莫名其妙)。为什么把启动电机和电池独立出来?就是因为在启动发动机的一霎那需要一个很高的瞬时电流,如果也用主电池组的电源,肯定会有一个瞬间压降,会反应在驱动电机上,驾驶员和乘客可能会感觉到车子‘震’了一下。这个瞬时电流和压降很不小,能不能用软件控制驱动电机把影响基本去除,不好说,比亚迪没有这么干,说明他们自己知道自己几斤几两,做不到就不硬来。要是这么看,这个F3DM如果取得一点战果还多少有可能的。


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