科普貼 | 新能源汽車的工作原理、種類及優缺點介紹
電動汽車是指以車載電源為動力,用電機驅動車輪行駛,符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。由于對環境影響相對傳統汽車較小,其前景被廣泛看好,但當前技術尚不成熟。
電動汽車工作原理
工作原理:蓄電池——電流——電力調節器——電動機——動力傳動系統——驅動汽車行駛(Road)。
電動汽車的種類
按目前技術狀態和車輛驅動原理,電動汽車可劃分為:純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池汽車(FCEV)三種,各自的工作原理略有不同。
純電動汽車
純電動汽車由電動機驅動的汽車。純電動汽車,相對燃油汽車而言,主要差別(異)在于四大部件,驅動電機,調速控制器、動力電池、車載充電器。相對于加油站而言,它由公用超快充電站。純電動汽車之品質差異取決于這四大部件,其價值高低也取決于這四大部件的品質。純電動汽車的用途也在四大部件的選用配置直接相關。
純電動汽車時速快慢,和啟動速度取決于驅動電機的功率和性能,其續行里程之長短取決于車載動力電池容量之大小,車載動力電池之重量取決于選用何種動力電池如鉛酸、鋅碳、鋰電池等,它們體積,比重、比功率、比能量、循環壽命都各異。這取決于制造商對整車檔次的定位和用途以及市場界定、市場細分。
純電動汽車的驅動電機有直流有刷、無刷、有永磁、電磁之分,再有交流步進電機等,它們的選用也與整車配置、用途、檔次有關。另外驅動電機之調速控制也分有級調速和無級調速,有采用電子調速控制器和不用調速控制器之分。電動機有輪轂電機、內轉子電機、有單電機驅動、多電機驅動和組合電機驅動等。
純電動汽車的優缺點
優點:技術相對簡單成熟,只要有電力供應的地方都能夠充電。
缺點:蓄電池單位重量儲存的能量太少,還因電動車的電池較貴,又沒形成經濟規模,故購買價格較貴,至于使用成本,有些使用價格比汽車貴,有些價格僅為汽車的1/3,這主要取決于電池的壽命及當地的油、電價格。電動汽車技術仍不成熟,充電技術、續航里程、可靠性等方面仍需改進,而報廢電池的處理和電網系統的優化亦為需要解決的關鍵問題。
混合動力汽車
指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車:可消耗的燃料或可再充電能、能量儲存裝置。根據動力系統結構形式可分為以下三類:
串聯式混合動力汽車(SHEV):車輛的驅動力只來源于電動機的混合動力(電動)汽車。結構特點是發動機帶動發電機發電,電能通過電機控制器輸送給電動機,由電動機驅動汽車行駛。另外,動力電池也可以單獨向電動機提供電能驅動汽車行駛。
并聯式混合動力汽車(PHEV):車輛的驅動力由電動機及發動機同時或單獨供給的混合動力(電動)汽車。結構特點是并聯式驅動系統可以單獨使用發動機或電動機作為動力源,也可以同時使用電動機和發動機作為動力源驅動汽車行駛。
混聯式混合動力汽車(CHEV):同時具有串聯式、并聯式驅動方式的混合動力(電動)汽車。結構特點是可以在串聯混合模式下工作,也可以在并聯混合模式下工作,同時兼顧了串聯式和并聯式的特點。
注:隨著混合動力電動汽車技術的發展,其類型不局限于以上幾種,還可按照其它型式劃分。
那些通常采用傳統燃料的,同時配以電動機、發動機來改善低速動力輸出和燃油消耗。國內市場上,混合動力車輛的主流都是汽油混合動力,而國際市場上柴油混合動力車型發展也很快。
混合動力汽車的優點
1.采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率,此時處于油耗低、污染少的最優工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時,由電池來補充;負荷少時,富余的功率可發電給電池充電,由于內燃機可持續工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。
2.因為有了電池,可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。
3.在繁華市區,可關停內燃機,由電池單獨驅動,實現“零”排放。
4.有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。
5.可以利用現有的加油站加油,不必再投資。
6.可讓電池保持在良好的工作狀態,不發生過充、過放,延長其使用壽命,降低成本。
混合動力汽車的缺點:長距離高速行駛基本不能省油。
燃料電池汽車
以燃料電池作為動力電源的汽車。燃料電池的化學反應過程不會產生有害產物,因此燃料電池車輛是無污染汽車,燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2~3倍,因此從能源的利用和環境保護方面,燃料電池汽車是一種理想的車輛。
單個的燃料電池必須結合成燃料電池組,以便獲得必需的動力,滿足車輛使用的要求。與傳統汽車相比,燃料電池汽車具有以下優點:
1.零排放或近似零排放。
2.減少了機油泄露帶來的水污染。
3.降低了溫室氣體的排放。
4.提高了燃油經濟性。
5.提高了發動機燃燒效率。
6.運行平穩、無噪聲。
這幾種新能源車型中,最節能的是燃料電池汽車,它的燃料來源無窮無盡,燃燒后的產物只有水,續航里程可達700公里,由于技術方面不完善,目前處于試驗推廣階段。其次是純電動汽車,它使用的電能來源廣泛,使用成本較低,目前市面多數都是電動汽車。第三是插電式混合動力和增程式混合動力,它在純電狀態下還是很節能的,但純油狀態下油耗是很大的,對于普通的混合動力,它在本質上還是汽油車,只是讓汽油機更多的時間工作在高效區間而已。
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