新能源汽车结构与原理
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项目2 新能源汽车的类别

1.2.1 新能源与电动汽车的定义

依照中华人民共和国工业和信息化部2009年6月17日发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》,新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成技术原理先进,具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源汽车等各类产品。

电动汽车则指的是所有使用电能驱动的车辆。这包括蓄电池驱动车辆和混合动力车(完全混合动力车)或搭载燃料电池的车辆。

全部或部分由电机驱动,并配置大容量电能储存装置的汽车统称为电动汽车(EV,Electric Vehicle),包括纯电动汽车(BEV,Battery Electric Vehicle)、混合动力电动汽车(HEV,Hybrid Electric Vehicle)和燃料电池电动汽车(FCEV,Fuel Cell Electric Vehicle)三种类型。图1-3所示为油电混动至纯电动汽车的演变。

图1-3 油电混动至纯电动汽车的演变

1.2.2 纯电动汽车(BEV)

纯电动汽车是完全由可充电电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池)提供动力源的汽车。典型车有如图1-4所示的特斯拉MODEL S电动汽车。

图1-4 特斯拉MODEL S电动汽车

纯电动汽车的优点如下。

•无污染、噪声小。

•结构简单,使用维修方便。

•能量转换效率高;同时可回收制动、下坡时的能量,提高能量的利用效率。

•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。

1.2.3 混合动力汽车(HEV)

混合动力电动汽车是指使用电动机和传统发动机联合驱动的汽车,按动力耦合方式的不同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。

① 串联式混合动力汽车(SHEV) 车辆的驱动力只来源于电动机的混合动力(电动)汽车。结构特点是发动机带动发电动机发电,电能通过电动机控制器输送给电动机,由电动机驱动汽车行驶。另外,动力电池也可以单独向电动机提供电能驱动汽车行驶。

② 并联式混合动力汽车(PHEV) 车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力(电动)汽车。结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电动机作为动力源,也可以同时使用电动机和发动机作为动力源驱动汽车行驶。

PHEV的另一个定义是指新能源汽车中的插入式混合动力电动汽车(Plug In Hybrid Electric Vehicle),是特指通过插电进行充电的混合动力汽车。一般需要专用的供电桩进行供电,在电能充足时,采用电动机驱动车辆,电能不足时,发动机会参与到驱动或者发电环节。市场上比较典型的车辆有如图1-5所示的比亚迪唐插电混动汽车。

图1-5 比亚迪唐插电混动汽车

③ 混联式混合动力汽车(CHEV) 同时具有串联式、并联式驱动方式的混合动力(电动)汽车。结构特点是可以在串联混合模式下工作,也可以在并联混合模式下工作,同时兼顾了串联式和并联式的特点。

混合动力电动汽车的主要特点如下。

•采用小排量的发动机,降低了燃油消耗。

•可以使发动机经常工作在高效低排放区,提高了能量转换效率,降低了排放。

•将制动、下坡时的能量回收到蓄电池中再次利用,降低了燃油消耗。

•在繁华市区,可关停发动机,由电动机单独驱动,实现“零”排放。

•电动机和发动机联合驱动提高了车辆动力性,增强了驾驶乐趣。

•利用现有的加油设施,具有与传统燃油汽车相同的续驶里程。

1.2.4 燃料电池汽车(FCV)

燃料电池电动汽车是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能,并作为主要动力源驱动的汽车。此类比较典型的车型有如图1-6所示的丰田MIRAI。

图1-6 丰田MIRAI FCV燃料电池汽车

燃料电池电动汽车的特点主要如下。

•能量转化效率高。燃料电池的能量转换效率可高达60%~80%,为发动机的2~3倍。

•零排放,不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水。

•氢燃料来源广泛,可以从可再生能源获得,不依赖石油燃料。