按照新能源汽车的车辆驱动原理和技术现状,一般将其划分为纯电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)三种类型,如图4-4所示。
图4-4 新能源汽车分类
(1)纯电动汽车
纯电动汽车是指利用动力电池作为储能动力源,通过动力电池向驱动电机提供电能,驱动电机运转,从而推动电动汽车前进的一种新能源汽车。其基本结构如图4-5所示。
与燃油汽车相比,纯电动汽车具有下述优点:
① 零排放、零污染、噪声小。
② 结构简单,使用维修方便。
③ 能量转换效率高,同时可回收制动和下坡时的能量,提高能量的利用效率。
④ 可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电,起到平抑电网的峰谷差的作用。
⑤ 电力可以从多种一次能源获得,解除了人们对石油日渐枯竭的担心。
图4-5 典型的纯电动汽车的基本结构
正是这些优点,使纯电动汽车的研究和应用成为汽车工业的热点,也使得纯电动汽车成为分时租赁应用的最佳选择。
纯电动汽车作为机械、电子、能源、计算机、信息技术等多种高新技术的集成产品,其最终目标是实现智能化、数字化和轻量化。目前,其研制和开发的关键技术有动力电池、驱动电机、电机控制、车身和底盘设计及能量管理技术等。
(2)混合动力电动汽车
混合动力汽车是指汽车动力传动系统由两个或多个能同时运转的动力传动系统联合组成的汽车,汽车的行驶功率依据实际的汽车行驶状态由单个动力传动系统单独提供或者多个动力传动系统共同提供。如果其中一个动力传动系统为纯电动汽车动力传动系统,则该混合动力汽车为混合动力电动汽车。
混合动力电动汽车按照推进系统能量流和功率流的配置结构关系或动力传输路线可以分为串联式混合动力、并联式混合动力和混联式混合动力,见表4-2。
表4-2 混合动力电动汽车传动系统分类
(续)
与内燃机汽车相比,混合动力电动汽车具备高燃油经济性和低排放的特点;与纯电动汽车相比,混合动力电动汽车具备轻量化和续驶里程方面的优势。但是相对而言其能量源多样,结构复杂,在分时租赁等方面不如纯电动汽车优势明显。(www.daowen.com)
(3)插电式混合动力电动汽车
插电式混合动力电动汽车(Plug-in HEV,PHEV),是一种可外接充电的新型混合动力汽车,基本结构如图4-6所示。PHEV是在传统混合动力汽车基础上派生而来的,并兼有传统混合动力汽车与纯电动汽车的基本功能特征。其本身也是一种混合动力电动汽车,区别在于其车载的动力电池组可以利用电力网(包括家用电源插座)进行补充充电,具有较长的纯电动续航里程,必要时仍然可以在混合动力模式下工作。
图4-6 插电式混合动力汽车的基本结构
因此,与混合动力电动汽车相比,它具有较大容量的动力电池组、较大功率的电机驱动系统以及较小排量的发动机。
该类电动汽车具有的特点如下:
① 插电式混合动力电动汽车具有低噪声和低排放的优点。
② 插电式混合动力电动汽车的驱动模式介于常规混合动力电动汽车和纯电动之间,出行里程长(如周末郊游)时采用以内燃机为主的混合动力模式,出行里程短(如正常上下班)时采用纯电动模式。
③ 可在晚间低谷时使用外部电网对车载动力电池进行充电,不仅可以改善电厂发电机组效率问题,而且用电比燃油便宜,可以在降低用户使用成本的同时,降低对石油的依赖。
④ 由于插电式混合动力电动汽车的行驶特性,动力电池SOC必须在很大的范围内波动,属于深度充电、放电,因此循环工作寿命受到一定影响,需要动力电池具备深充和深放的能力。
总体而言,插电式混合动力电动汽车也是混合动力电动汽车的一种,因此相比较内燃机汽车以及纯电动汽车,其优势和劣势也相类似。
(4)燃料电池电动汽车
燃料电池电动汽车是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为行驶动力的汽车。燃料电池电动汽车的动力系统由燃料电池发动机、燃料存储装置(主要用于储氢)、驱动电机、动力电池组等组成,采用燃料电池发电作为主要能量源,通过电机驱动车辆前进。燃料电池是利用氢气和氧气(或空气)在催化剂的作用下直接经电化学反应产生电能的装置,具有无污染(排放物只有水)的优点。燃料电池电动汽车的结构如图4-7所示。
图4-7 燃料电池电动汽车的结构
燃料电池电动汽车具有效率高、节能环保(以氢气为能源、排放物为水)、运行平稳、噪声小等优点。
燃料电池作为电动汽车的动力来源,其主要特点如下:
① 能量转换效率高,燃料电池的能量转换效率可高达60%~80%,是内燃机能量转换效率的2~3倍。
② 燃料电池的原料是氢和氧,生成物是清洁的水,零排放,不污染环境。
但现阶段,燃料电池的许多关键技术还处于研发试验阶段。此外,燃料电池的理想燃料——氢气,在制备、供应、储运等方面距离产业化还有大量的技术与成本问题有待解决。稀有金属铂金(Pt)是燃料电池必不可少的反应催化剂,如何降低稀有金属用量也是燃料电池电动汽车推广应用的技术和资源瓶颈之一。
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