Slik fungerer GMs E-Flex fremdriftssystem

  • Yurii Mongol
  • 0
  • 1813
  • 458
En titt inne i Chevrolet Volt. Den elektriske motoren og rekkeviddeforlengeren er foran og batteriet renner ned i midten av bilen. Se flere bilder av elbiler. Photo Courtesy General Motors

I 1996 dukket General Motors EV-1 batteridrevet elbil opp i Saturn-utstillingslokalene i California og Arizona. I løpet av de neste syv årene ble mer enn 1000 modeller leid ut til sjåfører som ønsket å komme seg rundt uten belastningen med å legge bensin i bilene sine. Imidlertid bestemte GM til slutt forbrukernes etterspørsel og batteriteknologi var ikke helt på nivå, og de fleste av disse bilene havnet på et knuseanlegg.

Siden 1990-tallet har prisen på drivstoff skutt ned og batteriteknologien har avansert betydelig, så GM har bestemt at det er på tide å ta en ny sprekk ved elbilen. Denne gangen gjør de tingene litt annerledes.

De E-Flex fremdriftssystem er en helt ny plattform fra GM som forventes å underbygge den etterlengtede Chevrolet Volt sedan, som skal vises i utstillingslokaler innen utgangen av 2010. Systemet setter det ingeniørene kaller et revolusjonerende spinn på elbilen - en som er drevet av elektrisk kraft, men kan kjøre hundrevis av miles ved hjelp av en forbrenningsmotor.

"[E-Flex-biler krever] ingen støtte fra en bensinmotor for å operere, i motsetning til en hybrid, som ikke kan operere uten motoren," sa GM-talsmann Dave Darovitz. "Motoren vår er ikke direkte koblet til hjulene og tennes bare når batteriet er tomt, og fungerer som en stasjonær ombordgenerator for å lage ekstra strøm for å lade batteriet på nytt og drive bilen." I motsetning til hybridbiler som Toyota Prius - som bruker en liten elektrisk motor for lavkjøring og byttet til en forbrenningsmotor for akselerasjon og raskere kjøring - anser GM biler bygget på E-Flex-plattformen som elektriske biler snarere enn plug-in hybrider.

Etter en natt med lading (noe husholdningsuttak vil gjøre), blir bilens hjul kun drevet av elektrisk kraft fra batteripakken. Bensindrevet motor brukes bare til å lade batteriet når det går tom for strøm.

Hvis alt går etter planen på GM, kan biler drevet av E-Flex løpe opptil 64 kilometer alene med elektrisk kraft, uten å bruke en dråpe bensin. Etter 64 miles (64 kilometer) er bilens første batteriladning tømt, og forbrenningsmotoren - kalt en Rekkeviddeforlenger -- sparker sømløst inn, bruker en generator som lader batteriet og holder bilen i gang med elektrisk kraft.

I neste avsnitt skal vi se på hjertet av E-Flex-plattformen - batteriet - og hvor mye penger du vil spare med en bil som kjører på en.

innhold
  1. E-Flex-batteriet
  2. E-Flex Generator og motor ombord
  3. E-Flex Range Extender
  4. E-Flex og miljøet
  5. Framtiden til E-Flex
En 16-kilowatt batteripakke for Chevrolet Volt (til høyre) vises ved siden av den originale EV-1 16-kilowatt batteripakken på GM Battery Lab i Warren, Mich. John F. Martin / General Motors

E-Flex-batteriet er et 400 kilos avansert litiumionbatteri som genererer opptil 16 kilowatt-timer strøm.

Utviklingen innen batteriteknologi som har gjort denne typen enheter mulig de siste årene, forklarer hvorfor en bil på E-Flex-plattformen kan gjøre det den gjør. EV-1 brukte for eksempel en blysyre-batteripakke som hadde samme effekt som et E-Flex-drevet kjøretøy, men veide omtrent 2200 pund (998 kilo) mer.

E-Flex-batteriet er også flatt, i motsetning til de sylindriske litium-ion-batteriene som brukes av de fleste biler av sin type. Flate celler tar mindre plass enn sylindriske celler, slik at mer energi kan lagres i bilens batteripakke. Disse cellene er også lettere å avkjøle og kondisjonere, siden væske kan strømme lett over en flat overflate.

I motsetning til konvensjonelle batterier som ganske enkelt plasseres i bilens motorbakke, er E-Flex-batteriet så stort at det faktisk er innebygd i selve bilen. Det T-formede batteriet løper gjennom midten av bilen mellom forhjulene og bakhjulene, med toppen av "T" under passasjersetet bak. Dette holder batteriet trygt i tilfelle en ulykke.

Likevel skaper plattformens unike utfordringer som GM må møte.

"Hjertet og sjelen til [E-Flex-plattformen] er batteriet, med et kjøretøy på toppen," sa Tony Posawatz, kjøretøylinjedirektøren for Chevrolet Volt. Ingeniører vet hvordan de skal designe og bygge kjøretøy, sa han. "Men montering av batteripakken, oppvarming og kjøling, hvilke typer materialer som brukes ... det er ikke kjent."

I motsetning til hydrogenbrenselceller er teknologien en vi ikke trenger å vente på. "Infrastrukturen er allerede på plass for elektriske kjøretøy," sa Posawatz. "Elektrisitet koster en eller to cent per kilometer, mot 10 cent per kilometer for gass akkurat nå."

E-Flex-batteriet er koblet til en elektrisk motor som driver kjøretøyets forhjul. Det er helt stille i denne modusen, og alt en sjåfør vil høre er støyen fra veien.

Denne motoren produserer omtrent 120 kilowatt kraft, noe som tilsvarer omtrent 160 hestekrefter på en forbrenningsmotor. Fordi elektriske motorer gir øyeblikkelig dreiemoment - du trenger ikke å vri motoren for å oppleve sin fulle kraft - vil Chevrolet Volt tilby betydelig bedre ytelse.

Volt forventes å gå fra null til 60 km / t (97 kilometer i timen) på mindre enn 9 sekunder. Imidlertid er det følelsen av å lansere bilen som virkelig vil imponere ytelsesgale sjåfører. Akselerasjonen vil føles mer som en sporty bil med en V-6-motor enn en liten økonomibil. Bilen bruker også regenerativ bremsing, noe som betyr at bilen samler inn kinetisk energi når den kaster eller bremser, og bruker denne energien til å lade opp batteriet. Å ha batteriet i bunnen av bilen betyr også et lavt tyngdepunkt.

Litium-ion-batteriene som brukes på biler med E-Flex er de samme som bruker mobiltelefoner og bærbare datamaskiner, bare mye større. For å lade batteriet, kobler du bare bilen til et hvilket som helst 110-volts stikkontakt - ethvert vanlig husholdningsuttak fungerer. GM forventer at de fleste kunder vil lade bilen over natten i garasjene sine, en prosess som tar omtrent seks timer å fullføre. På en 220 volt krets vil driverne trenge fire til fire timer på å lade batteriet.

GMs ingeniører prøver å bygge en bil som alle kan betjene. Mens de mange komponentene i E-Flex-kjøretøyene høres kompliserte ut, ønsker Andrew Farah, Volts sjefingeniør, at folk skal forstå at det er så enkelt å holde bilen i gang som å koble til et apparat. Volt har en plugg på siden for innsetting i vegguttak for lading.

Les videre for å lære om hvilken rolle en forbrenningsmotor spiller i Chevy Volt.

Chevrolet Volt konseptbil er det første kjøretøyet som drives av E-Flex. Photo Courtesy General Motors

Når batteripakken mister sin oppladning, er det på tide at rekkevidden utvider seg - GMs navn for forbrenningsmotoren foran bilen - til å gå på jobb. På Chevrolet Volt konseptbil er det en 1,0 liters (1 000 kubikk centimeter) 3-sylindret motor designet for å betjene en generator som holder batteriet ladet. Den kjører på en 12-gallons (45-liters) drivstofftank.

"På et typisk elektrisk kjøretøy har du et batteri og en elektrisk motor," sa ingeniør Andrew Farah. "Det er alt du trenger til du har tom for ladingen ... da må du skyve den hjem." Med bensinmotoren på E-Flex-plattformen er det ikke lenger noe problem, sa han.

Hensikten bak den bensindrevne rekkeviddeforlengeren er å ha en elbil der sjåførene ikke konstant stirrer på en måler for å se hvor mye juice de har igjen før de må snu bilen og drar hjem for å lade opp.

Til tross for effektiviteten til den elektriske motoren, må sjåførene huske å holde bensintankene fulle. Mens bilen kan kjøre opptil 64 kilometer med batteristrøm, trenger den etter det å ha bensinmotoren til å drive generatoren.

GM sier at den gjennomsnittlige kunden bør spare rundt 500 liter (1.892 liter) drivstoff hvert år og nesten aldri trenger å gå til bensinstasjonen eller opprettholde typiske tidsplaner for motortjenesten. Selskapet anbefaler at bilen kobles til så ofte og så lenge som mulig for å holde batteriet kondisjonert.

For øyeblikket jobber GM-ingeniører for å få rekkeviddeområdet utvidet med bensin, så vel som E85 etanol / bensinblanding. I Europa eksperimenterer de også med diesel. De jobber også med en brenselcellevariant av E-Flex [kilde: Farah]. På det kjøretøyet ville rekkeviddeforlengeren og generatoren bli fjernet og erstattet med brenselceller med hydrogen. På et slikt kjøretøy sa Farah, "du ville kjørt drivstoffcellen mesteparten av tiden, og batteriet ikke like mye."

GM ønsker at E-Flex-plattformen skal være en miljøvennlig med tanke på utslipp og drivstofføkonomi. De er på riktig vei så langt: E-Flex-drevne biler gir ingen utslipp over de første 40 milene (64 kilometer) som er kjørt. Mens bilen kjører på batteristrøm, slipper den elektriske motoren ut ingen av kjemikaliene og luftforurensningene som bensindrevne biler har blitt så dårlig.

Når forbrenningsmotoren er kommet i gang, anslår GM-ingeniører at sjåførene vil få omtrent 50 mil per gallon (21 kilometer / liter) med rekkeviddeutvidelsen. Chevy Volt-konseptbilen utpekte en total rekkevidde på mer enn 600 mil (966 kilometer), men produksjonsversjonen har en rekkevidde på rundt 360 mil (579 kilometer) på grunn av en redusert bensintankstørrelse. GM-ingeniører bestemte ganske enkelt at den ekstra tankplassen og tilleggsvekten ikke var nødvendig.

GM-tjenestemenn insisterer på at endringen er fornuftig. "Siden folk nesten aldri kjører over 400 mil uten å stoppe, hvorfor bære alt det ekstra drivstoffet du kanskje aldri bruker?" Spurte Darovitz. Faktisk er det slik at de fleste kanskje aldri bruker bensin, siden GM anslår at mer enn 75 prosent av amerikanske pendlere kjører mindre enn 40 kilometer om dagen [kilde: Chevrolet].

Hvis alt går etter planen med E-Flex-kjøretøyene, vil de sjåførene aldri bruke en dråpe bensin eller produsere noen skadelige utslipp i løpet av sine daglige pendler - selv om den reduserte størrelsen på bensintanken ironisk nok kan øke kjøretøyenes drivstofføkonomi. Men bare i tilfelle disse sjåførene bestemmer seg for å teste de nye drivlinjene sine og treffe den åpne veien, får bilene fremdeles cirka 50 mil per gallon (21 kilometer / liter).

Så når kan du kjøpe Chevy Volt og for hvor mye? Hva annet kan drivere finne på E-Flex-plattformen? Finn ut på neste side.

Opel Flextremes rekkevidde er en turbodieselmotor i stedet for forbrenningssorten som brukes i de fleste amerikanske biler. Cate Gillon / Getty Images

Chevrolet Volt ble avdekket på North American International Auto Show (NAIAS) i 2007, og er det første kjøretøyet på E-Flex-plattformen. I motsetning til to-seter, to-dørs EV-1, er Volt en firdørs kompakt sedan med fire seter. Interiøret skal romme en 6-fots 2-tommers mann komfortabelt i forsetene og baksetene. Mangelen på et seter seter i ryggen vil gi rom for bilens batteri i midten av bilen og holder taket lavt for bedre aerodynamikk. For å få drivstofføkonomien GM ønsker, vil Volt være ekstremt aerodynamisk.

Det kommer til å ta litt arbeid: Mange har kalt voltens utgivelsesplan for ekstremt ambisiøse. GM ønsker å ha bilene på vei innen utgangen av 2010, og det betyr omfattende testing av batteriet og utviklingen av selve bilen.

Batteriet må holde seg kjølig. Det må være trygt. Den må håndtere humpete veier og må masseproduseres også. Ingeniører må også ha bilen i seg selv - alt batteriet bruker, i grunnen - klar til å gå innen utgivelsesdatoen.

Selskapet hadde målrettet 30 000 dollar som en fornuftig pris for Volt, men de siste månedene har GM-tjenestemenn vafflet med det tallet og fortalt reportere at Volts pris ville være knyttet til prisen på bensin ved bilens lansering [kilde: Blanco].

"Prising av Chevrolet Volt er ennå ikke bestemt," sa Darovitz. "Vi vil evaluere mange faktorer, inkludert skattekreditt fra myndighetene, kundenes fordeler og verdi, andre subsidier, strømkostnader kontra bensinbesparelser og innledende volum før vi avslutter prisen."

Noen måneder etter avduking av Volt introduserte GM sin fetter, Opel Flextreme. Et E-Flex kjøretøy rettet mot det europeiske markedet, det er en stilig femdørs lukebacke med samme hjerte som Volt. Det eneste unntaket er Flextremes rekkevidde, som er en 1,3-liters (1.300 kubikk centimeter) turbodieselenhet i stedet for Volts forbrenningsmotor. Dette gjør Flextreme bedre egnet for europeiske land som Tyskland, Opels hjemmemarked, der diesel gir kraft til de fleste kjøretøyer.

I januar 2008 traff Cadillac Provoq SUV bilen show-kretsen. Den bruker et E-Flex-system kombinert med brenselceller for å levere et kjøretøy som kan kjøre 451 kilometer (45 kilometer) på hydrogen og 32 kilometer på elektrisk batterienergi - alt uten å gi fra seg utslipp bortsett fra vanndamp.

Mens Volt, Flextreme og Provoq fremdeles er i konseptstadiene, sa Farah at E-Flex-komponentene er designet for bruk i et bredt spekter av kjøretøyer. "Vi burde være i stand til å utvide tilgjengeligheten av denne typen teknologi, for å legge den i alle slags forskjellige biler folk ønsker," sa han.

Relaterte artikler

  • Hvordan motorer fungerer
  • Slik fungerer elbatterier
  • 5 Forbedringer av hybrid batteripakke
  • Hvordan elbiler fungerer
  • Slik fungerer plug-in-hybrider
  • Slik fungerer Saturn Cars

kilder

  • Blanco, Sebastian. "Hva vil Chevy Volt koste? Avhengig av prisen på bensin i slutten av 2010." Autoblog Green. 27. mars 2009. (10. juli 2009)
  • Chevrolet. "Chevrolet: Ny elbil." (6. juli 2008) http://www.chevrolet.com/electriccar
  • Darovitz, Dave. GM-talsmann for Chevrolet Volt og E-Flex Operations. Telefon- og e-postintervju, gjennomført 6. juli 2008.
  • Energiinformasjonsadministrasjon. "Ukentlige premium-bensinpriser (inkludert skatter)." (10. juli 2008) http://www.eia.doe.gov/emeu/international/gas1.html
  • General motors. "GM tildeler avanserte batterier for utvikling av Chevrolet Volt E-Flex-system." (10. juli 2008) http://www.gm.com/explore/technology/news/2007/fuel_cells/volt_eflex_batteries_060607.jsp
  • General motors. "Chevrolet Volt Development Charges On." (10. juli 2008) http://media.gm.com/us/gm/no/news/events/volt_eflex/index.html
  • Farah, Andrew. Chevrolet Volt sjefsingeniør. Telefonintervju, gjennomført 8. juli 2008.
  • Posawatz, Tony. Chevrolet Volt Vehicle Line Director. Telefonintervju, gjennomført 8. juli 2008.
  • Turner, Lance. GM Battery Test Engineer. Telefonintervju, gjennomført 7. juli 2008.
  • Rauch, Jonathan. "Elektro sjokkterapi." Atlantic Månedlig. Juli / august 2008. http://www.theatlantic.com/doc/200807/general-motors



Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.

De mest interessante artiklene om hemmeligheter og oppdagelser. Mye nyttig informasjon om alt
Artikler om vitenskap, rom, teknologi, helse, miljø, kultur og historie. Forklare tusenvis av emner slik at du vet hvordan alt fungerer