Rekkeviddeforlenger - Range extender
En rekkeviddeforlenger er en drivstoffbasert hjelpekraftenhet (APU) som utvider rekkevidden til et batteri med elektrisk kjøretøy ved å kjøre en elektrisk generator som lader bilens batteri. Dette arrangementet er kjent som en serie hybrid drivlinje. De mest brukte rekkeviddeforlengerne er forbrenningsmotorer , men brenselceller eller andre motortyper kan brukes.
Range extender-kjøretøyer blir også referert til som utvidede elektriske kjøretøyer ( EREV ), rekkevidde-utvidede elektriske kjøretøyer ( REEV ) og rekkevidde-forlengede batteri-elektriske kjøretøyer ( BEVx ) av California Air Resources Board (CARB).
Mange rekkeviddeforlengere, inkludert Chevrolet Volt og BMW i3 , kan lade batteriene fra nettet så vel som fra rekkeviddeforlengeren, og er derfor en type plug-in hybrid elektrisk kjøretøy (PHEV).
Motivasjon
Nøkkelfunksjonen til rekkeviddeforlengeren er å øke kjøretøyets rekkevidde. Rekkevidde autonomi er en av de viktigste hindringene for kommersiell suksess for elektriske kjøretøyer, og utvidelse av kjøretøyets rekkevidde når batteriet er utladet, bidrar til å lindre rekkeviddeangst .
En kjøretøydesign som kan forlenge rekkevidde kan også redusere forbruket av drivstoffet som utvider rekkevidden (for eksempel bensin) ved å bruke hoveddrivstoffet (for eksempel batterikraft), samtidig som drivstoffområdet til et enkelt drivstoffkjøretøy opprettholdes av et drivstoff som strekker seg ut. som bensin. Rekkevidde drivstoff anses generelt for å være mindre miljøvennlig og økonomisk mer brukervennlig enn primær drivstoffkilden, så kjøretøyets kontrollsystem foretrekker å bruke hoveddrivstoffet hvis det er tilgjengelig. På grunn av rekkeviddebegrensninger med den primære drivstoffkilden, tillater drivstoffet som strekker seg ut bilen imidlertid mange av kostnadene og miljømessige fordelene ved det primære drivstoffet, samtidig som den fullstendige rekkevidden til drivstoffkilden som strekker seg. Når det er sagt, er fordelene (kostnadene, karbonutslippene) ved bruk av et kjøretøy med en rekkeviddeforlenger til syvende og sist avhengig av hvordan kjøretøyet kjøres, og spesielt hvor ofte rekkeviddeforlengeren brukes.
Som et eksempel er biler som Chevrolet Volt og BMW i3 med valgfri rekkeviddeutstyr utstyrt med tilstrekkelig store batterier til å kjøre 80–160 km (50–100 miles), noe som er nok for mange turer, men ikke tilstrekkelig til å kjøre lange avstander . Som sådan kan sjåføren bruke batteristrøm til pendling og daglig kjøring, men fortsatt være i stand til å kjøre fra New York til Boston (omtrent 320 km, 200 miles) ved å bruke hjelpebensinforbrenningsmotoren, uten å stoppe ofte for å lade batteriet (som kan ta timer). Bileieren oppnår derfor fordelene ved å bruke billigere og mindre karbonintensiv elektrisk kraft for de fleste kjøringer, samtidig som evnen til å legge ut på lengre turer med samme kjøretøy opprettholdes.
Når en rekkeviddeforlenger bruker konvensjonelle drivstoff, kan de fylle drivstoff på vanlige bensinstasjoner , noe som gir dem en lignende rekkevidde som konvensjonelle biler.
Som et REEV blir bare drevet av den elektriske motoren kan det gjøre bort med vekten og kostnadene forbundet med girkassen transmisjonssystemet som vanligvis brukes i forbrenningsmotoren biler. Siden rekkeviddeforlengeren ikke trenger å øke eller redusere ytelsen i tråd med kjøretøyets strømbehov (denne oppgaven håndteres av den elektriske motoren), kan rekkeviddeforlengeren dimensjoneres for å tilfredsstille kjøretøyets gjennomsnittlige effektbehov i stedet for toppen effektbehov (for eksempel ved akselerasjon). Rekkeviddeforlengeren kan også operere mye nærmere den mest effektive rotasjonshastigheten . Disse designfunksjonene lar en REEV relativt effektivt omdanne fossilt brensel til elektrisk kraft og kjøretøyets bevegelse.
Generasjoner
- Den første generasjonen rekkeviddeforlengere er forbrenningsmotorer på hyllen .
- Den andre generasjonen består av stempelmotorer med nye design fra bunnen av for ganske konstant belastning i seriehybrider. De inkluderer wankelmotorer , forbrenningsmotorer og gratis stempelmotorer .
- Tredje generasjon er mikroturbiner og brenselceller som jobber med konstant belastning.
CARB -regulering
I henhold til endringer i Zero Emission Vehicle Regulations fra 2012 vedtatt i mars 2012 av California Air Resources Board (CARB), bør et rekkevidde-forlenget batteri-elektrisk kjøretøy, betegnet som BEVx, blant annet oppfylle følgende kriterier:
- Kjøretøyet må ha en klassifisert helelektrisk rekkevidde på minst 120 km. Dette er høyere enn de 80 km (50 miles) som kreves av et nullutslippskjøretøy ;
- Den hjelpekraftenhet (APU) må gi området mindre enn eller lik batteri område;
- APU -en må ikke være i stand til å slås på før batteriladningen er utladet ;
- Kjøretøyet må oppfylle kravene til superutslipp med lavt utslipp (SULEV); og
- APU og alle tilhørende drivstoffsystemer må oppfylle kravene til null fordampning .
applikasjoner
Rekkeviddeforlengere brukes ofte i marine ( autonome undervannskjøretøyer ), fly og generatorer/verktøy, biler og hybridbiler .
Automotive
Chevrolet Volt
General Motors beskriver Chevrolet Volt som et elektrisk kjøretøy utstyrt med et 16 kWh batteri pluss en "rekkevidde som strekker seg" bensindrevet forbrenningsmotor (ICE) som et generatoraggregat og kalte derfor Volt for en "Extended Range Electric Vehicle" eller E-REV. I et intervju i januar 2011 omtalte Chevy Volt's Global Chief Engineer, Pamela Fletcher, Volt som "en elektrisk bil med utvidet rekkevidde." Volt fungerer som en rent elektrisk bil de første 40–80 km (25–50 miles) i ladningsreduserende modus. Når batterikapasiteten faller under en forhåndsinnstilt terskel fra full lading, går bilen over i ladestyringsmodus, og Volt-kontrollsystemet vil velge den mest optimalt effektive kjøremodus for å forbedre ytelsen og øke effektiviteten i høy hastighet.
I følge General Motors 'sanntidsoppsummering av distansen kjørt av Volt-eiere i Nord-Amerika, hadde de i midten av juni 2014 akkumulert mer enn 800 millioner helelektriske km (500 millioner miles). GM rapporterte også at Volt-eiere kjører mer enn 63% i helelektrisk modus. Volt-eiere som lader regelmessig, kjører vanligvis mer enn 1 560 km mellom fyllinger og besøker bensinstasjonen mindre enn en gang i måneden. En lignende rapport, utgitt av GM i august 2016, rapporterte at Volt -eiere har akkumulert nesten 2,4 milliarder km kjørt i EV -modus, noe som representerer 60% av deres totale tilbakelagte distanse.
BMW i3
.jpg)
Den BMW i3 all-elektrisk bil med minst 22 kWh batterikapasitet gir et ekstra bensin-drevne range extender APU . Rekkeviddeforlengeren er den samme 647 cc to-sylindrede bensinmotoren som ble brukt i BMW C650 GT- scooteren med en 9 L (2,0 imp gal; 2,4 US gal) drivstofftank. Den amerikanske modellen hadde opprinnelig sin tank elektronisk begrenset til en mindre 7 L kapasitet. Rekkeviddeforlengeren aktiveres når batterinivået synker til 6%. Den genererer elektrisitet for å utvide rekkevidden fra 130–160 km (80–100 miles) til 240–300 km (150–190 miles) Ytelsen i modus for utvidelse av rekkevidde kan være mer begrenset enn når den kjører på batteristrøm, ettersom BMW designet rekkeviddeforlengeren som en sikkerhetskopi for å gjøre det mulig å nå et ladested.
I følge BMW, i begynnelsen av i3-utgivelsen, var bruken av rekkeviddeforlenger mye mer enn bilprodusenten forventet, mer enn 60%. Over tid har det redusert betydelig, med noen mennesker som nesten aldri bruker det, og innen 2016 blir det regelmessig brukt på færre enn 5% av i3 -er.
Alternativet for rekkeviddeforlengelse koster ytterligere 3850 dollar i USA, ytterligere 4 710 euro (~ 6 300 dollar ) i Frankrike og 4 490 euro ( 6 000 dollar ) i Nederland.
Range-extender-alternativet til BMW i3 ble designet for å oppfylle CARB-forskriften for en hjelpekraftenhet (APU) kalt REx. I henhold til reglene som CARB vedtok i mars 2012, vil BMW i3 2014 med en REx-enhet være den første bilen som kvalifiserer som et batteri-elektrisk kjøretøy eller "BEVx." CARB beskriver denne typen elektrisk kjøretøy som "et relativt høyt elektrisk rekkevidde batteri-elektrisk kjøretøy (BEV) som en APU er lagt til." APU, som holder batteriladningen på omtrent 6% etter at pakken er oppbrukt ved normal bruk, er strengt begrenset i tilleggsområdet den kan tilby.
Andre eksempler
Andre elektriske kjøretøyer med rekkevidde inkluderer den avviklede Cadillac ELR og den utgåtte Fisker Karma . I juni 2016 kunngjorde Nissan at den vil introdusere en kompakt rekkeviddebil i Japan før mars 2017. Serien plug-in hybrid vil bruke et nytt hybridsystem, kalt e-Power, som debuterte med Nissan Gripz- konseptet crossover som ble vist frem i 2015 Frankfurt Auto Show . Teknologien, uten plug-in-evnen, hadde blitt distribuert til Nissan Note e-Power og Nissan Kicks e-Power .
Den Levc TX London taxi ble lansert i 2017 og har 33 kWh batteri som lades av en 1,5-liters bensinmotor.
Den Lixiang ene er en stor SUV som kombinerer en 41 kWh batteri med en liten 1,2-liters bensinmotor.
Denne tilnærmingen har også blitt brukt for tunge kjøretøyer, for eksempel Wrightbus's Gemini 2 og New Routemaster -busser.
Ubemannede luftfartøyer
Wolverine 3 -programmet i 2010 inkluderte en ICE -rekkeviddeforlenger for det ubemannede luftfartøyet .
Drivstoff
Et rekkevidde-utvidet elektrisk kjøretøy bruker en serie hybrid- drivverk.