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一阵风是如何驱动C-HR EV的?
车艺志 1680浏览 2020-09-30

初秋九月,开着一台不太一样的C-HR(参数|询价) EV翻越了八达岭群山,跨过了官厅水库进入张家口境内。当我们在北京还在努力让电风扇转的更快时,夜间漫步张家口的街头已经能感受到阵阵秋风。不禁让我想起从小就常伴耳边的那句话:

“到了张家口,大风刮人走”

这句顺口溜并非妄言。我就是在风中长大的孩子,每个张家口姑娘都是风中的女王,风中的承诺也可能是取材于张家口。从小便懂得利用风能这一独特优势,顺风时候自行车哪用蹬啊,顺风走累了蹦起来就可以直接前进。这些闲言碎语,只是为了引出我们这一篇内容的主题:这大风是如何把这台C-HR EV刮走,哦不,是如何驱动他前进的。

从一阵风开始

让我们从风讲起,张家口屡屡因为大风上热搜并非是一个偶然。张家口坝上地区便是内蒙古高原的边缘,高原和平原的落差,结合部此起彼伏的山势让这里本就孕育着复杂多变的山间风。而平坦的坝上草原自然是西伯利亚寒流的快速通道。张家口往西有太行山山脉,往东则是燕山,处于中间的张家口不能得到山脉的保护,更是成为了得天独厚的风口。

早在十余年前,当新能源还处于探索期的时候,张家口地区就开始了对于风能的大开发。如今草原上已然是风车林立。在今年,张家口地区的风电总装机容量已经突破了1000万kw,成为全国第二个风电装机量突破千万的城市。林立的风电机组群也成为了坝上地区的新景观。这些庞大的机组,目前已经开始并网并将源源不断的电力输入到北京。理论上,我们在北京为C-HR EV充电时,就有一部分来自于这样的清洁能源。

当然,风转化成电并非是个简单的过程。当我们抵近的时候,才能感受到这一个个巨型风车的庞大:这些风车的最大高度可以超过150米,与之对比,在同级别中已经不算矮小的C-HR EV高度为1.575米,需要近一百台C-HR EV叠加才能比肩。

小时候男孩子一定都拆过四驱车的马达,里面最主要的就是线圈环绕的转子和磁铁组成的定子。发电机的构造也基本相似,绝大部分发电机组的原理都是通过外力带动转子转动。这里同样如此,风力推动扇叶转动,扇叶带动发电机中的转子转动从而产生电流。

不要小看这些缓慢转动的风车,以目前最为普及的风电机组功率计算。理论上,当有4m/s的微风推动一台风车转动时,一个小时所产出的能量就足以充满C-HR EV体内那块容量高达54.3kwh的三元锂电池。这还是推动风车转动所需要的最小风力。在风力达到风电系统全功率运转的时候,发电功率将可以为C-HR EV充满电25次,足以支撑最大续航400公里的C-HR EV前进10000公里,差不多是使用一年的里程!


从风车到电池

不过,从风机直接输出的还是直流电,并非是我们日常生活中使用的交流电。还需要一个逆变的过程将直流电转化为交流电。这一步需要用到的就是逆变器,一般是一个个长成柜子的模样。在海边更为巨大的风车上,可以藏身风机设备舱里,像下图那样。地面风机有的则是位于风机下方。

当产出的直流电“逆袭”成功,还需要通过简单的输电网络前往下一站汇总:变电站。汇入变电站之后,通过加压的电流就可以启程前往北京。这个时候的电流也将从发电企业移交给我们接触更多的供电企业,也就是国家电网。当然风力发电的并网其实是个复杂的过程,往往需要多种能源的综合应用。

目前,在张家口这一重要能源供给地和北京之间,已经建成了1100kv的特高压输电网络,也就是1100000伏特的电压,110万伏,是人体承受能力的3.5万倍。不过不要担心,这些高压电离我们还很远。

当能量以光速长途跋涉来到北京,就需要一级一级地降压。从110万伏特到50万伏特,从50万伏特到22万伏,再到11万伏,3.5伏,当电压降到1万伏再度降压到380V的工业用电,就可以接入到我们早已经通过丰云悦享所预约好的充电中。拿起电枪,插入C-HR EV的快充接口,这股来自于草原的清洁能量就再度和C-HR EV相遇了。

C-HR支持最高125A的快速充电桩。而利用快速充电设施,仅需50分钟就可以将电量充到75%。容量高达54.3kwh的三元锂电池结合C-HR EV的低能耗,75%电量就可以实现300公里的续航。C-HR EV的电池还带有充电时的升温功能,可以在寒冷的天气下对于电池进行主动升温,提高充电效率。

C-HR EV电池的科技还不止于此。利用多年来双擎技术的技术积累,丰田对于电池容量的维持率也颇有心得,让这些来自草原的清洁能量妥善的保存于电池包中。利用复杂的升温和冷媒冷却系统,也可以让电池时刻保持最佳状态,时刻听从调配做好全功率输出的准备。


从电池到车轮

储存于电池中的能量又是怎么被高效利用的呢?掀开机舱,这些填满机舱的设备就是C-HR EV高效利用电能的关键所在。

要想通过收集自风的能量驱动C-HR EV,首先要有的是一个智能的中枢——PCU,名为动力控制单元,也承担着同CPU类似的工作。同样是利用混合动力所积累的技术。通过更精密的控制,发挥更高效的电动机性能。为了对应高输出功率的电动机,在应对大电流的同时,通过采用低耐压RC(Reverse-conducting)-IGBT反向导通绝缘栅双极晶体管,实现小型化、低损耗化。

而在PCU左侧的则是为了应对电动车更大电流所开发的全新电机。采用对应大电流的电动机电缆、定子以及丰田出色的高转速转子,即使是小型电机也能实现高功率密度及高扭矩。再加上采用了研发混合动力而积累的低损耗技术,强化了冷却性能以及控制转换功能等一系列的进化,实现了电耗性能的提升。

当电流从电池通过PCU传输到电机,150kw的最大功率和300Nm的最大扭矩就可以将推动C-HR EV前进。电动化也为C-HR EV带来了一些额外的收获:本身TNGA架构下稳健的操控手感除去悬挂的优化,也来自于低重心设计。而C-HR EV由于电池的存在,让其中心更低,有着更加稳健的操纵手感,富有驾驶的乐趣。而同样作为一台电动车,C-HR EV自然有着电动车一贯的动力优势,每当深踩油门,那瞬时的推背感,会让我想起小时候在风中跳起被推动的瞬间。


总结:

可以说,现代电动汽车是电气时代科技的集大成者。在C-HR EV我们既可以上我们能够体会到TNGA架构下一贯优秀的操控品质、安全性。我们也能感受到C-HR EV自身作为丰田电动车的先锋,也身怀丰田在电动领域开疆拓土的野心。在合资品牌电动车中已经十分优秀的400km续航背后还有这丰田对于电动化技术的诸多有益探索。

从遥远坝上草原一阵无污染的清风到驱动C-HREV这样清洁的电动汽车,实际上要经过一个说起来容易其实背后无比复杂的过程。虽然我们热爱内燃机的咆哮,但当了解到背后复杂的原理,同样为这一整个电气系统所着迷。虽然电动车还有着一定的不便,但是一个更加清洁的未来也应该是一份向往。

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