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华翔 风阻变电力、轮胎能充电,电动车开启“永动机”时代?

车辆行驶中还有多少能量被浪费?


这个问题从蒸汽汽车发明到现在,已经困扰无数工程师100多年的时间。


截至目前,传统内燃机汽车最好的发动机热效率刚刚突破40%大关,如果再算上变速箱等传动机构的损耗,其能量转化率可以说是相当低的。


但电动车的出现解决效率的问题, 电池 到电机的损耗几乎忽略不计,二电机也可以轻松做到95%以上的效率,但是与之而来的是携带能量的问题。


经过多年的发展,电池的能量密度逐渐向200Wh/kg迈进,但其携带能量仍然与汽油相差数百倍,电池密度的更新,短时间内是看不到质的变化了,这也正是业内所说的瓶颈期。


相对于充电技术和电池技术的缓慢提升,主机厂对于电量恐惧症还在开源和节流两方面进行探索。


能量回收就是节流中的一种措施,在刹车和制动时,刹车卡钳将动能从本来的热能转化为 电能 反哺给电池,是一套行之有效的方法,经过多年的发展其效率已经变得非常高。



光有节流还要有开源,相对于节流开源的过程则要缓慢的多。


那么什么能发电?


在智驾君看来在汽车上能用的不外乎风、热、看不到的微小运动。


先来说风,汽车在行驶路途中有一大半能量都是在克服风的阻力,所以让阻力发电的一个重要前提是不能给车增加额外阻力,所以单纯的给车顶安装两个发电风扇是不靠谱的,需要在不额外增加阻力的情况下转化。


虽然没有量产,但相关发明在2015年已经在相关刊例,其摘要为:



考虑到目前汽车在高速行驶过程中,空气阻力是不可避免的,但当今社会风能作为汽车的动力能源并没有得到应用,为了突破创新,充分利用这部分能量,设计了汽车 风阻 发电系统,产生电能参与汽车运行.发电机组置于汽车前部进风口处,并根据进风口形状设计,不增加汽车迎风面积,尽量减少给汽车带来的余外阻力。



而相关实用性专利在2015年就已经申请,原理也比较简单。


也许由于效率问题,风阻发电最终没有量产,但在热和看不见的微小运动中已经有主机厂开始实践。


本月据海外媒体报道,丰田与日本新能源及工业技术开发组织和夏普公司合作研发出了一款可安装在车顶、引擎盖、后盖等部位上的新型太阳能电芯,太阳能电池转换效率高达34%,功率高达860瓦。按照预计,每天可以让电动汽车增加44.5公里的续航里程。


早在2010年,丰田就已经推出了类似的技术,但是苦于行业发展不成熟,并没有得到大规模的应用。在如今新能源技术日新月异的当下,丰田重启了这项技术,并且大大提升转换效率,意义重大。但目前丰田并未透露该技术运用到量产车型的时间。


虽然量产时间未定,但从启项目是否意味着相关技术有重大突破,有待进一步观察,不过每天晒晒太阳增加40公里续航,在纯电汽车日常使用的场景中,基本满足了上下班代步需求。


此外在7月29日,日本 轮胎 制造商住友橡胶工业株式会社与日本关西大学的教授合作,研发了一项新技术,能够利用轮胎的旋转发电。



住友橡胶通过在轮胎内部安装发电装置(能量收割机),将轮胎内产生的静电转化成清洁能源。该装置内部有两层橡胶,每层橡胶都覆盖在一个电极上,与一个带负电荷的薄膜,该薄膜与带正电荷的薄膜连接。当轮胎在地面上滚动时,表面会变形,产生一种叫做摩擦生电的静电。


该技术可成为各种汽车数字工具的动力来源,将有巨大的实际应用潜力。


住友橡胶推出了“智能轮胎概念”,以研发新型轮胎技术概念,应对目前汽车行业面临的“更大的安全性能”以及“更好的环境效益”的挑战。此外,该项新技术能够成为TPMS(胎压监控系统)等汽车传感器和其他汽车设备的动力来源,从而让汽车无需电池就可使用多种数字化工具。



这样的原理类似于智驾君所说的看不到的微小运动,学过高中物理的都知道闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在导体上就会产生电流的现象叫 电磁感应 现象,产生的电流叫做感应电流。


而轮胎行进过程中,是不断压缩运动的,所以电磁感应就派上了用场,只是目前的效率尚不清楚。


在轮胎下功夫的地方,其实还有很多。


早在2015年,美国威斯康辛大学麦迪逊分校的研究小组也在研发类似的技术,该技术能够利用轮胎的摩擦力为一辆玩具吉普车的前大灯提供电力。


总体来看,在电池技术没有质变之前,科学家和车企都在为能量的开源节流付诸努力,太阳能都能给你的爱车充电,轮胎的变化都可以为车内电气供电未来还有什么不可能的呢?


也许随着技术的改进,车辆停在马路边不一会电池就充满了,没有了里程焦虑, 电动车 的大面积普及才有意义。


 
 
 
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