NVH-電動車的核心優勢1
電動汽車的普及,歷史上有兩位著名人物,分別是托馬斯·阿爾瓦·愛迪生和亨利·福特。前者是美國歷史上最著名的發明家之壹,也是壹位成功的企業家,因為其創立的愛迪生照明公司也有很大的影響力。還有壹則關於愛迪生和尼古拉·特斯拉的軼事。簡而言之,愛迪生作為企業家的“態度”有壹些特斯拉的發明。但這些內容和電動汽車關系不大,重點是愛迪生的鎳鐵電池和亨利·福特的“福特汽車”的合作。
愛迪生壹生致力於電動汽車的研發和推廣,這幾乎是他下半身的主要話題。之所以這麽執著,並不是因為目前電動車主要討論的節油減排。最初的核心因素是電動車理想的NVH(噪聲/振動/聲振動粗糙度)性能,與外燃機車和內燃機車相比,電動車幾乎是壹種“無聲車”。電動汽車使用的發動機是電動機,這種機器的運行依賴於電磁場。以永磁同步電機為例。
電池向電機電磁靜音提供電流。電磁線圈和永磁體形成電磁場是互斥的。永磁體帶動轉子運轉,輸出扭矩——準靜音。(操作原理參見下圖)
在電機能量轉換的整個過程中,只有轉子軸承運轉時有輕微的聲音。這種“嗡嗡”的聲音就像是把壹級方程式賽車的引擎轟鳴聲降低了n倍——線性的,悅耳的。而國外內燃機和同時流行的內燃機所使用的發動機,並不比當今“拖拉機”配備的柴油機好多少。汽車不再使用外燃發動機(主要是蒸汽機)。這種機器我就不討論了,只看特點。
內燃機利用混合汽油在發動機氣缸內“爆燃”,利用燃燒和爆炸時分子運動產生的驅動力來驅動活塞、連桿、曲軸等復雜系統。整個能量轉換過程不僅是動態的,而且非常激烈。分子的劇烈運動必然會與生物產生* * *振動,振動會引起空氣振動,產生聲波。所以振動會讓駕乘人員感覺不舒服,噪音會讓聽覺系統疲勞費力。
內燃機在普及初期的體驗其實不如馬車理想,使用馬車的用戶自然難以接受。於是擅長“玩電”的愛迪生,想把電機搬到汽車上,造出壹輛體驗更好、性能更強於馬車NVH的機動車。這個發明自然是成功的,尤其是在NiFe電池即將突破能量密度極限,與福特T型車整合即將成功的階段。電動汽車已經成為汽車工業發展史的未來。然而,這兩場戰爭徹底改變了全球汽車工業的發展方向。
壹戰爆發前,石油開采技術突飛猛進,但使用的汽車並不多。為了讓這些能源創造價值,電動汽車必須被壓制,於是就有了非常殘酷的“競爭”。愛迪生電動車廠“斷水”導致核心技術數據和測試車被燒,技術研發不可避免的“脫檔”。然後就是壹戰,電動車在這個節點沒能為戰場提供車輛,燃油車順利提升狀態。然後是二戰,朝鮮戰爭,越南戰爭,近代以來圍繞石油的局部戰爭。
兩場戰爭造就的燃油車——熱效率決定了必須淘汰。
即使經過百年的技術升級,在NVH仍然達不到較高水平的前提下,內燃機的熱效率普遍低於40%。熱效率是指燃燒固定單位燃料所產生的總熱能,可轉化為機械能(有效功);簡而言之,內燃機60%以上的熱能被浪費了,也就是說浪費了0.6升的機油,這是壹個巨大的浪費。
因此,世界已探明石油儲量不到2000億噸,全球年均消費量超過57億噸。如果內燃機熱效率不升級(不會有突破),石油儲能只夠全球消費34年左右。不難預測現階段不可避免的壹幕——圍繞石油的局部到全面戰爭。想要避免戰爭,就需要尋找替代能源,遠離這個“是非圈”。
在目前的科技水平下,我們可以找到壹種可以直接驅動小型發動機的替代能源——只有電力。因為電可以從大自然中無限獲取,比如三峽水電站,那裏的水流不僅在發電,還有光伏和風力發電、地熱能、潮汐能、生物質能、核能。這些能源可以從宇宙中無限獲取,那麽電能自然也可以無限獲取。因此,技術發展方向再次指向電動汽車,車輛的NVH將再次回歸高水平,節能標準和動力體驗也將升級。
電流傳輸的速度僅次於光速,電機借助高速電流突然形成電磁場。它的優點是在第壹圈就能產生最大的扭矩,這是最好的柴油機或者汽油車都無法企及的。其次,如果電機不將熱能轉化為動能,就不會有冷卻功率的損失,而且運行結構簡單,運動功率的損失也很小,所以這種機器的能量轉換效率(等於熱效率)之比永遠超過90%。汽車電不會給電力系統帶來壓力,汽車油永遠“枯萎”傳統能源。
綜上所述,在經歷了100年的歷史之後,汽車終將回歸電驅模式。無論是為了節能減排還是汽車體驗,這種升級都將是歷史的必然,本世紀只是工業史上的壹次“錯誤嘗試”。
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