Bsport体育新能源汽车已经成为当前世界发展的大趋势,随着国内新能源汽车技术的提升,以及国家对新能源汽车在政策方面的支持,国内新能源汽车的产销量呈现逐年增加的趋势。随着新能源汽车技术的发展和变革,除了影响新能源汽车在销量方面的增长,也使得新能源汽车的产品种类也越来越多,这使得普通大众对新能源汽车的认识存在一定的难度,今天小编就从新能源汽车的类型以及其工作原理和结构特点做一个整体的总结。
新能源汽车主要是指采用非常规的车用燃料作为动力来源的汽车,常规的车用燃料是指乙醇汽油、柴油等等。目前,针对新能源汽车的动力来源,绝大多数都采用电能、太阳能和氢能源,尤其是以电能为主,其种类分为纯电动汽车、增程式混合动力汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池电动汽车。
纯电动汽车的英文为 Battery Electric Vehicle,简称BEV,或者简称为EV,即Electric Vehi-cle,指仅采用电池包中的电能来充当车辆的动力来源。纯电动汽车的工作原理和结构布置较为简单,在结构上,纯电动汽车去掉了传统车辆上的发动机和变速箱,取而代之的是电机和高压电池包,车辆的动力来源就是依靠电机将存储在高压电池包中的电能转换为车轮转动的机械能。
对于纯电动汽车,电池包性能的好坏直接影响到电动汽车整车的性能,例如在安全性和续航性能方面。目前用于装配电池包的电芯主要有两类,一类是三元锂电池,一类是磷酸铁锂电池,这两者在安全性和续航里程上各有优劣。
增程式混合动力汽车的英文为Hybrid Electric Vehi-cle,简称为HEV。顾名思义,这种新能源汽车既具有传统车辆的燃油动力系统,也具备一定能量的高压电池包。从结构上,该类型车辆在原有传统车辆的基础上,增加了电力驱动系统的电机和高压电池包。这也表明,该类型车辆既可以使用发动机来给车辆提供动力,也可以使用电机来给车辆提供动力。
另外,该类型车辆的特点是随车配置的高压电池包不可以采用外部电源来进行充电,仅仅依靠车辆自身的动力来补充电池包中的电能。从技术难度上和结构复杂程度上,该类型车辆相比纯电动汽车要复杂得多。
按照车辆的动力来源划分,可以将增程式混合动力汽车的结构布置分为3种形式,分别为串联式、并联式和混联式。
当结构布置为串联式时,虽然车辆既具备发动机,也具备电动机,但是驱动车辆行驶的只有电动机,发动机的作用是驱动发电机向电池包充电;
当结构布置为并联式时,车辆的发动机和电动机都可以作为动力源向驱动轮输出动力驱动车辆行驶;
当结构布置为混联式时Bsport体育,此时的发动机既可以当做动力源直接驱动车辆行驶,也可以驱动发电机向电池包充电。另外,电动机也可以驱动车辆行驶。
目前,绝大多数的车型均采用混联式的结构布置形式,因为在该种布置结构下可以充分地利用发动机和电动机的各自优势。例如,当车辆需要在低速状态下行驶时,电动机的低速特性优于发动机,此时车辆采用电动机驱动车辆行驶;当车辆需要在高速状态下行驶时,发动机的高速特性优于电动机,则车辆采用发动机来驱动车辆行驶;同时,如果发动机的输出功率过剩,还可以驱动发电机向蓄电池充电。
因此,对于增程式混合动力汽车,采用混联式的结构布置方案是最优的方案,但是该种结构布置形式对车辆在硬件和软件方面都要具备非常高的技术要求。
(2)可以充分地利用发动机和电动机的工作特性,综合提升能量利用率,但是结构布置复杂,技术难度高;
(3)可以有效地解决纯电动汽车续驶里程的问题Bsport体育,降低电动汽车受环境温度影响的程度。
插电式混合动力汽车的英文为Plug-in Hybrid Electric Vehicle, 简称PHEV。该类型车辆相比增程式混合动力汽车在结构上基本一致,既同时具备普通车辆的燃油动
力系统,也具备电动汽车的电力驱动系统。另外,它还具备能够为车辆高压电池包充电的充电系统。从技术难度和结构复杂程度上,该类型车辆介于纯电动汽车和增程式混合动力汽车之间。
插电式混合动力汽车的工作原理和结构布置形式与增程式混合动力汽车基本一致,区别就是对于插电式混合动力汽车在增程式混合动力汽车的基础上增加了可以单独为电池包充电的充电系统。通过增加充电系统,可以降低混合动力汽车制造的技术难度,即采用并联式的结构布置形式即可。
燃料电池电动汽车的英文为Fuel Cell Electric Vehicle, 简称FCEV。它是指利用氢气等燃料和空气中的氧在催化剂的作用下Bsport体育,在燃料电池中经电化学反应产生的电能,并以此作为动力源来驱动的汽车。燃料电池电动汽车相比前文提到的3种类型的电动汽车在结构上存在相似之处,但是也存在不同点:相同点是都是利用电能来驱动车辆行驶,不同点是关于电能的来源不同Bsport体育,其整体的技术难度和部件的结构复杂程度上均比前文所述的3种电动汽车要复杂一些。
燃料电池电动车在动力系统的布置中除了燃料电池,还配有高压电池包。这是因为燃料电池汽车在正常行驶状态下,仅依靠燃料电池既可以满足车辆的使用需求,而且燃料电池也会对高压电池包进行充电。当车辆需要加速时,为了满足车辆的用电功率,燃料电池和电池包会同时向电动机输送电能,以满足车辆的使用需求;另外,当车辆由静止状态转为行驶状态时,由于燃料电池的电化学反应需要一定的时间,此时由高压电池包向电动机输出电能。
对于燃料电池电动汽车, 其技术难度和硬件要求相比纯电动汽车和混合动力汽车都要难得多。比如在硬件方面的储氢瓶、供氢阀、空压机等,相关部件的技术能力还尚不成熟,主要原因是燃料电池汽车的燃料采用的是氢气,在相关部件的制造方面和安全性方面都提出了很高的技术要求;在燃料存储方面,由于采用高压存储, 使得燃料电池电动汽车的续驶里程可以达到700km以上;另外,在污染物方面, 燃料电池汽车同纯电动汽车一样, 完全是零污染排放, 最终的生成物只有水。
(2)相比混合动力汽车,由于不需要利用活塞等机械部件,使得能量整体的转换效率较高;
目前在电动汽车产品种类方面,我国已经由最初的以纯电动汽车为主的技术路线,转变为目前的纯电动汽车和混合动力汽车共同发展的技术路线。另外,在核心部件方面,如高压电池和电机等,从使用性能和安全性能方面也有较大的提升Bsport体育。针对这一类型的新能源汽车,国内已经具备了一些非常成熟的零部件和整车的生产企业,并且在产品性能方面,已经可以与传统汽车制造强国相竞争。但是对于新兴的新能源汽车,例如燃料电池电动汽车,不论是在部件生产,还是在整车制造方面,我国都还需要一定时间的发展和提升,同时加氢站的建设布局规模还较小。近几年随着一批造车新势力的加入,不仅推动了国内新能源汽车产品的高端化,更是积极地推进了我国的新能源汽车在智能化和网联化方面的发展,未来在产品种类方面也会朝着更加的多元化的方向迈进。
1.新能源汽车技术现状及发展趋势浅析,刘欣、李春(中国汽车技术研究中心有限公司);