#老司机聊汽车知识#

基础知识：

相信高铁动车有很多人都乘坐过，地铁轻轨与云轨在很多城市都已经普及；这些列车都是电力驱动，早期的火车头同样是电驱，但因架空接触网不够完善，所以采用了“柴电增程系统”。提到火车也许更多人会联想到一些老电影，在黑色火车头里总有人一锹锹地往炉子里铲煤，之后拉动把手“呜呜”的就能让火车加速。然而这是最原始的蒸汽轮机的火车，是最古老的火车驱动技术；煤炭燃烧加热水，通过水蒸气推动活塞运转而驱动列车，这种机器的发明者（完善者）是瓦特。

而本篇讨论的火车最低标准也是柴油动力，不过这些车头只有极少数采用柴油机直接驱动哦。

01火车驱动系统

1：内燃机车（火车）早期尝试过用柴油机驱动，匹配特殊的液力变矩的变速箱，结构特点就像是汽车的放大版，不过变速的结构与原理并不同。在六十年代试制过这种驱动技术，然而因使用的柴油机排量动辄.00L＋，普通的皮卡用的大多是2.0T的柴油机，输出扭矩的差值有多大是可以想象的。

结果则是运行中问题不断，甚至出现过传动轴崩断而击穿外壳的故障；同时耗油量也是极其夸张，这种技术相当的不理想，所以只有极少数特殊用途的火车头还在用这种技术，但更多相对差的车头用的是柴电系统。

2：电动机的特点是可以直驱车轮，因为结构非常特殊，机器内部的定子转子不接触，转子悬浮固定无需考虑磨损问题；于是运行的转速就可以非常高，驱动过程中可以通过转速调整马力，这是最理想的无级变速的状态了。

同时电机还有恒扭矩的特点，也就是只要起步瞬间的输入电流最大，那么起步第一转就能输出最大扭矩；柴油机即使通过涡轮增压加机械增压的技术，哪怕配合电涡轮也很难在起步时爆发最大扭矩，所以在牵引力方面电机完胜内燃机。

于是柴油发动机就只作为带动发电机运转的「增程器」，只要发电量能满足驱动列车的需求即可；最终形成了内燃机发电、电动机驱动车辆的模式，标准为交流发电机运转后经过整流器变为直流电，输入到牵引电机后使其运转，后期的大功率机型以“交流·直流·交流”的标准转化。

而城市轨道交通与高铁不再使用增程系统，而是在牵引列车上安装充电弓，行驶中充电弓与顶部的架空接触电网连接；通过电网直接取电而驱动电机，这样的效率要比柴电系统更高，且背后发电的方式包括清洁电能，高铁也是一种很环保的列车。

02汽车为何要增程

新能源公交车中的「混动车型」，也就是悬挂绿色号牌但能够听到内燃机轰鸣的车辆，这些车基本都用柴电增程系统；无轨电车是类似于高铁的驾控接触电网模式，公路上已经有70%的客车采用纯电或增程电驱。

而之所以要用这种模式是因为能够有效降低等效能耗！因为电机的结构非常简单，将电流转化为机械能的过程不受温度和空气的影响，也就是不会像内燃机一样会因低温冷却、运动磨损、进排气等因素损耗掉50%~70%的热能（动力）。

永磁同步电机转化过程中的动力损耗可以低至5%以内，异步电机也能控制在15%左右；使用电机驱动等于减少的耗油量，这就是为什么客车会率先作为公路交通工具使用增程技术的原因，尤其是这些每天都在奔跑的公交车更适合升级。

简单计算：燃油与电能的换算标准为“1L＝3kwh”，电动汽车的平均电耗按照15kwh/km参考，折算为油耗则低至5L/km，很多B/C尺寸的汽车也就是这个标准了，而使用内燃机驱动则可以达到15L/km左右，所以使用电机驱动是肯定节能的。

普通家用汽车适应的增程器在发电时可以以中低转速稳定运转，状态就像是“定速巡航”；然而中低转速的输出功率即使在发电流程中存在损耗，发电量也可以满足高效率的电动机驱动车辆正常行驶。这就是增程技术的优势，年预计会有更多的增程汽车出现，因为这种车辆可以不安装传统变速箱，相比插电式混动汽车的制造成本更低。

编辑：天和Auto-汽车科学岛

天和MCN授权发布

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