레인지 익스텐더

Range extender
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"EREV"는 여기서 리디렉션된다. Eli Schhechtman의 소설은 Erev를 참조하라.
외부 레인지 익스텐더 또는 젠셋 트레일러가 장착된 AC 프로펄션 제로 전기 자동차 프로토타입, 1999

레인지 익스텐더는 차량의 배터리를 충전하는 발전기를 구동해 배터리 전기 차량의 범위를 확장하는 연료 기반의 보조 동력 장치(보조 동력원)이다. 이 배열은 직렬 하이브리드 드라이브트레인이라고 알려져 있다. 가장 많이 사용되는 레인지 익스텐더는 내연기관이지만 연료전지나 다른 엔진 종류를 사용할 수 있다.[1]

레인지 익스텐더 차량은 캘리포니아 항공자원위원회(CARB)에서 확장형 전기 자동차(EREV), 범위 확장형 전기 자동차(BEVx)라고도 한다.[2]

쉐보레 볼트, BMW i3 등 많은 레인지 익스텐더 차량은 레인지 익스텐더뿐만 아니라 그리드에서도 배터리를 충전할 수 있어 플러그인 하이브리드 전기차(PEV)의 일종이다.[3][4]

동기

레인지 익스텐더의 핵심 기능은 차량의 레인지를 늘리는 것이다. 레인지 자율성은 전기차의 상업적 성공을 가로막는 주요 장벽 중 하나이며, 배터리가 고갈될 때 레인지의 연장은 레인지 불안감을 해소하는 데 도움이 된다.[5]

또한 범위를 확장하는 차량 설계는 기본 연료(배터리 전원 등)를 사용하여 범위 확장 연료(휘발유 등)의 소비를 줄이는 동시에 가솔린과 같은 범위 확장 연료로 구동되는 단일 연료 차량의 주행 범위를 유지할 수 있다. 일반적으로 연료팽창 범위는 1차 연료 공급원보다 사용하기에 덜 환경적이고 경제적으로 덜 친숙하다고 간주되기 때문에 차량 제어 시스템은 1차 연료가 사용 가능한 경우 사용하는 것을 선호한다. 그러나, 1차 연료 공급원의 범위 제한 때문에, 범위 연장 연료는 차량이 1차 연료의 비용 및 환경적 편익을 많이 얻는 동시에 연장 연료 공급원의 전체 주행 범위를 유지할 수 있다. [6]즉, 레인지 익스텐더가 장착된 차량을 사용함으로써 얻을 수 있는 이점(비용, 탄소 배출량)은 궁극적으로 차량이 어떻게 주행하는지, 특히 레인지 익스텐더가 얼마나 자주 사용되는지에 따라 결정된다.[7]

예를 들어, 시보레 볼트나 BMW i3와 같은 자동차에는 80–160 km(50–100 마일)를 주행할 수 있을 만큼 충분히 큰 배터리가 장착되어 있어 많은 주행에는 충분하지만 장거리 주행에는 충분하지 않다. 이와 같이 운전자는 통근과 일상 운전을 위해 배터리 전원을 사용할 수도 있지만, 여전히 보조 가솔린 내연기관을 이용해 뉴욕에서 보스턴(약 320km, 200마일)까지 자주 멈추지 않고 충전할 수 있다(몇 시간이 걸릴 수 있다). 따라서 차량 소유자는 동일한 차량으로 더 긴 주행에 착수할 수 있는 능력을 유지하면서 대부분의 주행에 더 저렴하고 탄소 집약적인 전력을 사용할 수 있는 이점을 얻는다.

레인지 익스텐더가 재래식 연료를 사용할 경우 일반 주유소에서 연료를 재충전할 수 있으며, 이는 일반 자동차와 유사한 주행거리를 제공한다.[8][9][10]

REV는 전기 모터에 의해서만 추진되기 때문에 일반적으로 내연기관 자동차에 사용되는 변속 장치 변속기 시스템과 관련된 무게와 비용을 줄일 수 있다. 또한, Range Extender가 차량의 전력 수요에 따라 출력을 증가시키거나 감소시킬 필요가 없으므로(이 작업은 전기 모터에 의해 처리됨), Range Extender는 피크 전력 요구 사항(가속 시 등)이 아닌 차량의 평균 전력 요구 사항을 충족하도록 크기를 조정할 수 있다. 또한 레인지 익스텐더는 가장 효율적인 회전 속도에 훨씬 가깝게 작동할 수 있다. 이러한 설계 특징은 REV가 화석연료 에너지를 전력과 차량 운동으로 비교적 효율적으로 변환할 수 있게 한다.

세대

카뷰레터 조절

캘리포니아 대기자원위원회(CARB)가 2012년 3월 채택한 2012년 무배출 자동차 규정 개정안에 따르면, BEVx로 지정된 범위 확장형 배터리-전기차는 그 중에서도 다음 기준을 준수해야 한다.[2]

  • 차량의 정격 전전기 범위는 최소 120km(75마일) 이상이어야 한다. 이는 무배출 차량에 필요한 80km(50마일)보다 높다.
  • 보조 동력 장치(APU)는 배터리 범위보다 작거나 같은 범위를 제공해야 한다.
  • 배터리 충전량이 고갈될 때까지 APU가 켜지지 않아야 한다.
  • 차량이 슈퍼 초저배출 차량(SULEV) 요건을 충족해야 한다.
  • APU 및 모든 관련 연료 시스템은 증발 가스 제로 요구 사항을 준수해야 한다.

적용들

레인지 익스텐더는 일반적으로 해양(자율 수중 차량), 항공기 및 제너레이터/유틸리티, 자동차[12] 및 하이브리드 전기 자동차 애플리케이션에서 사용된다.[13]

자동차

쉐보레 볼트

시보레 볼트는 제너럴모터스(GM)가 '연장 사거리를 갖춘 전기차'로 지칭하는 직렬 플러그 인 하이브리드다.

제너럴 모터스(General Motors)[3][4][14]는 쉐보레 볼트를 16kWh 배터리와 더불어 "범위 연장" 가솔린 내연기관(ICE)을 젠셋으로 장착한 전기 자동차로서, 따라서 볼트를 "확장 범위 전기 자동차" 또는 E-REV라고 부른다. 체비 볼트의 글로벌 수석 엔지니어인 파멜라 플레처는 2011년 1월 인터뷰에서 볼트를 "사거리가 연장된 전기 자동차"라고 언급했다.[15] 볼트는 충전 이탈 모드에서 처음 40-80km(25-50마일) 동안 순수 전기 자동차로 작동한다. 배터리 용량이 최대 충전에서 사전 설정된 임계값 아래로 떨어지면 차량은 충전 지속 모드에 들어가고, 볼트의 제어 시스템은 성능을 향상시키고 고속 효율성을 높이기 위해 가장 최적으로 효율적인 주행 모드를 선택하게 된다.[3][16][17]

제너럴모터스(GM)가 북미의 볼트 소유자들이 운전하는 거리를 실시간 집계한 결과 2014년 6월 중순까지 8억 km(5억 마일) 이상의 전체 전기 km를 누적했다. GM은 또 볼트 소유자가 전전기 모드에서 63% 이상 운전하고 있다고 보고했다. 정기적으로 충전하는 볼트 소유자는 일반적으로 주유소 사이의 1,560km(970마일) 이상을 운전하고 한 달에 한 번 이하로 주유소를 방문한다.[18] GM이 2016년 8월 발표한 유사한 보고서에 따르면 볼트 소유자들은 EV 모드로 주행하는 총 주행 거리의 60%를 차지하는 약 24억 km(15억 마일)를 축적했다.[19]

BMW i3

베엠베 i3에는 선택적으로 레인지 익스텐더가 제공되며, 이를 통해 캘리포니아주 항공자원위원회 규정에 따라 레인지 익스텐더가 레인지 익스텐더(BEVx) 전기 자동차도 레인지 익스텐더(Range-Extended Electric Vehicle)로 인정받을 수 있다.

최소 22kWh 배터리 용량을 갖춘 BMW i3 전지형 자동차는 가솔린 동력 레인지 익스텐더 APU 옵션을 제공한다.[20] 레인지 익스텐더는 BMW C650 GT 스쿠터에 사용되는 것과 동일한 647cc의 2기통 가솔린 엔진으로 9 L(2.0imp gal, 2.4 US gal) 연료 탱크가 있다. 미국 모델은 원래 탱크를 전자적으로 7 L 용량으로 제한했다.[21] 레인지 익스텐더는 배터리 레벨이 6%로 떨어질 때 결합됨 그것은 130–160 km (80–100 마일)에서 240–300 km (150–190 마일)[22][23]까지 범위를 확장하기 위해 전기를 발생시킨다. 범위 확장 모드의 성능은 BMW가 충전 위치에 도달할 수 있도록 백업으로 설계했기 때문에 배터리 전원으로 구동될 때보다 더 제한적일 수 있다.[24]

BMW에 따르면 i3 출시 초기에는 레인지 익스텐더 사용이 60% 이상으로 자동차회사가 예상했던 것보다 훨씬 많았다. 시간이 흐르면서 거의 사용하지 않는 사람도 있을 정도로 크게 줄었고, 2016년까지 i3의 5% 미만으로 정기적으로 사용되고 있다.[25]

레인지 익스텐더 옵션의 가격은 미국 $3,850,[26] 프랑스 $4,710 (~6,300),[27] 네덜란드 $4,490 (~6,000)이다.[28]

BMW i3의 레인지 익스텐더 옵션은 REx라고 불리는 보조 동력 장치(APU)의 카바 규정을 충족하도록 설계되었다. 2012년 3월 채택된 CARB에 따르면, REx 유닛이 장착된 2014년식 BMW i3는 레인지 확장형 전기 자동차 또는 "BEVx"의 자격을 갖춘 최초의 자동차가 될 것이다. CARB는 이 전기 자동차를 "APU가 추가되는 비교적 높은 전기 범위 배터리-전기 자동차(BEV)로 설명한다. 정상 사용 시 팩이 고갈된 후에도 약 6%의 배터리 충전량을 유지하는 APU는 제공할 수 있는 추가 범위 내에서 엄격히 제한된다.[2][29]

기타 예

단종된 Fisker Karma는 장거리 전기 자동차였다.

다른 범위 확장형 전기 차량으로는 단종된 Cadillac ELR과 단종된 Fisker Karma가 있다.[30][31][32] 2016년 6월 닛산은 2017년 3월 이전에 일본에 소형 레인지 익스텐더 자동차를 선보일 것이라고 발표했다. 시리즈 플러그인 하이브리드는 2015년 프랑크푸르트 오토쇼에서 선보인 닛산 그립즈 컨셉 크로스오버로 데뷔한 e-파워라는 새로운 하이브리드 시스템을 사용할 예정이다.[33] 이 기술은 플러그인 능력 없이 닛산 노트 e-파워와 닛산 킥스 e-파워에 배치되었다.

LEVC TX 런던 택시는 2017년 출시됐으며 1.5리터 가솔린 엔진으로 충전된 33㎾h 배터리가 특징이다.[34]

Lixiang One은 41kWh 배터리와 1.2리터의 작은 가솔린 엔진을 결합한 대형 SUV다.[35][36]

이 접근방식은 라이트버스의 제미니 2호와[37] 뉴루테마스터[38] 버스와 같은 중형 차량에도 사용되었다.

포드는 완전 전기 픽업용 침대형 가솔린 발전기 특허를 가지고 있다.[39] Rivian은 범위를 늘리기 위해 침대 장착형 추가 배터리에 대한 특허를 가지고 있다.[40] 리비안 전기 트럭은 서로 연장된 사거리를 충전할 수 있다.[41]

무인항공기

2010년 울버린 3 프로그램에는 무인항공기용 ICE 레인지 익스텐더가 포함되어 있었다.[42]

파워트레인

대체 파워트레인의 계통 분류

레인지 확장형 전기 자동차는 직렬 하이브리드 드라이브트레인을 사용한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Harrop, Peter (2015-03-13). "Hybrid vehicle range extenders: goodbye pistons". IDTechEx. Retrieved 2015-05-18.
  2. ^ a b c John Voelcker (2013-10-23). "2014 BMW i3 Electric Car: Why California Set Range Requirements, Engine Limits". Green Car Reports. Retrieved 2014-01-19.
  3. ^ a b c Matthe, Roland; Eberle, Ulrich (2014-01-01). "The Voltec System – Energy Storage and Electric Propulsion". Retrieved 2014-05-04.
  4. ^ a b "Chevrolet Volt Hits Road, Ahead of Schedule". The New York Times. 2009-06-25. Retrieved 2014-01-19.
  5. ^ Vortisch, Peter; Chlond, Bastian; Weiß, Christine; Mallig, Nicolai (June 2015). "Electric Vehicles with Range Extender as a Suitable Technology (EVREST)". Karlsruher Institut für Technologie. Retrieved 2015-05-18.
  6. ^ Bradley, Thomas; Frank, Andrew. "Design, demonstrations and sustainability impact assessments for plug-in hybrid electric vehicles" (PDF).
  7. ^ Bradley, Thomas; Quinn, Casey. "Analysis of plug-in hybrid electric vehicle utility factors" (PDF).
  8. ^ Michael Graham Richard (2009-10-14). "Could Range Anxiety Sabotage the Promise of Electric Cars?". Discovery's Planet Green. Archived from the original on 2013-12-03. Retrieved 2010-03-14.
  9. ^ "Plug-In Hybrid Electric Vehicle (PHEV)". Center for Energy and the Global Environment, Virginia Tech. Archived from the original on 2011-07-20. Retrieved 2010-12-29.
  10. ^ "What Is A Plug-in Hybrid Car?". HybridCars.com. Retrieved 2010-12-29.
  11. ^ Range Extenders for Electric Vehicles Land, Water & Air 2013-2023. 2013-07-08 – via www.idtechex.com.
  12. ^ "Electric vehicle and range extender" (PDF).
  13. ^ "Multiple Use Engine Including marine, military, automobile, light aircraft". www.dukeengines.com.
  14. ^ Jonathan Oosting (2010-10-12). "Is the Chevrolet Volt a true electric car? General Motors defends EV label". MLive.com. Retrieved 2010-06-02.
  15. ^ Kuchment, Anna (January 2011). "Practically Green: A Q&A with the Chevy Volt's Chief Engineer". Scientific American. Vol. 304, no. 1. Nature America. p. 25. ISSN 0036-8733. Retrieved 2011-03-27.
  16. ^ Norman Mayersohn (2010-10-15). "Sorting Myth From Fact as Volt Makes Its Debut". New York Times. Retrieved 2010-10-17.
  17. ^ Frank Markus (2010-10-10). "Unbolting the Chevy Volt to See How it Ticks". Motor Trend. Retrieved 2010-10-11.
  18. ^ "Chevrolet Volt Owners Surpass Half a Billion Electric Miles" (Press release). US: General Motors. 2014-06-17. Retrieved 2014-07-02.
  19. ^ Cobb, Jeff (2016-08-01). "100,000th Chevy Volt Sold in US". HybridCars.com. Retrieved 2016-08-09.
  20. ^ Viknesh Vijayenthiran (2010-07-20). "First Major Outing For BMW Megacity Vehicle At 2012 London Olympic Games". Motor Authority. Retrieved 2010-07-23.
  21. ^ John O'Dell. "BMW i3 Range Boost: Up 40% for 2017". The Green Car Guy. Retrieved 2020-09-18.
  22. ^ Jay Cole (2013-07-29). "BMW i3 Range Extender To Offer Up to 87 More Miles, Decreases Performance". InsideEVs. Retrieved 2013-07-29.
  23. ^ Greg Kable (2013-02-24). "First rides in BMW i8 hybrid sportscar and all-electric i3". Autocar. Retrieved 2013-02-27.
  24. ^ John Voelcker (2013-03-12). "BMW i3 Electric Car: ReX Range Extender Not For Daily Use?". Green Car Reports. Retrieved 2013-03-12.
  25. ^ Duff, Mike (2016-03-08). "BMW i Chief: Larger i Models Will Offer Optional Range-Extender". Car and Driver. Retrieved 2016-03-18.
  26. ^ Benjamin Preston (2013-07-29). "BMW Unveils i3 Electric Car". The New York Times. Retrieved 2013-07-29.
  27. ^ Michaël Torregrossa (2013-07-30). "Voiture électrique – La BMW i3 officiellement révélée" [Electric car – the BMW i3 officially revealed] (in French). Association pour l'Avenir du Véhicule Electrique Méditerranéen (AVEM). Retrieved 2013-07-31.
  28. ^ Eric Loveday (2013-07-22). "Official: BMW i3 Range Extender Option Adds 4,490 Euros ($5,919 US) to Price Tag in Netherlands". InsideEVs.com. Retrieved 2013-07-29.
  29. ^ Tom Moloughney (2014-10-24). "The i3 REx: One Owners Thoughts on the BEVx Restrictions". BMWBlog. Retrieved 2014-01-24.
  30. ^ Eric Loveday (2013-02-06). "Frost & Sullivan Predicts Boom in Extended-Range Electric Vehicles". PluginCars.com. Retrieved 2013-08-11.
  31. ^ Sam Abuelsamid (2009-04-02). "What is a series hybrid/extended range electric vehicle?". Autoblog Green. Retrieved 2013-08-11.
  32. ^ John Voelcker (2012-03-13). "2012 Fisker Karma -Review". Green Car Reports. Retrieved 2013-08-11.
  33. ^ Greimel, Hans (2016-06-25). "Nissan's to-do list: Range, autonomy". Automotive News. Retrieved 2016-06-27.
  34. ^ Moldrich, Curtis (2018-04-04). "LEVC TX review: London's new electric taxi driven". Car Magazine. UK. Retrieved 2018-10-17.
  35. ^ "Li Xiang Launches With "One" SUV With Six Seats, Four Screens, Hybrid Powertrain". Carscoops. 2019-03-21.
  36. ^ "理想汽车 创造移动的家, 创造幸福的家" [Ideal car create a mobile home, create a happy home]. lixiang (in Chinese). China. Retrieved 2021-10-06.
  37. ^ Navarro, Xavier (2009-05-14). "A hybrid bus that cuts fuel consumption in half". Autoblog. Retrieved 2015-11-21.
  38. ^ "New Routemaster technical specifications" (PDF). Wrights Group. Retrieved 2015-11-21.
  39. ^ "Ford F-150 Electric Patent Shows Range-Extending Gas Generator". Motor1.com. Retrieved 2021-10-24.
  40. ^ Stumpf, Rob. "Rivian Patents Removable Bed-Mounted Battery Pack for Extended Range". The Drive. Retrieved 2021-10-24.
  41. ^ "Rivian's electric trucks can charge each other". Engadget. Retrieved 2021-10-24.
  42. ^ Brooke, Lindsay (2010-06-21). "Secrets of Ricardo's new UAV engine may spawn range-extender for EVs". Society of Automotive Engineers International. Retrieved 2015-11-22.