壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)在汽車上的應(yīng)用前景值得高度關(guān)注。目前,國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始探索基于壓縮空氣儲(chǔ)能的混合動(dòng)力車的研制,這種車不需要蓄電池或電動(dòng)機(jī),而是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞壓縮空氣來(lái)儲(chǔ)存能量。在短距離或低速情況下,僅通過(guò)壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛,當(dāng)車速提高后,通過(guò)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷(要么通過(guò)活塞壓縮空氣來(lái)增加負(fù)荷,要么用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)活塞來(lái)減小負(fù)荷)使其在最佳效率的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這種基于壓縮空氣儲(chǔ)能的混合動(dòng)力車與當(dāng)今的油電HEV節(jié)省的燃料相當(dāng),但成本卻比后者低得多。
目前已經(jīng)有車企巨頭在努力開(kāi)發(fā)壓縮空氣混合動(dòng)力技術(shù)。標(biāo)致雪鐵龍(PSA)和博世(Bosch)正在聯(lián)合開(kāi)發(fā)名為Hybrid Air的混合動(dòng)力系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由汽油機(jī)、壓縮空氣存儲(chǔ)系統(tǒng)和氣動(dòng)馬達(dá)組成。在這套混動(dòng)系統(tǒng)中,壓縮空氣作為能量源來(lái)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn),這個(gè)原理很像我們常見(jiàn)的氣動(dòng)扳手,只不過(guò)車輛上的氣動(dòng)馬達(dá)的功率更大。該混動(dòng)系統(tǒng)主要部件包括普通內(nèi)燃機(jī)、特制的液壓裝置、改裝的齒輪箱以及儲(chǔ)存和釋放能量的壓縮氣缸等,共有3種工作模式,分別是壓縮空氣驅(qū)動(dòng)、純汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)以及油氣混合驅(qū)動(dòng)模式,其中,壓縮空氣驅(qū)動(dòng)模式會(huì)在汽車時(shí)速低于43英里(約合69km)時(shí)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟。
標(biāo)致開(kāi)發(fā)這套混動(dòng)系統(tǒng),很重要的一個(gè)原因就是它的成本更低。搭載此混動(dòng)系統(tǒng)的車輛預(yù)計(jì)在歐洲的售價(jià)為1.5~2萬(wàn)歐元,相比一般的油電混動(dòng)車型超過(guò)2萬(wàn)歐元的售價(jià)更容易被消費(fèi)者所接受。此外,油電混動(dòng)系統(tǒng)中的電池組在制造和回收的過(guò)程中,往往會(huì)產(chǎn)生一定程度的二次污染,而這套空氣混動(dòng)系統(tǒng)則不存在此問(wèn)題。
標(biāo)致計(jì)劃于2016年將此項(xiàng)技術(shù)正式搭載在旗下的中型車上,而官方公布這套系統(tǒng)可使車輛綜合路況下的油耗降低35%。不過(guò)廠商目前沒(méi)有公布更多的技術(shù)細(xì)節(jié),或許這套系統(tǒng)在正式量產(chǎn)前還存在著不小的技術(shù)難題需要加以解決,比如說(shuō)振動(dòng)和噪音問(wèn)題、氣動(dòng)馬達(dá)與汽油機(jī)的動(dòng)力銜接問(wèn)題等等。不過(guò),要解決這些技術(shù)問(wèn)題需要不菲的資金投入。2013年03月12日高工鋰電網(wǎng)新聞中心報(bào)道,標(biāo)致希望通過(guò)與其它車企合資研發(fā)空氣壓縮混合動(dòng)力技術(shù)(Hybrid Air)。公司創(chuàng)意總監(jiān)Jean-Marc Finot稱,通過(guò)合攤方式可使集團(tuán)預(yù)算控制在5億歐元(約合人民幣40億元)以下。標(biāo)致最中意的合作伙伴就是盟友通用汽車(GM)。
也有國(guó)外的研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展了直接用儲(chǔ)存起來(lái)的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)做功作為汽車動(dòng)力的試驗(yàn)。將壓縮空氣儲(chǔ)存的壓力轉(zhuǎn)化為推動(dòng)汽車前進(jìn)的機(jī)械能,這是汽車業(yè)界的一個(gè)革命性想法。法國(guó)國(guó)際機(jī)械研發(fā)公司(MDI)現(xiàn)已推出全球首款壓縮空氣動(dòng)力車MiniCAT。
MiniCAT有4個(gè)總?cè)萘繛?/span>90升的壓縮空氣缸可儲(chǔ)存90m3的空氣,最高時(shí)速可達(dá)110km,平均每加一次氣能行駛200km或10小時(shí)。而引擎排除的“廢氣”還可以繼續(xù)循環(huán),被用來(lái)車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)氣。這款MiniCAT車型較小且用材十分的環(huán)保,它的整車車身由玻璃纖維制造,在保證堅(jiān)固的同時(shí)也減輕了重量。MiniCAT的充氣過(guò)程非常簡(jiǎn)單,只需接通車上空氣壓縮機(jī)電源就可在4個(gè)小時(shí)內(nèi)完成充氣,同時(shí)也可以到MDI指定的加氣站里在短短3分鐘內(nèi)完成充氣,每次費(fèi)用只要1.5歐元。
2007年06月,MDI與印度塔塔汽車集團(tuán)(Tata)達(dá)成合作協(xié)議,由塔塔負(fù)責(zé)生產(chǎn)MiniCAT,初期年產(chǎn)6,000輛;同時(shí),塔塔在印度市場(chǎng)推出的壓縮空氣動(dòng)力汽車命名為City Cat(為MiniCAT的姊妹車型)。City Cat印度市場(chǎng)的定價(jià)在0.8萬(wàn)~1萬(wàn)美元之間,較為便宜;另外,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所以維護(hù)和修理也很簡(jiǎn)單,可以降低消費(fèi)者的使用成本。
除了MDI之外,還有一些企業(yè)和個(gè)人也在積極投身于壓縮空氣動(dòng)力汽車的研究與開(kāi)發(fā)。差不多在MDI宣布MiniCAT量產(chǎn)的同時(shí),美國(guó)零污染汽車公司(Zero Pollution Motors)已經(jīng)研發(fā)成功了自己的壓縮空氣車Air Pod,并計(jì)劃在2011年投產(chǎn)上市。只有前后兩個(gè)座位的三個(gè)車輪的Air Pod更像是一臺(tái)封閉起來(lái)的摩托車。Air Pod車頭和車尾上各有一個(gè)可以向上打開(kāi)的玻璃車門,車身長(zhǎng)度只有2m,很適合個(gè)人用戶城市行走。
Air Pod的動(dòng)力同樣來(lái)自壓縮空氣的推動(dòng),但和其它壓縮空氣汽車不同的是,Air Car的引擎可以在高速時(shí)用汽油來(lái)加熱空氣室從何獲得更大的活塞推動(dòng)力。它的壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作分為進(jìn)氣、壓縮、輔助氣體噴射、空氣膨脹以及氣體排放五個(gè)流程,Air Pod一次加滿氣后可以行駛超過(guò)1,000km的路程,最高時(shí)速也達(dá)到154km。據(jù)悉,量產(chǎn)后的Air Pod預(yù)計(jì)售價(jià)1.8萬(wàn)~2萬(wàn)美元之間。
澳大利亞墨爾本的一位名叫吉羅·迪·彼埃奇奧的發(fā)明家推出世界首款壓縮空氣動(dòng)力商用車,這款車型放棄了傳統(tǒng)的氣缸加活塞的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)而采用轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)有二:儲(chǔ)存的壓縮空氣只需推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件就可完成從空氣熱能到汽車機(jī)械能的轉(zhuǎn)換,從而更有效率;二來(lái)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單,從而減少了使用和維修成本。媒體報(bào)道顯示,該車最高時(shí)速為50km/h,屬于LEV范疇。