钜大LARGE | 点击量：939次 | 2020年11月27日
除了锂电池和燃料电池，电动车还能玩出什么花样？
小时候我们都听过"一箭易折，十箭难断"的故事，而目前大部分电动车的动力电池都是由一颗颗小小的18650电池串联起来的，那么为什么活塞式发动机的动力就不能串联起来呢？
去年6月份，丰田申请了一项发动机专利，名为FreePistonEngineLinearGenerator（自由活塞引擎线性发电机，下简称FPEG发动机）。之所以叫自由活塞发动机，是因为这台发动机抛弃了曲轴机构而变得非常"自由"，不仅大幅减少了传统发动机与发电机之间的传动损失，而且无须其它机械装置也能让它平顺运转。
据悉，一个长60厘米、直径20厘米的FPEG发动机可以产生15匹马力，在连续使用下能够达到42%的热功效（普锐斯的稳定热效率都不到40%）。通过调整发动机气压弹簧室的压力和喷油量，工程师可以自由地控制发动机的压缩比、排量、以及热循环模式（阿特金森循环、奥拓循环、均质压燃），甚至能够根据不同类型的燃料来调整相应的参数。
由于这是一个独立工作的小型发电装置，所以FPEG发动机可以像电池一样串联起来，产生充沛的动力。
涡轴发动机-增程式混合动力
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
二战之后，活塞式特种发动机的功率重量比已经接近极限，而涡轴发动机的出现及完善使这个参数得到倍数提高，且现在还有进一步提高的可能，所以现在除了教练机之外，已经没多少直升机使用活塞发动机了。有着"小身材大味道"的涡轴发动机，为什么不用在汽车上呢？
2016年的日内瓦车展上，有着背景的至玥腾风推出了一款概念超跑--泰格鲁斯·腾风。直接驱动这辆车的是6颗电机，共输出1044Ps的最大马力，电池容量为20kw。不过这都不是重点，重点是它是一辆增程式超跑，充电能源来自一台36kw的涡轴发动机。凭借着这套混动系统，泰格鲁斯·滕风在空电时的百公里油耗仅为4.8L。这意味着从燃油燃烧的能量到轮上消耗的能量，其转化效率超过了37%。
如果算上了热效率和传动效率，大概只有勒芒赛车可以做到旗鼓相当。并且涡轴发动机与刚才提到的FPEG发动机一样，可以使用各种类型的燃料。这或许也是未来新能源汽车的一个发展方向。
飞轮电池
说起飞轮，大家应该都不陌生，它将活塞的动能储存起来，帮助曲柄连杆机构闯过"死点"。作为一种古老的储能元件，理论上它可以存储无限的动能。威廉姆斯车队曾在旗下的F1赛车上开发了一套飞轮KERS系统，几经辗转后，被运用在保时捷997GT3-RHybrid和奥迪R18e-tronquattro上，而后者也成为了勒芒史上首辆混合动力冠军赛车。
当然，赛车上使用的飞轮电池不计成本，在超导磁悬浮技术和真空的加持下，每天的能量衰减只有2%。而在民用领域，这一数字可达到25%。尽管损耗很大，但飞轮电池在民用市场仍有用武之地。
飞轮电池的能量密度在100-200Wh/kg左右，与目前的锂电池能量密度相当。不过它在充电时不受化学反应速率的限制，因此其充电速度远快于目前的化学电池。而另一方面，飞轮电池的电量可以在行驶时存储在电损较少的锂电池中，以减少能量损耗。不过由于高速旋转的飞轮会产生陀螺效应，因此飞轮电池只能水平放置，这也在一定程度上限制了飞轮的尺寸。
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