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印度造混合動力摩托車,插電混動摩托是如何設計的?

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2018-05-05  來源:摩托迷  作者:容濟機電  瀏覽次數(shù):1200
核心提示:這一次,印度的油電混動摩托車走在了中國前面!印度的摩托車廠商TVS在印度汽車博覽會上發(fā)布了一款油電混動概念摩托車,吸引了行
 這一次,印度的油電混動摩托車走在了中國前面!印度的摩托車廠商TVS在印度汽車博覽會上發(fā)布了一款油電混動概念摩托車,吸引了行業(yè)的廣泛關注,反觀摩托車行業(yè)內(nèi),對混動摩托真正有積極研發(fā)的廠商并不多,就連摩托車產(chǎn)業(yè)的龍頭——本田在去年展出PCX 混動版后也沒了后續(xù)的消息。



TVS作為寶馬的合作伙伴,想必也從寶馬那里得到了一些支持,這款名為飛艇的油電混動摩托車展現(xiàn)出了很高的技術(shù)水平,令人刮目相看,汽車制造商很早就看到了混合動力的魅力,電動模式提供低成本的城市代步,加上內(nèi)燃機對于續(xù)航的保障,似乎是目前新能源趨勢下很好的折衷方案,許多國際一線汽車廠家也推出了不少混動產(chǎn)品,而且車輛目前的完成度已經(jīng)達到較高的水平,業(yè)內(nèi)媒體紛紛猜測可能會在一兩年內(nèi)完成改進量產(chǎn)。

這款名為飛艇的巡航車搭載一臺220mL的單缸發(fā)動機,以及一臺1200W的電機,發(fā)動機在8500(r/min)時能提供15kW的最大馬力,最大扭矩18.5N·m,而在電機的輔助下,扭矩還能提升20%達到22.2N·m,極速約為130km/h,這個數(shù)據(jù)在同級別中屬于優(yōu)秀的水平,電機的加持也給這輛車增添了不一樣的駕駛感受,車輛配備了一塊48V的鋰電瓶,可在行駛中充電,廠家表示后續(xù)的改進中會更換更大的電瓶與電機。

這款車還使用了41mm倒立式前減震,全車LED燈具,液晶儀表,前置高清攝像頭(應該是作為記錄儀使用),雙通道ABS系統(tǒng),TVS還宣稱這輛車具備了車聯(lián)網(wǎng)功能,希望這臺混動摩托能盡快量產(chǎn)和大家見面,先讓這“飛艇”飛一會兒吧。

插電混動摩托應該如何設計:
   首先我們科普一下混合動力的結(jié)構(gòu)形式:串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)(下面還可以細分,就不擴展了);按照混合度可分為重混、中混和輕混(或叫微混,一般帶發(fā)動機啟停技術(shù)的可以稱之為輕混)。結(jié)構(gòu)形式的區(qū)別主要體現(xiàn)在能量流動的路徑上,串聯(lián)、并聯(lián)的形式類比到電路里就是能量流動的路徑,那么串聯(lián)就是單一的能量流動路徑、并聯(lián)就是兩條能量流動路徑、混聯(lián)是二者的結(jié)合,直接上圖吧。

串聯(lián)

并聯(lián)

混聯(lián)
如果要設計一輛靠譜的插電混合動力摩托車,在結(jié)構(gòu)和控制策略上跟汽車有什么不同?
一輛插電混動摩托應該如何設計,才能既提供真正的混動汽車的優(yōu)勢——比如動能回收、對于不同行駛狀態(tài)的電機和發(fā)動機工作的合理分配、甚至是電機內(nèi)燃機共同驅(qū)動的運動模式——同時也能夠均衡成本和體積呢,類似星月神那種增程電動車就不提了,那種基本只能算有兩個動力系統(tǒng)的摩托而已,并沒有發(fā)揮混動的真正潛力,而且行駛品質(zhì)也相當差,用油模式噪音幾乎難以忍受。

那么科普完之后,回到題主的問題,對于一輛小踏板的摩托車來講,適合采用哪種結(jié)構(gòu)形式呢?
答案是:都不適合,討論是否適合,就要看混合動力存在的原因是什么了,混合動力系統(tǒng)出現(xiàn)的原因可以根據(jù)具體情況進行分析:非插電式的混合動力是為了傳統(tǒng)車的節(jié)能減排而出現(xiàn),而插電式混合動力系統(tǒng)則是為了彌補當前電動車續(xù)駛里程短、充電速度慢的缺點。對于第一條,100~125cc的踏板摩托車的百公里油耗大約在2~3L,也就是說一箱油一般可以走500~600km,加油時間<5min,拋開安全性暫時不討論,未來的乘用交通運輸工具的主要衡量指標可以稱為“載運能力”,其單位為(能耗KJ)*(速度m/s)/(人數(shù)*km),也就是載運單個人(平均體重)行駛一公里的能耗與速度的乘積,以這個指標來看,相對于絕大多數(shù)機動交通工具來講,摩托車無疑是最高的,因此第一條基本不成立。
再看第二條,這里就不得不提電動踏板車了,毫無疑問,其具備電動汽車的一切缺點,然而必須強調(diào)的是,其用途不同于汽車,既不用于遠途,也基本不用于長時間運行,因此續(xù)駛里程和充電時間對其的束縛遠不如電動汽車那樣嚴重。在這種情況下,增加較大成本(可能翻番)在摩托車上設計混合動力,那一定是像我等一樣窮的混合動力技術(shù)控,想搞技術(shù)又不舍得費大車,否則沒有任何必要性。
 
然而,題主的問題是假設要設計這樣一輛摩托車,也就是說這里的前提是想玩兒又不差錢兒,就問你能不能干,那我一定說能干!為什么?因為有人給錢。    
 
分析題主的要求:“插電混動,平常用電節(jié)能減排,電沒了用油,避免電摩沒電的困擾,爬坡或急加速的時候還可以油電一起上”,在上文所羅列的這些結(jié)構(gòu)形式中,要做插電式,那所謂的串聯(lián)就成了增程式電動車,要做到先用電后用油,必要時油電一起上,那就是并聯(lián)式和混聯(lián)式可以做到,從控制上講,混聯(lián)式更適合非插電式,具體分析涉及全局優(yōu)化算法,這里略去,因為這可以寫一篇論文。
 
又考慮到題主的基本要求:“成本、體積等”,那這個形式基本就可以確定為并聯(lián)式了,原因是:并聯(lián)式只用一個驅(qū)動電機,再把原來的離合器換成帶可控執(zhí)行機構(gòu)的自動離合器,加個18650電池包,配上電機和整車電控單元,整車部件部分就齊活了。
對于有的回答認為要用串聯(lián)式表示不能認同,發(fā)電機驅(qū)動電機兩個電機的成本過高,而且更重要的是發(fā)電機需要用永磁電機,成本再次提升,有人會說發(fā)電機也可以用感應電機,那請問考慮過效率嗎,發(fā)動機即使是在高效區(qū)發(fā)電,經(jīng)過倆感應電機一折騰(0.7*0.7=0.49),出來的能量直接打了個五折不到,還有節(jié)油率可言么?
采用并聯(lián)式的話,這里要強調(diào)必須用電控發(fā)動機,且不說化油器發(fā)動機早就被強制淘汰,即使市面上有,在一個混合動力系統(tǒng)中用化油器發(fā)動機,絕不會有好的節(jié)油率,沒有好的節(jié)油率,那么做混動的意義又何在呢?要知道,經(jīng)濟性與整車控制策略緊密相關,發(fā)動機運行狀態(tài)不可控,談何控制策略呢。考慮到布置,電機最好用輪轂電機,那這樣就可以簡單畫個圖了:

那這樣,這個“混合動力摩托車”就有以下工作模式:
1、純電動:離合器分離,發(fā)動機不工作,電池驅(qū)動輪轂電機運行,完全耗電零油耗零排放;2、純發(fā)動機:電量不足時,發(fā)動機起動,離合器結(jié)合,發(fā)動機驅(qū)動摩托車運行,電機隨轉(zhuǎn)但不工作;
3、混合驅(qū)動:離合器結(jié)合,電量允許時發(fā)動機、電機同時驅(qū)動摩托車運行,一般用于快速提速;
4、行車充電:離合器結(jié)合,發(fā)動機作為主動力源驅(qū)動摩托車,在電量過低且發(fā)動機高效的情況下,輪轂電機可以通過施加負轉(zhuǎn)矩來作為發(fā)電機工作,消耗部分發(fā)動機功率為電池充電;5、制動回收:滑行(溜車)時輪轂電機根據(jù)制動踏板開度信號施加負轉(zhuǎn)矩,回收能量充電。
 
 
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